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基于PLC控制的步进电机驱动控制系统的设计,基于,PLC,控制,步进,电机,驱动,控制系统,设计
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键入文字代写毕业设计论文加QQ3218684471或3092563473 网站/目 录摘 要IIIABSTRACTIV第一章 绪 论11.1引言1第二章 方案论证比较设计32.1PLC技术的发展概述32.2PLC技术在步进电机控制中的发展状况42.3步进电机的发展状况52.4 步进电机的工作原理72.5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93.1常见的步进电机的工作方式93.2控制步进电机换向顺序103.3控制步进电机的转向103.4控制步进电机的速度103.5西门子PLC控制步进电机的设计思路103.5.1步进电机控制方式113.5.2西门子PLC控制步进电机123.6毕业设计任务14第四章 S7200直接控制步进电机硬件设计154.1s7200的介绍154.1.1性能174.1.2西门子 PLC 应用中需要注意的问题184.1.3控制系统中干扰及其来源184.1.4主要抗干扰措施194.1.5I/O 端的接线194.1.6正确选择接地点以完善接地系统204.2步进电机的具体控制原理204.3 步进电机的选择214.4 步进电机驱动电路设计214.4.1功率放大器件驱动电机214.4.2 PLC直接驱动电机25第五章 控制系统的软件设计275.1控制脉冲的产生275.2步进电机的旋转方向和时序脉冲的关系295.3 步数的确定295.4定位控制305.5步进电机的变速控制31第六章 本设计相关控制简介356.1初始化356.2 设置和取消参考点356.3定位控制356.4选择旋转方向366.5起动电机366.6停止电机366.7联锁376.8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摘 要本文根据传统步进电机控制中的不足和缺点，将PLC直接控制技术运用于步进电机的控制。该系统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系统的可靠性影响很大等缺点。 本文根据PLC控制步进电机的控制特点及其原理，把软件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。本文详细阐述了该系统中PLC（西门子）直接控制步进电机的实现方法、系统的各部件的组成、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；ABSTRACTThis text treads to control into the electrical engineering according to the tradition medium of shortage and weakness, control PLC directly technique usage in tread into the control of electrical engineering.That system solved a tradition a control a technique in of the design of each parts of hard wares, choose a type and connect to match to usually need to cost a design one very big energy and labor, connect message number to match and the quality of each spare part wait to the whole system of the credibility influence to wait weakness very greatlyThis text treads into control characteristics and its principle of electrical engineering according to the PLC control, combining together with each other the software control and the hardware electric circuit, becoming a whole control, overcoming their weakness but developing their advantages effectively. This text elaborated that system in detail to tread and carry out each parts of the method, system and constitute into the electrical engineering in the PLC (Siemens) direct control, the conjunction circumstance of each parts. KEY WORDS：Siemens PLC; Tread into the electrical engineering adjust soon; Tread into the electrical engineering.46第一章 绪 论1.1引言近年来，在国际上出现了Mechanics和electronics复合成Mechtronics这个新词，我国译为“机电一体化”。这种机械和电子技术、信息技术紧密结合的新的学科领域是先进制造技术研究和普及的结果。机电一体化产品要实现电器控制的实时性、高可靠性、可编程和一定的人工智能。同时追求体积小、价格低，甚至低功耗等。正是针对上述种种要求而设计的PLC自然成为机电一体化控制器的较佳选择。步进电动机上个世纪就出现了，它的组成、动作原理和今天的反应式步进电动机没有什么本质区别，也是依靠气隙间的磁导变化来产生电磁转矩。80年代以后，由于廉价的微型计算机以多功能的姿态出现，步进电动机的控制方式变得更加灵活多样。原来的步进电机控制系统采用分立元件或者集成电路组成的控制回路，不仅调试安装复杂，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改变控制方案就一定要重新设计电路，不利于系统的改进升级。基于微型计算机的控制系统则通过软件来控制步进电机，能够更好地发挥步进电机的潜力，因此，用微型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发展要求。步进电机控制技术和普通电动机控制技术的不同之处是步进电机接受脉冲信号的控制。早期的步进电机靠一种叫环形分配器的电子开关器件，通过功率放大器使励磁绕组按照顺序轮流接通直流电源。由于励磁绕组在空间中按一定的规律排列，轮流与直流电源接通后，就会在间隙中形成一种阶跃变化的旋转磁场，使转子步进式的转动，随着接通切换频率的增高，转速就会增大。步进电机的旋转同时与相数、分配数、转子齿轮数有关，现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机和单相式步进电机等。步进电机广泛应用在生产实践的各个领域。它最大的应用是在使用数控机床的生产制造中，因为步进电机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以被认为是理想的数控机床的执行元件。早期的步进电机输出转矩比较小，无法满足需要，在使用中和液压扭矩放大器一同组成液压脉冲马达。随着步进电动机技术的发展，步进电动机已经能够单独在系统上进行使用，成为了不可替代的执行元件。比如步进电动机用作数控铣床进给伺服机构的驱动电动机，在这个应用中，步进电动机可以同时完成两个工作，其一是传递转矩，其二是传递信息。步进电机也可以作为数控蜗杆砂轮磨边机同步系统的驱动电动机。除了在数控机床上的应用，步进电机也应用在其他方面，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中等等。微电子技术的飞速发展，带动了机械加工技术的飞速发展。而在其发展过程中，最显著的特点是机械制造将越来越密切地依赖于电子技术、检测技术、自动控制技术、计算机技术、系统论、信息论等现代科学技术。传统的步进电机控制方式由控制器产生控制指令，环形分配器根据指令将输入的单一脉冲串，按土作方式和转向分别依次向连接到步进电机各相绕组的功率放大器分配脉冲，以便形成旋转磁场。这种方式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。接口信号的匹配以及儿器件的质量等对整个系统的可靠性影响很大。现代控制系统中，PLC作为一种广泛应用于工业自动化领域的控制器，它的功能越来越强，性能越来越先进。为了配合步进电机的控制，许多PLC都内置了脉冲输出功能，并设置了相应的控制指令，可以很好地对步进电机进行直接控制。这种控制方式的优点是：大大减少系统设计的工作量，不存在各部分接口信号的匹配问题，提高系统的可靠性。整个控制系统由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，提高整个系统的快速性。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。第二章 方案论证比较设计2.1PLC技术的发展概述可编程控制器(简称 PLC) 是种数字运算操作的电子系统 ,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系统形成一体、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。老式的继电器控制系统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系统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构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。2、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。2.2PLC技术在步进电机控制中的发展状况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系统, 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，因此三相电动机系统的性能价格比要比五相电动机更好一些。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。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直接控制步进电机系统由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,提高整个系统的快速性。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。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,提高整个系统的快速性。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。如下图所示PLC步进电机输入信号图2-1 步进电机的PLC直接控制2.3步进电机的发展状况步进电动机是一种将数字脉冲信号转换成机械角位移或者线位移的数模转换元件。在经历了一个大的发展阶段后, 目前其发展趋于平缓。然而, 由于步进电动机的工作原理和其它电动机有很大的差别, 具有其它电动机所没有的特性。因此,沿着小型、高效、低价的方向发展。步进电动机由此而得名。步进电动机的运行是在专用的脉冲电源供电下进行的, 其转子走过的步数, 或者说转子的角位移量, 与输入脉冲数严格成正比。另外, 步进电动机动态响应快, 控制性能好, 只要改变输入脉冲的顺序, 就能方便地改变其旋转方向。这些特点使得步进电动机与其它电动机有很大的差别。因此, 步进电动机的上述特点, 使得由它和驱动控制器组成的开环数控系统, 既具有较高的控制精度,良好的控制性能, 又能稳定可靠地工作。因此, 在数字控制系统出现之初, 步进电动机经历过一个大的发展阶段。电动机其角位移与电脉冲数成正比，其转速与电脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率可以调节电动机的转速。工作方式最常见的有:(1)、三相单三拍工作方式：各相的通电顺序为A B C,各相通电的电压波形如下图所示：图2-2三相单三拍工作方式时序图(2) 、三相双三拍工作方式：双三拍工作方式各相的通电顺序为 AB BC CA。各相通电的电压波形如下图所示：图2-3三相双三拍工作方式时序图(3)、三相六拍工作方式：在反应式步进电机控制中，把单三拍和双三拍工作方式结合起来，就产生了六拍工作方式，其通电顺序为AAB BBC C CA。各相通电的电压波形如下图所示：图2-4三相六拍工作方式时序图(4)、其它工作方式（和步进电机本身结构相关）:如二相四拍、二相八拍以及四相四拍和四相八拍等，其工作时电压波形图基本类似，不再赘述。2.4 步进电机的工作原理步进电机是将电脉冲信号转成角位移或线位移的电磁机械装置，是一种输出与输入数字脉冲相对应的增量式数字元件。在数控机床、绘图机、打印机等方面应用广泛。它也可以看作是一种特殊的同步电机;它具有快速起停、精确步进及直接接收数字量的特点，它的步距角和转速不受电压波动和负载变化的影响，也不受环境条件如温度、气压、冲击、和振动等影响，仅与脉冲频率有关，这些特点使它完全适用于数字控制的系统中作为伺服元件，并使整个系统大为简化而又运行可靠。本课题选用了最常见的一种小步距角的三相反应式步进电机其剖面图。如图1-1所示，电机的定子上有6个等分的磁极，相邻两个磁极间的夹角为60度。磁极上装有控制绕组并联成A, B, C三相。转子上均匀分布40个齿，每个齿的齿距为9度。定子每段极弧上也有5个齿，定、转子的齿宽和齿距都相同。每个定子磁极的极距为60度，所以每个极距所占的齿距数不是整数。当A极下的定、转子齿对齐，B极和C极下的齿就分别和转子齿相错三分之一的转子齿距，即为3度。这时若给B相通电，电机中产生沿B极轴线方向的磁场，因磁通要按磁阻最小的路径闭合，就使转子受到反应转距(磁阻转距)的作用而转动，直到转子齿和B极上的齿对齐为止。此时，A极和C极下的齿又分别与转子齿相错三分之一的转子齿距。由此可见:错齿是促使步进电机旋转的根本原因。若断开B相控制绕组，而接通C相控制绕组，这时电机中产生沿C极轴线方向的磁场。同理，在反应转距(磁阻转距)的作用下，转子按顺时针方向转过3度，使定子C极下的齿与转子齿对齐。以此类推，当控制绕组按A-B-C-A顺序循环通电时转子就沿着顺时针方向以每个脉冲转动3度的规律转动起来。若改变通电顺序，即按A-C-B-A顺序循环通电时，转子便按逆时针方向同样以每个脉冲转动3度。这就是单三拍通电方式。若采用三相单、双六拍通电方式运行，即A-AB-B-BC-C-CA-A顺序循环通电，步距角将减小一半，即每个脉冲转过1.5度。图2-5 反应式步进电机2.5步进电机的控制和驱动方法简介步进电机的控制和驱动方法很多，按照使用的控制装置来分可以分为:普通集成电路控制、单片机控制、工业控制机控制、可编程控制器控制等几种;按照控制结构可分为:硬脉冲生成器硬脉冲分配结构(硬-硬结构)、软脉冲生成器软脉冲分配器结构(软-软结构)、软脉冲生成器硬脉冲分配器结构(软-硬结构)即：1 硬硬结;2 软软结构;3 软硬结构。具体的驱动控制情况在下面章节还将提到。第三章 步进电机工作方式的选择3.1常见的步进电机的工作方式常见的步进电机的工作方式有以下三种：（1）、三相单三拍：A-B-C-A： 图3-1三相单三拍工作方式时序图（2）、三相双三拍：AB-BC-CA-AB：图3-2三相双三拍工作方式时序图（3) 、三相六拍：A-AB-B-BC-C-CA-A： 图3-3三相六拍工作方式时序图按以上顺序通电，步进电机正转，按相反方向通电，步进电机反转。这三种方式的主要区别是:电机绕组的通电、放电时间不同。工作方式是单三拍时通电时间最短，双三拍时允许放电时间最短，六拍时通电时间和放电时间最长。因此，同一脉冲频率时，六拍的工作方式出力最大。而且，电机是三拍的工作方式时，其分辨率为3度，六拍的工作方式时，分辨率是1.5度。所以，在本课题中，我们采用三相六拍的工作方式，在这种控制方式下工作，步进电机的运行特性好，步进电机分辨率最高。3.2控制步进电机换向顺序通电换向这一过程称为脉冲分配。例如：三相步进电机的三相三拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A、B、C、D相的通断。3.3控制步进电机的转向如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。 3.4控制步进电机的速度如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。 3.5西门子PLC控制步进电机的设计思路3.5.1步进电机控制方式典型的步进电机控制系统如图所示：图3-4典型的步进电机控制系统 步进电动机是一种将数字脉冲信号转换成机械角位移或者线位移的数模转换元件。在经历了一个大的发展阶段后，日前其发展趋向平缓。然而，其基本原理是不变的，即：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脉冲顺序有关。所以只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电的顺序,便可控制步进电机的输出位移量、速度和转向。步进电机的机理是基于最基本的电磁铁作用，可简单地定义为，根据输人的脉冲信号，每改变一次励磁状态就前进一定角度或长度，若不改变励磁状态则保持一定位置而静止的电动机:从广义上讲，步进电动机是一种受电脉冲信号控制的无刷式直流电机，也可看作是在一定频率范围内转速与控制脉冲频率同步的同步电动机。步进电机的控制和驱动方法很多，按照使用的控制装置来分可以分为:普通集成电路控制、单片机控制、工业控制机控制、可编程控制器控制等几种;按照控制结构可分为:硬脉冲生成器硬脉冲分配结构(硬-硬结构)、软脉冲生成器软脉冲分配器结构(软-软结构)、软脉冲生成器硬脉冲分配器结构(软-硬结构)。 1、硬硬结构： 如图3-5所示，这种步进电机的控制驱动系统由硬件电路脉冲生成器、硬件电路脉冲分配器、驱动器组成。这种控制驱动方式运行速度比较快，但是电路复杂，功能单一。2、软软结构：如图3-6所示，这种步进电机的控制驱动系统由软件程序脉冲生成器、软件程序脉冲分配器、驱动器组成，而软件脉冲生成器和脉冲分配器都有微处理器或微控制器通过编程实现。用单片机、工业控制机、普通个人计算机、可编程序控制器控制步进电机一般均可采用这种结构。这种控制驱动方法电路结构简单、可以实现复杂的功能，但是占用CPU时间多，给微处理器运行其他工作造成困难。3、软硬结构：如图3-7所示，这种步进电机的控制驱动系统由软件脉冲生成器、硬件脉冲分配器和硬件驱动器组成。硬件脉冲分配器是通过脉冲分配器芯片(如8713芯片)来实现通电换相控制的。这种控制驱动方法电路结构简单、可以实现复杂的功能，同时占用CPU时间较少，用可编程控制器全部实现了控制器和驱动器的功能。在PLC中，由软件代替了脉冲生成器和脉冲分配器，直接对步进电机进行并行控制，并且由PLC输出端口直接驱动步进电机。如图3-6所示，这是一种软-软结构，脉冲生成器和脉冲分配器均有可编程序控制器程序实现。图3-5 硬硬结构控制图3-6 软软结构控制图3-7 软硬结构控制3.5.2西门子PLC控制步进电机由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,提高整个系统的快速性。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。如下图所示：图 3-8 PLC直接控制步进电机图对输入电机的相关脉冲控制从而达到对步进电机三相绕组的48V直流电源的依次通、断,形成旋转磁场,使步进电机转动。步进电机的转动，由于步进电机是电感性负载,直流电阻很小,故接限流电阻以免脉冲电流过大损坏，当步进电机的通电相序为：AABBBCCCAA次导通、断开时,步进电机正转。按: AACCCBBBAA电机反转，按三相六拍工作。每当步进电机走一步,环形脉冲分配程序的步数减一,当步数减为零时,停止环形脉冲分配,等待下一次的脉冲输入。如下图所示：图3-9基本控制图3.6毕业设计任务本次毕业设计课题是西门子PLC直接控制步进电机，我的主要任务是应用软件设计及控制方案的设计，大体为以下五项内容：PLC控制步进电机系统现状和发展 主要介绍其系统的目的和意义，PLC的发展史一直到广泛应用，随着技术的发展，其优越性越来越多，主要是通过数字的、模拟的输入和输出 ,控各种类型的机械或生产过程。以后将朝生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。PLC直接控制步进电机系统的理论原理以及总体方按的设计 主要是PLC与步进电机的构成、控制方式和形式，控制方式有两种形式:PLC直接与步进电机的相关相相连;PLC通过功率放大电路与步进电机相连.PLC的工况点的确定和能耗机理分析，以及系统控制范围的确定。系统的工作过程分为以下三个工作状态：电机启动运行；电机运行；电机不运行；电机转向切换技术的解决方案。1、PLC(西门子)控制软件的设计及仿真研究 主要介绍PLC控制的概念和特点以及控制程序的设计，并且运用软件进行仿真研究。2、系统硬件设计主要介绍了控制主电路的设计，步进电机电气连接的设计，人机界面设计，前向输入通道设计和后向输出通道设计，及一些系统的可靠性设计。 3、应用软件设计 主要介绍了控制系统程序设计主要包括七大程序，分别是初始化程序、停机程序、电机启动程序、电机转向切换程序；整个系统程序的工作过程以及编程中应注意的细节。总之，在本次设计中，必须完成图表：论文说明书、控制电路图、 程序流程图、程序清单等。第四章 S7200直接控制步进电机硬件设计4.1s7200的介绍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系统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*性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。2、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。PLC常用的存储器类型：（1）、RAM这是一种读/写存储器(随机存储器)，其存取速度最快，由锂电池支持。（2）、EPROM这是一种可擦除的只读存储器。在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变。（3）、EEPROM这是一种电可擦除的只读存储器。使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。3、空间的分配：虽然各种PLC的CPU的最大寻址空间各不相同，但是根据PLC的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域：（1）系统程序存储区（2）系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等）（3）用户程序存储区系统程序存储区：在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC的性能。系统RAM存储区：系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备，如：逻辑线圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。（1）、I/O映象区：由于PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。因此，它需要一定数量的存储单元(RAM)以存放I/O的状态和数据，这些单元称作I/O映象区。一个开关量I/O占用存储单元中的一个位（bit），一个模拟量I/O占用存储单元中的一个字（16个bit）。因此整个I/O映象区可看作两个部分组成：开关量I/O映象区；模拟量I/O映象区。（2）、系统软设备存储区：除了I/O映象区区以外，系统RAM存储区还包括PLC内部各类软设备（逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等）的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域，前者在PLC断电时，由内部的锂电池供电，数据不会遗失。S7-200编程控制器是西门子公司1995年底推出的新一代微型PLC，由干其性能价格比较高，目前己经在各个领域得到广泛应用。根据其性能S7-200系列可编程控制器可以分5个基本机型:CPU210, CPU212,CPU214, CPU215和CPU216，共有18种不同型号的CPU;也可以分成两个档次:CPU210,CPU212为低成本的，具有小型PL C的一般功能;CPU214及以上为高性能档次，在一般小型PLC的基础上加上集成功能，使其性能超出一般的PLC。 S7-200硬件是以固定结构的基本单儿为主，并可选用开关量、模拟量等扩展单儿通过总线联接器组成的系统，与S7-200配合使用的硬件还有：编程器、操作面板、IBM PC兼容机等，其基本组成示例如下图。5个基本机型的最大配置分别为:6 I/4 O, 40 I/38 O, 62 I/58 O, 62 I/58 O, 64 I/64 I，模拟量最大16路。S7-200系列PLC硬件的组成形式、连接方式与其它品牌的PLC基本相似。但是，在下面几个方面，其硬件很有特点，为使用者提供了不同的需求。图4-1 S7-200系列PLC硬件的组成形式4.1.1性能1、品种齐全的CPU：S7-200系列PLC有5种中央处理基本单元，CPU210, CPU212,CPU214, CPU215和CPU216，功能从简到繁。CPU210有8个I/O点;CPU216集成了两个通讯口，I/O点最多可扩展至128点，并可扩展16路模拟量输入/输出，远程(AS-I)I/0点可再扩展496个I/0点。这5种型号CPU中的每一种都含有多种类型，如AC电源、DC输人、继电器输出型，DC电源、DC输人、DC输出型等多种类型，GPU的种类达18种之多。2、强大的内里集成功能：S7-200系列PL C集成了比其他任何微型PLC多且强的内置于CPU基本单元的特殊功能，下面简单列举集成在CPU内的特殊功能。（1）、集成CPU215和CPU216中的PID指令；在CPU中集成了高速计数功能；集成了脉冲连续输出功能；集成了日历/实时时钟功能；集成了用户程序三级口令保护功能；具备32位浮点运算能力。 （2）、卓越的通讯能力 一PPI通讯协议；自由通讯口方式；profibus协议。（3）、丰富的扩展模块可以通过结合各种模块来达到扩展功能，扩大控制能力。S7200已开发了三大类扩展功能模块：模拟量扩展；数字量扩展；远程数字I/O扩展。4.1.2西门子 PLC 应用中需要注意的问题（1）、温度：PLC 要求环境温度在 0 55 , 安装时不能放在发热量大的元件下面, 四周通风散热的空间应足够大。（2）、湿度：为了保证 PLC 的绝缘性能, 空气的相对湿度应小于 85%( 无露珠) 。（3）、震动：应使 PLC 远离强烈的震动源, 防止振动频率为 10 Hz55Hz 的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时, 必须采取减震措施, 如采用减震胶等。（4）、 空气：避免有腐蚀和易燃的气体, 如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境, 可将 PLC 安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。（5）、 电源：PLC 对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中, 可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器, 以减少设备与地之间的干扰。一般 PLC 都有直流 24 V输出提供给输入端, 当输入端使用外接直流电源时, 应选用直流稳压电源。普通的整流滤波电源, 由于纹波的影响, 容易使 PLC 接收到错误信息。4.1.3控制系统中干扰及其来源影响 PLC 控制系统的干扰源, 大都产生在电流或电压剧烈变化的部位, 其原因是电流改变产生磁场, 对设备产生电磁辐射; 磁场改变产生电流, 电磁高速产生电磁波, 电磁波对其具有强烈的干扰。（1）、 强电干扰。由于电网覆盖范围广, 电网受到空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化, 刀开关操作浪涌、大型电力设备启停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等, 都通过输电线路传到电源原边。（2）、柜内干扰。控制柜内的高压电器, 大的电感性负载, 混乱的布线都容易对 PLC 造成一定程度的干扰。（3）、 来自接地系统混乱时的干扰。正确的接地, 既能抑制电磁干扰的影响, 又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地, 反而会引入严重的干扰信号, 使 PLC 系统将无法正常工作。（4）、 来自 PLC 系统内部的干扰。主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生, 如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响, 模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。（5）、变频器干扰。一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰, 引起电网电压畸变, 影响电网的供电质量; 二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰, 影响周边设备的正常工作。4.1.4主要抗干扰措施1、合理处理电源以抑制电网引入的干扰：对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为 11 的隔离变压器, 以减少设备与地之间的干扰, 还可以在电源输入端串接 LC 滤波电路。2、安装与布线：动力线、控制线以及 PLC 的电源线和 RS485 网线应分别配线, 各走各的桥架或线槽。(1)、PLC 应远离强干扰源, 柜内 PLC 应远离动力线( 二者之间距离应大于 200 mm) , 与 PLC 装在同一个柜子内的电感性负载, 如功率较大的继电器、接触器的线圈, 应并联 RC 消弧电路。(2)、PLC 的输入与输出最好分开走线, 开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线, 屏蔽层应一端或两端接地, 接地电阻应小于屏蔽层电阻的 1/10。(3)、交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆, 输出线应尽量远离高压线和动力线, 避免并行。4.1.5I/O 端的接线1、输入接线：输入接线一般不要太长；但如果环境干扰较小,电压降不大时, 输入接线可适当长些；是输入/输出线不能用同一根电缆, 输入/输出线要分开；是尽可能采用常开触点形式连接到输入端,使编制的梯形图与继电器原理图一致。2、输出接线：输出端接线分为独立输出和公共输出；在不同组中, 可采用不同类型和电压等级的输出电压, 但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源；是由于 PLC 的输出元件被封装在印制电路板上, 并且连接至端子板, 若将连接输出元件的负载短路, 将烧毁印制电路板；采用继电器输出时, 所承受的电感性负载的大小, 会影响到继电器的使用寿命, 因此, 使用电感性负载时应合理选择, 或加隔离继电器。4.1.6正确选择接地点以完善接地系统PLC 控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对 PLC 系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均, 不同接地点间存在地电位差, 引起地环路电流, 影响系统正常工作。1、安全地或电源接地：将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。2、系统接地：PLC 控制器为了与所控的各个设备同电位而接地, 叫系统接地。接地电阻值不得大于 4 , 一般需将 PLC 设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起, 作为控制系统地。3、信号与屏蔽接地：一般要求信号线必须要有唯一的参考地。4.2步进电机的具体控制原理步进电机位置控制系统以S7-200为主控单元，以步进电机驱动器为驱动单元，以三相步进电机为执行单元。通过PL C控制脉冲的发生个数，从而控制步进电机的运转角度，实现对步进电机的控制。步进电机PLC控制系统1/0接线图的设计以三相步进电机为例，步进电机通常设有加速、减速控制及正反转控制等控制方式。按控制要求可设计出步进电机的PLC控制系统I/O接线图。步进电机脉冲频率的变化规律：步进电机在启动和停止时有一个加速及减速过程，且加速速度越小则冲击越小，动作越平稳，所以步进电机动作一般要经历以下的变化过程:加速-恒速(高速)-减速-恒速(低速)-停止。因步进电机转速与脉冲频率成正比，所以输入步进电机的脉冲频率也要经历一个类似的变化过程，其变化规律见图4-1。可见在步进电机启动时要使脉冲升频，停车时使脉冲降频。由十步进电机驱动器在输入脉冲200Hz时处于震荡区内，容易损坏内部儿件，而在200Hz以卜运转速度较慢，效率较低，故一般采用350Hz作为脉冲的低频起点。经测试，轻载时高频脉冲可达到6.8 k HZ。 图4-1步进电机脉冲频率变化规律4.3 步进电机的选择本设计的重点在于对步进电机的控制和驱动，在设计要求中没有对步进电机提出特别的要求，因此为了设计的方便，选择受控电机为三相三线制的步进电机(内阻33欧,步进1.8度，额定电压12V）。 4.4 步进电机驱动电路设计4.4.1功率放大器件驱动电机通过使用不同的放大电路和不同参数的器件，可以达到不同的放大的要求，放大后能够得到较大的功率。但是由于使用的是三相的步进电机，就需要对三路信号分别进行放大，由于放大电路很难做到完全一致，当电机的功率较大时，运行起来会不稳定，而且电路的制作也比较复杂。1 、驱动电路：PLC 控制步进电机常用的形式有普通型通用 PLC控制和 PLC 专用步进驱动模块控制等两种, 模块式控制方式具有控制可靠性高的优点, 而通用 PLC 控制步进驱动系统具有 PLC 系统构成简单, 工程造价低等优点,易于推广应用。图 4-3 所示为步进电机的驱动电路。图中仅为一相的驱动电路, 其余三相与之相同.在图中三极管 T1 起开关作用。当三极管截止时, 无集电极电流流通, 开关相当于断开; 当三极管饱和时, 流过的集电极电流最大, 开关相当于闭合, 该开关“动作”可由加于基极的电流来控制。由 T2、T3 两个三极管组成达林顿式功放电路, 驱动步进电机的 3个绕组, 使电机绕组的静态电流达到近 2A。电路中使用光电耦合器将控制和驱动信号隔离。当控制输入信号为低电平时, T1 截止, 输出高电平, 则红外发光二极管截止, 光敏三极管不导通, 因此绕组中无电流流过; 当输入信号为高电平时, T1 饱和导通, 于是红外发光二极管被点亮, 使光敏三极管导通, 向功率驱动级晶体管提供基极电流, 使其导通, 绕组被通以电流。 图4-3步进电机驱动电路2、脉冲分配器：本设计采用的是CH250的脉冲分配器，是专为三相步进电机脉冲控制而设计的接口电路，在配合适当三相功率驱动电路后，就可使三相步进电机作双三拍或单六拍的停转与正反转。（1）、引脚功能简介：CH 250具有控制步进电机三相双三拍和三相六拍的功能，VDD在4-18V内都能工作。如图几所示。其中R1、R2端置“1”;可分别将三相六拍和三相双三拍复位。时钟端CL和时钟允许端EN分别为时钟脉冲输人和控制时钟输入。当时钟由CL端输入时，EN端必须接“1”，这时有效电平变化为上升沿;当时钟由EN端输入时，CL端必须接“0，这时有效电平为下降沿输入端J3L、J3R、J6L、J6R是控制步进电机作三相双三拍还是三相单六拍运转。A，B，C为CH 250的三个输出端，经驱动后推动步进电机。（2）、本设计的接线：工作在三相单六拍方式时的连接如图所示。开始工作时，将R1端复位“0”，时钟脉冲CP由EN端输入，CL置“0”，当J6r端为1J6L端为“0”时(C = 0),步进电机正转，反之，步进电机反转。图4-4三相单六拍方式的接线表41 CH250部分真值表CLENJ3RJ3LJ6RJ6L功能脉冲10010单六正转脉冲10001单六反转0脉冲0010单六正转0脉冲0001单六反转3、控制的驱动接口：图4-5驱动器接口4、 定位控制部分：主要由位置控制部分与转速控制部分组成，分别接PLC的I0.0I0.7口。接线图如下图4-5定位控制部分图5、 电源接线部分：图4-6电源接线部分4.4.2 PLC直接驱动电机西门子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,提高整个系统的快速性。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。如下图所示：图4-7 PLC直接驱动电机环形分配程序对步进电机各相绕组的通电顺序进行环形脉冲分配,从而控制接到步进电机三相绕组的48V直流电源的依次通、断,形成旋转磁场,使步进电机转动。步进电机的转动，由于步进电机是电感性负载,直流电阻很小,故接限流电阻以免脉冲电流过大损坏，当步进电机各相绕组的通电顺序按 ：AABBBCCCAA导通断开时,步进电机正转。按: AACCCBBBAA依次导通、断开时,步进电机反转，即步进电机可以按三相六拍工作。每当步进电机走一步,环形脉冲分配程序的步数减一,当步数减为零时,停止环形脉冲分配,等待下一次的脉冲输入。如下图所示：图4-8 西门子PLC直接驱动步进电机图（局部）图4-9PLC控制步进电机系统示意图图4-10时序图第五章 控制系统的软件设计PLC控制步进电机的程序编制步进电机控制程序设计的主要问题有三个:第一，控制脉冲的产生;第二，步进电机的旋转方向和时序脉冲的关系;第三，步数的确定。 作为PLC控制步进电机的程序的构成也是主要由这几个问题，因此可以 从这三个问题入手。5.1控制脉冲的产生在PLC控制步进电机时，一般来讲，控制脉冲是用软件产生的。方法是先输出一个高电平，然后延时，再输出低电平，再进行延时。延时时间的长短由步进电机的频率决定，时序脉冲产生的延时控制框图如图。保存A延时送低电平送高电平设脉冲初N延时恢复A值脉冲数减1N=0？返回图5-1时序脉冲产生的延时控制框图相关控制框图启动主程序电机停止？旋转方向（I1.5）按“启动”扭且无联锁？（I1.0）启动脉冲输出Q0.0按“停止”按钮？I1.1结束脉冲输出结束主程序图5-2步进电机的启动正转停止反转控制框图选旋转方向I1.5启动主程序 指定操作模式（定位控制/参考点）I1.4设置参考点？定位控制（子程序2）结束主程序参考点曲线启动子程序2输出定位角度计算步数循环计步数（子程序3）结束子程序2图5-3步进电机的定位控制框图5.2步进电机的旋转方向和时序脉冲的关系步进电机旋转方向与内部绕组的通电顺序和通电方式有关。现在常用的通电方式主要有三种： 1)三相单三拍：A-B-C-A； 2)三相双三拍：AB-BC-CA-AB； 3)三相六拍： A-AB-B-BC-C-CA-A；按以上顺序通电，步进电机正转，按相反方向通电，步进电机反转。因此，产生时序脉冲的方法是：(1)、用Q0.0的输出脉冲触发步进电机驱动器。当输入端I1.0发出START信号后，控制器将输出固定数目的方波脉冲，使步进电机按对应的步数转动。当输入端I1.1发出“STOP”信号后，步进电机停止转动。接在输入端I1.5的方向开关位置决定电机正转或反转。(2)、根据控制模式写出控制模型。(3)控制模型的顺序向步进电机输入控制脉冲。CPU214有两个脉冲输出，可以用来产生控制步进电机驱动器的脉冲。功率驱动器将控制脉冲按照某种模式转换成步进电机线圈的电流，产生旋转磁场，使得转子只能按固定的步数(步数a)来改变它的位置。连续的脉冲序列产生与其对应的同频率（同步机）步序列。如果控制频率足够高，步进电机的转动可看作一个连续的转动。用Q0.0的输出脉冲触发步进电机驱动器。当输入端I1.0发出START信号后，控制器将输出固定数目的方波脉冲，使步进电机按对应的步数转动。当输入端I1.1发出“STOP”信号后，步进电机停止转动。接在输入端I1.5的方向开关位置决定电机正转或反转。5.3 步数的确定步进电机运行的步数可由步距角和需要转过的角度来计算:式中: 步距角; 转子齿数; 拍数(一般三拍时=或六拍时=2 ); 控制绕组相数，=3。例如: =40，三相六拍运行，=3，则步距角:=40，三相六拍运行，则步距角为: 若要求步进电机转过的角度为75度，采用三相六拍运行方式，那么步数就为:=50(步)。5.4定位控制如果确定了一个参考点(M0.3=1)，而且没有联锁,那么就执行相对的定位控制。在子程序2中，控制器从输入字节IBO读出对偶码力式的定位角度后，再存入字节MB11。与此角度有关的脉冲数，根据下而的公式计算:N=/360SN=控制脉冲数=旋转角度(以度为单位)S=每转所需的步数如果程序所使用的步进电机采用半步操作力式(S=1000)。在子程序（3）中循环计算步数。如果说现在按“STAR丁”按钮(11.0), CPU将从输出端Q0.0输出所计算的控制脉冲个数，而且电机将根据相应的步数来转动，并在内部将“电机转动”的标志位M0.1置成1。在完整的脉冲输出之后，执行中断程序0，此程序将M 0.1置成0,以便能够再次起动电机，为更清晰起见，这一步并没有包含有程序流程图中。5.5步进电机的变速控制上面给的程序流程图是步进电机的恒速运转方式。一般来讲，步进电机的一个弱点，就是运行中丢步，为了使步进电机在运行中不出现丢步现象，一般要小于或等于步进电机“响应频率”人，在该频率下，步进电机可以任意启动、停止或反转而不发生失步现象。这个频率通常比较低。当步进电机走过的距离比较长时，需要低速启动，高速运转，然后降低速度，最后停止。这样就解决了“快速而不失步” 的矛盾。那么实现变速控制的基本思想是改变控制频率。设某个步进电机的控制过程如下图5-4所示。L1-L3分别代表各个不同运行阶段的步长，f代表步进电机当前运行频率。如图Q所示，L2段为恒速运行阶段，L1段位为升频，L3段位为降频。在各个不同的运行阶段，根据程序执行不同的控制程序，这样减小因步进电机丢步对控制过程的影响，这对于国产的步进电机效果会更好些。图5-4 步进电机的控制过程下面对于S7200的部分控制端口进行定义：表51 控制端口定义PLC部分输入与输出信号I输入对象O输入对象M标志位I0.0I0.7定位角（以度为单位）O0.0脉冲输出M0.1电机运转标志位I1.0启动按扭O0.2旋转方向M0.2联锁标志位I1.1停止按扭O1.0操作模式M0.3参考点标志位I1.4设置/取消参考点按扭MD8，MD12辅助标志位I1.5旋转方向选择按扭由上面的工作，可以得到总控制程序流程图主程序图选旋转方向I1.5启动主程序 指定操作模式（定位控制/参考点）I1.4设置参考点？定位控制（子程序2）结束主程序参考点曲线图5-5主程序图启动子程序2输出定位角度计算步数循环计步数（子程序3）结束子程序2图5-6程序图图5-6 实物接线图第六章 本设计相关控制简介6.1初始化在程序的第一个扫描周期(SM0.1=1)，初始化重要参数，选择旋转方向和解除联锁。6.2 设置和取消参考点如果还没有确定参考点，那么参考点曲线应从按“START”按扭(I1.0)开始。CPU有可能输出最大数量的控制脉冲。在所需的参考点，按“设置/取消参考点”开关(I1.4)后，首先调用停止电机的子程序。然后，将参考点标志位M0.3置成1，再把新的操作模式“定位控制激活”显示在输出端Q1.0。如果I1.4的开关已激活，而且“定位控制”也被激(M0.3=1)，则切换到“参考点曲线”参考点曲线。在子程序1中，将M0.3置成0，并取消“定位控制激活”的显示(Q1.0=0)。此外，控制还为输出最大数量的控制脉冲做准备。当再次激活I1.4开关，便在两个模式之间切换。如果此信号产生，同时电机在运转，那么电机就自动停止。实际上，一个与驱动器连接的参考点开关将代替手动操作切换开关的使用，所以，参考点标志能解决模式切换。6.3定位控制（前面已提到）6.4选择旋转方向用接在输入端I1.5的开关来选择转动方向。如果I1.5=1,将输出Q0.2置成高电位那么电机逆时针转动。如果I1.5=0,将输出Q0.2置成低电位，那么电机顺时针转动。为保护电机避免漏步，电机转动方向的改变只能在电机处于停止状态(M0.1=0)时进行。6.5起动电机起动电机的三个条件如下：(1) 、按START(起动)按钮，在输入端I1.0产生脉冲上升沿(从0升到1);(2)、 无联锁，即联锁标志M0.2=0;(3) 、电机处于停止状态，即操作标志M0.1=0。如果同时具备上述3个条件，则将M0.1置位(M0.1=1),控制器执行PLS0指令，在输出端Q0.0输出脉冲，其他必须预先具备的条件，已经在首次扫描(SM0.1=1)设置，主要是脉冲输出功能的基本数据。例如，时基、周期和脉冲数。这些数据置于相应的属于PTO/PWM的特殊存储字SMW68,SMW70和SMD72。6.6停止电机停止电机的两个条件如下： (1)、按STOP按钮，在输入端I1.1产生脉冲上升沿(从0升到1); (2)、电机处于运转状态，即操作标志M0.1=1。如果同时具备上述2个条件，则将标志M0.1复位(M0.1=0),并中断输出端Q0.0的脉冲输出。这与执行PLS0命令有关，它将脉宽调制(PWM)输出的脉冲宽度减为0(所需的基本设置已在第一扫描周期中定义了),因而输出信号被抑制。在完整的脉冲序列输出后，中断程序0将标志M0.1复位(M0.1=0),从而使电机能够重新起动。6.7联锁为保护人员和设备的安全，再按STOP(停止)按钮(I1.1)之后，必须规定驱动器连锁(或称阻塞),将联锁标志M0.2置位(M0.2=1),立即关断驱动器。只有在M0.2复位，(M0.2=0)后，才能重新起动电机。当STOP按钮松开后，为防止电机的意外起动，只有在“START”(I1.0)和STOP按钮(I1.1)都松开后，才能将M0.2复位(M0.2=0),如果要再次起动电机，则必须再发出一个起动信号。6.8硬件接口定义表61 整体架够PLC部分输入与输出信号I输入对象O输入对象M标志位I0.0I0.7定位角（以度为单位）O0.0脉冲输出M0.1电机运转标志位I1.0启动按扭O0.2旋转方向M0.2联锁标志位I1.1停止按扭O1.0操作模式M0.3参考点标志位I1.4设置/取消参考点按扭MD8，MD12辅助标志位I1.5旋转方向选择按扭图6-1 部分接口定义第七章 设计总结在这个学期里，我们除了要忙于奔波各自的工作之外，还要做好离校之前的最后一项考核：毕业设计。这同时可以更好地体现出个人的自我学习能力和创新能力。本设计的课题为西门子PLC制步进电机，虽然说已学过PLC，但是这本设计是西门子的，跟我们学的还是有一定的不同，而且对步进电机也只是学了点皮毛。所以说对于我们来说这是一个新的挑战。本文论述了基于PLC的步进电机控制系统的设计方法和研制过程，包括:硬件设计、软件设计、可靠性设计等方面。硬件电路用西门子PLC、步进电机驱动电路和相关集成电路设计而成。软件程序用PLC语言写成。利用软硬件结合，实现对步进电机工作状态的自动控制和精确控制。利用PLC输出的时序脉冲和方向信号，改变对步进电机绕组的通电方式和通电顺序，来准确控制步进电机的正转、反转，步距精度等工作状态。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，实现对步进电机的控制。应该说这次课程设计还是基本达到了设计的要求，但是也存在着未能解决的问题，由于在执行语音程序时对资源的消耗比较大，在语音报数的时候会中断步进电机驱动信号的输出，导致电机停转。总只，这次步进电机的设计使我们在理论的基础上，结合实际。充分实现了学已至用，而且对以后的工作也产生了一定的影响。参考文献I李金钟.机电与电气控制技术.苏州:苏州人学出版利，20042廖常初.PLC编程及应用.工业出版利，20043胡志平.PLC控制系统的设计应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.散控制系统及现场总线.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系统.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：19937胡泓.体化原理及应用.北京：国防工业出版社.8杨长能等.可编程序控制器基础及应用.重庆大学出版社:19929孙涵芳,爱卿.M51/96系列单片机原理与应用.航空大学出版社:199810何立民.片机应用系统设计.空航天大学出版社:199111吴之美.Microsoft windows 3.1程序员参考大会.华大学出版社:199312宣财鑫.PLC脉冲控制步进电机技术.机车车辆工艺，200213.SIMATICS7-200PLC系统编程手册.西门子公司，200014赵丹.人机界面位控模块在对中性测量仪中的应用.机械与电子,200515王
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