西门子PLC的步进电机直接控制设计
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西门子PLC的步进电机直接控制设计开题报告.doc
西门子PLC的步进电机直接控制设计说明书.doc
目 录
摘 要 III
ABSTRACT IV
第一章 绪 论 1
1.1引言 1
第二章 方案论证比较设计 3
2.1PLC技术的发展概述 3
2.2PLC技术在步进电机控制中的发展状况 4
2.3步进电机的发展状况 5
2.4 步进电机的工作原理 7
2.5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 9
3.1常见的步进电机的工作方式 9
3.2控制步进电机换向顺序 10
3.3控制步进电机的转向 10
3.4控制步进电机的速度 10
3.5西门子PLC控制步进电机的设计思路 10
3.5.1步进电机控制方式 11
3.5.2西门子PLC控制步进电机 12
3.6毕业设计任务 14
第四章 S7—200直接控制步进电机硬件设计 15
4.1s7—200的介绍 15
4.1.1性能 17
4.1.2西门子 PLC 应用中需要注意的问题 18
4.1.3控制系统中干扰及其来源 18
4.1.4主要抗干扰措施 19
4.1.5I/O 端的接线 19
4.1.6正确选择接地点以完善接地系统 20
4.2步进电机的具体控制原理 20
4.3 步进电机的选择 21
4.4 步进电机驱动电路设计 21
4.4.1功率放大器件驱动电机 21
4.4.2 PLC直接驱动电机 25
第五章 控制系统的软件设计 27
5.1控制脉冲的产生 27
5.2步进电机的旋转方向和时序脉冲的关系 29
5.3 步数的确定 29
5.4定位控制 30
5.5步进电机的变速控制 31
第六章 本设计相关控制简介 35
6.1初始化 35
6.2 设置和取消参考点 35
6.3定位控制 35
6.4选择旋转方向 36
6.5起动电机 36
6.6停止电机 36
6.7联锁 37
6.8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；
ABSTRACT
This 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 greatly
This 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.
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。
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。
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致 谢
在本次设计中，浙江工业大学浙西分校信电系的导师给本人提供了良好的设计条件和细心的指导。三位导师前瞻性的科学思维、宽广的专业知识和兢兢业业的工作精神，令我敬佩，使我受益匪浅。在三位导师的指导和帮助下，我顺利地完成了这次设计任务，在此向三位导师致以最诚挚的感谢！虽然毕业设计已经完成了，但是，由于自己所学的知识有限，在很多方面还不够全面，我希望在以后的工作和专业发展中，三位导师能继续给以指导和帮助下学到更多有关的知识
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