基于PLC步进电机控制系统.doc

基于PLC步进电机控制系统.doc可编程控制器是电气控制技术中的关键技术。《可编程控制器》为 “专业的一门重要专业课。通过本课程的学习，使我们掌握工厂电气控制 设备技术和可编程控制器的使用。分析和设计自动生产过程中的控制电 路。掌握其使用方法，课程设计以培养工程应用能力为主。这些能力包括 独立工作、综合运用所学过的基础知识和专业知识、解决工程应用、调试 程序、工程绘图、编写技术资料、创新能力等。
PLC课程设计的主要目的是通过对某个简单的自动化生产设备、某条 简单的自动化生产线、某些简单的工艺过程的调查研究。使学生明确生产 工艺对电气控制提出的各项要求。根据这些要求来进行PLC控制系统的原 理设计、硬件配置及软件编程设计。通过不断地调试和完善程序来满足生 产工艺的要求。
本设计提供了设计的备选课题。通过课程设计和使我们进一步熟悉 PLC控制系统的应用，并培养我们解决实际问题的能力，掌握系统设计的 思路及方法。
基于PLC步进电机控制系统
摘要
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广 泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗 器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控 制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。
步进电机是将电脉冲信号变换成机械角位移的一种装置，每个脉冲使 转轴步进一个步距角增量，输出角位移与输入脉冲数成正比，转速与输入 脉冲成正比，转速与输入脉冲频率成正比。步进电机的控制方式简单，属 于开环控制，且无累积定位误差，有较高的定位精度，而PLC作为一种工 业控制微机，是实现电机一体化的有力工具，因此基于PLC的步进电机控 制技术已广泛用于数字定位控制中。
本控制系统的设计，由硬件设计和软件设计两部分组成。其中，硬件 设计主要包括步进电机的工作原理、步进电机的驱动电路设计、PLC的输 入输出特性、PLC的外围电路设计以及PLC与步进电机的连接与匹配等问 题的实现。软件设计包括主程序以及各个模块的控制程序，最终实现对步 进电机转动方向及转动速度的控制。本系统具有智能性、实用性及可靠性 的特点。
关键词：步进电机、PLC、转速控制、方向控制
目录
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基于PLC步进电机控制系统 2
摘要 2
第一章绪论 5
5
6
6
第二章PLC及步进电机的概述 8
1 PLC的基本概念 8
2 PLC的基本结构 8
3 PLC的特点 10
11
5步进电机的种类 11
12
7本设计所用步进电机 16
第三章硬件电路设计 18
1硬件设计思路 18
2总设计图框 18
3外围电路设计及分析 19
4 LED数码显示器电路 27
5步进电机控制系统电路图 29
第四章软件的设计 31
1可编程序控制器的工作原理 31
2存储空间的计算 32
第五章PLC控制程序设计 33
1 PLC提供的编程语言 33
2 PLC实用驱动电源控制环节 35
结论 40
致谢 41
参考文献 42
电机控制原理图 43
第一章绪论

在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重 要的作用。无论是在工农业生产还是在日常生活中的家用电器，都大量地 使用着各种各样的电动机。因此对电动机的控制变得越来越重要了。电动 机的控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永 磁材料技术、自动控制技术、微机应用技术的最新发展成就。正是这些技 术的进步使电动机控制技术化。
步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，其原理是通过对它每相 线圈中的电流和顺序切换来使电机作步进式旋转。驱动电路由脉冲信号来 控制，所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。通俗地说：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(及步进角)。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而 达到准确定位的目的。同时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，现在比较常用的步进电机包括反应式步进电 机(VR)、永磁式步进电机(PM),混合式步进电机(HB)和单相式步进电机 等。永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7. 50; 反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，,但 噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上 有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。混合式步进电机是指混合了 永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相: “而 五相步