论文总字数：9992字

摘 要

PLC是工业自动化生产的主导产品，具有控制功能强，可靠性高，适用于多种控制要求、多种控制对象的场合。在最近几年PLC以其诸多优点获得广泛的使用，在工业先进国家已成为工业控制的基本设备。步进电动机是一种常用的机电执行元件，具有快速起停、精确步进和定位等特点，并且用其组成的开环系统既简单廉价，又非常可靠，是一种控制精度极高的电机，常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。本文详细讨论了S7-200PLC的控制技术，论述了步进电机的PLC控制系统的设计方案及其控制原理。

关键词：步进电机；可编程逻辑控制器；控制

Abstract: PLC is the leading product of industrial automation equipment. It has the advantages of strong control function, high reliability and suitable for various control objects with different control requirements. In the last few years, PLC has been widely used with its many excellent features. In industrial advanced countries, it has become the standard equipment for industrial control. The stepping motor is a kind of common electromechanical actuator, which has the characteristics of fast starting and stopping, accurate stepping and positioning. And the open loop system composed of it is simple, cheap, and very reliable. It is a kind of motor with high control precision. It is used as the control element of industrial process control and instrument. In this paper, the control technology based on S7-200PLC are discussed in detail, and the design and control principle of the PLC control system of the stepper motor are discussed.

Key words: Stepper motors; Programmable logic controller; Control

目 录

1 绪论 4

1.1 课题的背景及研究意义 4

1.2 五相步进电机的发展与现状 4

1.3 课题的设计思路 4

2 硬件设计 5

2.1 PLC的选型及硬件配置 5

2.2 输入/输出地址分配 6

2.3 PLC的外部控制电路 7

2.4 步进电机 7

2.5 环行脉冲分配器 8

3 软件设计 9

3.1 步进电机的控制要求 9

3.2 步进顺序控制设计 9

3.3 程序设计流程图 11

3.4 程序梯形图设计 12

4 仿真调试结果及分析 17

4.1 STEP7软件的简单介绍 17

4.2 仿真 17

结论 21

参考文献 22

致谢 23

1 绪论

1.1 课题的背景及研究意义

随着社会经济的迅猛发展，现代先进制造业的规模也越来越大，同时对生产产品的精密要求也越来越高，人类对于一体化和智能化的需求也越来越高。在这种趋势之下，数控技术得到了飞速发展，在精确性和宜人性等方面的功能越来越完善^[1]。数控技术在机床行业应用很多，具有效率高，精度高等主要特点。我在文中所采用的的数控技术就是PLC编程，PLC快速简洁，成本低，很适合这种小型的控制系统。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量，而步进电机则可以通过数字技术很好的实现这一点^[2]。

1.2 五相步进电机的发展与现状

在社会发展的过程中，传统行业使用直流电动机和交流电动机。但是这两种电机只是用作于能量的转换，并不适合在一些自动化领域工作。为此人们研究了一种新型的电动机，就是步进电动机。随着数字技术的飞速发展，步进电机的应用也越来越广泛，在工业和办公自动化领域中扮演了重要角色^[4]。在步进电机的发展历与步进电机驱动电源的发展是息息相关的，驱动电源从一开始的电源功放级使用到驱动电源电路结构代表着步进电机的技术在飞速发展。再这之后又研发了斩波电路，微机控制等等，现在最先进的是细分驱动电路。

1.3 课题的设计思路

本次设计提出基于PLC的五相步进电机控制的方案，相较于直流和交流电机而言，控制更加精准，后期设备维护费用降低。应用PLC设计一套程序，通过程序发出移位脉冲频率，经环形脉冲分配器将这些脉冲信号分配给步进电机的输入端来控制步进电机的速度调节，移位寄存器指令MW0来控制步进动机的正反转。

2 硬件设计

2.1 PLC的选型及硬件配置

如今，在我国有如下的PLC的品牌使用的较为广泛：日本的三菱、西门子、美国的A-B、GE、台达、欧姆龙等等^[5]。当然，在具体的系统项目中，对于PLC的使用，需要结合实际的情况，综合考虑规模，生产需求，性价比等，才能进行选择，在选择了品牌后，还需要对具体的型号再做出选择，一般对于型号的选择都需要考虑如下几点^[6]：

（1）输入输出量以及输出的点数，需要具体的计算；

（2）PLC的可负载能力，在插入其他模块的时候，需具体的考虑到PLC的负载能力，不然的话，就需要给PLC配备额外的电源，以防PLC负载过大；

（3）PLC的功能模块。根据实际情况，决定PLC所需的定时器以及计数器等^[7]。

西门子PLC外部实物图如图2-1所示，其外部构造如图2-2所示：

图2-1 西门子PLC实物图

图2-2 PLC外部构造图

在本次研究中，需要使用到5个输入、5个输出的数字量I/O点，所以综上，选择了西门子S7-200/CPU222型号的PLC，而其具有以下配置^[8]：

8个输入以及6个输出I/O点；

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：9992字