基于plc的步進(jìn)電機(jī)控制課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)分院信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)自動(dòng)化學(xué)生姓名學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)題目步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制內(nèi)容及要求：1 .在步進(jìn)電機(jī)單元完成本課設(shè)；2 .使用接通延時(shí)定時(shí)器（TON）完成本次試驗(yàn)；3 .進(jìn)行I/O分配；4 .設(shè)計(jì)I/O接線圖；5 .完成試驗(yàn)的調(diào)試。進(jìn)度及安排：1 .熟悉步進(jìn)電機(jī)單元（2天）；2 .根據(jù)步進(jìn)電機(jī)單元分配I/O接口并進(jìn)行設(shè)計(jì)（1天）；3 .按照課程設(shè)計(jì)要求利用接通延時(shí)定時(shí)器（TON設(shè)計(jì)梯形圖,實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制（1天）。4 .編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，完成設(shè)計(jì)書(shū)（2天）。完成設(shè)計(jì)的要求指導(dǎo)教師（簽字）：分院院長(zhǎng)（簽字）摘要步進(jìn)電機(jī)是一種控制精度極高的電機(jī)，一種基于脈沖控制的電氣元件在工業(yè)上有著廣

2、泛的應(yīng)用。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制、順序控制的范圍，它與計(jì)算機(jī)有效結(jié)合，可進(jìn)行模擬量控制，具有遠(yuǎn)程通信功能等。論文在簡(jiǎn)要介紹步進(jìn)電機(jī)的工作原理和控制原則之后，對(duì)采用可編程控制器（PLC對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了介紹。實(shí)際應(yīng)用表明了設(shè)計(jì)的有效性。本次課程設(shè)計(jì)根據(jù)傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)控制中的不足和缺點(diǎn)，將PLC直接控制技術(shù)運(yùn)用于步進(jìn)電機(jī)的控制。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)控制技術(shù)中的各部分硬件的設(shè)計(jì)、選型、接口匹配往往要花費(fèi)設(shè)計(jì)者一很大的精力和勞動(dòng)，接口信號(hào)的匹配以及各器件的質(zhì)量等對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性影響很大等缺點(diǎn)。根據(jù)PLC控制步進(jìn)電機(jī)的控

3、制特點(diǎn)及其原理，把軟件控制和硬件電路互相結(jié)合起來(lái)，形成整體的控制，有效的克服了它們的缺點(diǎn)而發(fā)揮了它們的優(yōu)勢(shì)。本文詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)中PLC（西門(mén)子）直接控制步進(jìn)電機(jī)的實(shí)現(xiàn)方法、系統(tǒng)的各部件的組成、各部件的連接情況。本文主要介紹了西門(mén)子S7-200在步進(jìn)電機(jī)控制方面的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)；可編程邏輯控制器（PLQ;西門(mén)子S7-200目錄1 概述12可編程邏輯控制器21.1 PLC的定義21.2 PLC的功能21.3 PLC的特點(diǎn)31.4 PLC的基本組成31.5 PLC的工作原理41.6 S7-200PLC系統(tǒng)的基本組成53硬件設(shè)計(jì)73.1 控制要求73.2 可編程序控制器的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)73.2

4、.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則73.2.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟73.2.3 接通延時(shí)定時(shí)器（TON83.3 選擇PLC型號(hào)93.3.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估計(jì)93.3.2 用戶存儲(chǔ)器容量的估算103.3.3 CPU功能與結(jié)構(gòu)的選擇103.3.4 機(jī)型選擇103.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程示意圖113.5 I/O分配表123.6 I/O接線124軟件設(shè)計(jì)134.1 程序設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容134.2 程序設(shè)計(jì)的步驟134.3 設(shè)計(jì)梯形圖144.3.1 梯形圖編程語(yǔ)言概述144.3.2 梯形圖指令程序154.4 設(shè)計(jì)語(yǔ)句表165調(diào)試186結(jié)束語(yǔ)19參考文獻(xiàn)20沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)1概述可編程邏輯控制器(PL

5、。，它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程邏輯控制器，使可編程邏輯控制器增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)的可編程邏輯控制器為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程邏輯控制器定名為ProgrammableLogicController(PL。可編程邏輯控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段后，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可

6、編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。可編程邏輯控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段，是可編程邏輯控制器發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為3040%在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，可編程邏輯控制器逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DC繇統(tǒng)。20世紀(jì)末期，可編程邏輯控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個(gè)

7、時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。212可編程邏輯控制器2.1 PLC的定義在二十世紀(jì)七十年代PLC問(wèn)世后，由美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)對(duì)PLC下過(guò)如下的定義：PLC是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。1982年，國(guó)際電工委員會(huì)(InternationalElectricalCommittee-IEC)頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)草案，1985年提交了第2版，1987年的第3版對(duì)PLC作了如下的定義:

8、PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。2.2 PLC的功能(1)開(kāi)關(guān)量邏輯控制(2)模擬量控制(3)閉環(huán)過(guò)程控制(4)定時(shí)控制(5)計(jì)數(shù)控制(6)順序(步進(jìn))控制(7)數(shù)據(jù)處理(8)通信和聯(lián)網(wǎng)2.3 PLC的特點(diǎn)(1)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)(2)通用性強(qiáng)、靈活性好、功能齊全(3)編程簡(jiǎn)單、使用方便(4)模塊化結(jié)構(gòu)(5

9、)安裝簡(jiǎn)單、調(diào)試方便(6)網(wǎng)絡(luò)通信(7)體積小、能耗低、便于機(jī)電一體化2.4 PLC的基本組成從廣義上說(shuō)，PLC也是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，只不過(guò)比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的接口和更直接的使用與控制要求的編程語(yǔ)言。所以PLC與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)十分相似，也具有中央處理器(CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出(I/O)接口、電源等，如圖2.1所示：2.5 PLC的工作原理（一）建立I/O映像區(qū)在PLC存儲(chǔ)器內(nèi)開(kāi)辟了I/O映像區(qū)。PLC工作時(shí)，將采集到的輸入信號(hào)狀態(tài)存放在相應(yīng)的位上；將運(yùn)算的結(jié)果存放到輸出映像區(qū)對(duì)應(yīng)的位上。PLC在執(zhí)行用戶程序時(shí)所需“輸入繼電器”、“輸出繼電器”的數(shù)據(jù)取用于I/O映像區(qū)

10、，而不直接與外部設(shè)備發(fā)生關(guān)系。I/O映像區(qū)的建立，使PLC工作失職和內(nèi)存有關(guān)的得知單元內(nèi)所存信息狀態(tài)發(fā)生關(guān)系，而系統(tǒng)輸出也只是給內(nèi)存某一地址單元設(shè)定一個(gè)狀態(tài)。這樣不僅加快程序執(zhí)行速度，而且還是控制系統(tǒng)與外界隔離，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。同時(shí)控制系統(tǒng)遠(yuǎn)離實(shí)際對(duì)象，為硬件標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。（二）循環(huán)掃描的工作方式PLC上電后，在系統(tǒng)程序的監(jiān)控下，周而復(fù)始的按一定的順序?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的各種人物進(jìn)行查詢、判斷和執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程實(shí)質(zhì)上是按順序循環(huán)掃描的過(guò)程。執(zhí)行一個(gè)循環(huán)掃描過(guò)程所需的時(shí)間稱為掃描周期，其典型值是1-100MS圖2.2PLC的工作過(guò)程PLC的工作過(guò)程，與CPU勺操作方式有關(guān)。CPUt兩個(gè)操彳

11、方式：STO叨式和RUNT式。在掃描周期內(nèi)，STOPJ式和RUNT式的主要差別在于：RUNT式下執(zhí)行用戶程序，而在STO叨式下不執(zhí)行用戶程序。PLC對(duì)用戶程序進(jìn)行循環(huán)掃描可分為三個(gè)階段進(jìn)行，即輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。（三）輸入、輸出延遲響應(yīng)由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，即對(duì)信息采用串行處理方式，必定導(dǎo)致輸入、輸出延遲響應(yīng)。當(dāng)PLC的輸入端有一個(gè)輸入信號(hào)發(fā)生變化到PLC輸出端對(duì)該輸入變化作出反應(yīng)，需要一段時(shí)間，這段時(shí)間就稱為響應(yīng)時(shí)間或滯后時(shí)間。這種現(xiàn)象稱為輸入、輸出延遲響應(yīng)或滯后現(xiàn)象。2.6 S7-200PLC系統(tǒng)的基本組成S7-200PLC有基本單元（S7-200CPU模

12、塊）、個(gè)人計(jì)算機(jī)（P?；蚓幊唐鳌TEP7-Micro/WIN32編程軟件以及通信電纜組成。基本單元也成為主機(jī)，由中央處理單元（CPU、電源以及數(shù)字量輸入輸出單元組成。這些單元被緊湊的安裝在一個(gè)獨(dú)立的裝置中?；締卧梢詷?gòu)成一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)。圖2.3S7-200CPU模塊S7-200PLC主機(jī)型號(hào)規(guī)格種類較多，以適應(yīng)不同需求的控制場(chǎng)合。西門(mén)子公司推出的S7-200CPU22XI歹U產(chǎn)品有：CPU22攸塊、CPU22軟塊、CPU22領(lǐng)塊等。例如，CPU22嵌塊的I/O總數(shù)為40點(diǎn)。其中輸入點(diǎn)24點(diǎn)，輸出點(diǎn)16點(diǎn)。可帶7個(gè)擴(kuò)張模塊，用戶程序存儲(chǔ)器容量為6.6K字。內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器，具有PID控制器

13、的功能。有2個(gè)高速脈沖端和2個(gè)RS-485通信口。具有PPI通信協(xié)議和自由口協(xié)議的通信能力。運(yùn)行速度快、功能強(qiáng)。適用于要求更高的中小型控制系統(tǒng)。24個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)分成兩組。第一組由輸入端子I0.0-I0.7、I1.0-I1.4共13個(gè)輸入點(diǎn)組成，每個(gè)外部輸入的開(kāi)關(guān)信號(hào)均有個(gè)輸入端子接出，經(jīng)一個(gè)直流電源終至公共端1M;第二組有輸入端子I1.5-I1.7、I2.0-I2.7共11個(gè)輸入點(diǎn)組成，每個(gè)外部輸入信號(hào)有個(gè)輸入端子接出，經(jīng)一個(gè)直流電源至公共端2M由于是直流輸入模塊，所以采用直流電源作為檢測(cè)各輸入接點(diǎn)狀態(tài)的電源。ML+兩個(gè)端子提供DC24V/400m酸感器電源，可以作為傳感器的電源輸出，也可以

14、作為輸入端的檢測(cè)電源使用。16個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)分成三組。第一組由輸出端子Q0.0-Q0.3共4個(gè)輸出點(diǎn)與公共端1L組成；第二組有輸出端子Q0.4-Q0.7、Q1.0共5個(gè)輸出點(diǎn)與公共端2L組成；第三組由輸出端子Q1.1-Q1.7共7個(gè)輸出點(diǎn)與公共端3L組成。每個(gè)負(fù)載的一端與輸出點(diǎn)相連，另一端經(jīng)電源與公共端相連。由于是繼電器輸出方式，所以既可帶直流負(fù)載，也可代交流負(fù)載。負(fù)載的基里原有負(fù)載性質(zhì)確定。輸出端子排的右端N、L1端子是供電電源AC120V/240V俞入端。該電源電壓允許范圍為AC85-264M3硬件設(shè)計(jì)3.1 控制要求在步進(jìn)電機(jī)單元完成本實(shí)驗(yàn)。使用接通延時(shí)定時(shí)器指令，可以大大簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)。

15、輸入端（IN）接通時(shí)，當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值等于或大于設(shè)定值（PT）時(shí)，該定時(shí)器位置位為“1”，運(yùn)用定時(shí)器的這個(gè)特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的控制。ABCDCOMooooo圖3.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制的模擬實(shí)驗(yàn)面板圖3.2 可編程序控制器的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則在最大限度的滿足被控對(duì)象控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、安全可靠，并考慮到今后生產(chǎn)的發(fā)脹和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC機(jī)型時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余地。3.2.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟（一）分析控制對(duì)象在確定采用PLC控制后，應(yīng)對(duì)被控對(duì)象工藝流程的特點(diǎn)和要求做深入了解、詳細(xì)分析、認(rèn)真研究，明確控制的任務(wù)、范圍、和要求，根據(jù)工

16、業(yè)指標(biāo)，合理的制定和選取控制參數(shù)，使PLC控制系統(tǒng)最大限度的滿足被控對(duì)象的工藝要求。控制要求，主要指控制的基本方式、必須完成的動(dòng)作時(shí)序和動(dòng)作條件、應(yīng)具備的操作方式、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等，可用控制流程圖和系統(tǒng)框圖的形式來(lái)描述。在明確了控制任務(wù)和要求后，須選擇電器傳動(dòng)方式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型和數(shù)量，擬定電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等控制要求；確定輸入、輸出設(shè)備的種類和數(shù)量，分析控制過(guò)程中輸入、輸出設(shè)備后之間的關(guān)系，了解對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)速度等。（二）PLC控制系統(tǒng)的硬件配置PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括急性選擇、輸入/輸出模塊的選擇、畫(huà)出輸入/輸出端子的接線圖等內(nèi)容。（三）軟件設(shè)計(jì)軟件

17、設(shè)計(jì)就是在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，分配輸入輸出元件的地址號(hào)，應(yīng)用相關(guān)編程軟件編寫(xiě)用戶應(yīng)用程序。根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)出梯形圖或語(yǔ)句表等語(yǔ)言的程序，這是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心工作。（四）輸入程序并調(diào)試程序?qū)⒕幾g通過(guò)的程序可下載到PLC中，進(jìn)行室內(nèi)模擬調(diào)試，如果孔子系統(tǒng)是由幾個(gè)部分組成，則應(yīng)先做局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試。調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，要著意排除，直至調(diào)試成功。（五）固化程序若程序須頻繁彳改，可選用RAM若長(zhǎng)期使用不需改變后運(yùn)行期結(jié)束，可選用EPRO喊EEPROM八一調(diào)試通過(guò)的程序?qū)懭隕PRO喊EEPROM將程序固化，PLC控制系統(tǒng)就可正式投運(yùn)。3.2.3 接通延時(shí)定時(shí)器（TON接通延時(shí)定時(shí)器（TON才旨令在啟

18、動(dòng)輸入IN為打開(kāi)時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)。定時(shí)器當(dāng)前值Txxx為當(dāng)前時(shí)間（時(shí)間基數(shù)的倍數(shù)）。定時(shí)器當(dāng)前值等于預(yù)設(shè)時(shí)間（PT）時(shí)，定時(shí)器到達(dá)輸出Q打開(kāi)。定時(shí)器當(dāng)前值到達(dá)定時(shí)器預(yù)設(shè)時(shí)間（PT）后，定時(shí)器停止計(jì)時(shí)。啟動(dòng)輸入IN為關(guān)閉時(shí)，定時(shí)器當(dāng)前值被清除。在STL中，TON的啟動(dòng)輸入IN是堆棧頂值。TONTON序口TOF定時(shí)器有三種分辨率。分辨率由下表所示的定時(shí)器號(hào)碼決定。每一個(gè)當(dāng)前值都是時(shí)間基數(shù)的倍數(shù)。例如，10毫秒定時(shí)器中的計(jì)數(shù)50表示500毫秒網(wǎng)銘網(wǎng)焙標(biāo)時(shí)I網(wǎng)絡(luò)注解IDOT5INTONPT量?節(jié)ms.網(wǎng)絡(luò)2T5gooIC)圖3.2TON指令編程3.3 選擇PLC型號(hào)選擇合適白機(jī)型是PLC控制系統(tǒng)硬件配置的

19、關(guān)鍵問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)PLC的廠家很多，不同的廠家的PLC場(chǎng)頻隨談基本功能相似，但有些特殊功能、價(jià)格、服務(wù)及使用的編程指令和編程軟件都不同。而同一廠家生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品又有不同的系列，同一系列中又有不同的CPU號(hào)，不同系列、不同型號(hào)的。因此,如何選擇合適的機(jī)型至關(guān)重要。PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型式，安裝方式的選擇，相應(yīng)的功能要求，響應(yīng)速度要求，系統(tǒng)可靠性的要求，機(jī)型盡量統(tǒng)一等因素。3.3.1

20、 I/O點(diǎn)數(shù)的估計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的一項(xiàng)重要指標(biāo).合理選擇I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)可使系統(tǒng)滿足控制要求,又可使系統(tǒng)總投資量最低。PLC的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象所需控制的模擬量、開(kāi)關(guān)量等輸入/輸出設(shè)備情況來(lái)確定，一般一個(gè)輸入/輸出元件要占用一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)?？紤]到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)在估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)上再加上20哌J30%勺備用量。3.3.2 用戶存儲(chǔ)器容量的估算PLC常用的內(nèi)存有EPROMEEPROMP帶鋰電7tk供電的RAM一般微型和小型PLC的存儲(chǔ)容量是固定的，介于1-2KB之間。用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只

21、能粗略的估算。3.3.3 CPU功能與結(jié)構(gòu)的選擇PLC的功能日益強(qiáng)大，一般PLC#B具有開(kāi)關(guān)量邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有些PLC還可擴(kuò)展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選型時(shí)可考慮以下幾點(diǎn)：1）功能與任務(wù)相適應(yīng)2） PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求3） PLC吉構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一4） 在線編程合理和離線編程的選擇3.3.4機(jī)型選擇綜上所述，可知本次步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制的模擬中PLC型號(hào)選擇：I/O點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)：輸入1點(diǎn)（SD）;輸出4點(diǎn)（A、B、GD）,控制步進(jìn)電機(jī)。SD為啟動(dòng)按鈕。估計(jì)PLC用戶程序長(zhǎng)度：為I/O點(diǎn)數(shù)的（10-20）倍，選用S7-200CPU226C

22、NAC/DC/RLY俞出的PLC即能滿足要求。3.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程示意圖圖3.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖3.5 I/O分配表表3.1I/O分配表輸入SDI0.0輸出ABCDQ0.0Q0.1Q0.2Q0.33.6 I/O接線LX圖3.4I/O接線圖4軟件設(shè)計(jì)4.1 程序設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容（一）PLC序功能分析和設(shè)計(jì)PLC程序功能分析和設(shè)計(jì)實(shí)際上是PLC系統(tǒng)功能分析設(shè)計(jì)中的一個(gè)組成部分。系統(tǒng)的整體功能要求，可以通過(guò)硬件和程序兩方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。就軟件而言，對(duì)工程設(shè)計(jì)人員就是編制應(yīng)用程序。在編寫(xiě)程序之前，手電要確定應(yīng)用程序的功能，大體上可以從控制功能、操作功能、自診斷功能三方面來(lái)考慮。（二）程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析和設(shè)計(jì)模塊化

23、的程序設(shè)計(jì)方法，是PLC程序設(shè)計(jì)最有效、最基本的方法。程序結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的基本任務(wù)就是以模塊化程序節(jié)后為前提，以系統(tǒng)功能要求為依據(jù)，按照相對(duì)獨(dú)立的原則，將全部程序劃分為若干個(gè)“程序模塊”并對(duì)每一“模塊”提供程序要求、規(guī)格說(shuō)明。程序設(shè)計(jì)常采用“自頂向下”的設(shè)計(jì)方法，使編出的程序清楚、異讀。（三）編制程序規(guī)格說(shuō)明書(shū)程序規(guī)格說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括技術(shù)要求、編制依據(jù)等內(nèi)容。如整體應(yīng)用程序功能要求：程序模塊功能要求；受控設(shè)備及其動(dòng)作時(shí)序、精度、計(jì)時(shí)、和響應(yīng)速度要求；輸入裝置、輸入條件、執(zhí)行裝置、輸出條件和接口條件；輸入模塊和輸出模塊或I/O分配表等。（四）程序設(shè)計(jì)根據(jù)PLC控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝要求，在程序規(guī)

24、格說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上，使用相應(yīng)的編程語(yǔ)言指令，編制實(shí)際應(yīng)用程序的過(guò)程就是程序設(shè)計(jì)。4.2 程序設(shè)計(jì)的步驟（一）程序框圖設(shè)計(jì)這部的主要工作是根據(jù)程序規(guī)格說(shuō)明書(shū)的總體要求和控制系統(tǒng)具體情況，確定應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)，繪制出程序結(jié)構(gòu)框圖；然后再根據(jù)工藝要求，繪制出個(gè)功能單元的詳細(xì)功能框圖。（二）分配I/O編號(hào)在編寫(xiě)程序前，還要給每一個(gè)輸入/輸出信號(hào)分配相應(yīng)的地址，給出每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的信號(hào)的含義、名稱并列成表，以便軟件編程和系統(tǒng)調(diào)試時(shí)使用，這種表叫I/O分配表，也叫輸入輸出地址表。（三）編寫(xiě)程序編寫(xiě)程序就是根據(jù)設(shè)計(jì)出的框圖逐條的編寫(xiě)控制程序，這是整個(gè)課程設(shè)計(jì)的核心部分。應(yīng)盡量使用編程軟件，如STEP7-Mic

25、ro/WIN32等。梯形圖語(yǔ)言是最普遍使用的編程語(yǔ)言。在編寫(xiě)程序的過(guò)程中，可以借鑒現(xiàn)成的典型控制環(huán)節(jié)程序。另外，編寫(xiě)程序過(guò)程中要及時(shí)對(duì)編寫(xiě)的程序進(jìn)行注釋，以免旺季期間相互間關(guān)系，最好隨編隨注，以便閱讀和調(diào)試。（四）程序調(diào)試程序調(diào)試是整個(gè)程序設(shè)計(jì)工作中一項(xiàng)很重要的內(nèi)容，它可以初步檢查程序的實(shí)際效果。程序調(diào)試和程序編寫(xiě)是分不開(kāi)的，程序的許多功能是在調(diào)試中修改和完善的。調(diào)試時(shí)可先設(shè)定輸入信號(hào)，觀察輸出信號(hào)（對(duì)應(yīng)輸出點(diǎn)的LED數(shù)碼顯示）的變化情況；確認(rèn)無(wú)誤后再現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，必要時(shí)可以借用某些儀器儀表，測(cè)試個(gè)部分的借口情況，直至滿意為止。（五）編寫(xiě)程序說(shuō)明書(shū)程序說(shuō)明書(shū)時(shí)對(duì)程序的綜合說(shuō)明,使整個(gè)程序設(shè)計(jì)工作的

26、總結(jié)。編寫(xiě)程序設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的木的是便于程序的使用者和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員使用，它是程序文件的組成部分。程序說(shuō)明書(shū)一般包括程序設(shè)計(jì)的依據(jù)、程序的基本結(jié)構(gòu)、各功能單元分析、使用的公式和原理、各參數(shù)的來(lái)源和運(yùn)算過(guò)程、程序調(diào)試情況等。4.3 設(shè)計(jì)梯形圖4.3.1 梯形圖編程語(yǔ)言概述梯形圖（LAD）是與電氣控制電路圖相呼應(yīng)的圖形語(yǔ)言。它沿用了繼電器、觸點(diǎn)、用并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和類似的圖形符號(hào)，并簡(jiǎn)化了符號(hào)，還增加了一些功能性的指令。梯形圖是融邏輯操作、控制于一體，面向?qū)ο蟮?、?shí)時(shí)的、圖形化的編程語(yǔ)言。梯形圖信號(hào)流向清楚、簡(jiǎn)單、直觀、易懂，很適合電氣工程人員使用。梯形圖（LAD在PLC中使用得非常普遍，通常各廠家，各型號(hào)P

27、LC都把它作為第一用戶語(yǔ)言4.3.2 梯形圖指令程序Network1網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題F40EN ENDM0.0- DATAM20.1- S_BITTI1UNetwork2Network3M20l：3Ma.1Network4M20J0MOJTIC)1Network5I0.0MD.1MO.OTI1，IC)Network b10,0T41INTONPT100 ms14。Network 7T40T41lii TON1PT 100 舄Network8M2D.0QO.ONetwoik9M201QO1TI()Nelwork10M2Q2QQ2TI()Netwoik11M203Q03TI()4.4設(shè)計(jì)語(yǔ)句表語(yǔ)句表（ST

28、D使用助記符來(lái)表達(dá)PLC的各種控制功能的。它類似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，但比匯編語(yǔ)言直觀易懂，編程簡(jiǎn)單，因此也是應(yīng)用很廣泛的一種編程語(yǔ)言。這種編程語(yǔ)言可使用簡(jiǎn)易編程器編程，但比較抽象，一般于梯形圖語(yǔ)言配合使用，互為互補(bǔ)。目前，大多數(shù)PLC都有語(yǔ)句表編程功能，但各廠家生產(chǎn)PLC的語(yǔ)句表（STD所用的助記符互不相同，不能兼容。Network1/網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題LDT40EUSHRBM0.0,M20.0,+4Network2LDM20.4ONI0.0RM20.0,4Network3LDM20.3ONI0.0RM0.1,1Network4LDM20.0SM0.1,1Network5LDI0.0ANM0.1=M0.

29、0Network6LDI0.0ANT41TONT40,+1Network7LDT40TONT41,+1Network8LDM20.0=Q0.0Network9LDM20.1=Q0.1Network10LDM20.2=Q0.2Network11LDM20.3=Q0.35調(diào)試步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)由可編程控制器和步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)器組成，控制系統(tǒng)中PLC用來(lái)產(chǎn)生控制脈沖；通過(guò)PLC編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角；同時(shí)通過(guò)編程控制脈沖頻率。在輸入端輸入一串脈沖信號(hào)（1000）,在移位脈沖作用下，此脈沖信號(hào)依次移位（1000-0100-0010-0001-1000-）至各個(gè)寄存器的內(nèi)部繼電器

30、（Q0.0-Q0.1-Q02Q0.3-Q0.0-）中，并將這些內(nèi)部繼電器的狀態(tài)輸出（LED燈A亮-B亮-C亮-D亮-A亮-）。若將梯形圖網(wǎng)絡(luò)三中復(fù)位指令的指令操作數(shù)M0.1改為M0.2或M0.3,各個(gè)寄存器的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)輸出將發(fā)生改變（1000-0100-0010-0001,即A亮-B亮-C亮-D亮），不會(huì)循環(huán)移位；若將梯形圖網(wǎng)絡(luò)四中置位指令的指令操作數(shù)M0.1改為M0.2或M0.3,各個(gè)寄存器的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)輸出將發(fā)生改變（1000-1100-1110-1111,即A亮-AB亮-ABC亮-ABCD亮），不會(huì)循環(huán)移位。6結(jié)束語(yǔ)這次課程設(shè)計(jì)我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，開(kāi)拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來(lái)