步进电机滑台PLC控制课程设计报告.pdf

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 谭今文、周鸿儒、唐海涛、 学生姓名： 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 课程设计任务书 题目： 步进电机滑台PLC控制 课程设计时间： 2015.4.25-2014.5.7 一、设计任务 采用西门子S7-300系列PLC，使用Step-7编写并调试PLC控制程序，控制 步进电机直线滑台的运行，实现手动、单次循环、多次循环、定位控制等功能。 二、设计内容及要求 ⒈ 掌握步进电机的工作原理； ⒉ 掌握步进电机驱动器的工作原理； ⒊ 直线滑台控制装置的总体方案设计； ⒋ PLC控制系统的硬件设计； ⒌ PLC控制系统的软件设计和调试； ⒍ 撰写设计报告； ⒎ 资料归档。 三、设计重点 PLC控制系统的软件设计与现场调试 四、课程设计进度要求 ⒈学习步进电机和步进电机驱动器的工作原理； ⒉总体方案及PLC硬件设计； ⒊PLC控制系统的软件设计和仿真调试； ⒋PLC控制系统的现场调试； ⒌撰写设计报告； ⒍验收答辩。 五、参阅书目 [1] 廖常初，跟我动手学S7-300/400 PLC，北京：机械工业出版社，2010年 [2] 常斗南，PLC运动控制实例及解析，北京：机械工业出版社，2010年 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2 2.2软件方案3 3硬件设计与实现4 3.1检测电路4 3.2控制电路4 4软件设计与实现6 4.1 梯形图6 4.2 梯形图功能注释7 5 调试及性能分析8 5.1 调试分析8 5.1.1 软件调试8 5.1.2 硬件调试8 5.2 性能分析8 总 结9 参考文献10 附录1 元器件清单11 附录2 调试系统照片12 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 伺服机构的进给速度取决于步进电机的转速，而步进电机的转速取决于输 入的脉冲频率;因此可以根据该工序要求的进给速度,确定其PLC输出的脉冲频 率:f Vf/60d (Hz)。式中 Vf——伺服机构的进给速度(mm/min) 1.2.3进给方向控制 进给方向控制即步进电机的转