序机存在振荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。步进电动机自身的噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。速度可在相当宽的范围内平滑调节，低速下仍能保证获得大转矩。步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用交流电源以及直流电源。般步进电机的精度为步进角的，且不累积。步进电机外表允许的最高温度取决于不同电机磁性材料的退磁点，步进电机温度过高时会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏度以上，有的甚至高达摄氏度以上，所以步进电机外表温度在摄氏度完全正常。步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成个反向电动势频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率或速度的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。步进电机低速时可以正常运转，但若高于定速度就无法启动，并伴有啸叫声。步进电机有个技术参数空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应有加速过程，即启动频率较低，然后按定加速度升到所希望的高频步进电机的基本参数电机固有步距角它表示控制系统每发个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了个步距角的值，这个步距角可以称之为电机固有步距角，它不定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。步进电机的相数步进电机的相数是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相三相四相五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，般二相电机的步距角为三相的为五相的为。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则相数将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。保持转矩保持转矩是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之。比如，当人们说的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为的步进电机。钳制转矩钳制转矩是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有钳制转矩。步进电机的工作原理及分类步进电动机或称脉冲电动机，是种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。步进电动机实际上是个数字角度转换器，也是个串行的数模转换器。输入个电脉冲，电动机就转动个固定的角度，称为步，这个固定的角度称为步距角。步进电动机的运动状态是步进形式的，故称为步进电动机。从步进电动机定子绕组所加的电源形式来看，与般交流和直流电动机不同，既不是正弦波，也不是恒定直流，而是脉冲电压电流，所以有时也称为脉冲电动机或电脉冲马达。步进电机的工作原理步进电机是种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动个固定的角度称为步距角，它的旋转是以固定的角度步步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电动机的工作原理实际上是电磁铁的作用原理。步进电机的分类按其工作方式分为功率式和伺服式功率式输出转矩较大，能直接带动较大的负载伺服式输出转矩较小，只能带动较小的负载，对于大负载需通过液压放大元件来传动。按结构分为单段式径向式多段式轴向式印刷绕组式。按使用频率分为高频步进电动机和低频步进电动机。按运动方式旋转运动直线运动平面运动和滚切运动按工作原理反应式磁阻式永磁式永磁感应子式混合式。永磁式步进电机般为两相，转矩和体积较小，步进角般为度或度。反应式步进电机般为三相，可实现大转矩输出，步进角般为度，但噪声和振动都很大。混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点，它又分为两相和五相。两相步进角般分为度而五相步进角般为度。步进电机在工业中的应用步进电机作为执行元件，是机电体化的关键产品之，广泛应用在各种家电产品中，例如打印机磁盘驱动器玩具雨刷机械手臂和录像机等。另外步进电机也广泛应用于各种工业自动化系统中。由于通过控制脉冲个数可以很方便的控制步进电机转过的角位移，且步进电机的误差不积累，可以达到准确定位的目的。还可以通过控制频率很方便的改变步进电机的转速和加速度，达到任意调速的目的，因此步进电机可以广泛的应用于各种开环控制系统中。第四章控制步进电机设计步进电机的控制和驱动方法很多，按照使用的控制装置来分可以分为普通集成电路控制单片机控制工业控制机控制可编程控制器控制等几种。本设计选用西门子通过控制驱动器来控制步进电机。步进电机的选择本设计使用的步进电机选用的是型号为的两相混合式步进电机，该型号的步进电机步矩角为，相电流，相电阻，相希望通过控制的个开关实现以下功能起动电机，使其实现正转圈后自动停止按反转启动按钮，使其实现反转圈后自动停止启动主程序，则可在此时选择电机转动方向，若电机转动，则无法改变电机停止时选择电机转动方向，当电机转动到设定的圈后，电机自动停止。本设计中的输入输出点地址分配地址如表所示表端口分配表输入点符号输出点符号启动信号脉冲输出信号方向选择信号方向控制信号控制电机方向转动用接在的开关来选择方向。如果，将输出置高位，则电机逆时针转动。如果，将输出置低位，电机顺时针转动。程序如下设置转动方向若电机处于停止状态且转向开关置于,逆时针转动若电机处于停止状态且转向开关置于,顺时针转动程序调试按照上述所编写的程序绘制梯形图，而后编译程序，如图至图图图第五章论文总结本文论述了基于的步进电机控制系统的设计方法和研制过程，包括硬件设计软件设计以及系统组态等方面。硬件电路用西门子驱动器和步进电机设计而成。软件程用梯用可编程控制器生产厂家提供的专门编程语言而自行编制的应用程序。可编程控制器在不断地发展，对它的定义也不是成不变的。国际电工委员会年对可编程控制器定义如下可编程控制器是专为在工业环境下应用而设计的种数字运算操作的电子装置,是带有存储器可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令，进行逻辑运算顺序控制定时计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易与工业控制系统形成个整体，易于扩展其功能的原则设计。事实上，可编程控制器是种以微处理器为基础，带有指令存储器和输入输出接口，综合了微电子技术计算机技术自动控制技术通信技术的新代工业控制装置。可编程控制器专为在工业环境下应用及满足用户需要而设计，因此具有以下的显著特点可靠性高设备的高可靠性指的是平均无故障工作时间长和故障平均修复时间短。可编程控制器在恶劣工作环境中应用的高可靠性，由以下设计得到保证硬件接线元件少，且采用精选冗余集成化模块化等措施，使元件寿命长故障少故障易于查率位。模拟量输出模块点模拟量输出信号类型电压输出电流输出分辨率位。功能模块计数器模块可直接连接增量编码器，实现连续单向和循环记数步进电机控制模块和步进电机配套使用，实现设备的定位任务控制模块实现温度压力和流量等的闭环控制。通讯处理器处理器用于连接和的主从的接口模块，通过简单的进行配置和编程。处理器用于连接和的接口模块，通过简单的进行配置和编程。工业以太网处理器用于连接和工业以太网接口污水处理控制系统程序设计和调试程序的构成程序主要由以下几种模式自动模式，手动模式，报警模式等。自动模式在这种模式下，将运行已经设置好的程序和参数适用于切设备都工作正常的情况。手动模式此模式主要适用于测试或出现问题时如水泵出现故障，阀门开到位等情况。本工程中，所有设备都具有手动功能。在手动模式下，设备运行不再按照程序运行，完全是通过人的操作来完成。报警模式为了确保整个系统的安全运行，特设置了此系统。当池水位过高时，开始报警，防止池内的水溢出池外。污水处理项目软件编制硬件组态建立新项目打开程序，选文件新建,输入名称张启亮污水处理,然后按确认。插入站选中张启亮污水处理,按右键选插入新对象站点,插入个站，双击硬件，进入硬件组态状态,如图所示软件编制插入程序在站下，旦选定了模块，在模块下自动生成路径。可以发现程序包括这些对象用户程序，源文件和符号表，编写符号表如图所示。在用户程序中自动插入块。插入块块在中，选，插入个块双击块可用语言编程，然后存盘通过系统调试，开始进水沉淀排水反应时间未到时间未到时间到时间到高高低低结束曝气小时池水位集水池水位沉淀半小时硬件组态图部分程序及其对应的表图粗格栅除污机程序段图图粗格栅除污机符号表图图总空气阀符号表图图集水池液位超高警报程序段图程序的下载，安装和调试将各个输入输出端子和实际控制系统中的浮球开关，水泵开关，电磁阀门，声光报警器等正确连接，完成硬件的安装。污水处序机存在振荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。步进电动机自身的噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。速度可在相当宽的范围内平滑调节，低速下仍能保证获得大转矩。步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用交流电源以及直流电源。般步进电机的精度为步进角的，且不累积。步进电机外表允许的最高温度取决于不同电机磁性材料的退磁点，步进电机温度过高时会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏度以上，有的甚至高达摄氏度以上，所以步进电机外表温度在摄氏度完全正常。步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成个反向电动势频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率或速度的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。步进电机低速时可以正常运转，但若高于定速度就无法启动，并伴有啸叫声。步进电机有个技术参数空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应有加速过程，即启动频率较低，然后按定加速度升到所希望的高频步进电机的基本参数电机固有步距角它表示控制系统每发个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了个步距角的值，这个步距角可以称之为电机固有步距角，它不定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。步进电机的相数步进电机的相数是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相三相四相五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，般二相电机的步距角为三相的为五相的为。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则相数将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。保持转矩保持转矩是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之。比如，当人们说的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为的步进电机。钳制转矩钳制转矩是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有钳制转矩。步进电机的工作原理及分类步进电动机或称脉冲电动机，是种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。步进电动机实际上是个数字角度转换器，也是个串行的数模转换器。输入个电脉冲，电动机就转动个固定的角度，称为步，这个固定的角度称为步距角。步进电动机的运动状态是步进形式的，故称为步进电动机。从步进电动机定子绕组所加的电源形式来看，与般交流和直流电动机不同，既不是正弦波，也不是恒定直流，而是脉冲电压电流，