西门子PLC控制系统论文对步进电机的直接控制,

摘要:本毕业设计根据传统步进电机控制中的不足和缺点，将西门子PLC直接控制技术运用于步进电机的控制。该毕业设计解决了传统控制技术中的各部分硬件的设计、选型、接口匹配往往要花费设计者一很大的精力和劳动，接口信号的匹配以及各器件的质量等对整个毕业设计的可靠性影响很大等缺点。 根据PLC控制步进电机的控制特点及其原理，把毕业设计控制和硬件电路互相结合起来，形成整体的控制，有效的克服了它们的缺点而发挥了它们的优势。本毕业设计详细阐述了该毕业设计中PLC（西门子）直接控制步进电机的实现方法、毕业设计的各部件的组成、各部件的连接情况。 

 
关键字:西门子PLC；步进电机调速； 步进电机；

 

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目   录

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摘   要 III
ABSTRACT IV
第一章 绪 论 1
1.1引言 1
第二章   方案论证比较设计 3
2.1PLC技术的发展概述 3
2.2PLC技术在步进电机控制中的发展状况 4
2.3步进电机的发展状况 5
2.4  步进电机的工作原理 7
2.5步进电机的控制和驱动方法简介 8
第三章  步进电机工作方式的选择 9
3.1常见的步进电机的工作方式 9
3.2控制步进电机换向顺序 10
3.3控制步进电机的转向 10
3.4控制步进电机的速度 10
3.5西门子PLC控制步进电机的设计思路 10
3.5.1步进电机控制方式 11
3.5.2西门子PLC控制步进电机 12
3.6毕业设计任务 14
第四章   S7—200直接控制步进电机硬件设计 15
4.1s7—200的介绍 15
4.1.1性能 17
4.1.2西门子 PLC 应用中需要注意的问题 18
4.1.3控制毕业设计中干扰及其来源 18
4.1.4主要抗干扰措施 19
4.1.5I/O 端的接线 19

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4.1.6正确选择接地点以完善接地毕业设计 20
4.2步进电机的具体控制原理 20
4.3 步进电机的选择 21
4.4 步进电机驱动电路设计 21
4.4.1功率放大器件驱动电机 21
4.4.2  PLC直接驱动电机 25
第五章  控制毕业设计的毕业设计设计 27
5.1控制脉冲的产生 27
5.2步进电机的旋转方向和时序脉冲的关系 29
5.3 步数的确定 29
5.4定位控制 30
5.5步进电机的变速控制 31
第六章 本毕业设计相关控制简介 35
6.1初始化 35
6.2 设置和取消参考点 35
6.3定位控制 35
6.4选择旋转方向 36
6.5起动电机 36
6.6停止电机 36
6.7联锁 37
6.8硬件接口定义 37
第七章 设计总结 38
参考文献 39
致  谢 40
附录 41

部分毕业设计：
2.1PLC技术的发展概述 [版权所有：http://think58.com]

可编程控制器(简称 PLC) 是种数字运算操作的电子毕业设计 ,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毕业设计形成一体、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。老式的继电器控制毕业设计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毕业设计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构成冗余毕业设计，或采用三CPU的表决式毕业设计。这样，即使某个CPU出现故障，整个毕业设计仍能正常运行。

　　2、存储器存放毕业设计毕业设计的存储器称为毕业设计程序存储器。存放应用毕业设计的存储器称为用户程序存储器。 [资料来源：http://THINK58.com]

2.2PLC技术在步进电机控制中的发展状况 [来源：http://www.think58.com]

随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围。继续沿着小型化的方向发展。随着电动机本身应用领域的拓宽以及各类整机的不断小型化，要求与之配套的电动机也必须越来越小。对电动机进行综合设计。即把转子位置传感器, 减速齿轮等和电动机本体综合设计在一起, 这样使其能方便地组成一个闭环毕业设计, 因而具有更加优越的控制性。向五相和三相电动机方向发展，目前广泛应用的二相和四相电动机，其振动和噪声较大，而五相和三相电动机具有优势性。而就这两种电动机而言，五相电动机的驱动电路比三相电动机复杂，因此三相电动机毕业设计的性能价格比要比五相电动机更好一些。 [资料来源：http://www.THINK58.com]

目前利用可编程序控制器（即 P L C 技术）可以方便地实现对电机速度和位置的控制，方便地进行各种步进电机的操作，完成各种复杂的工作，它代表了先进的工业自动化革命，加速了机电一体化的实现。

用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，现对步进电机的控制。 [版权所有：http://think58.com]

步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件,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。步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比,其转速与单位时间内输入的脉冲数(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、速度和转向。PLC直接控制步进电机毕业设计由PLC和步进电机组成,PLC具有实时刷新技术,输出信号的频率可以达到数千赫兹或更高,使得脉冲分配能有很高的分配速度,充分利用步进电机的速度响应能力,提高整个毕业设计的快速性。并且,PLC有采用大功率晶体管的输出端口,能够满足步进电机各相绕组数10V级脉冲电压、1A级脉冲电流的驱动要求。 [资料来源：http://www.THINK58.com]

有以上步进电机的工作原理以及工作方式我们可以看出：
控制步进电机最重要的就是要产生出符合要求的控制脉冲。西门子PLC本身带有高速脉冲计数器和高速脉冲发生器，其发出的频率最大为10KHz，能够满足步进电动机的要求，与硬件连接相比对于环形脉冲分配器和功率放大器的功能则对PLC提出两个特性要求。一是在此应用的PLC最好是具有实时刷新技术的PLC,使输出信号的频率可以达到数千赫芝或更高。其目的是使环形脉冲分配能有较高的分配速度,充分利用步进电机的速度响应能力,提高整个毕业设计的快速性。二是PLC本身的输出端口应该采用大功率晶体管,以满足步进电机各相绕组数十伏脉冲电压、数安培脉冲电流的驱动要求。 [资料来源：http://www.THINK58.com]

 

参考文献 [资料来源：http://THINK58.com]

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[2]廖常初.PLC编程及应用.工业出版利，2004
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[2]安永林.九道拐水电溢洪逆弧形闸门启闭机设计.办水利发电，2005,5
[3]杨宁.散控制毕业设计及现场总线.
[4]宣财鑫.PLC脉冲控制步进电机技术.计算机应用
[5中长考.于可编程控制器的西河闸监控毕业设计.自化技术与应用
[6]机一体化技术手册编委会.机电一体化技术手册.北京机械工业出版社：1993
[7]胡泓.体化原理及应用.北京：国防工业出版社.
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