(完整word版)基于plc的步进电机控制课程设计
课程设计任务书
分院信息科学与工程学院专业自动化
学生姓名学号
设计题目步进电动机的控制
内容及要求：
1.在步进电机单元完成本课设；
2.使用接通延时定时器（TON）完成本次试验；
3.进行I/O分配；
4.设计I/O接线图；
5.完成试验的调试。
进度及安排：
1．熟悉步进电机单元（2天）；
2. 根据步进电机单元分配I/O接口并进行设计（1天）；
3. 按照课程设计要求利用接通延时定时器（TON）设计梯形图，完成设计的要求
实现对步进电机的控制（1天）。
4. 编写设计说明书，完成设计书（2天）。
指导教师（签字）：
年月日分院院长（签字）：
年月日
摘要
步进电机是一种控制精度极高的电机，一种基于脉冲控制的电气元件在工业上有着广泛的应用。随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围，它与计算机有效结合，可进行模拟量控制，具有远程通信功能等。论文在简要介绍步进电机的工作原理和控制原则之后,对采用可编程控制器（PLC）对步进电机进行控制的设计方法进行了介绍。实际应用表明了设计的有效性。
本次课程设计根据传统步进电机控制中的不足和缺点,将PLC直接控制技术运用于步进电机的控制。该系统解决了传统控制技术中的各部分硬件的设计、选型、接口匹配往往要花费设计者一很大的精力和劳动,接口信号的匹配以及各器件的质量等对整个系统的可靠性影响很大等缺点。根据PLC控制步进电机的控制特点及其原理,把软件控制和硬件电路互相结合起来,形成整体的控制,有效的克服了它们的缺点而发挥了它们的优势。本文详细阐述了该系统中PLC(西门子)直接控制步进电机的实现方法、系统的各部件的组成、各部件的连接情况。
本文主要介绍了西门子S7-200在步进电机控制方面的应用。
关键词：步进电机；可编程逻辑控制器（PLC）；西门子S7-200
目录
1 概述 (1)
2 可编程逻辑控制器 (2)
2.1 PLC的定义 (2)
2.2 PLC的功能 (2)
2.3 PLC的特点 (3)
2.4 PLC的基本组成 (3)
2.5 PLC的工作原理 (4)
2.6 S7-200PLC系统的基本组成 (5)
3 硬件设计 (7)
3.1 控制要求 (7)
3.2 可编程序控制器的控制系统设计 (7)
3.2.1 PLC控制系统的设计原则 (7)
3.2.2 PLC控制系统的设计内容及步骤 (7)
3.2.3 接通延时定时器（TON） (8)
3.3 选择PLC型号 (9)
3.3.1 I/O点数的估计 (9)
3.3.2 用户存储器容量的估算 (10)
3.3.3 CPU功能与结构的选择 (10)
3.3.4 机型选择 (10)
3.4 系统设计流程示意图 (11)
3.5 I/O分配表 (12)
3.6 I/O接线 (12)
4 软件设计 (13)
4.1 程序设计的主要内容 (13)
4.2 程序设计的步骤 (13)
4.3 设计梯形图 (14)
4.3.1 梯形图编程语言概述 (14)
4.3.2 梯形图指令程序 (15)
4.4 设计语句表 (16)
5 调试 (18)
6 结束语 (19)
参考文献 (20)
1 概述
可编程逻辑控制器（PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段后，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。
2 可编程逻辑控制器
2.1 PLC的定义
在二十世纪七十年代PLC 问世后，由美国电气制造商协会对PLC下过如下的定义:
PLC是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。
1982年，国际电工委员会(International Electrical Committee-IEC)颁布了PLC标准草案，1985年提交了第2版，1987年的第3版对PLC作了如下的定义:PLC是一种数字运算操作的电子系统，专门为在工业环境下应用而设计的。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
2.2 PLC的功能
（1）开关量逻辑控制
（2）模拟量控制
（3）闭环过程控制
（4）定时控制
（5）计数控制
（6）顺序（步进）控制
（7）数据处理
（8）通信和联网
2.3 PLC 的特点
（1）可靠性高、抗干扰能力强 （2）通用性强、灵活性好、功能齐全 （3）编程简单、使用方便 （4）模块化结构 （5）安装简单、调试方便 （6）网络通信
（7）体积小、能耗低、便于机电一体化
2.4 PLC 的基本组成
从广义上说，PLC 也是一种工业控制计算机，只不过比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的使用与控制要求的编程语言。所以PLC 与计算机控制系统十分相似，也具有中央处理器（CPU ）、存储器、输入/输出（I/O ）接口、电源等,如图2.1所示：
SB KM
YV
SQ YV HL
SA HL
图2.1可编程逻辑控制器的基本组成
输 输
入 出
单 单
元 元
存储器 电源
编程器
微处理器
2.5 PLC 的工作原理
（一）建立I/O 映像区
在PLC 存储器内开辟了I/O 映像区。PLC 工作时，将采集到的输入信号状态存放在相应的位上；将运算的结果存放到输出映像区对应的位上。PLC 在执行用户程序时所需“输入继电器”、“输出继电器”的数据取用于I/O 映像区，而不直接与外部设备发生关系。
I/O 映像区的建立，使PLC 工作失职和内存有关的得知单元内所存信息状态发生关系，而系统输出也只是给内存某一地址单元设定一个状态。这样不仅加快程序执行速度，而且还是控制系统与外界隔离，提高了系统的抗干扰能力。同时控制系统远离实际对象，为硬件标准化生产创造了条件。 （二）循环扫描的工作方式
PLC 上电后，在系统程序的监控下，周而复始的按一定的顺序对系统内部的各种人物进行查询、判断和执行，这个过程实质上是按顺序循环扫描的过程。执行一个循环扫描过程所需的时间称为扫描周期，其典型值是1-100MS 。
图2.2 PLC 的工作过程
PLC 的工作过程，与CPU 的操作方式有关。CPU 有两个操作方式：STOP 方式和RUN 方式。在扫描周期内，STOP 方式和RUN 方式的主要差别在于：RUN 方式下执行用户程序，而在STOP 方式下不执行用户程序。
PLC 对用户程序进行循环扫描可分为三个阶段进行，即输入采样阶段，程序执行阶段和输出刷新阶段。
（三）输入、输出延迟响应
初 始 化
C P U 自 诊 断
通信信息处理
与外部设备交换信息
执行用户程序
输入输出信息处理
由于PLC采用循环扫描的工作方式，即对信息采用串行处理方式，必定导致输入、输出延迟响应。当PLC的输入端有一个输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间，这段时间就称为响应时间或滞后时间。这种现象称为输入、输出延迟响应或滞后现象。
2.6 S7-200PLC系统的基本组成
S7-200PLC有基本单元（S7-200CPU模块）、个人计算机（PC）或编程器、STEP7-Micro/WIN32编程软件以及通信电缆组成。
基本单元也成为主机，由中央处理单元（CPU）、电源以及数字量输入输出单元组成。这些单元被紧凑的安装在一个独立的装置中。基本单元可以构成一个独立的控制系统。
图2.3 S7-200CPU模块
S7-200PLC主机型号规格种类较多，以适应不同需求的控制场合。西门子公司推出的S7-200 CPU22X系列产品有：CPU221模块、CPU224模块、CPU226模块等。例如，CPU226模块的I/O总数为40点。其中输入点24点，输出点16点。可带7个扩张模块，用户程序存储器容量为6.6K字。内置高速计数器，具有PID 控制器的功能。有2个高速脉冲端和2个RS-485通信口。具有PPI通信协议和自由口协议的通信能力。运行速度快、功能强。适用于要求更高的中小型控制系统。
24个数字量输入点分成两组。第一组由输入端子I0.0-I0.7、I1.0-I1.4共13个输入点组成，每个外部输入的开关信号均有个输入端子接出，经一个直流电源终至公共端1M；第二组有输入端子I1.5-I1.7、I2.0-I2.7共11个输入点组成，每个外部输入信号有个输入端子接出，经一个直流电源至公共端2M。由
于是直流输入模块，所以采用直流电源作为检测各输入接点状态的电源。M、L+两个端子提供DC24V/400mA传感器电源，可以作为传感器的电源输出，也可以作为输入端的检测电源使用。16个数字量输出点分成三组。第一组由输出端子Q0.0-Q0.3共4个输出点与公共端1L组成；第二组有输出端子Q0.4-Q0.7、Q1.0共5个输出点与公共端2L组成；第三组由输出端子Q1.1-Q1.7共7个输出点与公共端3L组成。每个负载的一端与输出点相连，另一端经电源与公共端相连。由于是继电器输出方式，所以既可带直流负载，也可代交流负载。负载的基里原有负载性质确定。输出端子排的右端N、L1端子是供电电源AC120V/240V输入端。该电源电压允许范围为AC85-264V。
3 硬件设计
3.1 控制要求
在步进电机单元完成本实验。
使用接通延时定时器指令，可以大大简化程序设计。输入端（IN）接通时，当定时器的当前值等于或大于设定值（PT）时，该定时器位置位为“1”，运用定时器的这个特点可实现步进电机的控制。
图3.1 步进电动机控制的模拟实验面板图
3.2 可编程序控制器的控制系统设计
3.2.1 PLC控制系统的设计原则
在最大限度的满足被控对象控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、安全可靠，并考虑到今后生产的发胀和工艺的改进，在选择PLC机型时，应适当留有余地。
3.2.2 PLC控制系统的设计内容及步骤
（一）分析控制对象
在确定采用PLC控制后，应对被控对象工艺流程的特点和要求做深入了解、详细分析、认真研究，明确控制的任务、范围、和要求，根据工业指标，合理的制定和选取控制参数，使PLC控制系统最大限度的满足被控对象的工艺要求。
控制要求，主要指控制的基本方式、必须完成的动作时序和动作条件、应具备的操作方式、必要的保护和联锁等，可用控制流程图和系统框图的形式来描述。
在明确了控制任务和要求后，须选择电器传动方式和电动机、电磁阀等执行机构的类型和数量，拟定电动机起动、运行、调速、转向、制动等控制要求；确定输入、输出设备的种类和数量，分析控制过程中输入、输出设备后之间的关系，了解对输入信号的响应速度等。
（二）PLC控制系统的硬件配置
PLC控制系统的硬件设计包括急性选择、输入/输出模块的选择、画出输入/输出端子的接线图等内容。
（三）软件设计
软件设计就是在硬件设计的基础上，分配输入输出元件的地址号，应用相关编程软件编写用户应用程序。根据控制要求设计出梯形图或语句表等语言的程序，这是整个设计的核心工作。
（四）输入程序并调试程序
将编译通过的程序可下载到PLC中，进行室内模拟调试，如果孔子系统是由几个部分组成，则应先做局部调试，然后再进行整体调试。调试中出现的问题，要着意排除，直至调试成功。
（五）固化程序
若程序须频繁修改，可选用RAM；若长期使用不需改变后运行期结束，可选用EPROM或EEPROM。八一调试通过的程序写入EPROM或EEPROM，将程序固化，PLC控制系统就可正式投运。
3.2.3 接通延时定时器（TON）
接通延时定时器(TON)指令在启动输入IN为打开时，开始计时。定时器当前值Txxx为当前时间(时间基数的倍数)。定时器当前值等于预设时间(PT)时，定时器到达输出Q打开。定时器当前值到达定时器预设时间(PT)后，定时器停止计时。启动输入IN为关闭时，定时器当前值被清除。在STL中，TON的启动输入IN是堆栈顶值。TON、TONR和TOF定时器有三种分辨率。分辨率由下表所示的定时器号码决定。每一个当前值都是时间基数的倍数。例如，10毫秒定时器中的
计数50表示500毫秒。
图3.2 TON指令编程
3.3 选择PLC型号
选择合适的机型是PLC控制系统硬件配置的关键问题。目前，国内外生产PLC的厂家很多，不同的厂家的PLC场频随谈基本功能相似，但有些特殊功能、价格、服务及使用的编程指令和编程软件都不同。而同一厂家生产的PLC产品又有不同的系列，同一系列中又有不同的CPU型号，不同系列、不同型号的。因此，如何选择合适的机型至关重要。
PLC的选择主要应从PLC 的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式,安装方式的选择,相应的功能要求,响应速度要求,系统可靠性的要求,机型尽量统一等因素。
3.3.1 I/O点数的估计
I/O点数是PLC的一项重要指标.合理选择I/O点数计可使系统满足控制要
求,又可使系统总投资量最低。PLC的输入输出总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量等输入/输出设备情况来确定，一般一个输入/输出元件要占用一个输入/输出点。考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上再加上20%到30%的备用量。
3.3.2 用户存储器容量的估算
PLC常用的内存有EPROM、EEPROM和带锂电池供电的RAM。一般微型和小型PLC的存储容量是固定的，介于1-2KB之间。用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。因此在程序设计之前只能粗略的估算。
3.3.3 CPU功能与结构的选择
PLC的功能日益强大，一般PLC都具有开关量逻
辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能，有些PLC还可扩展各种特殊功能模块，如通信模块、位置控制模块等，选型时可考虑以下几点：
1）功能与任务相适应
2）PLC的处理速度应满足实时控制的要求
3）PLC结构合理、机型统一
4）在线编程合理和离线编程的选择
3.3.4 机型选择
综上所述，可知本次步进电动机控制的模拟中PLC型号选择：I/O点数的统计：输入1点（SD）；输出4点（A、B、C、D），控制步进电机。SD为启动按钮。估计PLC用户程序长度：为I/O点数的（10-20）倍，选用S7-200 CPU226 CN AC/DC/RLY输出的PLC即能满足要求。
3.4 系统设计流程示意图
开始
A、B、C、D灯灭 N
启动按钮SD闭合？
Y
0.1s后A灯亮
步进电机前进一步
0.2s后B灯亮
步进电机前进一步
0.2s后C灯亮
步进电机前进一步
0.2s后D灯亮
步进电机前进一步
0.2s后A灯亮
步进电机前进一步
图3.3 系统设计流程图
3.5 I/O分配表
表3.1 I/O分配表
输入 SD
I0.0
输出 A B C D
Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 3.6 I/O接线
图3.4 I/O接线图
4 软件设计
4.1 程序设计的主要内容
（一）PLC程序功能分析和设计
PLC程序功能分析和设计实际上是PLC系统功能分析设计中的一个组成部分。系统的整体功能要求，可以通过硬件和程序两方面来实现。就软件而言，对工程设计人员就是编制应用程序。在编写程序之前，手电要确定应用程序的功能，大体上可以从控制功能、操作功能、自诊断功能三方面来考虑。
（二）程序结构设计的分析和设计
模块化的程序设计方法，是PLC程序设计最有效、最基本的方法。程序结构分析和设计的基本任务就是以模块化程序节后为前提，以系统功能要求为依据，按照相对独立的原则，将全部程序划分为若干个“程序模块”并对每一“模块”提供程序要求、规格说明。程序设计常采用“自顶向下”的设计方法，使编出的程序清楚、异读。
（三）编制程序规格说明书
程序规格说明书应包括技术要求、编制依据等内容。如整体应用程序功能要求：程序模块功能要求；受控设备及其动作时序、精度、计时、和响应速度要求；输入装置、输入条件、执行装置、输出条件和接口条件；输入模块和输出模块或I/O分配表等。
（四）程序设计
根据PLC控制系统硬件结构和生产工艺要求，在程序规格说明书的基础上，使用相应的编程语言指令，编制实际应用程序的过程就是程序设计。
4.2 程序设计的步骤
(一)程序框图设计
这部的主要工作是根据程序规格说明书的总体要
求和控制系统具体情况，确定应用程序的基本结构，绘制出程序结构框图；然后再根据工艺要求，绘制出个功能单元的详细功能框图。
(二) 分配I/O编号
在编写程序前，还要给每一个输入/输出信号分配
相应的地址，给出每个地址对应的信号的含义、名称并列成表，以便软件编程和系统调试时使用，这种表叫I/O分配表，也叫输入输出地址表。
（三）编写程序
编写程序就是根据设计出的框图逐条的编写控制程序，这是整个课程设计的核心部分。应尽量使用编程软件，如STEP7-Micro/WIN32等。梯形图语言是最普遍使用的编程语言。在编写程序的过程中，可以借鉴现成的典型控制环节程序。另外，编写程序过程中要及时对编写的程序进行注释，以免旺季期间相互间关系，最好随编随注，以便阅读和调试。
（四）程序调试
程序调试是整个程序设计工作中一项很重要的内容，它可以初步检查程序的实际效果。程序调试和程序编写是分不开的，程序的许多功能是在调试中修改和完善的。调试时可先设定输入信号，观察输出信号（对应输出点的LED数码显示）的变化情况；确认无误后再现场调试，必要时可以借用某些仪器仪表，测试个部分的借口情况，直至满意为止。
（五）编写程序说明书
程序说明书时对程序的综合说明，使整个程序设计工作的总结。编写程序设计说明书的木的是便于程序的使用者和现场调试人员使用，它是程序文件的组成部分。程序说明书一般包括程序设计的依据、程序的基本结构、各功能单元分析、使用的公式和原理、各参数的来源和运算过程、程序调试情况等。
4.3 设计梯形图
4.3.1 梯形图编程语言概述
梯形图(LAD)是与电气控制电路图相呼应的图形语言。它沿用了继电器、触点、串并联等术语和类似的图形符号，并简化了符号，还增加了一些功能性的指令。梯形图是融逻辑操作、控制于一体，面向对象的、实时的、图形化的编程语言。梯形图信号流向清楚、简单、直观、易懂，很适合电气工程人员使用。梯形
图（LAD）在PLC中使用得非常普遍，通常各厂家，各型号PLC都把它作为第一用户语言。
4.3.2 梯形图指令程序
4.4 设计语句表
语句表（STL）使用助记符来表达PLC的各种控制功能的。它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言直观易懂，编程简单，因此也是应用很广泛的一种编程语言。这种编程语言可使用简易编程器编程，但比较抽象，一般于梯形图语言配合使用，互为互补。目前，大多数PLC都有语句表编程功能，但各厂家生产PLC 的语句表（STL）所用的助记符互不相同，不能兼容。
Network 1 // 网络标题
LD T40
EU
SHRB M0.0, M20.0, +4
Network 2
LD M20.4
ON I0.0
R M20.0, 4
Network 3
LD M20.3
ON I0.0
R M0.1, 1
Network 4
LD M20.0
S M0.1, 1 Network 5
LD I0.0
AN M0.1
= M0.0
Network 6
LD I0.0
AN T41
TON T40, +1
Network 7
LD T40
TON T41, +1
Network 8
LD M20.0
= Q0.0
Network 9
LD M20.1
= Q0.1
Network 10
LD M20.2
= Q0.2
Network 11
LD M20.3
= Q0.3
步进电机PLC控制
步进电机控制 一、系统描述及控制要求 要求： 设计一个三相六拍环形分配器控制脉冲进而控制步进电机运行。 该程序应具有： 1．能实现电机正反转驱动控制 2．频率控制分四档：快速、中速、慢速、单步 3．可实现定步控制。 说明： 步进电机是电流在线圈中按顺序切换而使电机转轴作步矩式转的电机。切换是由输入驱动的脉冲信号来完成的，每给驱动电路一个脉冲，电机转轴就按要求旋转一定的角度。故这种电机可以用输入的脉冲数来控制电机的转角，并且转速由脉冲的频率决定。 步进电机可分为3相、4相、5相线圈型等，对于步进电机还有三种励磁方式： 1、相励磁：通常按顺序依次激励一个线圈。 2、双相励磁：通常按顺序依次激励两个线圈。 3、单——双相励磁：它是上面两种方法的综合，其特点是高分辨率（本实验用本励 磁方式）见下图：表中的S1、S2、S3分别为步进电机三相激励线圈A、B、C的 控制开关。 二、器材：OMRON CPM2A可编程序控制器、PLC教学实验系统 三、I/O分配表 四、外部接线图 五、流程图
六、梯形图
七、系统调试 硬件调试：接通电源，检查可编程序控制器能否正常工作，接头是否接触良好。 软件调试：按要求输入梯形图，检查后编译通过，在线工作后把程序写入可编程序控制器的
程序存储区。 运行调试：在硬件调试和软件调试正确的基础上，使PLC进入运行状态，观察运行情况，看是否能够实现正反转、快速、中速、慢速、单步、定步控制。 根据以上调试情况，此电机控制系统设计符合控制要求。 课程设计心得 通过这次PLC课程设计，让我更加深刻理解了课本的知识，并使我熟悉和掌握了PLC 基本指令的使用，掌握了PLC的I/O分配、程序调试等。 1、编写程序首先必须把I/O分配表写好。弄清楚哪些信号作为输入，哪些信号作为输出，该用什么继电器，还有什么情况下要用定时器/计数器。 2、在设计步进电机控制中通过SFT移位六个脉冲频率，电机正转顺序A—AB—B—BC—C—CA—A，反转是A—CA—C—BC—B—AB—A，通过0.1秒、0.2秒、1秒来控制电机脉冲的频率，从而实现快速、中速以及慢速控制电机的运行，用DIFU来实现电机单步控制，用计数器来实现定步控制。 3、通过调试找出问题的所在，相应的修改程序。在编程过程中难免会有不足之处，因此通过调试，再修改程序可以更好实现相应的功能。例如原来我用PO1、PO2、PO3来控制电机运行的快速、中速、慢速，发现按钮不能自锁，后来通过20.00、20.01、20.02三个中间继电器，并补充了一些程序实现了自锁功能。 这次设计，提高了我的动手和动脑能力，更让我们体会到了理论与实践相结合的重要性，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在PLC的基本原理以及编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步.
(完整word版)基于plc的步进电机控制课程设计
课程设计任务书 分院信息科学与工程学院专业自动化 学生姓名学号 设计题目步进电动机的控制 内容及要求： 1.在步进电机单元完成本课设； 2.使用接通延时定时器（TON）完成本次试验； 3.进行I/O分配； 4.设计I/O接线图； 5.完成试验的调试。 进度及安排： 1．熟悉步进电机单元（2天）； 2. 根据步进电机单元分配I/O接口并进行设计（1天）； 3. 按照课程设计要求利用接通延时定时器（TON）设计梯形图，完成设计的要求 实现对步进电机的控制（1天）。 4. 编写设计说明书，完成设计书（2天）。 指导教师（签字）： 年月日分院院长（签字）： 年月日
摘要 步进电机是一种控制精度极高的电机，一种基于脉冲控制的电气元件在工业上有着广泛的应用。随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围，它与计算机有效结合，可进行模拟量控制，具有远程通信功能等。论文在简要介绍步进电机的工作原理和控制原则之后,对采用可编程控制器（PLC）对步进电机进行控制的设计方法进行了介绍。实际应用表明了设计的有效性。 本次课程设计根据传统步进电机控制中的不足和缺点,将PLC直接控制技术运用于步进电机的控制。该系统解决了传统控制技术中的各部分硬件的设计、选型、接口匹配往往要花费设计者一很大的精力和劳动,接口信号的匹配以及各器件的质量等对整个系统的可靠性影响很大等缺点。根据PLC控制步进电机的控制特点及其原理,把软件控制和硬件电路互相结合起来,形成整体的控制,有效的克服了它们的缺点而发挥了它们的优势。本文详细阐述了该系统中PLC(西门子)直接控制步进电机的实现方法、系统的各部件的组成、各部件的连接情况。 本文主要介绍了西门子S7-200在步进电机控制方面的应用。 关键词：步进电机；可编程逻辑控制器（PLC）；西门子S7-200
PLC控制步进电机
PLC控制步进电机 基于PLC的步进电机运动控制 一、步进电机工作原理 1. 步进电机简介 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。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；也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。 在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单 2. 步进电机的运转原理及结构 电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A‘与齿5相对齐，（A‘就是A，齿5就是齿1） 3. 旋转 如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力，以下均同）。如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て 这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。 步进电机的静态指标术语 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为
S7-200PLC控制步进电机设计
S7-200PLC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S7-200PLC通过控制驱动器来控制步进电机。 1步进电机的选择 两相混合式步进电机内部结构如图4.1所示： 两相混合式步进电动机的绕组接线如图4.2所示，A、B两相绕组沿径向分相，沿着定子圆圈有8个凸出的磁极，1、3、5、7磁极属于A相绕组，2、4、6、8磁极属于B相绕组，定子每个极面上有5个齿，极身上有控制绕组。转子由环形磁钢和两段铁芯组成部分，环形磁钢在转子中部，轴向充磁，两段铁芯分别装在磁钢的两端，使得转子轴向分为两个磁极。转子铁芯上均匀分布50个齿，两段铁芯上的小齿相互错开半个齿距，定转子的齿距和齿宽相同。 线圈1、5、3、7串联组成A相绕组；线圈2、6、4、8串联组成B相绕组。 2 步进电机驱动电路设计 步进电机必须有驱动器和控制器才能正常工作。驱动器的作用是对控制脉冲进行环形分配、功率放大，使步进电机绕组按一定顺序通电，控制电机转动。 2.1 驱动器的选择 本设计选用型号为2MA320的驱动器。 该型号驱动器的特点： 1)供电电压DC12-36V或AC12-24V 2)驱动电流0.3-2.0A 3)细分精度1-128细分可选 4)光隔离信号输入
5)电机噪声优化功能 6)可驱动任何2.0A相电流以下两相、四相混合式步进电机 7)20KHz斩波频率 2.2 步进电机驱动技术 接口电路用光电隔离方式将运动控制器和驱动器连接起来，避免驱动器中的大电流干扰信号经地线窜入运动控制器电路。环形分配器将脉冲及方向信号按设定的节拍方式，转换为功放管的导通和截止信号从而控制各相绕组的通电和断电。功率放大器将电源功率转换为电机输出功率驱动负载运动。 驱动接口电路如图4.4所示： 当两相控制绕组按次序轮流通电，每拍只有一相绕组通电，四拍构成一个循环。当控制绕组有电流通过时，便产生磁动势，它与永久磁钢产生的磁动势相互作用，产生电磁转矩，使转子产生步进运动。 当A相绕组通电时，在转子N极端磁极1上的绕组产生的S磁极吸引转子N极，si使得磁极1下是齿对齿，磁力线由转子N极指向磁极1齿面，磁极5下也是齿对齿，磁极3和7是齿对槽，所示A相通电转子N极端定转子平衡。由于两段转子铁芯上的小齿相互错开半个齿距，在转子S极端，磁极1和5产生的S极磁场，排斥转子S极，与转子正好是齿对槽，磁极3和7齿面产生N极磁场，吸引转子S极，使的齿对齿。A相绕组通电时转子N极端、S极端转子平衡。如图4.5所示。 2.3 驱动器参数设置 由于上述步进电机的相电流为1.2A，驱动器的SW1-SW3分别设置为：ON、ON、OFF，即输出峰值电流为1.5A，SW5-SW7分别设置为ON、ON、ON，即细分设定为200步/圈。 3PLC控制步进电机 控制步进电机最重要的就是要产生出符合要求的控制脉冲。西门子PLC本身带有高速脉冲计数器和高速脉冲发生器，其发出的频率最大为10KHz，能够满足步进电动机的要求。对PLC提出两个特性要求：一是在此应用的PLC最好是具有实时刷新技术的PLC，使输出信号的频率可以达到数千赫或更高。其目的是使脉冲能有较高的分配速度，充分利用步进电机的速度响应能力，提高整个系统的快速性。二是PLC本身的输出端口应该采用大功率晶
基于PLC的步进电机控制系统设计
基于 PLC的步进电机控制系统设计 摘要：步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而 不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按 设定的方向转动一个固定的角度。本研究以PLC为控制核心，通过PLC向步进电 机输出方向信号、脉冲信号，分别控制步进电机的方向和角位移，实现对步进电 机的时间和角度两种模式控制，并通过组态王上位机软件实现对电机的监控。该 套设备运用于实验室立体仓库教学设备，对控制立体仓库XYZ三轴运动的准确定 位起到了关键作用。 关键词：PLC;步进电机;模式控制;组态王软件 1步进电机的工作机理 步进电机是机电控制系统中的一种常用执行机构，主要是通过对每相线 圈中的电流和顺序切换来使电机作步进式旋转。一般来说，机电控制系统中的驱 动电路由脉冲信号来控制，调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速，达到 调速的目的。步进电机三相六拍运行的供电方式为A—AB—B—BC—C—CA—A，每 一循环换接6 次，共有6 种通电状态。当A 相通电时，转子齿1、3 和定子磁 极A、A'对齐。当控制绕组A 相B 相同时通电时，转子齿2、4 受到反应转矩使 转子逆时针方向转动，转子逆时针转动后，转子齿1、3 与定子磁极A、A'轴线 不再重合，从而转子齿1、3 也受到一个顺时针的反应转矩，当这2 个方向相反 的转矩大小相等时，电机转子停止转动。当A 相控制绕组断电而只由B 相控制 绕组通电时，转子又转过一个角度使转子齿2、4 和定子磁极B、B'对齐，三相 六拍运行方式两拍转过的角度刚好与三相单三拍运行方式一拍转过的角度一样， 即三相六拍运行方式的步距角为15°。接下来的通电顺序为BC—C—CA—A，运 行原理和步距角与前半段A—AB—B 一样，即通电方式每变换一次，转子继续按 逆时针转过一个步距角。如果改变通电顺序，按A—AC—C—CB—B—BA—A 顺序 通电，则步进电机顺时针一步一步转动，步距角也是15°。因此可以通过控制脉 冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。由此可知，同一台步进电机，
PLC控制步进电机课程设计
第1章控制工艺流程分析 1.1步进电机的控制过程描述 近年来，数控机床及数控技术得到了飞速发展，在柔性、精确性、可靠性和宜人性等方面的功能越来越完善，已成为现代先进制造业的基础。数控就是数字控制，数控技术在机床行业应用得多，就是依靠数字（电脑编程）来控制机床，具有效率高，精度高等主要特点。数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。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。
基于PLC的步进电机运动控制系统设计
机电工程系 基于PLC的步进电机运动控制系统设计 专业：测控技术与仪器 指导教师：xxx 姓名: xxx _______________ （2011年5月9日） 目录 一、步进电机工作原理 (1) 1。步进电机简介 (1) 2。步进电机的运转原理及结构 (1) 3。旋转 (1) 4。步进电动机的特征 (2) 1）运转需要的三要素：控制器、驱动器、步进电动机 (2) 2）运转量与脉冲数的比例关系 (2) 3）运转速度与脉冲速度的比例关系 (2) 二、西门子S7-200 CPU 224 XP CN (2) 三、三相异步电动机DF3A驱动器 (3) 1。产品特点 (3) 2。主要技术参数 (3) 四、PLC与步进电机驱动器接口原理图 (5) 五、PLC控制实例的流程图及梯形图 (5) 1.控制要求 (5) 2。流程图 (5) 3.梯形图 (6) 六、参考文献 (6) 七、控制系统设计总结 (6)
基于PLC的步进电机运动控制系统设计 一、步进电机工作原理 1.步进电机简介 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角)。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;也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。 在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单 2.步进电机的运转原理及结构 电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て，即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3て,C与齿3向右错开2/3て，A’与齿5相对齐，(A'就是A,齿5就是齿1） 3.旋转 如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用,齿1与A对齐，（转子不受任何力，以下均同）。如B相通电，A，C相不通电时,齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移(て—1/3て）=2/3て。如C相通电，A,B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て,此时齿4与A偏移为1/3て对齐. 如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て 这样经过A、B、C、A分别通电状态,齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B,C,A……通电,电机就每步(每脉冲）1/3て，向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转.由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系.而方向由导电顺序决定。
基于plc的步进电机控制的设计
基于plc的步进电机控制的设计 一、前言 步进电机是一种常用的电动机，具有精度高、运行平稳、结构简单等优点。在工业生产中，步进电机广泛应用于各种自动化控制系统中，如数控机床、印刷设备、包装机械等。而PLC（可编程逻辑控制器）是一种工业自动化控制系统中常用的控制设备，具有可编程性强、稳定性好等优点。本文将介绍基于PLC的步进电机控制的设计。 二、PLC 1. PLC概述 PLC（Programmable Logic Controller），即可编程逻辑控制器，是一种工业自动化控制设备。它是由数字电子技术发展而来的，其主要功能是对生产过程进行监测和控制。PLC具有可编程性强、稳定性好等优点，在工业生产中得到广泛应用。 2. PLC组成 PLC主要由以下几部分组成：
（1）CPU：负责处理输入输出信号，并执行用户程序。 （2）存储器：存储用户程序和数据。 （3）输入模块：将外部传感器或开关等信号转换为数字信号输入给CPU。 （4）输出模块：将CPU处理后的信号转换为控制信号输出给执行机构。 （5）通讯模块：用于PLC之间的通讯和与上位机的通讯。 三、步进电机 1. 步进电机概述 步进电机是一种特殊的电动机，它可以按照指定的步数旋转。步进电机具有精度高、运行平稳、结构简单等优点，广泛应用于各种自动化控制系统中。 2. 步进电机分类
根据驱动方式，步进电机可分为以下几类： （1）单相交流步进电机：适用于低速高扭矩应用场合。 （2）双相交流步进电机：适用于中等速度和扭矩应用场合。 （3）直流步进电机：适用于高速低扭矩应用场合。 3. 步进电机控制方式 步进电机的控制方式主要有以下几种： （1）开环控制：只能实现简单的正反转和定位功能。 （2）闭环控制：通过编码器等反馈装置实现位置闭环控制，精度更高。 四、基于PLC的步进电机控制设计 1. 硬件设计 硬件设计主要包括PLC选型、输入输出模块选型、步进电机选型等。（1）PLC选型：根据实际应用需求选择性能稳定、可靠性高的PLC。
基于PLC的步进电机控制系统设计毕业设计任务书
长沙电力职业技术学院 毕业设计（论文）课题任务书 （2011年下学期） 系部名称：电力工程系 课题名称基于PLC的步进电机控制系统设计 学生姓名专业电气自动化技术学号 指导教师任务书下达时间2013-11-10 课题概述： 步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。 步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作。步进电机可以将数字信号直接转换成角位移或线位移,具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步,具有较高的重复定位精度,并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响,因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。但步进电机的驱动信号往往还是由专用的模拟芯片控制器或者信号发生器产生,缺乏灵活性和可靠性。在一些智能化要求较高的场合,用模拟芯片及信号发生器来控制步进电机有一定的局限。由此，提出基于PLC的步进电机控制系统设计,完成步进电机分时供电的，多相时序控制。 1设计内容： 用PLC控制四相八拍步进电动机正反转与速度控制。 2控制要求： (1)能对四相步进电机的转速进行控制； (2)可实现对四相步进电机的正反转控制； (3)能对四相步进电机的步数进行控制。
(1)转速控制 由脉冲发生器产生不同周期T的控制脉冲，通过脉冲控制器的选择，再通过环形分配器使四个输出继电器Y0、Y1、Y2和Y3按照双四拍的通电方式接通。 (2)正、反转控制 通过正、反转驱动环节(调换相序)，改变Y0、Y1、Y2和Y3接通的顺序．以实现步进电机的正、反转控制。 1号开关控制其运行 ( 启 / 停 )。 2号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.5 s)。 3号开关控制其中速运行 (转过一个步距角需 0.1 s)。 4号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.03 s)。 5号开关控制其转向为正转，6号开关控制其转向为反转。 要求阅读或检索的参考资料及文献（包括指定给学生阅读的外文资料）： 参考文献： [1] 郭艳萍. 电气控制与PLC技术. 北京. 北京师范大学出版社. 2007 [2]电气控制与PLC应用综合实训装置实训指导书. 长沙. 长沙市电子器材有限公司. 2009 [3] 张兴国. 可编程序控制器技术及应用. 北京. 中国电力出版社. 2006 [4] 陈宇、段鑫. 可编程控制器基础及编程技巧. 广州. 华南理工大学出版社. 1998 [5] 易传禄、韩希尧. 可编程序控制器应用指南. 上海. 上海科学普及出版社. 1993 [6]赵俊生. 基于PLC的步进电机调速和正反转控制系统. 商场现代化，2010（7）：9-10
课程设计三相六拍步进电机plc控制系统
学号2014216444 《电气控制与可编程控制技术》 课程设计 （2014级本科） 题目：三相六拍步进电机PLC控制系统的设计 系（部)院:物理与机电工学院 专业：能源与动力工程 作者姓名：周正峰 指导教师：单乐职称：助教 完成日期: 2 0 1 7 年 7月13日
目录 目录 (2) 摘要 (3) 第一章可编程程序控制器（PLC） (4) 1.1 PLC的定义 (4) 1.2 PLC的特点 (5) 1.3 步进电机的特点 (5) 第二章系统总体方案设计 (7) 2.1三相六拍步进电机的控制要求 (7) 2.2方案原理分析 (7) 第三章PLC控制系统设计 (8) 3.1输入输出编址 (8) 3.2选择PLC的类型 (8) 3。3 PLC外部接线图 (9) 3.4控制流程图: (9) 3.5梯形图程序设计 (10) 3.6语句表 (14) 3.7 主电路图 (16) 3.8元件布置图 (16) 3.9程序的运行及调试 (17) 总结 (19) 参考文献 (20)
摘要 步进电机就是一种控制精度极高的电机，在工业上有着广泛的应用。步进电机具有快速启停、精确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制机及仪表仪器的控制原件。基于PLC控制的步进电机具有设计简单，实现方便，参数设计置灵活等优点。矩角不易丢失。改善矩角特性一般通过增加步进电机的运行拍数来实现。本文主要介绍采用可编程控制器（PLC）对五相十拍步进电机进行控制的设计原理及方法进行分析。本文详细的介绍了PLC控制步进电机系统的原理，及硬件和软件的设计方法.其内容主要包括I/O分配表、PLC外部接线图、控制流程图、主电路图、梯形图、原件清单及语句表。本文设计过程中使用了十六移位寄存器，大大简化了程序的设计,使程序更简凑，方便了设计。 关键词：PLC；梯形图；三相六拍步进电机
步进电机滑台PLC控制课程设计报告
大连民族学院机电信息工程学院 自动化系 PLC课程设计报告 题目：步进电机滑台PLC控制 专业：自动化 班级：自动化122，123，124 学生姓名：谭今文、周鸿儒、唐海涛、卢真伊、谭潏、潘竹馨 指导教师：张涛
设计完成日期：2015年5月7日
目录 1任务分析和性能指标 (1) 1.1任务分析 (1) 1.2性能指标 (1) 2总体方案设计 (3) 2.2软件方案 (4) 3硬件设计与实现 (5) 3.1检测电路 (5) 3.2控制电路 (5) 4软件设计与实现 (7) 4.1梯形图 (7) 4.2梯形图功能注释 (8) 5 调试及性能分析 (9) 5.1调试分析 (9) 5.1.1 软件调试 (9) 5.1.2 硬件调试 (9)
5.2性能分析 (10) 总结 (11) 参考文献 (12) 附录1 元器件清单 (13) 附录2 调试系统照片 (14)
1任务分析和性能指标 1.1任务分析 步进电机是一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，每当对其施加一个电脉冲时，其输出轴便转过一个固定的角度，称为一步，当供给连续脉冲时，就能一步一步地连续转动。步进电机分为反应式、永磁式和混合式等。步进电机的位移量与输入脉冲数严格成正比，其转速与脉冲频率和步进角有关。步进电机必须使用专用的步进电机驱动设备才能够正常工作，步进电机系统的运行性能，除与电机自身的性能有关外，在很大程度上还取决于驱动器性能的优劣。随着电力电子技术的发展，可以实现细分驱动，即将一个步距角细分成若干小步来驱动。 1.2性能指标 1.2.1行程控制 一般液压滑台和机械滑台的行程控制是利用位置或压力传感器（行程开关/死挡铁）来实现；而数控滑台的行程则采用数字控制来实现。由数控滑台的结构可知，滑台的行程正比于步进电机的总转角，因此只要控制步进电机的总转角即可。由步进电机的工作原理和特性可知步进电机的总转角正比于所输入的控制脉冲个数；因此可以根据伺服机构的位移量确定PLC输出的脉冲个数：n= DL/d 。式中DL——伺服机构的位移量（mm），d ——伺服机构的脉冲当量（mm/脉冲） 1.2.2进给速度控制
基于PLC的步进电机控制系统设计
基于PLC的步进电机控制系统设计作者：*** 来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2021年第01期
摘要：本设计以西门子公司的S7-200可编程逻辑器为中央处理模块，以两相步进电机为控制对象，介绍了西门子S7-200PLC的控制原理和系统总体设计方法，并从软件设计方面详细地讲解了如何用PLC的移位指令和高速脉冲输出指令实现对步进电机的控制。 关键词：PLC;两相步进电机;步进电机驱动模块 中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2021）01-0063-05 0 引言 在生产制造流水线中，经常需要使用定位装置或机械手臂等加工设备来实现生产元件的组装，尤其是对于精度要求较高的组装器件，更需要根据控制要求，选取高精度的电机进行精确控制来减小误差。本设计采用西门子S7-200系列的PLC来控制步进电机[1，2]，西门子S7-200PLC具有逻辑性强、编程控制简单的特点[3，4]，而步进电机可以通过驱动脉冲来控制电机的角度和速度，进而达到了减小误差和精确控制的目的。 1 系统总体设计 基于PLC控制的步进电机电路图如图1所示。控制电路主要由三个部分构成，第一部分是电路的核心处理单元，由西门子S7-200系列PLC构成，本设计就是通过设置PLC高速脉冲发生器的参数来产生频率不同的高速脉冲从而实现电机控制;第二部分是由步进电机驱动板构成，步进电机驱动板主要用来给步进电机提供相应的时序电流和驱动电压;第三部分是由步进电机构成的执行机构，有了足够电压和电流的步进电机经过PLC传输来的不同频率、不同脉冲数的控制信号来达到对自身运行速度及角度的调节，实现了步进电机的驱动。 2 系统硬件设计 2.1 PLC概述 以前，工业控制主要都是人工手动控制，成本高还不稳定。近年来，越来越多可靠性高，实用性强的智能控制器投入到工业生产中，可以有效减低成本，还可以使工业生产稳定化。PLC就是其中优秀可靠的产品之一。 PLC是一种数字运算智能设备[5]，主要由输入模块、中央处理模块、存储器、通信接口模块、输出模块、拓展接口模塊、电源等硬件部分组成。PLC的核心是中央处理单元，它可以在内部执行各种运算，计时以及计数等操作的指令，并将运算后的指令通过相应的输出接口实现对外部受控单元的控制。 2.2 PLC工作过程
步进电机的PLC控制系统设计
一、引言 随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围，它与计算机有效结合，可进行模拟量控制，具有远程通信功能等。有人将其称为现代工业控制的三大支柱（即PLC，机器人，CAD/CAM）之一。目前可编程序控制器（Programmable Controller）简称PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，为工业自动化提供了有力的工具。 二、PLC的基本结构 PLC采用了典型的计算机结构，主要包括CPU、RAM、ROM 和输入/输出接口电路等。如果把PLC看作一个系统，该系统由输入变量-PLC-输出变量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的信号均作为PLC的输入变量，它们经PLC外部端子输入到内部寄存器中，经PLC内部逻辑运算或其它各种运算、处理后送到输出端子，它们是PLC的输出变量，由这些输出变量对外围设备进行各种控制。 三、控制方法及研究 1、FP1的特殊功能简介 (1) 脉冲输出
FP1的输出端Y7可输出脉冲，脉冲频率可通过软件编程进行调节，其输出频率范围为360Hz～5kHz。 (2) 高速计数器（HSC） FP1内部有高速计数器，可同时输入两路脉冲，最高计数频率为10kHz，计数范围-～+。 (3) 输入延时滤波 FP1的输入端采用输入延时滤波，可防止因开关机械抖动带来的不可靠性，其延时时间可根据需要进行调节，调节范围为 1ms～128ms。 (4) 中断功能 FP1的中断有两种类型，一种是外部硬中断，一种是内部定时中断。 2、步进电机的速度控制 FP1有一条SPD0指令，该指令配合HSC和Y7的脉冲输出功能可实现速度及位置控制。速度控制梯形图见图1，控制方式参数见图2，脉冲输出频率设定曲线见图3。
基于PLC控制的步进电机系统设计
基于PLC控制的步进电机系统设计第一章关键词：步进电机、PLC、转速控制、方向控制
目录 摘要.............................................................................................错误!未定义书签。目录........................................................................................................................... II 第1章绪论............................................................................................................. - 1 - 1.1 课题背景................................................................................................... - 1 - 1.2 问题的提出............................................................................................... - 1 - 1.3 设计目的及系统功能............................................................................... - 2 - 第2章PLC及步进电机的概述 ............................................................................ - 3 - 2.1 PLC的基本概念........................................................................................ - 3 - 2.2 PLC的基本结构........................................................................................ - 3 - 2.3 PLC的特点................................................................................................ - 4 - 2.4 步进电机的特性....................................................................................... - 5 - 2.5 照明装置的竣工验收............................................................................... - 6 - 2.6 反应式步进电机的控制........................................................................... - 6 - 2.7 本设计所用步进电机............................................................................... - 9 - 第3章硬件电路设计........................................................................................... - 11 - 3.1 硬件设计思路......................................................................................... - 11 - 3.2 总设计图框............................................................................................. - 11 - 3.3 外围电路设计及分析............................................................................. - 12 - 3.4 LED数码显示器电路.............................................................................. - 18 - 3.5 步进电机控制系统电路图..................................................................... - 20 - 第4章软件的设计............................................................................................... - 21 - 4.1 可编程序控制器的工作原理................................................................. - 21 - 4.2 存储空间的计算..................................................................................... - 22 - 第5章PLC控制程序设计 .................................................................................. - 23 - 5.1 PLC提供的编程语言.............................................................................. - 23 - 5.2 PLC实用驱动电源控制环节.................................................................. - 24 - 结论......................................................................................................................... - 29 - 致谢.................................................................................................错误!未定义书签。参考文献................................................................................................................. - 30 -
基于plc控制的步进电机控制系统设计毕业论文[管理资料]
基于PLC的步进电机控制系统设计 机械电子专业 XXX 指导教师 XXX 摘要：以德国西门子公司小型可编程逻辑控制器S7—200为中央处理单元，以步进电机作为控制对象。介绍了PLC的概念原理以及控制的优点，步进电机的概念及工作原理，现状以及发展方向。PLC 与步进电动机一起结合起来有很高的研究价值与意义。本文在介绍步进电机控制特点的基础上,重点研究了步进电机的控制策略。设计了控制系统的硬件方案，并编写了相应的控制流程，测试了实际控制效果，并提出相应的整改措施，达到更加合理高效的目标。对于使用步进驱动器的步进控制系统，控制器对步进电机的控制关键在于控制脉冲信号的产生。介绍了使用该控制器产生控制脉冲信号的多种不同实现方法，进而实现对步进电机不同控制方法。 关键词：可编程逻辑控制器；步进电机；控制策略；控制流程 The Research Of Stepper Control Method Motor Based On PLC Student majoring in Machinery and electronics specialty XXX Tutor XXX Abstract：With small Germany Siemens S7-200 programmable logic controller of the central processing unit, with stepping motor as control object. This paper introduces the concept of PLC principle and advantage of the control, the concept and working principle of stepper motor, the current situation and development direction. PLC combined with stepper motor has a high research value and significance. In this paper, based on the introduction to the characteristics of the stepper motor control, step motor control strategies are researched. Design the hardware of the control system scheme, and write the corresponding control process, test the actual control effect, and puts forward the corresponding rectification measures, achieve more reasonable and efficient. For using stepper drive stepper control system, the controller of stepper motor control is the key to control the generation of pulse signal. This paper introduces the control using the controller a variety of different implementation methods of the pulse signal, then the method to realize different control the stepper motor. Key words:Programmable logic controller; Stepping motor; The control strategy; Control the process
《PLC课程设计》word版
目录 一可编控制器的概述 (1) 1.1 PLC的产生与发展 (1) 1.1.1 PLC的定义 (1) 1.1.2 PLC的发展和应用领域 (1) 1.1.3 PLC的特点 (1) 1.2 PLC的组成及工作原理 (2) 1.2.1 PLC的组成 (2) 1.2.2 PLC的工作原理 (2) 二S7200--PLC控制系统 (3) 2.1 S7200系列PLC的硬件系统 (3) 2.1.1 S7200系列PLC系统基本构成 (3) 2.1.2 CPU模块 (3) 2.1.3 扩展模块 (5) 2.2 S7200系列PLC的编程元件 (6) 三硬件设计 (7) 3.1 控制要求 (7) 3.1.1 生产工艺过程 (7) 3.1.2 设计要求 (7) 3.2 选择PLC型号 (8) 3.3 系统设计流程示意图 (8) 3.4 I/O分配表 (9) 3.5 I/O接线图 (9) 四软件设计 (10) 4.1 设计梯形图 (10) 4.2 设计语句表 (12) 五调试 (14)
六结束语 (15) 七参考文献 (16)
一可编控制器的概述 1.1 PLC的产生与发展 1.1.1 PLC的定义 1968年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 1.1.2 PLC的发展和应用领域 1988年全世界总销售量达370亿美元。年产量150万台，目前世界上先进工业国家。PLC已成为工业控制的标准设备。它的应用几乎覆盖了所有的工业、企业。 近10年，我国的PLC研制，生产、发展很快、上海宝钢第一期工程，采用了250台。第二期采用了108台，获得了令人瞩目的经济效益和社会效益。 PLC应用越来越广泛，工业自动化程序提高一个新水平。目前，PLC在国内外已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。从PLC应用类型看，大致可归纳为以下几个方面：开关量逻辑控制、运动控制、过程控制（PID 闭环控制）、数据处理、通信联网(构成DCS、FCS系统)。 1.1.3 PLC的特点 1．可靠性高、抗干扰的主要措施之一。输入输出接口电路采用光电耦合器来传递信号。使外部电路和内部电路之间避免电的联系。