DZ168西門子PLC的步進(jìn)電機(jī)直接控制

DZ168西門子PLC的步進(jìn)電機(jī)直接控制,dz168,西門子,plc,步進(jìn),電機(jī),機(jī)電,直接,控制,節(jié)制 浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）I目 錄摘 要.................................................................................................................IIIABSTRACT.................................................................................................................IV第一章 緒 論...........................................................................................................11.1 引言 ................................................................................................................1第二章 方案論證比較設(shè)計.................................................................................32.1PLC 技術(shù)的發(fā)展概述 ......................................................................................32.2PLC 技術(shù)在步進(jìn)電機(jī)控制中的發(fā)展?fàn)顩r ......................................................42.3 步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r ....................................................................................52.4 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 .................................................................................72.5 步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動方法簡介 ................................................................8第三章 步進(jìn)電機(jī)工作方式的選擇.......................................................................93.1 常見的步進(jìn)電機(jī)的工作方式 ........................................................................93.2 控制步進(jìn)電機(jī)換向順序 ..............................................................................103.3 控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向 ..................................................................................103.4 控制步進(jìn)電機(jī)的速度 ..................................................................................103.5 西門子 PLC 控制步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計思路 ......................................................103.5.1 步進(jìn)電機(jī)控制方式 ............................................................................113.5.2 西門子 PLC 控制步進(jìn)電機(jī) ................................................................123.6 畢業(yè)設(shè)計任務(wù) ..............................................................................................14第四章 S7— 200 直接控制步進(jìn)電機(jī)硬件設(shè)計................................................154.1s7—200 的介紹 ............................................................................................154.1.1 性能 ....................................................................................................174.1.2 西門子 PLC 應(yīng)用中需要注意的問題 ..............................................184.1.3 控制系統(tǒng)中干擾及其來源 ................................................................184.1.4 主要抗干擾措施 ................................................................................194.1.5I/O 端的接線 .....................................................................................194.1.6 正確選擇接地點以完善接地系統(tǒng) ....................................................204.2 步進(jìn)電機(jī)的具體控制原理 ..........................................................................204.3 步進(jìn)電機(jī)的選擇 .........................................................................................214.4 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計 .............................................................................214.4.1 功率放大器件驅(qū)動電機(jī) ....................................................................214.4.2 PLC 直接驅(qū)動電機(jī) ..........................................................................25第五章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計.............................................................................275.1 控制脈沖的產(chǎn)生 ..........................................................................................275.2 步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和時序脈沖的關(guān)系 ..................................................295.3 步數(shù)的確定 .................................................................................................295.4 定位控制 ......................................................................................................305.5 步進(jìn)電機(jī)的變速控制 ..................................................................................31浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）II第六章 本設(shè)計相關(guān)控制簡介...............................................................................356.1 初始化 ..........................................................................................................356.2 設(shè)置和取消參考點 .....................................................................................356.3 定位控制 ......................................................................................................356.4 選擇旋轉(zhuǎn)方向 ..............................................................................................366.5 起動電機(jī) ......................................................................................................366.6 停止電機(jī) ......................................................................................................366.7 聯(lián)鎖 ..............................................................................................................376.8 硬件接口定義 ..............................................................................................37第七章 設(shè)計總結(jié)...................................................................................................38參考文獻(xiàn).................................................................................................................39致 謝.....................................................................................................................40附錄.........................................................................................................................41浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）III摘 要本文根據(jù)傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)控制中的不足和缺點，將 PLC 直接控制技術(shù)運用于步進(jìn)電機(jī)的控制。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)控制技術(shù)中的各部分硬件的設(shè)計、選型、接口匹配往往要花費設(shè)計者一很大的精力和勞動，接口信號的匹配以及各器件的質(zhì)量等對整個系統(tǒng)的可靠性影響很大等缺點。 本文根據(jù) PLC 控制步進(jìn)電機(jī)的控制特點及其原理，把軟件控制和硬件電路互相結(jié)合起來，形成整體的控制，有效的克服了它們的缺點而發(fā)揮了它們的優(yōu)勢。本文詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)中 PLC（西門子）直接控制步進(jìn)電機(jī)的實現(xiàn)方法、系統(tǒng)的各部件的組成、各部件的連接情況。 關(guān)鍵字:西門子 PLC；步進(jìn)電機(jī)調(diào)速； 步進(jìn)電機(jī)；浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）IVABSTRACTThis text treads to control into the electrical engineering according to the tradition medium of shortage and weakness, control PLC directly technique usage in tread into the control of electrical engineering.That system solved a tradition a control a technique in of the design of each parts of hard wares, choose a type and connect to match to usually need to cost a design one very big energy and labor, connect message number to match and the quality of each spare part wait to the whole system of the credibility influence to wait weakness very greatlyThis text treads into control characteristics and its principle of electrical engineering according to the PLC control, combining together with each other the software control and the hardware electric circuit, becoming a whole control, overcoming their weakness but developing their advantages effectively. This text elaborated that system in detail to tread and carry out each parts of the method, system and constitute into the electrical engineering in the PLC (Siemens) direct control, the conjunction circumstance of each parts.浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）VKEY WORDS：Siemens PLC; Tread into the electrical engineering adjust soon; Tread into the electrical engineering.浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）1第一章 緒 論1.1 引言近年來，在國際上出現(xiàn)了 Mechanics 和 electronics 復(fù)合成 Mechtronics這個新詞，我國譯為“機(jī)電一體化” 。這種機(jī)械和電子技術(shù)、信息技術(shù)緊密結(jié)合的新的學(xué)科領(lǐng)域是先進(jìn)制造技術(shù)研究和普及的結(jié)果。機(jī)電一體化產(chǎn)品要實現(xiàn)電器控制的實時性、高可靠性、可編程和一定的人工智能。同時追求體積小、價格低，甚至低功耗等。正是針對上述種種要求而設(shè)計的 PLC 自然成為機(jī)電一體化控制器的較佳選擇。步進(jìn)電動機(jī)上個世紀(jì)就出現(xiàn)了，它的組成、動作原理和今天的反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)沒有什么本質(zhì)區(qū)別，也是依靠氣隙間的磁導(dǎo)變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。80 年代以后，由于廉價的微型計算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電動機(jī)的控制方式變得更加靈活多樣。原來的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)采用分立元件或者集成電路組成的控制回路，不僅調(diào)試安裝復(fù)雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計電路，不利于系統(tǒng)的改進(jìn)升級?；谖⑿陀嬎銠C(jī)的控制系統(tǒng)則通過軟件來控制步進(jìn)電機(jī)，能夠更好地發(fā)揮步進(jìn)電機(jī)的潛力，因此，用微型計算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代發(fā)展要求。步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)和普通電動機(jī)控制技術(shù)的不同之處是步進(jìn)電機(jī)接受脈沖信號的控制。早期的步進(jìn)電機(jī)靠一種叫環(huán)形分配器的電子開關(guān)器件，通過功率放大器使勵磁繞組按照順序輪流接通直流電源。由于勵磁繞組在空間中按一定的規(guī)律排列，輪流與直流電源接通后，就會在間隙中形成一種階躍變化的旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子步進(jìn)式的轉(zhuǎn)動，隨著接通切換頻率的增高，轉(zhuǎn)速就會增大。步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)同時與相數(shù)、分配數(shù)、轉(zhuǎn)子齒輪數(shù)有關(guān)，現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)、混合式步進(jìn)電機(jī)和單相式步進(jìn)電機(jī)等。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）2步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實踐的各個領(lǐng)域。它最大的應(yīng)用是在使用數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)制造中，因為步進(jìn)電機(jī)不需要 A/D 轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化成為角位移，所以被認(rèn)為是理想的數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行元件。早期的步進(jìn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩比較小，無法滿足需要，在使用中和液壓扭矩放大器一同組成液壓脈沖馬達(dá)。隨著步進(jìn)電動機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動機(jī)已經(jīng)能夠單獨在系統(tǒng)上進(jìn)行使用，成為了不可替代的執(zhí)行元件。比如步進(jìn)電動機(jī)用作數(shù)控銑床進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電動機(jī)，在這個應(yīng)用中，步進(jìn)電動機(jī)可以同時完成兩個工作，其一是傳遞轉(zhuǎn)矩，其二是傳遞信息。步進(jìn)電機(jī)也可以作為數(shù)控蝸桿砂輪磨邊機(jī)同步系統(tǒng)的驅(qū)動電動機(jī)。除了在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，步進(jìn)電機(jī)也應(yīng)用在其他方面，比如作為自動送料機(jī)中的馬達(dá)，作為通用的軟盤驅(qū)動器的馬達(dá)，也可以應(yīng)用在打印機(jī)和繪圖儀中等等。微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，帶動了機(jī)械加工技術(shù)的飛速發(fā)展。而在其發(fā)展過程中，最顯著的特點是機(jī)械制造將越來越密切地依賴于電子技術(shù)、檢測技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)論、信息論等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。傳 統(tǒng) 的 步 進(jìn) 電 機(jī) 控 制 方 式 由 控 制 器 產(chǎn) 生 控 制 指 令 ，環(huán)形分配器根據(jù)指令將輸入的單一脈沖串，按土作方式和轉(zhuǎn)向分別依次向連接到步進(jìn)電機(jī)各相繞組的功率放大器分配脈沖，以便形成旋轉(zhuǎn)磁場。這種方式的各部分硬件的設(shè)計、選型、接口匹配往往要花費設(shè)計者一很大的精力。接口信號的匹配以及兒器件的質(zhì)量等對整個系統(tǒng)的可靠性影響很大?，F(xiàn)代控制系統(tǒng)中，PLC 作為一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的控制器，它的功能越來越強(qiáng)，性能越來越先進(jìn)。為了配合步進(jìn)電機(jī)的控制，許多 PLC 都內(nèi)置了脈沖輸出功能，并設(shè)置了相應(yīng)的控制指令，可以很好地對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行直接控制。這種控制方式的優(yōu)點是：大大減少系統(tǒng)設(shè)計的工作量，不存在各部分接口信號的匹配問題，提高系統(tǒng)的可靠性。整個控制系統(tǒng)由 PLC 和步進(jìn)電機(jī)組成。PLC 具有實時刷新技術(shù)，輸出信號的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫茲或更高，使得脈沖分配能有很高的分配速度，充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力，提高整個系統(tǒng)的快速性。并且，PLC 有采用大功率晶體管的輸出端口，能夠滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù) 10V 級脈沖電壓、1A級脈沖電流的驅(qū)動要求。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）3第二章 方案論證比較設(shè)計2.1PLC 技術(shù)的發(fā)展概述可編程控制器(簡稱 PLC) 是種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng) ,是在 20 世紀(jì) 60 年代末面向工業(yè)環(huán)境由美國科學(xué)家首先研制成功的。它采用可編程序的存儲器 ,其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令 ,并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出 ,控各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備 ,都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計的。PLC 自產(chǎn)生至今只有 30 多年的歷史 ,卻得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用 ,成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一?！‘a(chǎn)生和發(fā)展過程現(xiàn)代社會要求生產(chǎn)廠家對市場的需求做出迅速的反應(yīng) ,生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。老式的繼電器控制系統(tǒng)已無法滿足這一要求 ,迫使人們?nèi)ふ乙环N新的控制裝置取而代之。PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，1、中央處理單元(CPU)是 PLC 的控制中樞。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng) PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）4為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性，近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個 CPU 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。2、存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。2.2PLC 技術(shù)在步進(jìn)電機(jī)控制中的發(fā)展?fàn)顩r隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制、順序控制的范圍。繼續(xù)沿著小型化的方向發(fā)展。隨著電動機(jī)本身應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬以及各類整機(jī)的不斷小型化，要求與之配套的電動機(jī)也必須越來越小。對電動機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計。即把轉(zhuǎn)子位置傳感器, 減速齒輪等和電動機(jī)本體綜合設(shè)計在一起, 這樣使其能方便地組成一個閉環(huán)系統(tǒng), 因而具有更加優(yōu)越的控制性。向五相和三相電動機(jī)方向發(fā)展，目前廣泛應(yīng)用的二相和四相電動機(jī)，其振動和噪聲較大，而五相和三相電動機(jī)具有優(yōu)勢性。而就這兩種電動機(jī)而言，五相電動機(jī)的驅(qū)動電路比三相電動機(jī)復(fù)雜，因此三相電動機(jī)系統(tǒng)的性能價格比要比五相電動機(jī)更好一些。目前利用可編程序控制器（即 P L C 技術(shù)）可以方便地實現(xiàn)對電機(jī)速度和位置的控制，方便地進(jìn)行各種步進(jìn)電機(jī)的操作，完成各種復(fù)雜的工作，它代表了先進(jìn)的工業(yè)自動化革命，加速了機(jī)電一體化的實現(xiàn)。用 PLC 對步進(jìn)電機(jī)也具有良好的控制能力，利用其高速脈沖輸出功能或運動控制功能，現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的控制。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件,每當(dāng)對其施加一個電脈沖時,其輸出軸便轉(zhuǎn)過一個固定的角度。步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量與輸入脈沖個數(shù)成正比,其轉(zhuǎn)速與單位時間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)(即脈沖頻率)成正比,其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組的相序有關(guān)。所以只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率及電機(jī)繞組通電的相序,便可控制步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量、速度和轉(zhuǎn)向。PLC 直接控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)由 PLC 和步進(jìn)電機(jī)組成,PLC 具有實時刷新技術(shù),輸出信號的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫茲或更高,使得脈沖分配能有很高的分配速度,浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）5充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力,提高整個系統(tǒng)的快速性。并且,PLC 有采用大功率晶體管的輸出端口,能夠滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù) 10V 級脈沖電壓、1A級脈沖電流的驅(qū)動要求。有以上步進(jìn)電機(jī)的工作原理以及工作方式我們可以看出：控制步進(jìn)電機(jī)最重要的就是要產(chǎn)生出符合要求的控制脈沖。西門子 PLC 本身帶有高速脈沖計數(shù)器和高速脈沖發(fā)生器，其發(fā)出的頻率最大為 10KHz，能夠滿足步進(jìn)電動機(jī)的要求，與硬件連接相比對于環(huán)形脈沖分配器和功率放大器的功能則對 PLC 提出兩個特性要求。一是在此應(yīng)用的 PLC 最好是具有實時刷新技術(shù)的 PLC,使輸出信號的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫芝或更高。其目的是使環(huán)形脈沖分配能有較高的分配速度,充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力,提高整個系統(tǒng)的快速性。二是 PLC 本身的輸出端口應(yīng)該采用大功率晶體管,以滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù)十伏脈沖電壓、數(shù)安培脈沖電流的驅(qū)動要求。如下圖所示PLC 步進(jìn)電機(jī)輸入信號圖 2-1 步進(jìn)電機(jī)的 PLC 直接控制2.3 步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r步進(jìn)電動機(jī)是一種將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移或者線位移的數(shù)模轉(zhuǎn)換元件。在經(jīng)歷了一個大的發(fā)展階段后, 目前其發(fā)展趨于平緩。然而, 由于步進(jìn)電動機(jī)的工作原理和其它電動機(jī)有很大的差別, 具有其它電動機(jī)所沒有的特性。因此,沿著小型、高效、低價的方向發(fā)展。步進(jìn)電動機(jī)由此而得名。步進(jìn)電動機(jī)的運行是在專用的脈沖電源供電下進(jìn)行的, 其轉(zhuǎn)子走過的步數(shù), 或者說轉(zhuǎn)子的角位移量, 與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比。另外, 步進(jìn)電動機(jī)動態(tài)響應(yīng)快, 控制性能好, 只要改變輸入脈沖的順序, 就能方便地改變其旋轉(zhuǎn)方向。這些特點使得步進(jìn)電動機(jī)與其它電動機(jī)有很大的差別。因此, 步進(jìn)電動機(jī)的上述特點, 使得由它和驅(qū)動控制器組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng), 既具有較高的控制精度,良好的控制性能, 又能穩(wěn)定可靠地工作。因此, 在數(shù)字控制系統(tǒng)出現(xiàn)之初, 步進(jìn)電動機(jī)經(jīng)歷過一個大的發(fā)展階段。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）6電動機(jī)其角位移與電脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與電脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率可以調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。工作方式最常見的有:(1)、三相單三拍工作方式：各相的通電順序為 A →B → C,各相通電的電壓波形如下圖所示：圖 2-2 三相單三拍工作方式時序圖(2) 、三相雙三拍工作方式：雙三拍工作方式各相的通電順序為 AB → BC → CA。各相通電的電壓波形如下圖所示：圖 2-3 三相雙三拍工作方式時序圖(3)、三相六拍工作方式：在反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)控制中，把單三拍和雙三拍工作方式結(jié)合起來，就產(chǎn)生了六拍工作方式，其通電順序為 A→AB →B→BC → C → CA。各相通電的電壓波形如下圖所示：圖 2-4 三相六拍工作方式時序圖浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）7(4)、其它工作方式（和步進(jìn)電機(jī)本身結(jié)構(gòu)相關(guān)）: 如二相四拍、二相八拍以及四相四拍和四相八拍等，其工作時電壓波形圖基本類似，不再贅述。2.4 步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)成角位移或線位移的電磁機(jī)械裝置，是一種輸出與輸入數(shù)字脈沖相對應(yīng)的增量式數(shù)字元件。在數(shù)控機(jī)床、繪圖機(jī)、打印機(jī)等方面應(yīng)用廣泛。它也可以看作是一種特殊的同步電機(jī);它具有快速起停、精確步進(jìn)及直接接收數(shù)字量的特點，它的步距角和轉(zhuǎn)速不受電壓波動和負(fù)載變化的影響，也不受環(huán)境條件如溫度、氣壓、沖擊、和振動等影響，僅與脈沖頻率有關(guān)，這些特點使它完全適用于數(shù)字控制的系統(tǒng)中作為伺服元件，并使整個系統(tǒng)大為簡化而又運行可靠。本課題選用了最常見的一種小步距角的三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)其剖面圖。如圖 1-1 所示，電機(jī)的定子上有 6 個等分的磁極，相鄰兩個磁極間的夾角為 60 度。磁極上裝有控制繞組并聯(lián)成 A, B, C 三相。轉(zhuǎn)子上均勻分布 40 個齒，每個齒的齒距為 9 度。定子每段極弧上也有 5 個齒，定、轉(zhuǎn)子的齒寬和齒距都相同。每個定子磁極的極距為 60 度，所以每個極距所占的齒距數(shù)不是整數(shù)。當(dāng) A 極下的定、轉(zhuǎn)子齒對齊，B 極和 C 極下的齒就分別和轉(zhuǎn)子齒相錯三分之一的轉(zhuǎn)子齒距，即為 3 度。這時若給 B 相通電，電機(jī)中產(chǎn)生沿 B 極軸線方向的磁場，因磁通要按磁阻最小的路徑閉合，就使轉(zhuǎn)子受到反應(yīng)轉(zhuǎn)距(磁阻轉(zhuǎn)距)的作用而轉(zhuǎn)動，直到轉(zhuǎn)子齒和 B 極上的齒對齊為止。此時，A 極和 C 極下的齒又分別與轉(zhuǎn)子齒相錯三分之一的轉(zhuǎn)子齒距。由此可見:錯齒是促使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的根本原因。若斷開 B 相控制繞組，而接通 C 相控制繞組，這時電機(jī)中產(chǎn)生沿 C 極軸線方向的磁場。同理，在反應(yīng)轉(zhuǎn)距(磁阻轉(zhuǎn)距)的作用下，轉(zhuǎn)子按順時針方向轉(zhuǎn)過 3 度，使定子 C 極下的齒與轉(zhuǎn)子齒對齊。以此類推，當(dāng)控制繞組按 A->B->C->A 順序循環(huán)通電時轉(zhuǎn)子就沿著順時針方向以每個脈沖轉(zhuǎn)動 3 度的規(guī)律轉(zhuǎn)動起來。若改變通電順序，即按 A->C->B->A 順序循環(huán)通電時，轉(zhuǎn)子便按逆時針方向同樣以每個脈沖轉(zhuǎn)動 3 度。這就是單三拍通電方式。若采用三相單、雙六拍通電方式運行，浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）8即 A->AB->B->BC->C->CA->A 順序循環(huán)通電，步距角將減小一半，即每個脈沖轉(zhuǎn)過 1.5 度。圖 2-5 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)2.5 步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動方法簡介步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動方法很多，按照使用的控制裝置來分可以分為:普通集成電路控制、單片機(jī)控制、工業(yè)控制機(jī)控制、可編程控制器控制等幾種;按照控制結(jié)構(gòu)可分為:硬脈沖生成器硬脈沖分配結(jié)構(gòu)(硬-硬結(jié)構(gòu))、軟脈沖生成器軟脈沖分配器結(jié)構(gòu)(軟-軟結(jié)構(gòu))、軟脈沖生成器硬脈沖分配器結(jié)構(gòu)(軟-硬結(jié)構(gòu))即：1 硬——硬結(jié);2 軟——軟結(jié)構(gòu);3 軟——硬結(jié)構(gòu)。具體的驅(qū)動控制情況在下面章節(jié)還將提到。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）9第三章 步進(jìn)電機(jī)工作方式的選擇3.1 常見的步進(jìn)電機(jī)的工作方式常見的步進(jìn)電機(jī)的工作方式有以下三種：（1） 、三相單三拍：A->B->C->A：圖 3-1 三相單三拍工作方式時序圖（2） 、三相雙三拍：AB->BC->CA->AB：圖 3-2 三相雙三拍工作方式時序圖（3) 、三相六拍：A->AB->B->BC->C->CA->A：浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）10圖 3-3 三相六拍工作方式時序圖按以上順序通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，按相反方向通電，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。這三種方式的主要區(qū)別是:電機(jī)繞組的通電、放電時間不同。工作方式是單三拍時通電時間最短，雙三拍時允許放電時間最短，六拍時通電時間和放電時間最長。因此，同一脈沖頻率時，六拍的工作方式出力最大。而且，電機(jī)是三拍的工作方式時，其分辨率為 3 度，六拍的工作方式時，分辨率是 1.5 度。所以，在本課題中，我們采用三相六拍的工作方式，在這種控制方式下工作，步進(jìn)電機(jī)的運行特性好，步進(jìn)電機(jī)分辨率最高。3.2 控制步進(jìn)電機(jī)換向順序通電換向這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進(jìn)電機(jī)的三相三拍工作方式，其各相通電順序為 A-B-C-D,通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制A、B、C、D 相的通斷。3.3 控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。 3.4 控制步進(jìn)電機(jī)的速度浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）11如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。 3.5 西門子 PLC 控制步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計思路3.5.1 步進(jìn)電機(jī)控制方式典型的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)如圖所示：圖 3-4 典型的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 步進(jìn)電動機(jī)是一種將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移或者線位移的數(shù)模轉(zhuǎn)換元件。在經(jīng)歷了一個大的發(fā)展階段后，日前其發(fā)展趨向平緩。然而，其基本原理是不變的，即：是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件,每當(dāng)對其施加一個電脈沖時,其輸出轉(zhuǎn)過一個固定的角度。步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量與輸入脈沖個數(shù)成正比,其轉(zhuǎn)速與單位時間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)(即脈沖頻率)成正比,其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組的脈沖順序有關(guān)。所以只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率及電機(jī)繞組通電的順序,便可控制步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量、速度和轉(zhuǎn)向。步進(jìn)電機(jī)的機(jī)理是基于最基本的電磁鐵作用，可簡單地定義為，根據(jù)輸人的脈沖信號，每改變一次勵磁狀態(tài)就前進(jìn)一定角度或長度，若不改變勵磁狀態(tài)則保持一定位置而靜止的電動機(jī):從廣義上講，步進(jìn)電動機(jī)是一種受電脈沖信號控制的無刷式直流電機(jī)，也可看作是在一定頻率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速與控制脈沖頻率同步的同步電動機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動方法很多，按照使用的控制裝置來分可以分為:普通集成電路控制、單片機(jī)控制、工業(yè)控制機(jī)控制、可編程控制器控制等幾種;按照控制結(jié)構(gòu)可分為:硬脈沖生成器硬脈沖分配結(jié)構(gòu)(硬-硬結(jié)構(gòu))、軟脈沖生成器軟浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）12脈沖分配器結(jié)構(gòu)(軟-軟結(jié)構(gòu))、軟脈沖生成器硬脈沖分配器結(jié)構(gòu)(軟-硬結(jié)構(gòu))。1、硬——硬結(jié)構(gòu)：如圖 3-5 所示，這種步進(jìn)電機(jī)的控制驅(qū)動系統(tǒng)由硬件電路脈沖生成器、硬件電路脈沖分配器、驅(qū)動器組成。這種控制驅(qū)動方式運行速度比較快，但是電路復(fù)雜，功能單一。2、軟——軟結(jié)構(gòu)：如圖 3-6 所示，這種步進(jìn)電機(jī)的控制驅(qū)動系統(tǒng)由軟件程序脈沖生成器、軟件程序脈沖分配器、驅(qū)動器組成，而軟件脈沖生成器和脈沖分配器都有微處理器或微控制器通過編程實現(xiàn)。用單片機(jī)、工業(yè)控制機(jī)、普通個人計算機(jī)、可編程序控制器控制步進(jìn)電機(jī)一般均可采用這種結(jié)構(gòu)。這種控制驅(qū)動方法電路結(jié)構(gòu)簡單、可以實現(xiàn)復(fù)雜的功能，但是占用 CPU 時間多，給微處理器運行其他工作造成困難。3、軟——硬結(jié)構(gòu)：如圖 3-7 所示，這種步進(jìn)電機(jī)的控制驅(qū)動系統(tǒng)由軟件脈沖生成器、硬件脈沖分配器和硬件驅(qū)動器組成。硬件脈沖分配器是通過脈沖分配器芯片(如 8713芯片)來實現(xiàn)通電換相控制的。這種控制驅(qū)動方法電路結(jié)構(gòu)簡單、可以實現(xiàn)復(fù)雜的功能，同時占用 CPU 時間較少，用可編程控制器全部實現(xiàn)了控制器和驅(qū)動器的功能。在 PLC 中，由軟件代替了脈沖生成器和脈沖分配器，直接對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行并行控制，并且由 PLC 輸出端口直接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。如圖 3-6 所示，這是一種軟-軟結(jié)構(gòu)，脈沖生成器和脈沖分配器均有可編程序控制器程序?qū)崿F(xiàn)。圖 3-5 硬硬結(jié)構(gòu)控制圖 3-6 軟軟結(jié)構(gòu)控制浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）13圖 3-7 軟硬結(jié)構(gòu)控制3.5.2 西門子 PLC 控制步進(jìn)電機(jī)由以上步進(jìn)電機(jī)的工作原理以及工作方式我們可以看出：控制步進(jìn)電機(jī)最重要的就是要產(chǎn)生出符合要求的控制脈沖。西門子 PLC 本身帶有高速脈沖計數(shù)器和高速脈沖發(fā)生器，其發(fā)出的頻率最大為 10KHz，能夠滿足步進(jìn)電動機(jī)的要求，與硬件連接相比對于環(huán)形脈沖分配器和功率放大器的功能則對 PLC 提出兩個特性要求。一是在此應(yīng)用的 PLC 最好是具有實時刷新技術(shù)的 PLC,使輸出信號的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫芝或更高。其目的是使環(huán)形脈沖分配能有較高的分配速度,充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力,提高整個系統(tǒng)的快速性。二是 PLC 本身的輸出端口應(yīng)該采用大功率晶體管,以滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù)十伏脈沖電壓、數(shù)安培脈沖電流的驅(qū)動要求。如下圖所示：圖 3-8 PLC 直接控制步進(jìn)電機(jī)圖對輸入電機(jī)的相關(guān)脈沖控制從而達(dá)到對步進(jìn)電機(jī)三相繞組的 48V 直流電源的依次通、斷,形成旋轉(zhuǎn)磁場,使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動，由于步進(jìn)電機(jī)是電感性負(fù)載,直流電阻很小,故接限流電阻以免脈沖電流過大損壞，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的通電相序為：A—AB—B—BC—C—CA—A……次導(dǎo)通、斷開時,步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。按: A—AC—C—CB—B—BA—A……電機(jī)反轉(zhuǎn)，按三相六拍工作。每當(dāng)步進(jìn)電機(jī)走一步,環(huán)形脈沖分配程序的步數(shù)減一,當(dāng)步數(shù)減為零時,停止環(huán)形脈沖分配,等待下一次的脈沖輸入。如下圖所示：浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）14圖 3-9 基本控制圖3.6 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)本次畢業(yè)設(shè)計課題是西門子 PLC 直接控制步進(jìn)電機(jī)，我的主要任務(wù)是應(yīng)用軟件設(shè)計及控制方案的設(shè)計，大體為以下五項內(nèi)容：PLC 控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展 主要介紹其系統(tǒng)的目的和意義，PLC 的發(fā)展史一直到廣泛應(yīng)用，隨著技術(shù)的發(fā)展，其優(yōu)越性越來越多，主要是通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出 ,控各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。以后將朝生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。PLC 直接控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的理論原理以及總體方按的設(shè)計 主要是 PLC與步進(jìn)電機(jī)的構(gòu)成、控制方式和形式，控制方式有兩種形式:PLC 直接與步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)相相連;PLC 通過功率放大電路與步進(jìn)電機(jī)相連.PLC 的工況點的確定和能耗機(jī)理分析，以及系統(tǒng)控制范圍的確定。系統(tǒng)的工作過程分為以下三個工作狀態(tài)：電機(jī)啟動運行；電機(jī)運行；電機(jī)不運行；電機(jī)轉(zhuǎn)向切換技術(shù)的解決方案。1、PLC(西門子)控制軟件的設(shè)計及仿真研究 主要介紹 PLC 控制的概念和特點以及控制程序的設(shè)計，并且運用軟件進(jìn)行仿真研究。2、系統(tǒng)硬件設(shè)計主要介紹了控制主電路的設(shè)計，步進(jìn)電機(jī)電氣連接的設(shè)計，人機(jī)界面設(shè)計，前向輸入通道設(shè)計和后向輸出通道設(shè)計，及一些系統(tǒng)的可靠性設(shè)計。 浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）153、應(yīng)用軟件設(shè)計 主要介紹了控制系統(tǒng)程序設(shè)計主要包括七大程序，分別是初始化程序、停機(jī)程序、電機(jī)啟動程序、電機(jī)轉(zhuǎn)向切換程序；整個系統(tǒng)程序的工作過程以及編程中應(yīng)注意的細(xì)節(jié)?？傊?，在本次設(shè)計中，必須完成圖表：論文說明書、控制電路圖、 程序流程圖、程序清單等。第四章 S7—200 直接控制步進(jìn)電機(jī)硬件設(shè)計4.1s7—200 的介紹PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同。1、中央處理單元(CPU)是 PLC 的控制中樞。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng) PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可*性，近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）16統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個 CPU 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。2、存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。PLC 常用的存儲器類型：（1） 、RAM 這是一種讀/寫存儲器(隨機(jī)存儲器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。（2） 、EPROM 這是一種可擦除的只讀存儲器。在斷電情況下，存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。（3） 、EEPROM 這是一種電可擦除的只讀存儲器。使用編程器就能很容易地對其所存儲的內(nèi)容進(jìn)行修改。3、空間的分配：雖然各種 PLC 的 CPU 的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù) PLC 的工作原理，其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域：（1）系統(tǒng)程序存儲區(qū)（2）系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)（包括 I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）（3）用戶程序存儲區(qū)系統(tǒng)程序存儲區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在 EPROM 中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該 PLC 的性能。系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)：系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)包括 I/O 映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計時器；計數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲器。（1） 、I/O 映象區(qū)：由于 PLC 投入運行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。因此，它需要一定數(shù)量的存儲單元(RAM)以存放 I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作 I/O 映象區(qū)。一個開關(guān)量 I/O 占用存儲單元中的一個位（bit） ，一個模擬量I/O 占用存儲單元中的一個字（16 個 bit） 。因此整個 I/O 映象區(qū)可看作兩個部分組成：開關(guān)量 I/O 映象區(qū)；模擬量 I/O 映象區(qū)。（2） 、系統(tǒng)軟設(shè)備存儲區(qū) ：除了 I/O 映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)還包浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）17括 PLC 內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、計時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲區(qū)。該存儲區(qū)又分為具有失電保持的存儲區(qū)域和無失電保持的存儲區(qū)域，前者在 PLC 斷電時，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會遺失。S7-200 編程控制器是西門子公司 1995 年底推出的新一代微型 PLC，由干其性能價格比較高，目前己經(jīng)在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)其性能 S7-200 系列可編程控制器可以分 5 個基本機(jī)型:CPU210, CPU212,CPU214, CPU215 和CPU216，共有 18 種不同型號的 CPU;也可以分成兩個檔次:CPU210,CPU212 為低成本的，具有小型 PL C 的一般功能;CPU214 及以上為高性能檔次，在一般小型PLC 的基礎(chǔ)上加上集成功能，使其性能超出一般的 PLC。S7-200 硬件是以固定結(jié)構(gòu)的基本單兒為主，并可選用開關(guān)量、模擬量等擴(kuò)展單兒通過總線聯(lián)接器組成的系統(tǒng)，與 S7-200 配合使用的硬件還有：編程器、操作面板、IBM PC 兼容機(jī)等，其基本組成示例如下圖。5 個基本機(jī)型的最大配置分別為:6 I/4 O, 40 I/38 O, 62 I/58 O, 62 I/58 O, 64 I/64 I，模擬量最大 16 路。S7-200 系列 PLC 硬件的組成形式、連接方式與其它品牌的 PLC 基本相似。但是，在下面幾個方面，其硬件很有特點，為使用者提供了不同的需求。圖 4-1 S7-200 系列 PLC 硬件的組成形式4.1.1 性能1、品種齊全的 CPU：S7-200 系列 PLC 有 5 種中央處理基本單元，CPU210, CPU212,CPU214, CPU215 和 CPU216，功能從簡到繁。CPU210 有 8 個 I/O 點;CPU216 集成了兩個通訊口，I/O 點最多可擴(kuò)展至 128 點，并可擴(kuò)展 16 路模擬量輸入/輸出，遠(yuǎn)程(AS-I)I/0 點可再擴(kuò)展 496 個 I/0 點。這 5 種型號 CPU 中的每一種都含有多種浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）18類型，如 AC 電源、DC 輸人、繼電器輸出型，DC 電源、DC 輸人、DC 輸出型等多種類型，GPU 的種類達(dá) 18 種之多。2、強(qiáng)大的內(nèi)里集成功能：S7-200 系列 PL C 集成了比其他任何微型 PLC 多且強(qiáng)的內(nèi)置于 CPU 基本單元的特殊功能，下面簡單列舉集成在 CPU 內(nèi)的特殊功能。（1） 、集成 CPU215 和 CPU216 中的 PID 指令；在 CPU 中集成了高速計數(shù)功能；集成了脈沖連續(xù)輸出功能；集成了日歷/實時時鐘功能；集成了用戶程序三級口令保護(hù)功能；具備 32 位浮點運算能力。（2） 、卓越的通訊能力一 PPI 通訊協(xié)議；自由通訊口方式；profibus 協(xié)議。（3） 、豐富的擴(kuò)展模塊可以通過結(jié)合各種模塊來達(dá)到擴(kuò)展功能，擴(kuò)大控制能力。S7—200 已開發(fā)了三大類擴(kuò)展功能模塊：模擬量擴(kuò)展；數(shù)字量擴(kuò)展；遠(yuǎn)程數(shù)字 I/O 擴(kuò)展。4.1.2 西門子 PLC 應(yīng)用中需要注意的問題（1） 、溫度：PLC 要求環(huán)境溫度在 0 ℃～55 ℃, 安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面, 四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。（2） 、濕度：為了保證 PLC 的絕緣性能, 空氣的相對濕度應(yīng)小于 85%( 無露珠) 。（3） 、震動：應(yīng)使 PLC 遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動源, 防止振動頻率為 10 Hz～55Hz 的頻繁或連續(xù)振動。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動時, 必須采取減震措施, 如采用減震膠等。（4） 、 空氣：避免有腐蝕和易燃的氣體, 如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境, 可將 PLC 安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。（5） 、 電源：PLC 對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中, 可以安裝一臺帶屏蔽層的隔離變壓器, 以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般 PLC 都有直流 24 V 輸出提供給輸入端, 當(dāng)輸浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）19入端使用外接直流電源時, 應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。普通的整流濾波電源, 由于紋波的影響, 容易使 PLC 接收到錯誤信息。4.1.3 控制系統(tǒng)中干擾及其來源影響 PLC 控制系統(tǒng)的干擾源, 大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位, 其原因是電流改變產(chǎn)生磁場, 對設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射; 磁場改變產(chǎn)生電流, 電磁高速產(chǎn)生電磁波, 電磁波對其具有強(qiáng)烈的干擾。（1） 、 強(qiáng)電干擾。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣, 電網(wǎng)受到空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化, 刀開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備啟停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等, 都通過輸電線路傳到電源原邊。（2） 、柜內(nèi)干擾?？刂乒駜?nèi)的高壓電器, 大的電感性負(fù)載, 混亂的布線都容易對 PLC 造成一定程度的干擾。（3） 、 來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾。正確的接地, 既能抑制電磁干擾的影響, 又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地, 反而會引入嚴(yán)重的干擾信號, 使 PLC 系統(tǒng)將無法正常工作。（4） 、 來自 PLC 系統(tǒng)內(nèi)部的干擾。主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生, 如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響, 模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。（5） 、變頻器干擾。一是變頻器啟動及運行過程中產(chǎn)生諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾, 引起電網(wǎng)電壓畸變, 影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量; 二是變頻器的輸出會產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾, 影響周邊設(shè)備的正常工作。4.1.4 主要抗干擾措施1、合理處理電源以抑制電網(wǎng)引入的干擾：對于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為 1∶1 的隔離變壓器, 以減少設(shè)備與地之間的干擾, 還可以在電源輸入端串接 LC 濾波電路。2、安裝與布線：動力線、控制線以及 PLC 的電源線和 RS485 網(wǎng)線應(yīng)分別配線, 各走各的浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系（論文）20橋架或線槽。(1)、PLC 應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源, 柜內(nèi) PLC 應(yīng)遠(yuǎn)離動力線 ( 二者之間距離應(yīng)大于 200 mm) , 與 PLC 裝在同一個柜子內(nèi)的電感性負(fù)載, 如功率較大的繼電器、接觸器的線圈, 應(yīng)并聯(lián) RC 消弧電路。(2)、PLC 的輸入與輸出最好分開走線, 開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號的傳送應(yīng)采用屏蔽線, 屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地, 接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的 1/10。(3)、交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜, 輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動力線, 避免并行。4.1.5I/O 端的接線1、輸入接線：輸入接線一般不要太長；但如果環(huán)境干擾較小,電壓降不大時, 輸入接線可適當(dāng)長些；是輸入/輸出線不能用同一根電纜, 輸入/輸出線要分開；是盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端,使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致。2、輸出接線：輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出；在不同組中, 可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓, 但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源；是由于 PLC 的輸出元件被封裝在印制電路板上, 并且連接至端子板, 若將連接輸出元件的負(fù)載短路, 將燒毀印制電路板；采用繼電器輸出時, 所承受的電感性負(fù)載的大小, 會影響到繼電器的使用壽命 , 因此, 使用電感性負(fù)載時應(yīng)合理選擇, 或加隔離繼電器。4.1.6 正確選擇接地點以完善接地系統(tǒng)PLC 控制系統(tǒng)的地線