基于S7-200伺服电机控制系统设计

西安邮电大学毕业设计（论文）题目：基于S7-200伺服电机控制系统设计系别：自动化学院专业：自动化学院班级：自动0805学生姓名：导师姓名：职称：讲师起止时间：2012年3月8日至2012年06月17日毕业设计（论文）诚信声明书本人声明：本人所提交的毕业论文《基于S7-200伺服电机控制系统设计》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。

本人完全清楚本声明的法律后果，申请学位论文和资料若有不实之处，本人愿承担相应的法律责任。

论文作者签名：时间：年月日指导教师签名：时间：年月日毕业设计(论文)任务书学生姓名指导教师职称讲师系别自动化学院专业自动化学院题目基于S7-200伺服电机控制系统设计任务与要求要学习基本电气控制的设计方法，学习step7和组态软件的使用。

熟练掌握组态王的使用,完成本课题要认真复习电机控制的基本知识，设计电动机总线型调速控制系统，主要根据电机的调速原理结合总线功能进行设计，要求提交：1.了解电动机总线型调速控制系统设计的基本原理。

2.熟练掌WINCC6.0软件。

3.会使用WINCC6.0软件画组态界面。

4.绘制电气原理图、装配图、接线图。

5.熟练掌握S7-200软件，具有一定的编程能力。

开始日期2012年1月7日完成日期2012年06月20日系主任(签字) 2012 年 1 月8 日毕业设计 (论文) 工作计划学生姓名__ _指导教师_________职称____讲师____系别______自动化学院__________专业________自动化________ 题目基于S7-200伺服电机控制系统设计_______________________________________________________工作进程主要参考书目(资料)主要参考书目(资料) [1] 贾贵玺，张臣刚等.高压变频调速技术的研究及其应用.天津：电气传动，No.4，1999，14～17 [2] 吴洪洋，何湘宁.高功率多电平变换器的研究和应用.天津：电气传动，No.2,2000,7～12 [3] 陈伯时，谢鸿鸣.交流传动系统的控制策略.CAVD ’99, 1～7[4] 苏彦民，李宏.交流调速系统的控制策略.北京：机械工业出版社，1998主要仪器设备及材料 伺服电机及S7-200软件、WINCC论文(设计)过程中教师的指导安排每周三下午、周五下午 对计划的说明西安邮电大学毕业设计(论文)开题报告自动化学院系自动化专业08级05班课题名称：基于S7-200伺服电机控制系统设计学生姓名：学号：指导教师：报告日期：2012年3月28日2．本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析重点研究的关键问题：PLC输出的模拟量实现对伺服电机的速度较为精准的控制解决思路：见原理图说明：本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在毕业论文(设计) 正式开始的第1周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。

西安邮电大学毕业设计(论文)成绩评定表西安邮电学院毕业论文(设计)成绩评定表(续表)目录摘要 (I)ABSTRACT (II)引言....................................................................................................... I II 1 概述 (1)1.1伺服电机控制技术现状 (1)1.2伺服调速调速控制技术发展趋势 (1)1.3伺服电机调速概况 (2)1.3.1 本课题研究意义 (2)1.3.2 本课题系统基本结构 (2)2伺服电动机调速原理 (3)2.1 伺服电机技术 (3)2.1.1 伺服电机技术介绍 (3)2.1.2.与其电机相比较伺服电机的优点 (3)2.2 伺服电机结构和工作原理 (4)2.2.1 交流伺服电动机的组成结构 (4)2.2 .2伺服电动机的工作原理 (5)2.3伺服驱动器概述 (6)2.3.1伺服驱动器 (6)2.3.2 伺服电机控制系统调速控制系统及其原理 (6)3 伺服电机调速控制系统硬件设计 (7)3.1系统硬件设计 (7)3.2控制电路设计 (7)3.2.1系统硬件布局图 (7)3.2.2系统硬件配置图 (8)3.2.3外部接线图 (8)3.3 系统分析 (8)3.3.1控制电路分 (8)3.4软件设计 (9)4编程软件及组态设计 (10)4.1 S7-200的简介 (10)4.1.1 系统组成 (11)4.1.2 功能及通讯 (11)4.2 编程软件简介 (12)4.2.1项目的硬件组态 (12)4.2.2 程序编写 (13)4.3 S7-200 通信 (14)4.3.1 WIncc与S7-200 通信相关软件介绍 (14)4.4 组态设计 (16)4.4.1组态监控界面 (16)4.4.2 组态变量 (17)5.控制过程 (20)结论........................................................................................................... １参考文献.. (3)摘要随着自动化水平的不断提高，越来越多的工业控制场合需要精确的位置控制。

因此，如何更方便、更准确地实现位置控制是工业控制领域内的一个重要问题。

伺服系统是以机械运动的驱动设备，伺服电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统,这类系统控制电动机调转速，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求本文主要介绍了利用西门子PLC输出的模拟量、伺服控制器完成了对伺服电机转速精准的控制。

提高了系统控制的可靠性和精确度。

满足了工业现场的需要。

关键词：伺服电机 PLC 模拟量ABSTRACTWith the continuous improvement of the level of automation, more and more industrial control applications need accurate position control. Therefore, more c o n v e n i e n t,m o r e a c c u r a t e p o s i t i o n c o n t r o l i s a n i m p o r t a n t issue within the field of industrial control. Servo system is based on mechanical m o v e m e n t o f t h e d r i v e n e q u i p m e n t,t h e s e r v o m o t o r t o c o n t r o l the object to the controller as the core power electronic power conversion device as the executing agency, the electric drive automatic control system under the guidance of the automatic control theory, such systems control the speed of the motor tone, converts electrical energy into mechanical energy, and moving machinery movement In this paper, using Siemens PLC output analog servo controller has completed a precision servo motor speed control. Improve the reliability and accuracy of the system control. Meet the needs of the industrial site.KEY WORDS:Servo motor ，PLC ，analog引言伺服电机在自动控制系统中用作执行组件，它将接收到的控制信号转换为轴的角位移或角速度输出。

通常的控制方式有三种：①通讯方式，利用RS232或RS485方式与上位机进行通讯，实现控制；②模拟量控制方式，利用模拟量的大小和极性来控制电机的转速和方向；③差分信号控制方式，利用差分信号的频率来控制电机速度。

简单、方便的实现对伺服电机转速的精确控制是工业控制领域内的一个期望目标，本文主要研究如何利用PLC输出的模拟量实现对伺服电机的速度较为精准的控制1 概述1.1伺服电机控制技术现状从70年代后期到80年代初期，随着微处理器技术、大功率高性能半导体功率器件技术和电机永磁材料制造工艺的发展及其性能价格比的日益提高，交流伺服技术——交流伺服电机和交流伺服控制系统逐渐成为主导产品。

交流伺服驱动技术已经成为工业领域实现自动化的基础技术之一，并将逐渐取代直流伺服系统。

交流伺服系统按其采用的驱动电动机的类型来分，主要有两大类：永磁同步（SM型）电动机交流伺服系统和感应式异步（IM型）电动机交流伺服系统。

其中，永磁同步电动机交流伺服系统在技术上已趋于完全成熟，具备了十分优良的低速性能，并可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动的要求。

并且随着永磁材料性能的大幅度提高和价格的降低，其在工业生产自动化领域中的应用将越来越广泛，目前已成为交流伺服系统的主流。

感应式异步电动机交流伺服系统由于感应式异步电动机结构坚固，制造容易，价格低廉，因而具有很好的发展前景，代表了将来伺服技术的方向。

但由于该系统采用矢量变换控制，相对永磁同步电动机伺服系统来说控制比较复杂，而且电机低速运行时还存在着效率低，发热严重等有待克服的技术问题，目前并未得到普遍应用。

系统的执行元件一般为普通三相鼠笼型异步电动机，功率变换器件通常采用智能功率模块IPM。

为进一步提高系统的动态和静态性能，可采用位置和速度闭环控制。

三相交流电流的跟随控制能有效地提高逆变器的电流响应速度，并且能限制暂态电流，从而有利于IPM的安全工作。

速度环和位置环可使用单片机控制，以使控制策略获得更高的控制性能。

电流调节器若为比例形式，三个交流电流环都用足够大的比例调节器进行控制，其比例系数应该在保证系统不产生振荡的前提下尽量选大些，使被控异步电动机三相交流电流的幅值、相位和频率紧随给定值快速变化，从而实现电压型逆变器的快速电流控制。