步进电机plc控制程序的设计与调试(附件)【字数：9837】
摘 要本次的设计为步进电机的PLC控制系统的设计，用触摸屏进行操作控制，来实现步进电动机的启动及停止、正转和反转的方向控制、多段调速的速度控制。这个控制系统的设计共分为两个部分来完成。首先要做的硬件部分，这部分主要包括步进电动机、PLC、触摸屏、步进驱动器等各硬件的介绍以及选型，基本电路的连接等，其次要完成的是软件部分的设计，这部分的设计主要包括PLC控制程序的编写与仿真调试，并对程序进行修改和完善，最终完成本次的设计，达到预期的目标，实现通过触摸屏对步进电机进行操作和控制。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2研究意义 1
第二章 总体方案设计 2
2.1设计目的及系统功能 2
2.2控制系统的设计 2
第三章 PLC控制步进电机系统简介 4
3.1步进电机 4
3.2PLC控制系统简介 9
3.3触摸屏简介 11
第四章 硬件电路设计 12
4.1系统硬件选型 12
4.2驱动电路设计 15
4.3控制方案设计 16
4.4步进电动机实物接线及实时运行图 17
第五章 控制程序设计 20
5.1电机的启停及正反转控制 20
第六章 仿真模拟与调试 23
6.1仿真模拟技术 23
6.2仿真模拟结果 23
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
附录A PLC控制程序 30
附录B 电路连接图 33
绪论
1.1课题背景
随着微电子技术和计算机技术的发展，各式各样的电机在生产生活中被投入使用，作为电机家族重要成员，步进电机的使用也越来越广泛，在各个领域基本上都能见到它的身影。步进电机的工作原理是将电脉冲转换为角位移。在步进驱动器接收一个脉冲信号之后，它会控制步进电机向一个预定的方向上转动一个固定的角度，这个角度被称为“步距角”，步进电机的旋转就是以这个固定的角度逐步运行。我们可以通过控制输入脉冲的数量来控制步进电机的角位 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
移，从而达到准确定位的目的；同时，我们也可以通过控制输入脉冲的频率来控制步进电机的运行速度速度，来实现对步进电机的运转速度的控制。步进电机可作为专用电机进行控制。结构简单，操作可靠，控制方便。特别是步进值不受电压、温度变化的影响，误差不会长期累积，这些特点使得步进电机在现实中的应用简单方便。步进电机被广泛应用于生产生活当中，如打印机、照相机、数控机床、工业机器人等各种各样的机电产品。步进电机的控制系统的研究，对提高控制精度和响应速度、节约能源具有重要意义。因此，本文设计了一种通过PLC控制程序来对步进电机进行控制的控制系统，实现对步进电机转动速度和运转方向的控制。
1.2研究意义
近年来，PLC发展迅速，因其功能强大、稳定可靠、适用范围广、操作简单、编程语言简单易学、体积小、检修方便、安装简单快捷等一系列特点，被广泛应用于各种控制系统中，尤其是机床设备的自动控制方面，使用PLC控制系统只需占用PLC的少量接口以及很少的内存，可以节约大量控制成本，并且控制方便，功能更完善，因此研究步进电机的PLC控制具有重要意义。
第二章 总体方案设计
2.1设计目的及系统功能
本设计是以将PLC作为核心进行构思，设计出一个控制系统来实现对步进电机的控制为目的。实现对步进电机的启停及正反转控制，并对步进电机进行多段速调速控制。
通过这次的控制系统的设计的课题，去查阅大量的相关资料，请教同学和相关专业的老师，去了解步进电机的工作原理和优缺点，同时学习PLC的相关知识，深入了解PLC的组成和工作原理，学习PLC程序的编写等，对需要用到知识点进行记录、归纳、总结，并应用到设计中去，在设计中，亲自动手对程序进行调试和改进，充分锻炼学习、总结和动手的能力，手脑结合，充分全面地发挥出自身的才能。在不断的学习和积累在完成本次的设计。
设计的步进电机控制系统应具备以下功能：
1.实现步进电机的启动和停止
2.实现步进电机的正转和反转
3.对步进电机的进行多段速调速控制
该控制系统的基本示意图如下所示：
/
图21 控制系统示意图
触摸屏： 提供人机互动平台，控制PLC 的输入，显示PLC 的输出。
PLC：采用可编程序的存储器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、 顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制步进驱动器的脉冲输入的运行。
步进驱动器：是一种执行机构，可以将收到的电脉冲信号转变成机械位移。
2.2控制系统的设计
随着社会的进步以及网络的飞速发展更，多媒体信息日益剧增，触摸屏开始越来越多地出现在大家的生活之中。为了可以使操作上更加的方便快捷，人们开始使用触摸屏操作来代替按键输入。从社会发展来看，触摸屏适用于多媒体信息查询的发展趋势，从实用价值来看，触摸屏坚固耐用，同时，触摸屏还具有反应速度快、更加方便、节省空间等许多诸多优点。利用触摸屏，用户们只需要通过手指的触碰和划动就可以很轻松的对主机进行操作，从而使人机交互变得更为直截了当，触摸屏的应用适用于更加广泛地人群。
作为一种新型的输入设备，在现代社会，触摸屏最轻松便捷的一种人机交互的方式。它的出现及广泛使用使多媒体设备以一种新的面貌出现在我们面前，对广大用户而言，触摸屏将更具吸引力，它的应用必将越来越广泛。
因此，将采用触摸屏进行控制对PLC进行操作控制，来实现控制步进电机的启动和停止、正转和反转以及多段调速控制。
第三章 PLC控制步进电机系统简介
3.1步进电机
3.1.1步进电机概述
步进电机是一种将电脉冲信号转变为机械位移开环控制电机，在程序控制系统中，步进电机主要的机电执行元件，因此，被大量的应用在各个领域。在无过载的情况下，电机的转速和停止位置仅取决于脉冲信号的脉冲频率和数量，不会受到负载的变化影响。当步进驱动器接收到脉冲信号时，它驱动步进电机在设定方向上旋转一个固定的角度，这个角度被称为“步距角”，并且它的旋转以一定的角度一步一步地运行。角位移可以通过控制脉冲个数来控制，从而达到精确定位的目的。同时，可以通过控制脉冲频率来控制电机转速和加速度，从而达到调速的目的。步进电机是一种感应电动机。其工作原理是利用电子电路将直流电流转换成分时电源，并实现多相时序控制电流。当该电流用于步进电机供电时，步进电机可以正常工作。该驱动器是步进电机分时供电和多相时序控制器。虽然步进电机已被广泛应用，但步进电机不能用作普通直流电机，传统上采用交流电机。它必须由双环脉冲信号、功率驱动电路和其他控制系统组成，才能使用。因此，使用步进电机不容易，涉及机械、电机、电子、计算机等多个专业知识。步进电机是机电一体化的关键产品之一，广泛应用于各种自动控制系统中。随着微电子技术和计算机技术的发展，步进电机的需求不断增加，并已应用于国民经济的各个领域。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2研究意义 1
第二章 总体方案设计 2
2.1设计目的及系统功能 2
2.2控制系统的设计 2
第三章 PLC控制步进电机系统简介 4
3.1步进电机 4
3.2PLC控制系统简介 9
3.3触摸屏简介 11
第四章 硬件电路设计 12
4.1系统硬件选型 12
4.2驱动电路设计 15
4.3控制方案设计 16
4.4步进电动机实物接线及实时运行图 17
第五章 控制程序设计 20
5.1电机的启停及正反转控制 20
第六章 仿真模拟与调试 23
6.1仿真模拟技术 23
6.2仿真模拟结果 23
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
附录A PLC控制程序 30
附录B 电路连接图 33
绪论
1.1课题背景
随着微电子技术和计算机技术的发展，各式各样的电机在生产生活中被投入使用，作为电机家族重要成员，步进电机的使用也越来越广泛，在各个领域基本上都能见到它的身影。步进电机的工作原理是将电脉冲转换为角位移。在步进驱动器接收一个脉冲信号之后，它会控制步进电机向一个预定的方向上转动一个固定的角度，这个角度被称为“步距角”，步进电机的旋转就是以这个固定的角度逐步运行。我们可以通过控制输入脉冲的数量来控制步进电机的角位 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
移，从而达到准确定位的目的；同时，我们也可以通过控制输入脉冲的频率来控制步进电机的运行速度速度，来实现对步进电机的运转速度的控制。步进电机可作为专用电机进行控制。结构简单，操作可靠，控制方便。特别是步进值不受电压、温度变化的影响，误差不会长期累积，这些特点使得步进电机在现实中的应用简单方便。步进电机被广泛应用于生产生活当中，如打印机、照相机、数控机床、工业机器人等各种各样的机电产品。步进电机的控制系统的研究，对提高控制精度和响应速度、节约能源具有重要意义。因此，本文设计了一种通过PLC控制程序来对步进电机进行控制的控制系统，实现对步进电机转动速度和运转方向的控制。
1.2研究意义
近年来，PLC发展迅速，因其功能强大、稳定可靠、适用范围广、操作简单、编程语言简单易学、体积小、检修方便、安装简单快捷等一系列特点，被广泛应用于各种控制系统中，尤其是机床设备的自动控制方面，使用PLC控制系统只需占用PLC的少量接口以及很少的内存，可以节约大量控制成本，并且控制方便，功能更完善，因此研究步进电机的PLC控制具有重要意义。
第二章 总体方案设计
2.1设计目的及系统功能
本设计是以将PLC作为核心进行构思，设计出一个控制系统来实现对步进电机的控制为目的。实现对步进电机的启停及正反转控制，并对步进电机进行多段速调速控制。
通过这次的控制系统的设计的课题，去查阅大量的相关资料，请教同学和相关专业的老师，去了解步进电机的工作原理和优缺点，同时学习PLC的相关知识，深入了解PLC的组成和工作原理，学习PLC程序的编写等，对需要用到知识点进行记录、归纳、总结，并应用到设计中去，在设计中，亲自动手对程序进行调试和改进，充分锻炼学习、总结和动手的能力，手脑结合，充分全面地发挥出自身的才能。在不断的学习和积累在完成本次的设计。
设计的步进电机控制系统应具备以下功能：
1.实现步进电机的启动和停止
2.实现步进电机的正转和反转
3.对步进电机的进行多段速调速控制
该控制系统的基本示意图如下所示：
/
图21 控制系统示意图
触摸屏： 提供人机互动平台，控制PLC 的输入，显示PLC 的输出。
PLC：采用可编程序的存储器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、 顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制步进驱动器的脉冲输入的运行。
步进驱动器：是一种执行机构，可以将收到的电脉冲信号转变成机械位移。
2.2控制系统的设计
随着社会的进步以及网络的飞速发展更，多媒体信息日益剧增，触摸屏开始越来越多地出现在大家的生活之中。为了可以使操作上更加的方便快捷，人们开始使用触摸屏操作来代替按键输入。从社会发展来看，触摸屏适用于多媒体信息查询的发展趋势，从实用价值来看，触摸屏坚固耐用，同时，触摸屏还具有反应速度快、更加方便、节省空间等许多诸多优点。利用触摸屏，用户们只需要通过手指的触碰和划动就可以很轻松的对主机进行操作，从而使人机交互变得更为直截了当，触摸屏的应用适用于更加广泛地人群。
作为一种新型的输入设备，在现代社会，触摸屏最轻松便捷的一种人机交互的方式。它的出现及广泛使用使多媒体设备以一种新的面貌出现在我们面前，对广大用户而言，触摸屏将更具吸引力，它的应用必将越来越广泛。
因此，将采用触摸屏进行控制对PLC进行操作控制，来实现控制步进电机的启动和停止、正转和反转以及多段调速控制。
第三章 PLC控制步进电机系统简介
3.1步进电机
3.1.1步进电机概述
步进电机是一种将电脉冲信号转变为机械位移开环控制电机，在程序控制系统中，步进电机主要的机电执行元件，因此，被大量的应用在各个领域。在无过载的情况下，电机的转速和停止位置仅取决于脉冲信号的脉冲频率和数量，不会受到负载的变化影响。当步进驱动器接收到脉冲信号时，它驱动步进电机在设定方向上旋转一个固定的角度，这个角度被称为“步距角”，并且它的旋转以一定的角度一步一步地运行。角位移可以通过控制脉冲个数来控制，从而达到精确定位的目的。同时，可以通过控制脉冲频率来控制电机转速和加速度，从而达到调速的目的。步进电机是一种感应电动机。其工作原理是利用电子电路将直流电流转换成分时电源，并实现多相时序控制电流。当该电流用于步进电机供电时，步进电机可以正常工作。该驱动器是步进电机分时供电和多相时序控制器。虽然步进电机已被广泛应用，但步进电机不能用作普通直流电机，传统上采用交流电机。它必须由双环脉冲信号、功率驱动电路和其他控制系统组成，才能使用。因此，使用步进电机不容易，涉及机械、电机、电子、计算机等多个专业知识。步进电机是机电一体化的关键产品之一，广泛应用于各种自动控制系统中。随着微电子技术和计算机技术的发展，步进电机的需求不断增加，并已应用于国民经济的各个领域。
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