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毕业设计论文-S7-200PLC控制的PWM直流电机(含程序)

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毕业设计论文-S7-200PLC控制的PWM直流电机(含程序)

摘要：本文针对S7-200PLC控制PWM直流电机系统进行了研究。首先，对PWM直流电机的工作原理进行了阐述，分析了S7-200PLC的特点及其在电机控制中的应用。接着，详细介绍了S7-200PLC的硬件配置和软件编程方法。然后，对PWM控制策略进行了设计，并通过实验验证了其可行性。最后，对实验结果进行了分析，总结了PWM直流电机控制系统的优化措施。本文的研究成果对于提高电机控制系统的性能和可靠性具有一定的参考价值。

前言：随着科技的不断发展，电机控制技术在工业自动化领域得到了广泛应用。直流电机因其结构简单、调速范围广、响应速度快等优点，在众多场合中得到了广泛应用。然而，传统的直流电机调速方法存在效率低、能耗大等问题。因此，研究一种高效、节能的直流电机调速方法具有重要的实际意义。本文针对S7-200PLC控制PWM直流电机系统进行了研究，旨在提高电机控制系统的性能和可靠性。

第一章PWM直流电机简介

1.1PWM直流电机的工作原理

(1)PWM直流电机的工作原理基于脉冲宽度调制技术，该技术通过改变脉冲信号的宽度来控制电机的转速。在PWM控制中，脉冲信号的周期保持不变，而脉冲宽度则根据电机所需的转速进行调节。当脉冲宽度较宽时，电机接收到的平均电压较高，转速也随之增加；反之，当脉冲宽度变窄时，电机接收到的平均电压降低，转速也随之减小。这种控制方式能够实现直流电机的平滑调速，且具有较高的效率和良好的动态响应特性。

(2)PWM直流电机的核心部件包括直流电源、电机、控制器和驱动器。直流电源为电机提供稳定的直流电压，电机作为执行机构，将电能转换为机械能。控制器负责根据输入信号产生PWM信号，驱动器则将PWM信号转换为电机所需的电流。在实际应用中，PWM直流电机的转速可以通过改变PWM信号的占空比来实现。例如，当占空比为50%时，电机转速约为额定转速的一半；而当占空比为100%时，电机转速达到额定转速。

(3)以某型号的PWM直流电机为例，该电机额定电压为24V，额定电流为2A，额定转速为3000r/min。当采用PWM控制时，通过调整PWM信号的占空比，可以实现电机转速的平滑调节。例如，若要使电机转速降低至1500r/min，可以设置PWM信号的占空比为50%。此时，电机接收到的平均电压为12V，转速降低至额定转速的一半。在实际应用中，PWM直流电机广泛应用于各种调速场合，如电动车辆、数控机床、机器人等。通过合理设计PWM控制策略，可以显著提高电机控制系统的性能和可靠性。

1.2PWM直流电机的优点及适用范围

(1)PWM直流电机在众多调速系统中具有显著的优势。首先，PWM控制能够实现直流电机的平滑调速，通过改变PWM信号的占空比，可以实现从零到额定转速的无级调速，调速范围宽，满足不同工况下的需求。例如，在电动车辆中，PWM控制可以根据车速需求实时调整电机转速，提高驾驶舒适性和燃油效率。

(2)其次，PWM直流电机具有高效的能量转换特性。与传统直流电机相比，PWM控制能够有效降低能量损耗，提高电机效率。据相关数据显示，采用PWM控制的直流电机效率可达到90%以上，比传统直流电机提高了约10%。这种高效能转换特性使得PWM直流电机在能源消耗敏感的领域具有显著优势，如航空航天、军事装备等。

(3)PWM直流电机的适用范围广泛，包括但不限于以下领域：工业自动化、交通运输、家用电器、医疗器械等。以工业自动化为例，PWM直流电机在数控机床、机器人、电梯等设备中得到了广泛应用。在数控机床中，PWM直流电机可以实现高精度的位置控制和速度控制，提高加工精度和生产效率。在电梯领域，PWM直流电机可以实现平稳的运行，减少电梯震动，提高乘坐舒适度。这些案例表明，PWM直流电机凭借其独特的优点，在众多领域具有广阔的应用前景。

1.3PWM直流电机的调速方法

(1)PWM直流电机的调速方法主要分为电压调速和电流调速两种。电压调速是通过改变电机两端电压的大小来调节电机转速，而电流调速则是通过改变电机线圈中的电流大小来实现调速。在电压调速中，常用的方法包括改变直流电源电压、改变电枢电压以及采用PWM技术调节电压。例如，在改变直流电源电压的调速方法中，通过降低电源电压，可以降低电机的转速。

(2)PWM调速技术是近年来广泛应用于直流电机调速领域的一种方法。PWM技术通过控制脉冲信号的占空比来调节电机转速，占空比越高，电机转速越快；占空比越低，电机转速