基于S7—200PLC步进电机运动控制系统设计

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基于S7—200LC实现步进电机的驱动控制

基于S7—200LC实现步进电机的驱动控制

基于S7—200LC实现步进电机的驱动控制【摘要】步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的的执行元件。

驱动步进电机的方法较多,本文旨在用S7-200PLC通过发送脉冲信号给步进电机的驱动器,由驱动器来驱动步进电机进行工作。

本设计采用S7-200PLC 和大功率晶体管实现对步进电机的驱动控制,硬件结构简单可靠,成本较低,实用性较强,具有良好的通用性和应用推广价值。

【关键词】步进电机;S7-200PLC;驱动器;晶体管1.引言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。

此外也广泛应用于各种工业自动化系统中。

因此实现对步进电机良好的驱动控制显得十分必要。

驱动步进电机的方法较多,目前流行的是采用S7-200PLC驱动控制步进电机。

步进电机驱动器可以通过接收S7-200PLC发送的脉冲个数来控制步进电机的位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过接收S7-200PLC发送的脉冲频率来控制步进电机的速度和加速度,从而达到调速的目的。

许多S7-200PLC都内置了脉冲输出功能,并设置了相应的控制指令,可以很好的对步进电机进行驱动控制。

本文采用西门子公司的CPU226晶体管输出型PLC对步进电机进行驱动控制。

2.样例系统本文的驱动控制过程为:某运货小车在甲、乙两地之间运行(如图1所示),装货及卸货,在此过程中要求小车准确定位和平稳运行。

要想实现上述控制过程,只需对小车的动力装置(步进电机)进行合理的驱动控制即可。

步进电机的驱动控制方法如图2所示。

驱动控制方法是通过上位机设定参数,利用S7-200PLC输出高速脉冲信号,送给大功率管组成的驱动电路,经过步进电机驱动器去控制步进电机的准确定位和平稳运行。

本文采用的PLC 为西门子公司的CPU226DC/DC/DC、驱动器为SH-20403两相混合式步进电机细分驱动器、步进电机型号为42BYG250B,其步距角为1.8°;相电流为1.5A;保持转矩为0.43(N·m)。

基于PLC步进电机控制系统的设计

基于PLC步进电机控制系统的设计

基于PLC步进电机控制系统的设计基于PLC步进电机控制系统的设计摘要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,它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中,其在各个国民经济领域都有应用。

研究步进电机的控制系统,对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。

使转轴步进一个步距角增量,输出角位移与输入脉冲数成正比,转速与输入脉冲频率成正比。

步进电机的控制方式简单,属于开环控制,且无累积定位误差,有较高的定位精度,而PLC作为一种工业控制微机,是实现电机一体化的有力工具,因此基于PLC的步进电机控制技术已广泛用于数字定位控制中。

本设计将步进电机控制系统用于控制数控机床滑台。

本控制系统的设计,由硬件设计和软件设计两部分组成。

其中,硬件设计主要包括步进电机的工作原理、步进电机的驱动电路设计、PLC的输入输出特性、PLC的外围电路设计以及PLC与步进电机的连接与匹配等问题的实现。

软件设计包括主程序以及各个模块的控制程序,最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制。

本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。

关键词:步进电机、PLC、转速控制、方向控制Stepping motor control system based on PLCAbstractWith the development of microelectronics and computer technology, the stepper motor is increasing demanded, which is widely used in printers, electric toys and other consumer products, and CNC machine tools, industrial robots, medical equipment and other electrical machinery products, and is applied in the national economy in various fields. Researching of stepper motor control system to improve the control accuracy and response speed, energy conservation is so important.Stepper motor is a device which will transform electrical pulses into mechanical angular displacement so that Shaft of each pulse to a step angle stepping increment, SO output angular displacement is proportional to the input pulses, speed is proportional to the input pulse speed and speed is proportional to input pulse frequency. Stepper motor control is simple, is open-loop control, and no accumulation of positioning error, a high positioning accuracy,and the PLC as an industrial control computer, is a powerful tool for the integration of the motor, Therefore, the stepper motor control based on PLC technology has been widely used for digital positioning control.The control system consists of hardware and software design of two parts. Among them, the hardware design includes the working principle of stepper motor, stepper motor drive circuit design, PLC input and output characteristics, PLC and PLC external circuit connection with the stepper motor and matching Problem. Software design, including the main program and each module of the control program, ultimately realizes on the stepper motor rotation direction and rotation speed control This system has the intelligence, practicality and reliability features.Keywords:Stepper motor, PLC, speed control, direction control目录基于PLC步进电机控制系统的设计 (I)摘要 (I)Stepping motor control system based on PLC ................................ I I Abstract .................................................................. I I 第一章绪论 (1)1.1 PLC的发展及应用前景 (1)1.1.1 可编程控制器(PLC)的发展趋势. 11.1.2 可编程控制器(PLC)的应用领域. 11.1.3 PLC的应用前景 (2)1.2 提出问题 (2)1.2.1 机床滑台类型及控制 (3)1.2.2 本文的工作目的及意义 (4)1.2.3 本文的主要目的及意义 (4)1.3 系统功能 (4)第二章 PLC概述 (5)2.1 PLC的产生与发展 (6)2.1.1 PLC的产生及定义 (6)2.1.2 PLC的发展 (7)2.2 PLC的特点与功能 (8)2.2.1 PLC的特点 (8)2.2.2 PLC的功能 (9)2.3 PLC的结构 (10)2.4 PLC的编程语言 (10)2.4.1 梯形图 (10)2.4.2 语句表 (13)2.4.3 顺序功能图 (13)第三章步进电机概述 (14)3.1 步进电机工作原理 (14)3.2 步进电机的特性 (14)3.3 步进电机的分类 (15)3.4 步进电机驱动器的直流供电电源的确定 (16)3.5 步进电机使用时的注意事项 (17)3.6 步进电机驱动器的细分原理及一些相关说明 (17)3.7 反应式步进电机 (18)3.8本设计所用步进电机 (21)4.1数控滑台的控制方法 (22)4.1.2进给速度控制 (22)4.1.3 进给方向控制 (23)4.2 PLC控制系统设计 (23)4.3 PLC控制系统的接地方法 (24)4.4步进电机的控制 (24)4.4.1步进电机的起停控制 (24)4.4.2步进电机的加减速控制 (24)4.4.3 步进电机的换向控制 (26)4.5 本章小结 (26)第五章数控滑台的设计 (27)5.1总体设计方案的确定 (27)5.2 机械部分设计计算 (28)第六章设计硬件电路 (43)6.1 硬件电路总体分析 (43)6.2总体设计分析图 (44)6.3电路总体设计 (44)6.4步进电机的驱动电路 (46)第七章软件设计 (52)7.1 可编程控制器(PLC)的工作原理 (52)7.2存储空间的计算 (56)7.3可编程控制器(PLC)提供的编程语言 (56)7.4 PLC编程中难点介绍 (58)7.4.1驱动电源的特殊性 (59)7.4.2用功能指令构建控制程序的有关问题597.5 PLC梯形图 I/O分配表 (60)第8章 GX Developer软件程序模拟运行 (61)8.1 程序运行图文说明 (61)结论 (80)附录 (82)1、流程图 (82)2、控制系统设计步骤 (83)参考文献 (85)1、参考资料 (85)2、参考论文 (87)外文文献 (89)中文翻译 (93)致谢 (97)第一章绪论1.1 PLC的发展及应用前景PLC 工艺自从出现一直到今天,已经由最初的接线逻辑发展到了储存逻辑,目前被大量的应用到众多的行业之中。

基于西门子S7—200SMARTPLC的步进电机控制

基于西门子S7—200SMARTPLC的步进电机控制

基于西门子S7—200SMARTPLC的步进电机控制作者:范长青来源:《无线互联科技》2019年第03期摘要:文章介绍利用西门子S7-200 SMART PLC输出的高速脉冲输出信号及方向信号来控制步进电机驱动器,从而驱动步进电机运转,实现精确定位、正转、反转、急停、位置归零等功能。

这种控制方式简单易行,成本比较低,精度较高。

关键词:PLC;步进电机;位置控制;运动控制PLC作为新型的电控装置,由于具有可靠性高、通用性好、环境适应性好、抗干扰能力强、接线简单、编程简单易学和体积小等优点,已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、机械制造等各行各业。

步进电机只有周期性的误差而无累积误差,并且控制精度稳定、准确,步进电机已经广泛应用于各类开环控制中[1]。

本文利用西门子S7-200 SMART系列ST30的高速脉冲输出实现步进电机位置控制功能,给出了位置控制系统设计方案,实验表明能够实现精确定位控制。

1 控制原理步进电机是用电脉冲信号进行控制的,每输入一个脉冲信号,输出轴便转动一定的角度或前进一步。

步进电机输出轴的角位移量与输入脉冲成正比,控制输入的脉冲数就能准确地控制输出的角位移量,精准地定位。

步进电机输出轴的转速与输入的脉冲频率成正比,控制输入的脉冲频率就能准确地控制步进电机的转速。

改变控制绕组的通电顺序,步进电机就能反转。

因此,可以通过控制输出脉冲数量、频率和控制绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

本系统是利用西门子S7-200 SMART自带的脉冲发生器向步进电机发出脉冲信号和方向控制信号,并通过调节步进电机驱动器的拨码开关实现脉冲频率变化,以此来控制电机的速度变化。

这种方法可以实现步进电机的正转控制和反转控制,可实现在运转状态下,正向或反向的切换;在停止状态下,可正向或反向启动电机;在运转中实时改变旋转速度大小,并且可以实现低速运转[2-3]。

步进电机控制系统框如图1所示。

2 系统硬件设计本控制系统选用西门子S7-200 SMART系列的ST30 PLC作为控制器,S7-200 SMART系列的ST 30 PLC有18个输入点,12个输出口,两个PTO /PWM 输出端口(Q0.0,Q0.1)。

西门子S7-200系列PLC在步进电机定位控制中的应用

西门子S7-200系列PLC在步进电机定位控制中的应用

西门子S7-200系列PLC在步进电机定位控制中的应用
西门子S7-200系列PLC可以在步进电机定位控制中扮演关键
角色。

步进电机是一种常用于精确位置控制的电机,可以在不使用传感器的情况下实现准确的位置控制。

PLC可以通过控
制步进电机的驱动器,实现对步进电机的定位控制。

PLC可以接收外部输入信号,用于触发步进电机的运动。


些信号可以包括启动信号、停止信号、以及指令信号等。

PLC
可以根据不同的输入信号状态,控制步进电机的运动方向和速度。

PLC可以与步进电机控制器进行通信,以发送指令和接收状
态反馈。

PLC通过发送指令,控制步进电机按照指定的步进
角度或者位置移动。

同时,PLC可以接收步进电机控制器的
状态反馈信息,包括是否到达目标位置、是否超出限位等,以便进行适当的控制策略。

PLC可以与外部设备(例如传感器、触发器等)进行联动,
实现更加复杂的步进电机定位控制。

通过接收外部设备的信号,PLC可以根据具体的应用需求,进行逻辑判断和控制操作,
以实现更加灵活和精确的步进电机定位控制。

西门子S7-200系列PLC在步进电机定位控制中具有广泛的应用。

它可以根据各种输入信号状态,控制步进电机的运动方向和速度,实现精确的位置控制。

同时,PLC还可以与步进电
机控制器和外部设备进行通信和联动,实现更加复杂的控制策略。

基于S7—200 PLC小车运动控制系统的设计

基于S7—200 PLC小车运动控制系统的设计

基于S7—200 PLC小车运动控制系统的设计摘要:可编程控制器(PLC)以其可靠性高、速度快、处理能力强、电磁兼容性良好等特点,受到越来越广泛的应用,因此,用可编程控制器代替传统的继电器控制小车运动系统成为社会发展的一个方向。

文章通过用可编程控制器(S7-200 PLC)控制小车运动模型工作,详细叙述了小车运动PLC控制系统的设计方法,主要介绍了小车运动PLC控制系统的设计要求,列出了具体的输入输出地址,并给出了系统梯形图的设计。

该PLC控制程序在对小车运动的模型控制中取得了良好的效果,完全满足本系统提出的控制要求。

关键词:S7-200 PLC;小车运动;程序1 小车运动控制系统实训模型介绍1.1 小车运动控制系统概述本小车运动控制系统实训教学模型(如图1所示)由运动小车、同步带轮传动机构、直流电机、光电传感器、电感式传感器、电容式传感器、行程开关等组成,通过传感检测、PLC编程,实现运动距离测量、传动控制、键值优化比较行走控制、定向控制、定位控制、点动控制、位置显示控制等,能实现小车的精确定位。

该系统外观精美,体积紧凑,重量轻,能满足大中专院校可编程控制器技术的教学、课程设计和毕业设计。

1.2 系统配置小车运动控制系统实训教学模型如图1所示。

①安装底板:用于安装各种执行器及控制器的支撑体。

②导轨:用于固定同步带/轮,牵曳滑块小车运动及定义滑块小车的运行轨迹。

③小车滑块(如图2所示):整套系统的被控对象。

④直流减速电机:整套系统的执行机构,用于带动被控对象小车。

⑤操作盒(如图3所示):安装有各种控制输入及输出显示机构。

⑥传感器机构:安装有各种传感器,例如电感式、电容式、光电式等,用于检测控制对象的位置信息。

2 小车运动控制系统的设计要求2.1 控制要求①系统启动,小车复位运行至位置4处。

②当选择“手动运行”时,系统调用“手动子程序”,进入手动运行状态,小车按手动方式运行。

控制要求如下:系统启动,进入手动状态,点动“1、2、3、4”定位按钮时,小车能运动至指定位置。

第9章 S7-200系列PLC控制系统设计

第9章 S7-200系列PLC控制系统设计

图10-2 远程I/O控制系统
图10-3集散控制系统
9.2 可编程控制器应用系统的硬件设计
2. 系统的运行方式 1)自动运行方式。系统按给定的程序自动完成对被控对象的 控制。 2)半自动运行方式。启动和运行过程中的某些步骤需要人工 干预。 3)手动运行方式。用在设备调试维护等特殊情况,是辅助 方式。
9.1 控制系统设计的一般方法
7. 投入运行 现场调试后,PLC控制系统就可以投入运行。
图10-1 可编程控制器应用 系统设计与调试的主要步骤
9.2 求是系统设计的主要依据,也是控制系统所要实现 的最终目的,因此在进行系统设计之前,必须了解清楚控制对 象的工艺要求和工艺过程。 2. 设备状况 所要设计的系统的设备状况必须满足整个工艺要求的需要。 对控制系统来说,设备又是共体的控制对象,只有掌握了设备 状况,对控制系统的设计才有了基本的依据。 3. 控制功能。 根据工艺要求和设备状况就可以提出系统应实现的控制功 能。控制功能也是控制系统硬件设计的重要依据。只有充分了 解了要实现的控制功能,才能据此设计系统的类型、规模、机 型和模块等内容。
9.2 可编程控制器应用系统的硬件设计
10.2.1总体方案的确定 1. PLC控制系统类型 PLC控制系统主要有以下几种类型: 1)单机控制系统; 2)集中控制系统; 3)远程I/O控制系统。 4)集散控制系统。 5)网络控制系统。 PLC控制系统还包括冗余控制系统、混合控制系统等。
9.2 可编程控制器应用系统的硬件设计
9.2 可编程控制器应用系统的硬件设计
9.2.2机型的选择
1. 可编程控制器结构的选择 可编程控制器按结构分整体式和模块式两大类,整体式 每一I/O点的平均价格比模块式的便宜,中、小型控制系统一 般使用整体式可编程控制器。 2. CPU功能及其运行速度的选择 1)功能确定。对于CPU的功能主要从它的逻辑――时序 功能、数据传送及运算功能和高速计数功能等几个方面考虑. 2)CPU运行速度。CPU的运行速度用每条用户程序指令 的执行时间来衡量。但对于实时性要求很高的工业控制系统, 报据用户控制程序的大小,应考虑CPU的运行速度。 3.指令功能的选择 如果系统要求完成模拟量与数字量的转换、PID闭环控制、 运动控制等工作,PLC应有算术运算、数据传送等指令功能, 有时甚至要求有开平方、对数运算和浮点数运算等指令。

基于PLC的电机控制系统设计

基于PLC的电机控制系统设计

摘要随着科学技术的不断发展,调节阀在工业生产的控制过程中得到了广泛的应用,同时对其性能和安全性等方面的要求也越来越高。

众所周知,PLC自从问世以来就在自动控制各个行业发挥着难以取代的核心控制作用。

PLC具有运行稳定可靠,控制功能强,网络化等优点,成为工业控制应用的主流。

由于PLC的高稳定性和对环境较强的适应能力,使得PLC在调节阀电机的控制系统中的应用也日益广泛。

本文是利用西门子S7-200 PLC为调节阀电机设计的一套自动控制系统。

首先对该系统基本情况、设备工作原理和控制任务等进行了详细的介绍和分析,并在此基础上拟定了控制系统的设计方案。

然后对该控制系统的控制电路进行了设计,对PLC的硬件部分和软件部分分别进行了设计,实现了调节阀由检测到开启、等待、关闭的过程,达到了调节阀稳定地控制下游区域介质压力的目的。

在软硬件设计的基础上,按设计任务的要求,通过一系列的模拟试验,得出符合设计任务要求的实验结果。

同时设计过程中给出的方法,对今后进行同样相关设计也有很大的指导意义和应用价值。

关键词:PLC 调节阀电机 S7-200目录···摘要 (Ⅰ)目录 (Ⅱ)1 绪论 (1)1.1 系统概述 (1)1.1.1概述 (1)1.1.2 系统工作原理 (1)1.2 工程概况 (1)1.2.1 设备基本情况介绍 (1)1.2.2 设备控制要求 (1)1.2.3 设计要求 (2)1.3 控制系统设计方案的拟定 (2)1.4 PLC介绍 (2)1.4.1 什么是PLC (2)1.4.1 PLC的特点 (3)1.5 控制系统工作方式 (3)2 控制电路设计 (4)2.1 主电路设计 (4)2.2 控制电路设计 (4)2.3保护电路设计 (5)2.3.1 短路保护设计 (5)2.3.2 过载保护设计 (5)3 PLC控制系统设计 (6)3.1 PLC控制系统设计基本原则 (6)3.2 PLC控制系统的硬件配置 (6)3.2.1控制要求分析 (6)3.2.2 PLC选型 (6)3.2.3 PLC的I/O地址分配 (7)3.2.4 I/O 接线图设计 (7)3.2.5 元器件选择 (8)3.2.6 元器件布置 (9)3.2.7控制柜板面布置 (10)3.2.8 电器互连图 (10)3.3 PLC控制系统软件设计 (11)3.3.1系统结构图 (12)3.3.2 系统设计流程图 (12)3.3.3 PLC程序设计 (12)4 总结 (14)致谢 (15)参考文献 (16)附录 (16)1 绪论1.1 系统概述1.1.1 概述本次设计的调节阀控制系统采用可编程控制器(PLC)及文本显示器用于实现调节阀的自动控制。

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

基于PLC步进电机控制系统摘要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,它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中,其在各个国民经济领域都有应用。

研究步进电机的控制系统,对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。

步进电机是将电脉冲信号变换成机械角位移的一种装置,每个脉冲使转轴步进一个步距角增量,输出角位移与输入脉冲数成正比,转速与输入脉冲成正比,转速与输入脉冲频率成正比。

步进电机的控制方式简单,属于开环控制,且无累积定位误差,有较高的定位精度,而PLC作为一种工业控制微机,是实现电机一体化的有力工具,因此基于PLC的步进电机控制技术已广泛用于数字定位控制中。

本控制系统的设计,由硬件设计和软件设计两部分组成。

其中,硬件设计主要包括步进电机的工作原理、步进电机的驱动电路设计、PLC的输入输出特性、PLC的外围电路设计以及PLC与步进电机的连接与匹配等问题的实现。

软件设计包括主程序以及各个模块的控制程序,最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制。

本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。

关键词:步进电机、PLC、转速控制、方向控制Stepping motor control system based on PLCAbstractWith the development of microelectronics and computer technology, the stepper motor is increasing demanded, which is widely used in printers, electric toys and other consumer products, and CNC machine tools, industrial robots, medical equipment and other electrical machinery products, and is applied in the national economy in various fields. Researching of stepper motor control system to improve the control accuracy and response speed, energy conservation is so important.Stepper motor is a device which will transform electrical pulses into mechanical angular displacement so that Shaft of each pulse to a step angle stepping increment, SO output angular displacement is proportional to the input pulses, speed is proportional to the input pulse speed and speed is proportional to input pulse frequency. Stepper motor control is simple, is open-loop control, and no accumulation of positioning error, a high positioning accuracy,and the PLC as an industrial control computer, is a powerful tool for the integration of the motor, Therefore, the stepper motor control based on PLC technology has been widely used for digital positioning control.The control system consists of hardware and software design of two parts. Among them, the hardware design includes the working principle of stepper motor, stepper motor drive circuit design, PLC input and output characteristics, PLC and PLC external circuit connection with the stepper motor and matching Problem. Software design, including the main program and each module of the control program, ultimately realizes on the stepper motor rotation direction and rotation speed control This system has the intelligence, practicality and reliability features.Keywords:Stepper motor, PLC, speed control, direction control目录摘要 (I)Abstract (II)基于PLC步进电机控制系统 (I)第1章绪论 (4)1.1 课题背景 (4)1.2 问题的提出 (5)1.3 设计目的及系统功能 (5)第2章PLC及步进电机的概述 (7)2.1 PLC的基本概念 (7)2.2 PLC的基本结构 (7)2.3 PLC的特点 (8)2.4 步进电机的特性 (10)2.5 步进电机的种类 (10)2.6 反应式步进电机的控制 (11)2.7 本设计所用步进电机 (15)第3章硬件电路设计 (17)3.1 硬件设计思路 (17)3.2 总设计图框 (17)3.3 外围电路设计及分析 (18)3.4 LED数码显示器电路 (26)3.5 步进电机控制系统电路图 (28)第4章软件的设计 (30)4.1 可编程序控制器的工作原理 (30)4.2 存储空间的计算 (31)第5章PLC控制程序设计 (32)5.1 PLC提供的编程语言 (32)5.2 PLC实用驱动电源控制环节 (34)结论 (38)致谢 (40)参考文献 (41)附录 (42)第1章绪论1.1课题背景在电气时代的今天,电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。

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基于S7—200PLC步进电机运动控制系统设计
作者:赵庆龙
来源:《电子技术与软件工程》2013年第18期
摘要:步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的机构。

本文选用了西门子S7-200 PLC作为控制器,选用两相56系列的DM5676A型步进电机作为控制对象,结合触摸屏机通信,得到了一个较为合理的步进电机运动控制系统,平稳可靠地实现步进电机的启动、停止、正反转、加减速等速度控制功能以及人机交互和远程控制功能。

【关键词】PLC 高速脉冲信号步进电机调速
以PLC为控制器的机器人控制系统,实际可以简化为用PLC对步进电机控制的系统。

通过对步进电机运动的控制,可以实现工业机器人的各种动作。

为此本论文将以此为切入点,设计出一套基于PLC的步进电机运动控制系统,实现对步进电机的智能控制。

1 系统的方案设计
本系统设计实现三个主要功能:对步进电机的运动控制,包括对电机的起停控制,速度控制,转向控制等;实时了解系统运行状况,实现人机交互功能;实现远程控制功能。

结合控制系统功能要求,设计出基于PLC的运动控制系统,该控制系统主要有六大模块组成,系统的功能框图如图1所示。

实现方案设计:
速度控制:通过PLC发出的高速脉冲来实现对电机的速度控制;方向控制:通过控制输出的高速脉冲信号的高低电平到步进电机控制器的方向信号端,从而来控制步进电机的转动方向;人机交互:添加触摸屏,实现对步进电机运动的可视化控制,通过采样,建立实时速度反馈曲线,实现对系统的监控;远程控制:添加通信模块,连接工业以太网,在PC端通过PLC 编程软件可以对PLC进行远程的组态、编程、诊断等,能够实现远程控制功能。

2 硬件设计
2.1 硬件选型
S7-200CPU226型号PLC结构紧凑、扩展性强,具有丰富的功能单元,可满足中小复杂的控制系统要求,故本设计中选用此型号作为系统控制器。

结合步进电机的成本性能要求,选用两相56系列的DM5676A型步进电机,这种步进电机机构简单、响应快、歩距角小、步进频率高、经久耐用、力矩-惯性比高等。

选用与
DM5676A型步进电机配套的DMD403步进电机驱动器。

在人机交互界面的选型时,选择配套的台达DOP-B07S201触摸屏。

选用CP 243-1通信模块,来实现对系统的远程控制。

2.2 I/O分配及硬件接线
设计控制系统中有7个数字量输入和3个数字量输出,通过对控制系统各硬件部分进行详细分析,对PLC进行I/O分配[2],见表1。

系统PLC输出信号到步进电机驱动器,再到步进电机端,从而实现对步进电机的运动控制,这是运动控制的主控部分;同时添加触摸屏技术,用DOP-B07S20触摸屏[3],在计算机中进行画面组态;用通信模块CP 243-1 LED、工业以太网以及远程控制器计算机等实现远程操作技术。

从而确定该步进电机控制系统硬件接线图,如图2所示。

3 软件设计
软件编程:采用西门STEP 7-Micro/WIN软件编程实现设计功能。

本系统程序有一个主程序和两个子程序,主程序中包括九个功能程序,其中换向和加减速实现如下:
换向程序:用到了两个计数器C0和C1,C0初值为2,C1初值为1。

当按下一次换向按钮时,C1输出点接通,输出端Q0.1输出高电平“1”,方向脉冲使得步进电机按相应的转向转动。

当再按一次换向按钮时,计数器C0输出点接通,并对自身及计数器C1复位,从而使得输出Q0.0输出低电平“0”,电机换向。

加减速控制程序:用到加法和减法指令。

首先将周期变化值“50”传入VW10设置指令中,按下加速指令接通I0.3,执行子程序SBR-2减法指令,每按一次,高速脉冲的周期为VW200= VW200—VW10,步进电机的速度就相应的增加。

按下减速指令时接通I0.4,执行子程序SBR-1加法指令,每按一次,高速脉冲的周期为VW200= VW200+VW10。

步进电机的速度就相应的减小。

触摸屏组态:利用Screen Editor软件,对组态软件变量与PLC的地址分配,在触摸屏上编写系统控制按钮以及状态指示灯。

4 总结
本文设计的运动控制系统,通过调试运行,可以实现预先设定的运动控制功能及触摸屏的人机交互功能,说明该设计方案是可行的。

本文设计的系统在可以广泛应用工业机器人的控制系统,具有较大的现实意义。

参考文献
[1]岂兴明,苟小卫,罗冠龙.PLC与步进伺服快速入门与实践[M].北京:人民邮电出版社,2011.
[2]王彦军,李增生.基于PLC的步进电机控制[J].科学技术与工程,2011(5).
[3]严盈富.触摸屏与PLC入门[M].北京:人民邮电出版社,2007.
作者简介
赵庆龙(1989-),男,四川成都人,职务:机械工程硕士研究生。

作者单位
西南交通大学机械工程学院四川省成都市 610031。

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