东北石油大学步进电机的PLC控制课程设计技术方案.doc

东 北 石 油 大 学 课 程 设 计 2014 年 11 月 28 日 东北石油大学课程设计任务书 课程 PLC控制系统课程设计 题目 步进电机的PLC控制 专业 自动化 姓名 学号 1106011401 主要内容： 1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等； 2. 系统有启动、停止功能； 3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序； 4. 用组态王监控组态软件，设计出上位监控系统； 5. 程序结构与控制功能自行创新设计； 6. 进行系统调试，实现步进电机的控制要求。 基本要求： 1.在步进电机为二相混合式，供电电压24VDC，功率30 W，电流1.7A（或1.2A），转矩0.35NM，步矩角1.8°/0.9°，并配有细分驱动器，实现细分运行，减少振荡； 2.控制器为S7-200PLC，设计出PLC的控制程序，实现速度、方向、定位、细分等控制功能。 主要参考资料： [1] 张凤珊．可编程序控制器[M]．北京: 中国轻工业出版社，2003． [2] 齐占庆．电气控制技术[M]．北京: 机械工业出版社，2002． [3] 张万忠．可编程控制器应用技术[M]．北京: 化学工业出版社，2001． [4] 李道霖．PLC原理及应用[M]．北京: 电子工业出版社，2004． [5] 郁汉琪．可编程序控制器应用技术[M]．南京: 东南大学出版社，2003． 完成期限 2014.11.24~2014.11.28 指导教师 专业负责人 2014年 11 月 24 日 目录 第一章 控制工艺流程分析 1 1.1 步进电机PLC控制的控制过程描述 1 1.2 步进电机PLC控制的控制工艺分析 1 第二章 控制系统总体方案设计 3 2.1 系统硬件组成 3 2.2 控制方法分析 4 2.3 I/O分配 5 2.4 系统接线图设计 6 第三章 控制系统梯形图程序设计 8 3.1 控制程序流程图设计 8 3.2 控制程序时序图设计 8 3.3 控制程序设计思路 9 第四章 监控系统设计 10 4.1 PLC与上位监控软件通讯 10 4.2 上位监控系统组态设计 10 4.3 实现的效果 11 第五章 系统调试及结果分析 12 5.1系统调试及解决的问题 12 5.2 结果分析 12 课程设计心得 14 参考文献 15 附录 16 第一章 控制工艺流程分析 1.1 步进电机PLC控制的控制过程描述 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。 步进电机驱动器，它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，或者说：控制系统每发一个脉冲信号，通过驱动器就使步进电机旋转一个步距角。也就是说步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。所以控制步进脉冲信号的频率，就可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，就可以对电机精确定位。步进电机驱动器有很多，应以实际的功率要求合理的选择驱动器。 步进电机需要提供具有一定驱动能力的脉冲信号才能正常工作，脉冲信号由单片机输出的激励信号经过脉冲分配产生。脉冲分配可以通过硬件模拟分配电路实现，也可以利用软件方便地实现。一个完整的驱动电路不仅需要激励信号，还需有足够的功率。在一般的电路驱动中，需将由CPU产生的脉冲信号经过功率放大后，再接到步进电机输入端。随着大规模集成电路技术的发展，逐渐出现了很多专门用于步进电机控制的脉冲分配芯片，它们配合功率放大的驱动电路可以实现步进电机的驱动。 1.2 步进电机PL