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基于plc的步进电机控制课程设计.doc
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基于plc的步进电机控制课程设计.doc
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课 程 设 计 任 务 书
分院 信息科学与工程学院 专业 自动化
学生姓名 学号
设计题目 步进电动机的控制
内容及要求:
1. 在步进电机单元完成本课设;
2. 使用接通延时定时器(TON)完成本次试验;
3. 进行 I/O 分配;
4. 设计 I/O 接线图;
5. 完成试验的调试。
进度及安排:
1.熟悉步进电机单元 (2 天);
2. 根据步进电机单元分配 I/O 接口并进行设计(1 天);
3. 按照课程设计要求利用接通延时定时器(TON)设计梯形图,完成设计的要
求实现对步进电机的控制(1 天)。
4. 编写设计说明书,完成设计书 (2 天)。
指导教师(签字):
年 月 日
分院院长(签字):
年 月 日
摘 要
步进电机是一种控制精度极高的电机,一种基于脉冲控制的电气元件在工业
上有着广泛的应用。随着微电子技术和计算机技术的发展,可编程序控制器有
了突飞猛进的发展,其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围,它与计
算机有效结合,可进行模拟量控制,具有远程通信功能等。论文在简要介绍步
进电机的工作原理和控制原则之后,对采用可编程控制器(PLC)对步进电机进
行控制的设计方法进行了介绍。实际应用表明了设计的有效性。
本次课程设计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。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。
本文主要介绍了西门子 S7-200 在步进电机控制方面的应用。
关键词:步进电机;可编程逻辑控制器(PLC);西门子 S7-200
目录
1 概述..................................................................................................................................................1
2 可编程逻辑控制器..........................................................................................................................2
2.1 PLC 的定义...........................................................................................................................2
2.2 PLC 的功能...........................................................................................................................3
2.3 PLC 的特点...........................................................................................................................3
2.4 PLC 的基本组成...................................................................................................................3
2.5 PLC 的工作原理...................................................................................................................4
2.6 S7-200PLC 系统的基本组成...............................................................................................5
3 硬件设计..........................................................................................................................................7
3.1 控制要求...............................................................................................................................7
3.2 可编程序控制器的控制系统设计.......................................................................................8
3.2.1 PLC 控制系统的设计原则.......................................................................................8
3.2.2 PLC 控制系统的设计内容及步骤...........................................................................8
3.2.3 接通延时定时器(TON).......................................................................................9
3.3 选择 PLC 型号....................................................................................................................10
3.3.1 I/O 点数的估计........................................................................................................10
3.3.2 用户存储器容量的估算..........................................................................................10
3.3.3 CPU 功能与结构的选择.........................................................................................11
3.3.4 机型选择..................................................................................................................11
3.4 系统设计流程示意图.........................................................................................................11
3.5 I/O 分配表...........................................................................................................................12
3.6 I/O 接线...............................................................................................................................13
4 软件设计........................................................................................................................................14
4.1 程序设计的主要内容.........................................................................................................14
4.2 程序设计的步骤.................................................................................................................14
4.3 设计梯形图.........................................................................................................................16
4.3.1 梯形图编程语言概述..............................................................................................16
4.3.2 梯形图指令程序......................................................................................................16
4.4 设计语句表.........................................................................................................................18
5 调试................................................................................................................................................19
6 结束语............................................................................................................................................20
参考文献...........................................................................................................................................21
沈阳理工大学课程设计
1 概述
可编程逻辑控制器(PLC),它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储
程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,
并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。20 世纪 70 年
代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器,使可编程逻辑控
制器增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业
控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合
的产物。个人计算机发展起来后,为了方便和反映可编程控制器的功能特点,
可编程逻辑控制器定名为 Programmable Logic Controller(PLC)。可编程
逻辑控制器进入实用化发展阶段后,计算机技术已全面引入可编程控制器中,
使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设
计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。可
编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器
的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段,是
可编程逻辑控制器发展最快的时期,年增长率一直保持为 30~40%。在这时期,
PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度
提高,可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程
控制领域处于统治地位的 DCS 系统。
20 世纪末期,可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了
各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配
套更加容易。
1
沈阳理工大学课程设计
2 可编程逻辑控制器
2.1 PLC 的定义
在二十世纪七十年代 PLC 问世后,由美国电气制造商协会对 PLC 下过如下
的定义:
PLC 是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令,实现
逻辑运算、顺序运算、计数计时和算术运算等功能,用来对各种机械或生产过
程进行控制。
1982 年,国际电工委员会(International Electrical Committee-IEC)
颁布了 PLC 标准草案,1985 年提交了第 2 版,1987 年的第 3 版对 PLC 作了
如下的定义:PLC 是一种数字运算操作的电子系统,专门为在工业环境下应用而
设计的。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺
序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输
入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关外部设备,都应按
易于与工业系统连成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。
2
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