吴 毕业设计

毕业设计设计题目名称：基于PLC的步进电机控制学生姓名：马秀敏学号：1450243118专业名称：机电一体化班级：机电14–1学制： 3学历层次：专科指导教师：李珊珊评阅人：论文（设计）提交日期： 2016 年月日论文（设计）答辩日期： 2016 年月日江苏建筑职业技术学院二○一六年月日基于PLC的步进电机控制摘要随着科技的发展，步进电机在工业上的广泛应用，比如工业机械手，医疗设备等都是通过对步进电机的控制实通过PLC在编程，I/O口分配，触摸屏，外部输入/输出设备的接口等特殊功能模块的来控制步进电机，使其实现步进电机按启动按钮正转10圈后自动停止，按反转按钮反转10圈后自动停止，启动程序时可选择电机转动方向的控制要求来满足人们在实际应用的要求，但随着应用需求及关联产品技术性能的提升，PLC将继续得主要论述了步进电机的原理及驱动方法，并在S7-200 PLC的基础上，对步进电机进行控制。

本设计选用PL相混合式步进电机，在PLC编程的基础上用按钮开关控制步进电机的启动、正转、反转等基本功能。

关键词：步进电机，，自动控制，PLC编程目录前言 (7)第1章绪论 (9)1.1 课题研究的背景及意义 (9)1.1.1 课题研究的背景................................................... (9)1.1.2 课题研究的意义 (9)1.2 课题研究的内容及目标 (10)1.2.1 课题研究的内容 (10)1.2.2 课题研究的目标 (10)第2章硬件设计 (11)2.1 总体结构 (11)2.2 液位传感器的选择 (12)2.4 搅拌电机的选择 (13)2.5 电磁阀的选择 (14)2.6 接触器的选择 (15)2.7 热继电器的选择 (16)2.8 PLC的配置及控制系统I/O地址分配 (16)2.8.1 PLC控制系统设计的一般步骤 (16)2.8.2 PLC输入输出点的分配 (17)2.9 电气控制系统原理图 (18)第3章软件设计 (20)3.1 程序框图 (20)3.2 根据控制要求和I/O地址编制的控制梯形图 (21)3.3 语句表 (24)第4章组态监控系统设计 (26)4.1 组态王软件简介 (26)4.2 组态王工程的建立 (27)4.3 组态画面的建立 (28)4.4 定义IO设备 (30)4.5 构造数据库 (31)4.6 建立动画连接 (32)4.7 组态监控仿真 (34)第5章软硬件调试 (37)5.1 PLC软件测试 (37)5.1.1 PLC程序下载 (37)5.1.2 PLC程序的模拟调试 (38)5.2 组态通讯调试 (39)结论 (42)谢辞 (43)前言为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正在向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。

在炼油、化工、制药等行业中，多种液体混合是必不可少的工序，而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。

但由于这些行业中多是易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质，以致现场工作环境十分恶劣，不适合人工现场操作。

另外，生产要求该系统要具有混合精确、控制可靠等特点，这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。

所有为了帮助相关行业，特别是其中的中小型企业实现多种液体混合的自动控制，从而达到液体混合的目的，液体混合自动配料势必就是摆在我们眼前的一大课题，借助实验室设备熟悉工业生产中PLC的应用，了解不同公司的可编程控制器的型号和原理，熟悉其编程方式，而多种液体混合装置的控制更常见于工业生产中，适合大中型饮料生产厂家，尤其见于化学化工业中，便于学以致用。

计算机的出现给大规模工业自动化带来了曙光。

1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM）提出了公开招标方案，设想将功能完备、灵活、通用的计算机技术与继电器便于使用的特点相结合，把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用面向过程、面向问题的“自然语言”编程，生产一种新型的工业通用控制器，使人们不必花费大量的精力进行计算机编程，也能像继电器那样方便的使用。

这个方案首先得到了美国数字设备（DEC）公司的积极响应，并中标。

该公司于1969年研制出了第一台符合招标要求的工业控制器，命名为可编程逻辑控制器，简称PLC（有的称为PC），并在GM公司的汽车自动装配线上实验获得了成功。

PLC一经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国内外工程技术人员和工业界厂商的极大关注，生产PLC的厂家云起。

随着大规模集成电路和微处理器在PLC中的应用，使PLC的功能不断得到增强，产品得到飞速发展。

采用基于PLC的控制系统来取代原来由单片机、继电器等构成的控制系统，采用模块化结构，具有良好的课移植性和可维护性。

对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助，同时又提高了生产线的效率、使用寿命和质量，减少了企业产品质量的波动，因此具有广阔的市场前景，用PLC进行开关量控制的实例很多，在冶金、机械、纺织、轻工、化工、铁路等行业几乎都需要到它，如灯光照明、机床电控、食品加工、印刷机械、电梯、自动化仓库、液体混合自动配料系统、生产流水线等方面的逻辑控制，都广泛应用PLC来取代传统的继电器控制。

本次设计是将PLC用于多种液体混合灌装设置的控制，对学习和实用是很好的结合。

本设计的主要研究范围及要求达到的技术参数有：1．使液体混合机能够实现安全、高效的灌装。

2．灌装的各种技术要求。

3．具体内容包括多种液体混合控制方案的设计、软硬件电路的设计、常见故障分析等等。

本课题应解决的主要问题是如何使PLC在灌装中实现控制功能，在相关的研究文献报道中用PLC对灌装机进行控制的研究尚不多见，以致人们难以根据它的具体情况正确选用参数进行系统控制，也就难以满足提高质量和效率、降低成本的要求，本设计就是基于以上问题进行的一些探讨第1章绪论1.1课题研究的背景及意义1.1.1 课题研究的背景可编程控制器(PLC)从上世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统，随着30多年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。

现状PLC已经发展成不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种功能，是名副其实的多功能控制器。

由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动化的首选控制装置。

整个设计过程是按思想工艺流程设计，为设备安装、运行和保护检修服务。

设计的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号（GB4728）及其他相关标准和规范编写。

设计原则主要包括：工作条件、工程对电气控制线路提供的具体资料。

系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经济、合理、适用、减小设备成本。

在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。

控制由人工控制到自动控制，由模拟控制到微机控制，使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。

1.1.2 课题研究的意义对于本课题来说，如果液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改造升级，新控制装置需要根据企业设备和工艺现状来构成并需尽可能的利用旧系统中的元器件。

对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类似，以便于操作人员迅速掌握。

从企业的改造要求可以看出在新控制系统中既需要处理模拟量也需要处理大量的开关量，系统的可靠性要高，人机交互界面友好，应具备数据储存和分析汇总的能力。

要实现整个液体混合控制系统的设计，需要从怎样实现电磁阀的开关以及电动机启动的控制这个角度去考虑，现状就这个问题的如何实现以及选择怎样的方法来确定系统方案。

1.2 课题研究的内容及目标1.2.1 课题研究的内容1．理解PLC的编程方法，熟悉并使用PLC完成其他的设计，建立系统逻辑的知识体系。

2．硬件的研究。

用以前所学知识全面系统的对硬件进行设计并设有保护器件。

3．软件的研究。

用PLC程序开发实现了设计、调试、等功能。

4．以可编程控制器为核心，熟悉并利用组态王软件对其所应用的程序进行模拟动态画面显示。

1.2.2 课题研究的目标1．希望通过这次毕业设计，能够让自己对PLC有更深刻的更系统的了解。

2．综合自己的专业知识，让自己对学过的知识加深印象，进行一次全面性的复习。

3．锻炼动手和动脑的能力，让自己的思维更加的慎密。

4．通过设计要让自己多学一些和本设计有关的知识，以及多种软件的应用和操作。

第2章硬件设计2.1 总体结构从图2-1中可知设计的液体混合装置主要完成三种液体的自动混合搅拌。

此装置需要控制的元件有：其中SL1,SL2,SL3,SL4为液面传感器，液面淹没该点时为ON，YV1,YV2,YV3,YV4为电磁阀，M为搅拌机。

另外还有控制电磁阀和电动机的1个交流接触器KM。

所有这些元件的控制都属于数字量控制，可以通过引线与相应的控制系统连接从而达到控制效果。

图2-1 液体混合灌装机液位传感器SL1 液位传感器SL2液位传感器SL3液位传感器SL4搅拌电动机液体A阀门液体B阀门液体C阀门液体D阀门要求如下：1．初始状态：当装置投入运行时，容器内为放空状态。

2．起始操作：按下启动按钮SB1，装置开始按规定工作，液体A阀门打开，液体A流入容器。

当液面到达SL2时，关闭液体A阀门，打开B阀门。

当液面到达SL3时，关闭液体B阀门，打开C阀门。

当液面到达SL4时，关闭液体C阀门，搅拌电动机开始转动。

搅拌电动机工作1min后，停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。

当液面下降到SL1时，SL1有接通变为断开，在经过20s后，容器放空，混合液体阀门YV4关闭，接着开始下一个循环操作。

3．停止操作：按下停止按钮后，要处理完当前循环周期剩余任务后，系统停止在初始状态。

2.2 液位传感器的选择选用LSF-2.5型液位传感器。

如图2-2所示：图2-2 LSF-2.5型液位传感器其中“L”表示光电的，“S”表示传感器，“F”表示防腐蚀的，2.5为最大工作压力。

LSF 系列液位开关可提供非常准确、可靠的液位检测。

其原理是依据光的反射折射原理，当没有液面时，光被前端的棱镜面或球面反射回来；有液体覆盖光电探头球面时，光被折射出去，这使得输出发生变化，相应的晶体管或继电器动作并输出一个开关量。

应用此原理可制成单点或多点液位开关。

LSF光电液位开关具有较高的适应环境的能力，在耐腐蚀方面有较好的抵抗能力。

相关元件主要技术参数及原理如下：1．工作压力可达2.5Mpa；2．工作温度上限为125需要图片是LSF-2.5型液位传感器3．触点寿命为100万次℃；4．触点容量为70W；5．开关电压为24V DC；6．切换电流为0.5A。