plc的步进电机运输控制系统开发
摘 要 在如今的电气时代，我们越来越多的可以使用到步进电机，在现在的生产和生活中，步进电机扮演着十分重要的作用，所以控制电动机变得在生活中的比重越来越大了。控制步进电机的技术的发展着眼于微电子、电力电子、传感器技术、永磁材料、自动控制、微机应用的最新研究成果。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的使用率每天都在增加，在打印机、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，步进电机被大量以及广泛地使用，并且在各个国民经济领域都发挥重要的作用。在开发和使用步进电机的控制和测量使用方法上，我们通过研究与测试，提高控制精度和响应速度、节约能源等都有着远大的前景与作用， 步进电机的原理是将电脉冲信号变换成机械角位移的一种装置，每个脉冲大道的效果是让转轴步进一个步距角增量来控制电机，使输出角位移与输入脉冲数的最终值成正比，并且能够使转速与输入脉冲成正比，最终转速与输入脉冲频率成正比。我们来控制步进电机的方式并不复杂，这种方法在开环控制中被广泛应用，优点在于累积定位误差基本为零，定位精度比较高，并且作为一种工业控制微机，plc是一种行之有力的工具去实现电机一体化，所以步进电机控制技术在plc的应用中应经得到了越来越多的人的认可，在于数字定位控制中。这次毕设控制系统的编写，由硬件设计和软件设计两部分组成。之一为，PLC输入输出特性、步进电机工作原理、PLC外围电路设计、步进电机驱动电路设计、以及PLC与步进电机的连接与匹配等问题的实现作为硬件设计内容来呈现。其二，软件设计组成部分主要有：控制程序在主程序以及各个模块的应用，PLC的通信和组态王的编程界面控制，之后才能达成实现对步进电机转动方向、转动速度及定位的控制。本系统的有点在于实用性、智能性及可靠性。
目录
第1章 绪论 7
1.1 问题的提出及研究意义 7
1.2课题设计的相关技术的现状 8
1.3 本文的章节安排及主要工作 9
第2章 PLC与步进电机简介 9
2.1 PLC介绍 10
2.1.1 PLC的结构及各部分的作用 10
2.1．2 PLC的工作原理 12
2.1.3 PLC的特性 14
2.1.4 PLC发展历史 15
2.
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
1.5系统集成 16
2.1.6选型规则 17
2.2 步进电机介绍 18
2.2.1步进电机主要分类 19
2.2.2步进电机和驱动器的选择方法 19
2.2.3步进电机的基本原理 19
2.2.4步进电机的特点特性 20
2.2.5 步进电机的驱动方法 20
2.2.6电机选择 21
2.3 本章小结 21
第3章 系统的硬件设计 22
4.1 硬件设计的目标 22
4.2系统的硬件总体结构 22
4.3设备的选型 23
4.3.1 PLC控制模块 23
4.3.2 以太网扩展模块（CP2431） 24
4.3.3 步进电机驱动模块 24
4.3.4 人机界面的选型 24
4.4 本章小结 25
第4章 PLC的程序设计 26
4.1 PLC软件设计的设计目标 27
4.2组态软件的设计 27
4.3 PLC控制步进电机设计 32
4.3.1 步进电机启动模块设计 32
4.3.2 步进电机停止模块设计 33
4.3.3 步进电机控制程序 34
4.3.4 步进电机速度控制模块 34
4.4 本章小结 35
第5章 组态王实现控制界面及结果调试 36
5.1 组态王控制界面实现总体思路 36
5.2 设备与数据词典定义 36
5.2.1 设备定义 36
5.2.2数据变量定义 38
5.3 监控系统操作界面及界面之间的连接 39
5.4 系统调试 42
5.5 本章小结 43
第6章 总体概述 43
6.1总结 43
6.2 展望 44
第1章 绪论
1.1 问题的提出及研究意义
在如今的电气时代，我们越来越多的可以使用到步进电机，在现在的生产和生活中，步进电机扮演着十分重要的作用，所以控制电动机变得在生活中的比重越来越大了。控制步进电机的技术的发展着眼于微电子、电力电子、传感器技术、永磁材料、自动控制、微机应用的最新研究成果。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的使用率每天都在增加，在打印机、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，步进电机被大量以及广泛地使用，并且在各个国民经济领域都发挥重要的作用。在开发和使用步进电机的控制和测量使用方法上，我们通过研究与测试，提高控制精度和响应速度、节约能源等都有着远大的前景与作用。
1.2课题设计的相关技术的现状
步进电机的操作方法是使用角位移来表示电脉冲的电机。当一个脉冲信号发送到步进驱动器后，它能发送一个信号使一个固定的角度在步进电机内按设定的方向进行(称为“步距角”)，它的运行是一步一步按之前设定好的方向运行的。我们一般通过控制脉冲个数的多少来控制角位移量的具体值，从而使准确定位的可以达到；电机转动的速度和加速度是通过控制脉冲频率来控制的，最终使调速的目的可以达到。步进电机在日常生活中是被人们作为一种控制用的特种电机来使用的，最大的优点是是结构简单、运行可靠、控制方便。值得我们注意的是，最大的特点是步距值不受电压、温度的变化而跟随变化、积累不会在误差长期积累，这样我们在实际使用中就会很方便。
现如今计算机技术和数字控制技术得到了广泛地发展，我们在生活中也更多地使用到了步进电机。现在，在磁盘驱动器、数控机床、轧钢机、机器人、以及自动化仪表等使用步进电机也越发的广泛了。我国微电机市场近10多年来，国内外企业都来在我国进行投资。我国具有广博的市场潜力和丰富的资源、廉价的劳动力等优势足以立足于世界，跨国公司和国内上市公司的目光也被这一广大的市场所吸引。高性能的混合式结构的高端步进电机已经在国外所得到发展，而我国则起步较晚， 90年代才开发出混合式步进电机，混合式电机的也在越来越多的企业中得到认可。最近，因为步进电机低速转动时有振动和噪声大这一明显的缺点，研发机构正在尝试改变步进电机的减速比以及一些其他的方面来避开共振区；细分功能的驱动器正在尝试投入使用中；步距角更小的步进电机逐渐受到重视，比如三相或五相步进电机；交流伺服电机正在被转换，震动和噪声在使用中已经基本被消除；磁性阻尼器被夹在了电机上，这种产品已经流入了市场，但因为机械结构改变较大这一问题，步进电机的发展被更多的专家所看好。研究人员在采用步进电机的细分技术已达到更进一步的目标，步进电机的低频振动已经基本被减弱或消除，噪声基本为零，电机的运转精度正在试图调高，这一改进使步进电机的控制更为准确。虽然有些瑕疵，但是步进电机还是有很大市场的可以拓展的，特别是在精度比较高的仪器上，开环闭环控制可以更好地应用到实际中去。
为此，本文设计了一个基于PLC的步进电机运输控制系统，可以实现对步进电机转动速度，转动方向以及位移量的高效控制。
1.3 本文的章节安排及主要工作
全文共分为五个章节，论文的内容安排如下：
第1章 绪论，介绍了课题意义，以及研究及发展现状；
第2章 可编程控制器简介，介绍了PLC的结构，工作原理，特性，发展历史，系统集成，选型规则；
目录
第1章 绪论 7
1.1 问题的提出及研究意义 7
1.2课题设计的相关技术的现状 8
1.3 本文的章节安排及主要工作 9
第2章 PLC与步进电机简介 9
2.1 PLC介绍 10
2.1.1 PLC的结构及各部分的作用 10
2.1．2 PLC的工作原理 12
2.1.3 PLC的特性 14
2.1.4 PLC发展历史 15
2.
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
1.5系统集成 16
2.1.6选型规则 17
2.2 步进电机介绍 18
2.2.1步进电机主要分类 19
2.2.2步进电机和驱动器的选择方法 19
2.2.3步进电机的基本原理 19
2.2.4步进电机的特点特性 20
2.2.5 步进电机的驱动方法 20
2.2.6电机选择 21
2.3 本章小结 21
第3章 系统的硬件设计 22
4.1 硬件设计的目标 22
4.2系统的硬件总体结构 22
4.3设备的选型 23
4.3.1 PLC控制模块 23
4.3.2 以太网扩展模块（CP2431） 24
4.3.3 步进电机驱动模块 24
4.3.4 人机界面的选型 24
4.4 本章小结 25
第4章 PLC的程序设计 26
4.1 PLC软件设计的设计目标 27
4.2组态软件的设计 27
4.3 PLC控制步进电机设计 32
4.3.1 步进电机启动模块设计 32
4.3.2 步进电机停止模块设计 33
4.3.3 步进电机控制程序 34
4.3.4 步进电机速度控制模块 34
4.4 本章小结 35
第5章 组态王实现控制界面及结果调试 36
5.1 组态王控制界面实现总体思路 36
5.2 设备与数据词典定义 36
5.2.1 设备定义 36
5.2.2数据变量定义 38
5.3 监控系统操作界面及界面之间的连接 39
5.4 系统调试 42
5.5 本章小结 43
第6章 总体概述 43
6.1总结 43
6.2 展望 44
第1章 绪论
1.1 问题的提出及研究意义
在如今的电气时代，我们越来越多的可以使用到步进电机，在现在的生产和生活中，步进电机扮演着十分重要的作用，所以控制电动机变得在生活中的比重越来越大了。控制步进电机的技术的发展着眼于微电子、电力电子、传感器技术、永磁材料、自动控制、微机应用的最新研究成果。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的使用率每天都在增加，在打印机、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，步进电机被大量以及广泛地使用，并且在各个国民经济领域都发挥重要的作用。在开发和使用步进电机的控制和测量使用方法上，我们通过研究与测试，提高控制精度和响应速度、节约能源等都有着远大的前景与作用。
1.2课题设计的相关技术的现状
步进电机的操作方法是使用角位移来表示电脉冲的电机。当一个脉冲信号发送到步进驱动器后，它能发送一个信号使一个固定的角度在步进电机内按设定的方向进行(称为“步距角”)，它的运行是一步一步按之前设定好的方向运行的。我们一般通过控制脉冲个数的多少来控制角位移量的具体值，从而使准确定位的可以达到；电机转动的速度和加速度是通过控制脉冲频率来控制的，最终使调速的目的可以达到。步进电机在日常生活中是被人们作为一种控制用的特种电机来使用的，最大的优点是是结构简单、运行可靠、控制方便。值得我们注意的是，最大的特点是步距值不受电压、温度的变化而跟随变化、积累不会在误差长期积累，这样我们在实际使用中就会很方便。
现如今计算机技术和数字控制技术得到了广泛地发展，我们在生活中也更多地使用到了步进电机。现在，在磁盘驱动器、数控机床、轧钢机、机器人、以及自动化仪表等使用步进电机也越发的广泛了。我国微电机市场近10多年来，国内外企业都来在我国进行投资。我国具有广博的市场潜力和丰富的资源、廉价的劳动力等优势足以立足于世界，跨国公司和国内上市公司的目光也被这一广大的市场所吸引。高性能的混合式结构的高端步进电机已经在国外所得到发展，而我国则起步较晚， 90年代才开发出混合式步进电机，混合式电机的也在越来越多的企业中得到认可。最近，因为步进电机低速转动时有振动和噪声大这一明显的缺点，研发机构正在尝试改变步进电机的减速比以及一些其他的方面来避开共振区；细分功能的驱动器正在尝试投入使用中；步距角更小的步进电机逐渐受到重视，比如三相或五相步进电机；交流伺服电机正在被转换，震动和噪声在使用中已经基本被消除；磁性阻尼器被夹在了电机上，这种产品已经流入了市场，但因为机械结构改变较大这一问题，步进电机的发展被更多的专家所看好。研究人员在采用步进电机的细分技术已达到更进一步的目标，步进电机的低频振动已经基本被减弱或消除，噪声基本为零，电机的运转精度正在试图调高，这一改进使步进电机的控制更为准确。虽然有些瑕疵，但是步进电机还是有很大市场的可以拓展的，特别是在精度比较高的仪器上，开环闭环控制可以更好地应用到实际中去。
为此，本文设计了一个基于PLC的步进电机运输控制系统，可以实现对步进电机转动速度，转动方向以及位移量的高效控制。
1.3 本文的章节安排及主要工作
全文共分为五个章节，论文的内容安排如下：
第1章 绪论，介绍了课题意义，以及研究及发展现状；
第2章 可编程控制器简介，介绍了PLC的结构，工作原理，特性，发展历史，系统集成，选型规则；
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