PLC控制步进电机的运行

安徽工业经济技术职业学院实验报告 题目：PLC控制步进电机的运行 院 系 电子信息技术系 专 业 电气自动化 班 级 2010级 2 班 学 号 201053212 学生姓名 谢正全 指导教师 姚烨 电子信息技术系 二一二年五月说 明随着时代的飞速发展，电气控制也由继电器过渡到计算机控制系统，各种工业用计算机控制产品的出现对提高机械设备的自动化性能起到了关键的作用。 可编程控制器（PLC）是一种以电子技术、自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，以工业自动化控制为目标的新型控制装置。 在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。 本文主是根据设计要求，在了解步进电机原理的情况下，结合实际应用将PLC与步进电机有效的结合起来，达到控制目的。目 录说 明目 录II概 述1第一章 步进电机21.1 步进电机介绍3 步进电机分类 1.1.2 步进电机的特点31.2 步进电机结构及工作原来4第二章 PLC可编程序控制器52.1 可编程控制器起源及特点62.2 可编程控制器主要分类72.3 可编程控制器发展方向8第三章 设计及调试83.1 技术指标93.2 步进电机驱动器控制步进电机103.2.1 步进电机与PLC的连接113.3 实验：二相步进电机的运行12 第四章 结束语 14 概 述1 可编程控制器控制步进电机的意义可编程控制器（简称PLC）以其通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简便易学、易于掌握、体积小、维修工作少、现场接口安装方便等一系列优点，被广泛应用于工业自动控制中。特别是在组合机床自动生产线的控制及CNC机床的S、T、M功能控制更显示出其卓越的性能。PLC控制的步进电机开环伺服机构应用于组合机床自动生产线上的数控滑台控制，可省去该单元的数控系统使该单元的控制系统成本降低7090%，甚至只占用自动线控制单元PLC的35个I/O接口及20483.按功能分低档机中档机高档机可编程控制器的发展趋势1向高速度、大容量方向发展 为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。 2向超大型、超小型两个方向发展当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC，最小配置的I/O点数为816点，以适应单机及小型自动控制的需要，如三菱公司系列PLC。 3PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。加强PLC联网通信的能力，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，PLC生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统，PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的重要组成部分。 4增强外部故障的检测与处理能力 根据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理；而其余80%的故障属于PLC的外部故障。因此，PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。 5编程语言多样化 在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。第三章 设计及调试3.1 技术指标 设计方案及要求 用S7200PLC可编程控制器对步进电机的运行控制，以实现在自动控制系统中的位置及转速控制。【性能要求】1、响应时间：1ms2、供电电源：50Hz 220V或380V3、位置精度：细分:10000步/圈 3.2 步进电机驱动器控制步进电机进给方向控制即步进电机的转向控制。步进电机的转向可以通过改变步进电机各绕组的通电顺序来改变其转向;如三相步进电机通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA-A时步进电机正转;当绕组按A-AC-C-CB-B-BA-A顺序通电时步进电机反转。因此可以通过PLC输出的方向控制信号改变硬件环行分配器的输出顺序来实现，或经编程改变输出脉冲的顺序来改变步进电机绕组的通电顺序实现步进电机与步进电机驱动器如图所示 17HS101为2相混合式步进电机，步距角为1.8度，相电流为1.7安培，驱动电压为DC24V。三相单三拍正向的时序图如3.1图所示三相单三拍正向的时3.1步进电机与步进电机驱动器的接线图如图所示PLC与SH-2H042Ma步进电机驱动器相连时，采用共阳极方式连接，将CP+和DIR+接在一起作为共阳端OPTO。其接线方式图所示 根据上图所示的接线方式，以及输出分配时，对PLC控制步进电机CP端和DIR端分配的输出点，可画出PLC与步进电机驱动器之间的接线图，如图所示 根据上图所示的接线方式，以及输出分配时，对PLC控制步进电机CP端和DIR端分配的输出点，可画出PLC与步进电机驱动器之间的接线图，如图所示 PLC输出模块的24V直流电源见图所示：普通输入输出点的接线图如图所示 3.3实验：二相步进电机的转速与位置控制一、实验目的用PLC控制二相步进电机的位置和转速运行。二、实验内容1、控制要求上电后“复位”灯闪烁，按“复位”按钮，气缸进行复位。此时“开始”按钮灯闪烁。按“开始”按钮后，步进电机开始驱动。进行刀具步进电机加工零件。2、plc的I/O信号表：Plc输入点信号名称Plc输出点信号名称I0.0Q0.0刀具步进电机驱动器PULI0.1Q0.1刀具步进电机驱动器DIRI0.2加工下限位传感器Q0.2加工转台电机I0.3加工上限位传感器Q0.3刀具一电机I0.4加工伸出限位传感器Q0.4刀具二电机I0.5加工缩回限位传感器Q0.5刀具三电机I0.6Q0.6加工下降电磁阀I0.7上电按钮Q0.7辅助加工电磁阀I1.0开始按钮Q1.0开始灯I1.1复位按钮Q1.1复位灯I1.2调试按钮Q2.0检测下降电磁阀I1.3手动/自动1L+24VI1.4单机/联机2L+24VI1.5停止按钮3L+24VI2.04L+24VI2.11MGNDI2.2刀具原位传感器2MGNDI2.3刀具左限位开关I2.4刀具右限位开关3.气动原理图:4.网络连接图：5.实验程序及梯形图:Network 1 LD SM0.5 MOVW 500, VW100 EU MOVD 3300, VD200 Network 2 LD I1.4 S Q0.1, 1 Network 3 LDN I1.4 R Q0.1, 1 Network 4 LD SM0.0 EU LPS A I1.0 MOVB 16#85, SMB67 LRD MOVW VW100, SMW68 LRD MOVD VD200, SMD72 LPP PLS 0 Network 5 LD I1.5 MOVB 16#CB, SMB67 PLS 0 第四章 结束语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，在各个国民经济领域都有应用。计算机通过软件来控制步进电机，更好地挖掘出电动机的潜力。因此，用计算机控制步进电机已经成为了一种必然的趋势，也符合数字化的时代趋势。本文构建了一个步进电机控制系统，系统的硬件组成主要有：s7-200plc，二相步进电机，气缸，传感器。该系统在分析目前步进电机特点基础上，确定步进电机功能要求。针对步进电机的功能要求，提出了控制系统的详细方案。在步进电机控制系统中，选用了s7-200plc作为控制工具，并对步进电机控制系统的端子分配，并给出了原理图。并对步进电机转速控制进行了设计。达到了转速的控制的要求，确定了键盘控制。论文设计符合步进电机控制系统的标准要求。经系统调试，可以实现步进电机的以下功能：正反转、加减速。本系统控制灵活，简单方便，制作成本低。同时也有不足的地方:比如说转速控制的精度还不算十分精确，另外还应该加入转速的显示。