基于PLC的步进电机的控制论文.doc

基于PLC的步进电机的控制毕业论文 目录 第一章 绪论 1 1.1 概述 1 1.2 S7-200PLC国内外现状和发展趋势 2 1.3 论文的主要研究工作 3 第二章 西门子 S7-200 PLC 4 2.1 PLC的产生 4 2.2 PLC的特点 4 2.2.1 编程方法简单易学 4 2.2.2 硬件配套齐全，用户使用方便 5 2.2.3 通用性强，适应性强 5 2.2.4 可靠性高，抗干扰能力强 5 2.2.5 系统的设计、安装、调试工作量少 5 2.2.6 维修工作量小，维修方便 5 2.2.7 体积小，能耗低 5 2.3 PLC的系统构成 6 2.3.1 主机 6 2.3.2 I/O扩展机 6 2.3.3 外部设备 7 2.4高速脉冲输出功能 7 2.4.1用于脉冲输出（Q0.0或Q0.1）的特殊存储器 7 2.4.2 PTO的使用 9 2.5 PLC的选择 10 2.5.1 CPU224 10 2.5.2 工作方式 10 2.5.3 扫描周期 11 2.5.4 性能简介及特点 11 2.6 PLC技术在步进电机控制中的应用 12 第三章 步进电机 14 3.1 步进电机的特点 14 3.2 步进电机的基本参数 15 3.3 步进电机的工作原理及分类 15 3.3.1 步进电机的工作原理 16 3.3.2 步进电机的分类 16 3.3.3 步进电机在工业中的应用 17 第四章S7-200 PLC控制步进电机设计 18 4.1 步进电机的选择 18 4.2 步进电机驱动电路设计 19 4.2.1 驱动器的选择 19 4.2.2 步进电机驱动技术 19 4.2.3 驱动器参数设置 22 4.3 PLC控制步进电机 22 4.3.1接线实物图 23 4.3.2 控制电机方向转动 24 4.4 程序调试 25 第五章 论文总结 28 参考文献 29 致谢 30 附录 31 第一章 绪论 1.1 概述 可编程控制器(简称 PLC) 是一种数字运算操作的电子系统，是在20 世纪 60 年代末面向工业环境由美国科学家首先研制成功的。它采用可编程序的存储器，其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、计数和算术运算等操作指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控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，都是按易于与工业控制系统形成一体、易于扩充其功能的原则设计的。PLC 自产生至今只有30多年的历史，却得到了迅速发展和广泛应用，成为当代工业自动化的主要支柱之一。产生和发展过程现代社会要求生产厂家对市场的需求做出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。老式的继电器控制系统已无法满足这一要求，迫使人们去寻找一种新的控制装置取而代之。 PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同: 1）中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 2）存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器[1]。 步进电机是一种将脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件。步进电机的输出位移量与输人脉冲个数成正比，其速度与单位时间内输人的脉冲数(即脉冲频率)成正比，其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。所以只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电的相序，便可控制步进电机的输出位移量、速度和方向。步进电机具有较好的控制性能，其启动、停车、反转及其它任何运行方式的改变都可在少数脉冲内完成，且可获得较高的控制精度，因而广泛应用在数控机床、钟表、数字系统、程序控制系统及航天工业装置中。 PLC 对步进电机也具有良好的控制能力，利用其高速脉冲输出功能或运动控制功能，即可实现对步进电机的控制。因此如何实现PLC控制步进电机的通用控制电路设计方法有着实际生产意义。 1.2 S7-200PLC国内外现状和发展趋势 限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路