PLC控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行

1、安徽工業(yè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)職業(yè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告 題目：PLC控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行 院 系 電子信息技術(shù)系 專 業(yè) 電氣自動(dòng)化 班 級(jí) 2010級(jí) 2 班 學(xué) 號(hào) 201053212 學(xué)生姓名 謝正全 指導(dǎo)教師 姚燁 電子信息技術(shù)系 二一二年五月說(shuō) 明隨著時(shí)代的飛速發(fā)展，電氣控制也由繼電器過(guò)渡到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，各種工業(yè)用計(jì)算機(jī)控制產(chǎn)品的出現(xiàn)對(duì)提高機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化性能起到了關(guān)鍵的作用。 可編程控制器（PLC）是一種以電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體，以工業(yè)自動(dòng)化控制為目標(biāo)的新型控制裝置。 在國(guó)內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各行各業(yè)，隨著PL

2、C性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 本文主是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在了解步進(jìn)電機(jī)原理的情況下，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用將PLC與步進(jìn)電機(jī)有效的結(jié)合起來(lái)，達(dá)到控制目的。目 錄說(shuō) 明目 錄II概 述1第一章 步進(jìn)電機(jī)21.1 步進(jìn)電機(jī)介紹3 步進(jìn)電機(jī)分類 1.1.2 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)31.2 步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原來(lái)4第二章 PLC可編程序控制器52.1 可編程控制器起源及特點(diǎn)62.2 可編程控制器主要分類72.3 可編程控制器發(fā)展方向8第三章 設(shè)計(jì)及調(diào)試83.1 技術(shù)指標(biāo)93.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)103.2.1 步進(jìn)電機(jī)與PLC的連接113.3 實(shí)驗(yàn)：二相步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行12 第四章 結(jié)束語(yǔ) 14 概

3、 述1 可編程控制器控制步進(jìn)電機(jī)的意義可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）以其通用性強(qiáng)、可靠性高、指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單、編程簡(jiǎn)便易學(xué)、易于掌握、體積小、維修工作少、現(xiàn)場(chǎng)接口安裝方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制中。特別是在組合機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線的控制及CNC機(jī)床的S、T、M功能控制更顯示出其卓越的性能。PLC控制的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)應(yīng)用于組合機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線上的數(shù)控滑臺(tái)控制，可省去該單元的數(shù)控系統(tǒng)使該單元的控制系統(tǒng)成本降低7090%，甚至只占用自動(dòng)線控制單元PLC的35個(gè)I/O接口及20483.按功能分低檔機(jī)中檔機(jī)高檔機(jī)可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)1向高速度、大容量方向發(fā)展 為了提高PLC的處理能力，要求PLC具

4、有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目前，有的PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。在存儲(chǔ)容量方面，有的PLC最高可達(dá)幾十兆字節(jié)。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤。 2向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展當(dāng)前中小型PLC比較多，為了適應(yīng)市場(chǎng)的多種需要，今后PLC要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個(gè)方向發(fā)展?，F(xiàn)已有I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲(chǔ)器，功能強(qiáng)。小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場(chǎng)需要已開發(fā)了各種簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)的超小型微型PLC，最小配

5、置的I/O點(diǎn)數(shù)為816點(diǎn)，以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要，如三菱公司系列PLC。 3PLC大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力為滿足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，近年來(lái)不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。這些帶CPU和存儲(chǔ)器的智能I/O模塊，既擴(kuò)展了PLC功能，又使用靈活方便，擴(kuò)大了PLC應(yīng)用范圍。加強(qiáng)PLC聯(lián)網(wǎng)通信的能力，是PLC技術(shù)進(jìn)步的潮流。PLC的聯(lián)網(wǎng)通信有兩類：一類是PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段；另一類是PLC與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信，一般PLC都有專用通信模塊與計(jì)算機(jī)通信。為了加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力，PLC生產(chǎn)

6、廠家之間也在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，PLC已成為集散控制系統(tǒng)（DCS）不可缺少的重要組成部分。 4增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力 根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設(shè)備占45%，輸出設(shè)備占30%，線路占5%。前二項(xiàng)共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過(guò)PLC本身的軟、硬件實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、處理；而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此，PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測(cè)外部故障的專用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。 5編程語(yǔ)言多樣化 在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí)，PLC的編程語(yǔ)言也越來(lái)越豐富，功能也不斷提高。除了大多

7、數(shù)PLC使用的梯形圖語(yǔ)言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進(jìn)編程語(yǔ)言、面向過(guò)程控制的流程圖語(yǔ)言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語(yǔ)言（BASIC、C語(yǔ)言等）等。多種編程語(yǔ)言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是PLC進(jìn)步的一種趨勢(shì)。第三章 設(shè)計(jì)及調(diào)試3.1 技術(shù)指標(biāo) 設(shè)計(jì)方案及要求 用S7200PLC可編程控制器對(duì)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行控制，以實(shí)現(xiàn)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的位置及轉(zhuǎn)速控制?！拘阅芤蟆?、響應(yīng)時(shí)間：1ms2、供電電源：50Hz 220V或380V3、位置精度：細(xì)分:10000步/圈 3.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給方向控制即步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向可以通過(guò)改變步進(jìn)電機(jī)各繞組的通電順序來(lái)改變其轉(zhuǎn)向

8、;如三相步進(jìn)電機(jī)通電順序?yàn)锳-AB-B-BC-C-CA-A時(shí)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)繞組按A-AC-C-CB-B-BA-A順序通電時(shí)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。因此可以通過(guò)PLC輸出的方向控制信號(hào)改變硬件環(huán)行分配器的輸出順序來(lái)實(shí)現(xiàn)，或經(jīng)編程改變輸出脈沖的順序來(lái)改變步進(jìn)電機(jī)繞組的通電順序?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器如圖所示 17HS101為2相混合式步進(jìn)電機(jī)，步距角為1.8度，相電流為1.7安培，驅(qū)動(dòng)電壓為DC24V。三相單三拍正向的時(shí)序圖如3.1圖所示三相單三拍正向的時(shí)3.1步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的接線圖如圖所示PLC與SH-2H042Ma步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連時(shí)，采用共陽(yáng)極方式連接，將CP+和DIR+接在一起作為共

9、陽(yáng)端OPTO。其接線方式圖所示 根據(jù)上圖所示的接線方式，以及輸出分配時(shí)，對(duì)PLC控制步進(jìn)電機(jī)CP端和DIR端分配的輸出點(diǎn)，可畫出PLC與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間的接線圖，如圖所示 根據(jù)上圖所示的接線方式，以及輸出分配時(shí)，對(duì)PLC控制步進(jìn)電機(jī)CP端和DIR端分配的輸出點(diǎn)，可畫出PLC與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間的接線圖，如圖所示 PLC輸出模塊的24V直流電源見圖所示：普通輸入輸出點(diǎn)的接線圖如圖所示 3.3實(shí)驗(yàn)：二相步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與位置控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠肞LC控制二相步進(jìn)電機(jī)的位置和轉(zhuǎn)速運(yùn)行。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、控制要求上電后“復(fù)位”燈閃爍，按“復(fù)位”按鈕，氣缸進(jìn)行復(fù)位。此時(shí)“開始”按鈕燈閃爍。按“開始”按鈕后，

10、步進(jìn)電機(jī)開始驅(qū)動(dòng)。進(jìn)行刀具步進(jìn)電機(jī)加工零件。2、plc的I/O信號(hào)表：Plc輸入點(diǎn)信號(hào)名稱Plc輸出點(diǎn)信號(hào)名稱I0.0Q0.0刀具步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器PULI0.1Q0.1刀具步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DIRI0.2加工下限位傳感器Q0.2加工轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)I0.3加工上限位傳感器Q0.3刀具一電機(jī)I0.4加工伸出限位傳感器Q0.4刀具二電機(jī)I0.5加工縮回限位傳感器Q0.5刀具三電機(jī)I0.6Q0.6加工下降電磁閥I0.7上電按鈕Q0.7輔助加工電磁閥I1.0開始按鈕Q1.0開始燈I1.1復(fù)位按鈕Q1.1復(fù)位燈I1.2調(diào)試按鈕Q2.0檢測(cè)下降電磁閥I1.3手動(dòng)/自動(dòng)1L+24VI1.4單機(jī)/聯(lián)機(jī)2L+24VI1.5停

11、止按鈕3L+24VI2.04L+24VI2.11MGNDI2.2刀具原位傳感器2MGNDI2.3刀具左限位開關(guān)I2.4刀具右限位開關(guān)3.氣動(dòng)原理圖:4.網(wǎng)絡(luò)連接圖：5.實(shí)驗(yàn)程序及梯形圖:Network 1 LD SM0.5 MOVW 500, VW100 EU MOVD 3300, VD200 Network 2 LD I1.4 S Q0.1, 1 Network 3 LDN I1.4 R Q0.1, 1 Network 4 LD SM0.0 EU LPS A I1.0 MOVB 16#85, SMB67 LRD MOVW VW100, SMW68 LRD MOVD VD200, SMD72 LPP PLS 0 Network 5 LD I1.5 MOVB 16#CB, SMB67 PLS 0 第四章 結(jié)束語(yǔ)隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)，更好地挖掘出電動(dòng)機(jī)的潛力。因此，用計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為了一種必然的趨勢(shì)，也符合數(shù)字化的時(shí)代趨勢(shì)。本文構(gòu)建了一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的硬件組成主要有：s7-200plc，二相步進(jìn)電機(jī)，氣缸，傳感器。該系統(tǒng)在分析目前步進(jìn)電機(jī)特點(diǎn)基礎(chǔ)上，確定步進(jìn)電機(jī)功能要求。針對(duì)步進(jìn)電機(jī)的功能要求，提出了控制系統(tǒng)的詳細(xì)方案。在步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中