基于PLC步进电机控制系统的设计
基于PLC的步进电机控制 (课程设计)
本文介绍了本实验旨在完成使用PLC(Programmable Logic Controller)控制步进电机的整步运行、正反转运行、快慢速运行以及定位运行。
文中指出本次使用的编程思想主要为模块化设计即为完成任务可对程序划分为主程序及子程序。
由于步进电机需要脉冲来运行,所以本程序使用PTO高速脉冲输出脉冲。
在定位程序中则应用到中断子程序命令。
另外,本文为更好的阐述实验内容,加入了与之前完全不同的方式的对比实验。
在对比试验中则应用计时器来完成步进电机的脉冲产生,另步进电机的各种功能则使用了一般的设计方式来实现。
二者完成完全相同的功能。
关键词:PLC 步进电机 PTO高速脉冲1 实验内容 (1)1.1实验任务 (1)1.2实验要求 (1)2 实验设备 (2)2.1步进电机简介 (2)2.2 PLC简介 (2)3 设计过程 (3)3.1设计思想 (3)3.2程序设计 (4)4 对比实验 (12)4.1对比程序思想 (12)4.2对比程序 (14)谢辞 (15)参考文献 (16)1实验内容1.1实验任务本次实验要求改变PLC脉冲输出信号的频率,实现步进电机的速度控制。
同时按下K1、K2、K3按钮,步进电机进行整步运行。
按下慢/快按钮,电机慢/快速运行。
用PLC 输出脉冲的个数,实现步进电机的精确定位。
在整步运行状态下,设脉冲数为一固定值,并用计数器进行计数,实现电机的精确定位控制。
按下停止按钮,系统停止工作。
1.2实验要求本设计要求使用步进电机。
选用的步进电机为二项混合式,供电电压24VDC,功率30W,电流1.7A,转矩0.35NM,步矩角1.8º/0.9º,并配有细分驱动器,实现细分运行,减少震荡。
本设计要求选用PLC设计出输出频率可变的控制程序,实现对步进电机的速度、方向、定位、细分等控制功能。
本设计旨在培养综合设计能力、创新能力、分析问题与解决问题的能力。
掌握PLC 控制的步进电机控制系统的构成及设计方法;掌握PLC控制程序设计、调试的方法。
基于S7-200PLC步进电机调速控制—步进驱动控制系统设计
摘要步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点,所以常用作工业过程控制及仪器仪表,使用PLC可编程控制器实现步进电动机驱动,可使步进电动机的抗干扰能力强,可靠性高,同时,由于实现了模块化结构,是系统结构十分灵活,而且编程语言简短易学,便于掌握,可以进行在线修改,柔性好,体积小,维修方便。
本设计是利用PLC做进电动机的控制核心,用按钮开关的通断来实现对步进电机正,反转控制,而且正,反转切换无须经过停车步骤。
其次可以通过对按钮的控制来实现对高,低速度的控制。
充分发挥PLC的功能,最大限度地满足被控对象的控制要求,是设计PLC 控制系统的首要前提,这也是设计最重要的一条原则。
本设计更加便于实现对步进电机的制动化控制。
其主要内容如下:1了解PLC控制步进电机的工作原理2掌握PLC的硬件构成,完成硬件选型3设计PLC的控制系统4用STEP 7完成PLC的编程关键词:步进电机;PLC控制;电机正反转;高低速控制AbstractStepper motor has a quick starts and stops, precision stepping and positioning features, commonly used for industrial process control and instrumentation, PLC programmable controller stepper motor drive can stepper motor anti-interference ability, high reliability, at the same time, due to the modular structure, the system structure is very flexible, and programming languages brief to learn, easy to master, can be modified online, good flexibility, small size, easy maintenance.This design is the use of PLC built into the core of the motor control button to switch on and off to the stepper motor is the reverse control, and positive, reverse switch without having to go through the parking step. Followed by the button control to achieve the high and low speed control. Give full play to the functions of PLC as possible to meet the control requirements of the controlled object is the most important prerequisite for the design PLC control system, which is designed to the most important principle. This design is easier to achieve braking control of the stepper motor. Its main contents are as follows:An understanding of PLC control the working principle of the stepper motor2 grasp the PLC hardware structure, the completion hardware selection3 Design of PLC control system4 complete PLC programming with STEP 7Key words: Stepper motor; PLC control; motor reversing; high and low speed control目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 PLC步进驱动控制系统研究和意义 (1)1.2 国内外PLC的发展 (1)1.3 国内外步进电机的发展概况 (2)1.4 PLC步进驱动控制系统主要研究工作 (3)2 步进电机及PLC简介 (4)2.1 步进电机简介 (4)2.1.1步进电机的分类 (4)2.1.2步进电机的基本参数 (4)2.1.3步进电机的特点 (5)2.2 步进电机在工业中的应用 (5)2.3 PLC的特点 (6)2.4 PLC技术在步进电机控制中的应用 (6)3 PLC控制步进电机工作方式的选择 (8)3.1 常见的步进电机的工作方式 (8)3.2 步进电机控制原理 (8)3.2.1控制步进电机换向顺序 (8)3.2.2控制步进电机的转向 (8)3.2.3控制步进电机的速度 (8)3.3 PLC控制步进电机的方法 (9)3.4 PLC控制步进电机的设计思路 (10)4 S7-200PLC控制步进电机硬件设计 (12)4.1 S7-200PLC的介绍 (12)4.1.1硬件系统 (12)4.1.2软元件 (13)4.2 步进电机的选择 (14)4.3 步进电机驱动电路设计 (15)4.3.1驱动器的选择 (15)4.3.2步进电机驱动电路 (16)4.3.3驱动电路接口 (16)4.3.4电气原理图 (17)4.4 PLC驱动步进电机 (17)5 S7-200PLC控制步进电机软件设计 (19)5.1 STEP7-MICRO/WIN32概述 (19)5.1.1基本功能 (19)5.1.2运动控制 (19)5.1.3创建调制解调模块程序 (19)5.2 程序的编写 (21)5.3 梯形图程序设计 (22)5.3.1CPU的选择 (22)5.3.2输入输出编址 (22)5.3.3状态真值表 (22)5.4 梯形图程序 (23)6 总结 (30)6.1 全文总结 (30)6.2 不足之处及展望 (30)致谢 (31)参考文献 (32)基于S7-200PLC步进电机调速控制—步进驱动控制系统设计1绪论1.1 PLC步进驱动控制系统研究和意义基于步进电动机良好的控制和准确定位特性,被广泛应用在精确定位方面,诸如数控机床、喷绘机、工业控制系统、自动控制计算装置、自动记录仪表等自动控制领域。
基于西门子S7_200PLC控制步进电机的设计及应用
工程技术 Project technique基于西门子S7-200PL C 控制步进电机的设计及应用徐 智 杜逸鸣 熊田忠 孙承志(三江学院电气系 210012)【摘 要】PLC 控制步进电机在许多工业控制中应用广泛,本文介绍了PL C (Programmable Logic Cont roller )通过发送脉冲和方向信号给步进电机的驱动器,由驱动器来控制步进电机工作的原理。
本设计采用PL C 和大功率晶体管实现步进电机的驱动和控制,结构简单,可靠性高,成本低,实用性强,具有较高的通用性和应用推广价值。
【关键词】步进电机;PLC ;驱动器1 引言PL C 是广泛应用于工业自动化领域的控制器,PL C 及其有关的设备,都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充功能的原则而设计。
现在,PL C 功能得到了很大的扩充和完善,比如为了配合步进电机的控制,许多PL C 都内置了脉冲输出功能,并设置了相应的控制指令,可以很好地对步进电机进行控制,实现和其它设备的通信等。
本文用SIEM ENS 公司CPU226晶体管输出型PL C 控制步进电机。
2 步进电机的控制方法步进电机控制方法框图如图1所示。
控制方案是通过上位机设定参数,利用S7-200PL C 的高速脉冲输出功能输出脉冲信号,送给大功率管组成的驱动电路,经过驱动器去控制步进电机实现位置控制。
其中本文中的PL C 为西门子公司的CPU226DC/DC/DC 、驱动器为某公司的SH -20403两相混合式步进电机细分驱动器、步进电机为42B YG 250B 型,步距角1.8°。
本文的控制过程为某运料小车在A —B 两地之间运行(如图2所示),装料及卸料,要求定位准确,运行平稳。
3 PL C 对步进电机的速度控制及定位步进电机在启动和停止时有一个加速及减速过程,且加速度越小则冲击越小,动作越平稳。
所以,步进电机工作时一般要经历这样—个变化过程:加速→恒速(高速)→减速→恒速(低速)→停止。
基于PLC的步进电机控制方法与实现
基于PLC的步进电机控制方法与实现步进电机是一种特殊的电机,通过电脉冲信号使电机按固定的角度步进运动。
PLC(可编程逻辑控制器)是一种广泛应用于工业自动化控制领域的设备。
将PLC与步进电机结合,可以实现对步进电机的精确控制。
下面将介绍基于PLC的步进电机控制方法及其实现。
一、PLC的选择PLC作为控制步进电机的核心设备,选择合适的PLC至关重要。
常见的PLC品牌有西门子、施耐德、三菱等,根据实际需求选择合适的PLC型号。
二、接线连接首先,需要将PLC的输入端口和输出端口与步进电机的控制信号线相连接。
其中,控制信号线分为步进脉冲信号线、方向信号线和使能信号线。
步进脉冲信号线用于控制步进角度,方向信号线用于控制步进方向,使能信号线用于使能或禁止步进电机的运动。
三、编写PLC程序1.步进电机模式选择PLC程序中需要设置步进电机的工作模式,常见的有全步进模式和1/2步进模式。
全步进模式下,步进电机每收到一个脉冲信号就步进一次;1/2步进模式下,步进电机每收到两个脉冲信号才步进一次。
具体选择哪种模式,要根据实际需求来确定。
2.控制参数设置根据步进电机的特性和需求,需要设置脉冲频率、步进电机角度、加速度、减速度等控制参数。
这些参数的设置会直接影响步进电机的运动效果和精度。
3.控制逻辑编写根据具体应用场景,设计步进电机的运动逻辑。
例如,可以设置按下按钮时步进电机顺时针旋转,松开按钮时停止旋转;也可以设置根据传感器的信号来控制步进电机的运动。
通过控制逻辑的编写,实现对步进电机的精确控制。
四、运行程序并调试五、实现布线和安装根据实际需求,进行步进电机的布线和安装。
注意布线过程中要避免信号干扰和线路短路等问题,确保步进电机能够正常工作。
总结:基于PLC的步进电机控制方法主要包括PLC的选择、接线连接、编写PLC程序、运行程序及调试和布线和安装等步骤。
通过合理选择PLC、编写控制逻辑和调整参数,可以实现对步进电机的精确控制。
基于S7-1200PLC的步进电机控制系统
图1 步进电机控制系统总体设计方案图
3 硬件系统设计
步进电机控制系统主要包括供电电源、上
位机PC、下位机S7-1200PLC、两相混合式安川
42HD2404步进电机和雷赛DM320C步进电机驱动器
等组成。
如图2所示。
石有计,铁岭师范高等专科学校,教授,研究方向:电气自动化技术。
在编写PLC程序时,I/O接口会根据接线情况自动分配信号,对应的信号得以分配后。
信号控制会以输入输出口为主,将I/O接口作为主导。
输入变量如下:步进电机起动I0.0、步进电机停止I0.1、步进电机复位I0.2、步进电机向后点动I0.3、启动调速I0.4、启动预订速度I0.5、启动手动调速I0.6、手动加速I0.7、手动减速I1.0、转动距离1(3200)I1.1、转动距离2(32000)I1.3、转动距离3(64000)I1.3、转动距离4(96000)I1.4、步进电机向前点动I1.5。
输出变量如下:步进电机转动Q0.0、步进电机方向控制Q0.1、步进电机启动指示
4.2 PLC程序设计
本文采用S7-1200PLC作为主控器,结合硬件设计情况,对步进电机控制系统进行设计,并通过系6 结语
本文采用西门子S7-1200PLC,使用博途V15编程软件,进行步进电机控制系统设备组态及编程,有效实现步进电机控制要求。
实验结果表明,该系统动态特性好、精度高,达到了步进电机运行状态可视化和控制智能化的目的。
该系统具备控制过程的参考价值,对于高效率、小步距、低振动和低噪
图2 硬件接线设计图
表1 细分数和电流选择
图3 触摸屏运行界面。
基于PLC的步进电机调速和正反转控制系统
高 的力 矩转 动惯 量 比 ,步 进频 率较 高 ,频 率 响应快 ,不 通 电时 可 以 时始 终有 一相 通 电 ,可 以使 工作 稳定 ,不 易失 步 。其步 距 角和单 三
自由转 动 、结构简 单 、寿命 长 的特点 。
拍相 同 ,步距 角 系数c=1。
反 应式 步进 电动机 的工作 原理 从 图1a中可 以看 出 ,在 定子 上有
运 动 主 要完 成 切 削任 务 ,其 动 力约 占整 台机 床 动 力 的70~80% 。
齿 距 角 :转 子上 齿 距在 空 间 的角 度 。如转 子 上 有N个 齿 ,齿 距
基本是 步 进 电动机 和伺 服 电机 对主轴 的 正 、反转 和停 止 控制拖 动 , 角 0=360 Ⅳ。
商 业 科 技
基于PLC的步进 电机调速和正 反 转 控 制 系 统
_ 赵俊生 江苏财经职业技术学院
『摘 要 ]本文 阐述 三 相 步进 电动 机 结构 与 步进 过程 原理 ,以
及 对 步进 电动 机 的调 速和 正 反转 研 究 ,采 用PLC基本 逻 辑指 令和 常
用指令 的 方 法对步 进 电动机 的调 速 和正 反 转控 制 ,经过 对步进 电机
动速 度和 轨迹 ,对 被控 制 的对 象进 行 自动操 作 的一种 技术 。从 数 控
拍 数 :电动 机定 子绕 组 每改 变一 次通 电方式 称 为一 拍。
机 床 最终 要完 成 的任务 看 ,主 要有 主轴 运动 。 和普通 车 床一 样 。主
步 距 角 :转 子经 过一 拍 转过 的空 间角 度 用符号 a表 示。
械 角位移 ,并 由传 动丝 杠带 动 工作 台移 动 。由 于该 系统 中 为位 置 和 所 需 的拍 数为 工作 拍数 。 对A、B、C三相 轮流 通 电一次 称 为一个 通
基于ST-200PLC步进电机运动控制系统设计
设计控制系统中有 7个数字量输入和 3个
1系统的方案设计
本 系 统 设 计 实 现 三 个 主 要 功 能 :对 步 进
出高 电平 “ 1 ” , 方 向 脉 冲 使得 步 进 电机 按 相
s 7 — 2 0 0 CP U2 2 6型号 P L C结构紧凑 、扩展 性强 ,具有 丰富的功 能单元 ,可满足 中小复杂 的控制系统要求,故 本设计 中选用此型号作为 系统控 制器 。 结合步进 电机 的成本性能要求 ,选用两相 5 6系 列 的 DM5 6 7 6 A型 步进 电机 ,这 种步 进 电机机构简单、响应快、 距角小 、步进频率 高、经久耐用、力矩 - 惯性 比高等。 选用与 D M5 6 7 6 A型步进 电机 配套的 D MD4 0 3步进 电 机驱动器。
为 VW2 0 0 =v w2 0 ( ) 一Vw 1 0 ,步进 电机 的速度 选用 C P 2 4 3 - 1 通 信模块 ,来实 现对系 统 就相应 的增加 。按 下减速 指令时接通 I O . 4 ,执 的远程控制。 行 子程 序 S B R一 1 加 法指 令 ,每 按一 次,高速
2 . 2 I / 0 分 配 及硬 件接 线
通过对步进 电机运的周 期为 V W2 0 0 =V W2 0 0 + V W1 0 。步 进
电机 的速度就相应的减小。
器人的各种 动作。 为此本论文将 以此为 切入点 ,
设计 出一套基 于 P L C 的 步 进 电 机 运 动 控 制 系
基于PLC和步进电机的机械手控制系统设计
感器 动作 ),大臂 旋 转 至 与水 平 线 相 差 约 120度 (大臂 原点传 感器 动作 );大 臂处 于起 始 位置 的前 提下 ,小臂 旋 转 至 与 水平 线 基 本 持 平 (小 臂 原 点 传感器 动 作 ),手 爪 张 开 ,使 机 械 手 处 于 初 始 位 置 ;按下启动按钮 ,当传感器检测到生产线 A有 物料到 位 ,PLC控 制机械 手大臂 逆时针旋 转放 下 , 同时小 臂 抬起 ,到位 后 ,手爪 夹 紧抓取 工 件 ,再 将 大臂顺 时针旋 转抬起 ,同时小臂放下 ,大臂 和小臂 旋 转到 位后 ,底 盘带 动机身 向右旋转 ,旋转 至终点 位 置后 (底盘旋转 原点 传感 器 动作 ).,大 臂 逆 时针 旋 转放 下 ,同时小臂抬起 ,到位后 ,手爪 松开 ,释放 工 件 ,完 成将工 件 由生产 线 A搬运 至生 产线 B的 过程 ,然 后 PLC再 控制 机 械 手 小臂 放 下 ,大 臂顺 时针 旋转 抬起 ,机身 向左 旋转 ,回到初始 位置 。
CPU226
驱 动器
pU L. D IR -
U V W Q0.0 ———(==卜一 PLII ̄
一一一一一一t 一一蕞一蠢 一一一一~一~~ qo.2 ———-c==’一 DIR+ 图 2 PLC与 步进 电机 驱 动 器及 步 进 电机 连 接 示意 图
设计 机械 手 的外 部接线 图如 图 3所示 。其 中 Qo.0为大 臂 旋 转 步 进 驱 动 器 的 脉 冲控 制 ,Qo.1 为小 臂旋转 步进驱 动器 的脉 冲控 制 ,Q0.2为大 臂 旋转 步进驱 动器 的方 向控制 ,Q0.3为 小臂 旋转 步 进 驱动器 的方 向控制 ,Qo.4、Qo.5控 制 机 身旋 转 直 流 电机 的正 、反 转 ,Qo.6控制 手 爪 的夹 紧 与松 开 。
基于PLC系统下的步进电机的控制毕业设计论文
基于PLC的步进电机的控制摘要:小型PLC在编程,I/O扩展,通讯接口,开关量和模拟量的调节以及一些特殊功能模块如高速计数输入和脉冲输出的应用上已经基本满足用户的需求了。
但随着应用需求及关联产品技术性能的提升,PLC将继续得已完善和发展。
本文主要论述了步进电机的原理及驱动方法,并在S7-200 PLC的基础上,对步进电机进行控制。
本设计选用PLC控制两相混合式步进电机,在PLC编程的基础上用按钮开关控制步进电机的启动、正转、反转等基本功能。
关键词:S7-200 PLC 两相混合式步进电机PLC编程Control of stepping motor based on PLCAbstract: In the field of programming, I/O expansion, Communication interface, adjustments of switches and simulation and some special function modules such as the application of high speed pulse input and output, the PLC has already met demands of users. But the PLC will continue to improve and develop, as the development of application requirements and related technical performance.This article chiefly discusses the principle and driven approach of the stepping motor, and how to control it based on the S7-200 PLC. The article is about how the PLC controlling the two-phase hybrid stepping motor. With the switch button, it can function as: start,positive rotation,inversion.Key words: S7-200 PLC two-phase hybrid stepping motor PLC programming目录第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 S7-200PLC国内外现状和发展趋势 (2)1.3 论文的主要研究工作 (3)第二章西门子 S7-200 PLC (4)2.1 PLC的产生 (4)2.2 PLC的特点 (4)2.2.1 编程方法简单易学 (4)2.2.2 硬件配套齐全,用户使用方便 (5)2.2.3 通用性强,适应性强 (5)2.2.4 可靠性高,抗干扰能力强 (5)2.2.5 系统的设计、安装、调试工作量少 (5)2.2.6 维修工作量小,维修方便 (5)2.2.7 体积小,能耗低 (5)2.3 PLC的系统构成 (6)2.3.1 主机 (6)2.3.2 I/O扩展机 (6)2.3.3 外部设备 (7)2.4高速脉冲输出功能 (7)2.4.1用于脉冲输出(Q0.0或Q0.1)的特殊存储器 (7)2.4.2 PTO的使用 (9)2.5 PLC的选择 (10)2.5.1 CPU224 (10)2.5.2 工作方式 (10)2.5.3 扫描周期 (11)2.5.4 性能简介及特点 (11)2.6 PLC技术在步进电机控制中的应用 (12)第三章步进电机 (14)3.1 步进电机的特点 (14)3.2 步进电机的基本参数 (15)3.3 步进电机的工作原理及分类 (15)3.3.1 步进电机的工作原理 (16)3.3.2 步进电机的分类 (16)3.3.3 步进电机在工业中的应用 (17)第四章S7-200 PLC控制步进电机设计 (18)4.1 步进电机的选择 (18)4.2 步进电机驱动电路设计 (19)4.2.1 驱动器的选择 (19)4.2.2 步进电机驱动技术 (19)4.2.3 驱动器参数设置 (22)4.3 PLC控制步进电机 (22)4.3.1接线实物图 (23)4.3.2 控制电机方向转动 (24)4.4 程序调试 (25)第五章论文总结 (28)参考文献 (29)致谢 (30)附录 (31)第一章绪论1.1 概述可编程控制器(简称PLC) 是一种数字运算操作的电子系统,是在20 世纪60 年代末面向工业环境由美国科学家首先研制成功的。
基于THB7128和PLC的步进电机快速定位系统设计
T i & e a ay e 1 e t p e mo o s b ii o h p p r n lz s ; s e p r s h t r u dvs n i
nm e o te oio i poes a w l a te u b r n h ps in g rcs . s el s h t n m t r p e ld e a c n i v l i a d i r t o o se d a d r se dn g e ct o y n ds e e c p oe s g cn rl o sepn moo b sd o rc si o to f tp ig n t r a e n mo eae rwt m re t e sr %e t biy d rt go h odr 0 nue h sa i l t o te y tm, ad o b e wt te ih sed f h sse n cm i d i n h h h - pe g
接 收一 个脉 冲信 号所 转动 的 角度为 固有 步距 角 ,固有步 距 角与实 际步 距 角之 间的 比值为 细 分数 ,实 际步 距 角的设 置可 通过 细分 数实 现 。 本文 使用3 个拨号 开关 来设 置步进 电机 的8 种运 行方 式 ,对应 的细 分数 分 别为 :1 、 2 、8 1 、3 、6 、 l 8 、4 、 6 2 4 2 。设 开关 Ol i 为 1 f时为 0 则 “ 关一 细分 数一 实 际步 距 ,of , 开 角”的关 系为 :
a pc t n h w ta te y t m s ih rlbly p la i s o s h t h s s e i g l ea i i o h y i i t a d sa l. n tb e K y rs e wo d sep g oo ; H 1 t p i m tr T B7 n 28; P C; a e n d p c m n L r t a d i l e e t sa
基于PLC的步进电机控制系统故障诊断设计毕业设计
基于PLC的步进电机控制系统故障诊断设计毕业设计介绍本毕业设计旨在设计基于PLC的步进电机控制系统故障诊断方法。
步进电机是一种常用的精密定位装置,广泛应用于工业自动化领域。
然而,由于长时间使用和其他因素,步进电机控制系统可能会出现故障,影响到正常的工作效果和生产效率。
因此,研究如何快速准确地诊断步进电机控制系统的故障,具有重要的理论和实际意义。
设计目标本设计的目标是设计一种基于PLC的步进电机控制系统故障诊断方法,实现以下功能:- 实时监测步进电机的运行状态和参数;- 自动诊断步进电机控制系统的故障类型和位置;- 提供故障处理建议,辅助工程师进行及时修复。
设计步骤1. 确定监测点:通过分析步进电机的工作原理和控制系统的结构,确定需要监测的重要参数和信号。
2. 选择PLC:根据步骤1的结果,选择合适的PLC控制器,并搭建步进电机控制系统的硬件平台。
3. 编写PLC程序:使用PLC编程语言,编写程序实现步进电机的控制和监测功能。
4. 故障诊断算法设计:基于步骤1的监测数据和步进电机控制系统的工作原理,设计故障诊断算法,并将其嵌入到PLC程序中。
5. 测试和优化:使用真实的步进电机和模拟故障场景,对设计的控制系统进行测试,并根据测试结果进行优化和改进。
预期成果通过设计和实现基于PLC的步进电机控制系统故障诊断方法,预期实现以下成果:- 实现对步进电机运行状态和参数的实时监测;- 能够准确诊断步进电机控制系统的故障类型和位置;- 提供故障处理建议,便于及时修复故障。
参考文献以下是本毕业设计可能涉及到的一些参考文献,供进一步研究和深入了解使用:1. Smith, J. K., & Johnson, M. A. (2018). PLC programming using RSLogix 5000: Understanding ladder logic and the studio 5000 environment. CRC Press.2. Gurevich, K. I., & Andronov, V. A. (2017). Control systems PLC-prn based on mathematical modeling. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 189, No. 1, p. ). IOP Publishing.以上是对基于PLC的步进电机控制系统故障诊断设计毕业设计的简要介绍。
基于PLC的步进电机运动控制系统设计
机电工程系基于PLC的步进电机运动控制系统设计专业:测控技术与仪器指导教师:xxx姓名: xxx _______________(2011年5月9日)目录一、步进电机工作原理 (1)1。
步进电机简介 (1)2。
步进电机的运转原理及结构 (1)3。
旋转 (1)4。
步进电动机的特征 (2)1)运转需要的三要素:控制器、驱动器、步进电动机 (2)2)运转量与脉冲数的比例关系 (2)3)运转速度与脉冲速度的比例关系 (2)二、西门子S7-200 CPU 224 XP CN (2)三、三相异步电动机DF3A驱动器 (3)1。
产品特点 (3)2。
主要技术参数 (3)四、PLC与步进电机驱动器接口原理图 (5)五、PLC控制实例的流程图及梯形图 (5)1.控制要求 (5)2。
流程图 (5)3.梯形图 (6)六、参考文献 (6)七、控制系统设计总结 (6)基于PLC的步进电机运动控制系统设计一、步进电机工作原理1.步进电机简介步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。
在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单2.步进电机的运转原理及结构电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。
0、1/3て、2/3て,即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3て,C与齿3向右错开2/3て,A’与齿5相对齐,(A'就是A,齿5就是齿1)3.旋转如A相通电,B,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转子不受任何力,以下均同)。
基于PLC的步进电机控制系统设计
基于 PLC的步进电机控制系统设计摘要:步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。
本研究以PLC为控制核心,通过PLC向步进电机输出方向信号、脉冲信号,分别控制步进电机的方向和角位移,实现对步进电机的时间和角度两种模式控制,并通过组态王上位机软件实现对电机的监控。
该套设备运用于实验室立体仓库教学设备,对控制立体仓库XYZ三轴运动的准确定位起到了关键作用。
关键词:PLC;步进电机;模式控制;组态王软件1步进电机的工作机理步进电机是机电控制系统中的一种常用执行机构,主要是通过对每相线圈中的电流和顺序切换来使电机作步进式旋转。
一般来说,机电控制系统中的驱动电路由脉冲信号来控制,调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速,达到调速的目的。
步进电机三相六拍运行的供电方式为A—AB—B—BC—C—CA—A,每一循环换接6 次,共有6 种通电状态。
当A 相通电时,转子齿1、3 和定子磁极A、A'对齐。
当控制绕组A 相B 相同时通电时,转子齿2、4 受到反应转矩使转子逆时针方向转动,转子逆时针转动后,转子齿1、3 与定子磁极A、A'轴线不再重合,从而转子齿1、3 也受到一个顺时针的反应转矩,当这2 个方向相反的转矩大小相等时,电机转子停止转动。
当A 相控制绕组断电而只由B 相控制绕组通电时,转子又转过一个角度使转子齿2、4 和定子磁极B、B'对齐,三相六拍运行方式两拍转过的角度刚好与三相单三拍运行方式一拍转过的角度一样,即三相六拍运行方式的步距角为15°。
接下来的通电顺序为BC—C—CA—A,运行原理和步距角与前半段A—AB—B 一样,即通电方式每变换一次,转子继续按逆时针转过一个步距角。
如果改变通电顺序,按A—AC—C—CB—B—BA—A 顺序通电,则步进电机顺时针一步一步转动,步距角也是15°。
基于S7200﹢PLC与步进电机的位置控制系统设计
基于S7-200 ÷PLC与步进电机的位置控制系统设计一、引言1.1背景介绍1.2研究目的二、位置控制系统的原理2.1S7-200+ PLC2.2步进电机三、软件建模3.1S7-200+ PLC系统的设计3.2步进电机控制算法四、硬件实现4.1电子元器件选择4.2电路设计五、实验测试及结果5.1实验条件5.2实验结果六、总结6.1工作总结6.2展望引言随着机器人自动化技术的不断发展,位置控制技术在物流,机器人及其他自动化领域发挥着重要作用。
为了有效地控制物体的位置,位置控制系统被广泛应用。
随着PLC (可编程控制器)技术的发展,一种新的位置控制系统——基于S7-200+ PLC的步进电机位置控制系统正在形成。
本文的研究目的是设计基于S7-200+ PLC的步进电机的位置控制系统,包括硬件部分的电子元件选择和电路设计,以及软件部分的S7-200+ PLC系统设计和步进电机控制算法设计。
以此研究来证明基于S7-200+ PLC控制的步进电机位置控制系统可行性以及其有效性。
本文由以下6个部分组成:引言,位置控制系统原理,软件建模,硬件实现,实验测试及结果,总结与展望。
位置控制系统的原理2.1S7-200+ PLCS7-200+PLC是一种可编程控制器,其最大的特点是成本低价。
作为现代工业控制技术的重要组成部分,PLC可在数字信号和模拟信号中进行自动控制,并能够实现手动、机械和自动运行的不同控制模式。
它可以实现对端到端的位置控制,例如实现步进电机位置控制。
S7-200+PLC系统一般由CPU单元、I/O模块、及通讯模块组成。
其中CPU单元用于处理控制程序和运算,I/O模块用于控制外部设备的输入和输出,通讯模块用于建立与外部设备的通信链路。
2.2步进电机步进电机是一种旋转电机,其特点是应用单相施耐德的电源结构,它可以无级调节角度和转速。
它可以实现精准的位置控制, 在工控系统中有着广泛的应用,用来实现位置控制功能。
基于PLC的步进电机控制
算 产生 脉 冲 、 向信 号 , 制 步 进 电机 的驱 动 电源 , 方 控
达 到对 距 离 、 度 、 向控 制 的 目的 , 图 1 速 方 见 。操 作 面板上 的位 置旋 钮 控 制 移 动 的距 离 , 度 旋 钮 控 制 速 移 动 的速度 , 向按 钮 控 制 移 动 的方 向 , 停 按 钮 方 启/
科
学
技
术
与
T
程
1 卷 1
第二, , 三 四拍 为 O N。据 此 , 计 出 步 进 电机 控 制 设
2 步进 电机 P C控制原理和程序 L
P C对步进 电机进 行 控 制 , 要 是 根 据 步 进 电 L 主
梯形 图。如 图 1 所示 。
机 的控 制 原 理 。 向步 进 电机 驱 动 器 发 送 一 个 脉 冲
了成本 。
控单元价格昂贵 , 至远 高于主控单元。控制步进 甚
21 0 0年 1 1月 1 日收 到 7
第 一作 者简介 : 王彦军 (9 3 ) 男 , 18 一 , 陕西 榆林人 , 研究方 向 : 高低 压 电气 。E ma :a gh 12 @16 tm。 — i w nze6 6 2 .o l
控 制 电机 的启 动与 停止 。
输入
PLC
工作 可 靠 , 实 现 高精 度 快 速 开 环 控 制 的 特 点 , 能 被 广泛 应用 在各 种 不 同的 运动 控制 系统 中 。
输出
驱动 步进 电机
1 步进 电机的控制 方法
步进 电机 作为 一 种 常 用 的 电气 执 行 元 件 , 泛 广 应 用 于 自动 化 控 制 领 域 。对 步 进 电 机 的控 制 通 常 有 两种 方 法 : 种 是 采 用 专 用 控 制 器 , 种 控 制 器 一 这
基于PLC的步进电机控制系统设计
基于PLC的步进电机控制系统设计作者:***来源:《赤峰学院学报·自然科学版》2021年第01期摘要:本设计以西门子公司的S7-200可编程逻辑器为中央处理模块,以两相步进电机为控制对象,介绍了西门子S7-200PLC的控制原理和系统总体设计方法,并从软件设计方面详细地讲解了如何用PLC的移位指令和高速脉冲输出指令实现对步进电机的控制。
关键词:PLC;两相步进电机;步进电机驱动模块中图分类号:TP23 文献标识码:A 文章编号:1673-260X(2021)01-0063-050 引言在生产制造流水线中,经常需要使用定位装置或机械手臂等加工设备来实现生产元件的组装,尤其是对于精度要求较高的组装器件,更需要根据控制要求,选取高精度的电机进行精确控制来减小误差。
本设计采用西门子S7-200系列的PLC来控制步进电机[1,2],西门子S7-200PLC具有逻辑性强、编程控制简单的特点[3,4],而步进电机可以通过驱动脉冲来控制电机的角度和速度,进而达到了减小误差和精确控制的目的。
1 系统总体设计基于PLC控制的步进电机电路图如图1所示。
控制电路主要由三个部分构成,第一部分是电路的核心处理单元,由西门子S7-200系列PLC构成,本设计就是通过设置PLC高速脉冲发生器的参数来产生频率不同的高速脉冲从而实现电机控制;第二部分是由步进电机驱动板构成,步进电机驱动板主要用来给步进电机提供相应的时序电流和驱动电压;第三部分是由步进电机构成的执行机构,有了足够电压和电流的步进电机经过PLC传输来的不同频率、不同脉冲数的控制信号来达到对自身运行速度及角度的调节,实现了步进电机的驱动。
2 系统硬件设计2.1 PLC概述以前,工业控制主要都是人工手动控制,成本高还不稳定。
近年来,越来越多可靠性高,实用性强的智能控制器投入到工业生产中,可以有效减低成本,还可以使工业生产稳定化。
PLC就是其中优秀可靠的产品之一。
基于S7—200 Smart PLC的三轴定位系统的步进电机伺服控制设计
1 引 言
随着 工业 自动 化 的快速 发 展,对 于 电机 控 制的精确度和速度要求越来越 高。多轴协调 运 动控 制与复杂 曲面、曲轴 的加 工、缠绕机械、 多轴联 动数控机床等设备密切相关 。多台电机 之 间协 调性能的优劣直接影 响系统 的可靠 性和 控 制 精 度 。 所 以对 于 步 进 电机 的伺 服 控 制 至 关 重要 。 2相 关技术概述
厂 管道 与海底 管道方面的应用仍然存在较 大风 险,不 行借助 智能化水平更高 的智 能机器人完
术研 讨会 在京 召开 [J】.中国特种设 备 安 全 ,2O1 5,31(01):72.
无损 检测 自动 化技 术 是众 多学科 知 识结 成 ,因此需要针对其技术完备程度进一 步研 究, 【2】王 德 生 .图 像 自 动 识 别 技 术 在
(1)运动装置 能够 实现“开始 ”、“停止 ”、 “复位 ”功 能,并且 能够 实现手动和 自动的 自 由切 换 。
(2)在 完 成 系 统 的 复 位 后 , 在 自动 控 制
<<上 接 142页
然 气 管 道 等 。在 融入 众 多 领 域 之 后 ,无 损 检 测 务工作 量,进一步研究我 国自主研发 的管道检 技 术 保 证 , 因此 对 于 无 损 检 测 自动 化 技 术 的 研
X—Y-Z三 轴协调步进 电机的伺服控制系统 采 用 上 述 的 s7—200 Smart PLC、伺 服 驱 动 器 、 步进 电 机 、 编 码 器 、 位 置 传 感 器 等 模 块 实 现 系 统的闭环控 制,通过实时改变输入的进给脉冲 数量 、频率 、方向,然后通过步进 电机 、伺服 驱动器 ,实现运行设备的位移量 、运行速度和 方 向 控 制 的 目的 。三 轴 定 位 运 动 方 式 主 要 有 4 个 功 能 :
基于西门子S7-200PLC的步进电机控制
2 相关指 令介绍
21 高速脉 冲输 出方式 .
图 2 脉冲输 出指令格式
F g 2 P leo t u i . us up t i sr ci n f r t n t t ma u o o
1P O指 令可输 出一 串 占空 比为 5 %的 脉冲 串 ,用户 可控制 脉 冲个数 和周期 ; )T 0 2P )WM 指令 可输 出一 串 占空 比可调 的脉 冲 , 户可控 制脉 冲的周 期和频 率 . 冲 用 脉
1 硬 件系 统组成
11 步进 电机 及驱 动器 . 步进 电机是 一种将 脉 冲信号 转换成 角位 移或 直线位 移 的执行 机构 ,其转 动距离 和 角度取 决于输 入脉 冲
的个数 ,转动方 向取决 于输入 脉 冲的相 序 ;其控 制主要 有转 动方 向控 制 、匀速 控制 和加减 速 控制 . 驱 动 其 器 是一 种 能将 控 制系统 提供 的脉 冲信号转 化 为步进 电机 角位移 的器件 ,因此 ,通过 步进 电机驱 动器 就可 以 使 控制 系统 的脉 冲频率 和步进 电机 的转速 呈线性 关 系.
用 P C 高级 指令 中的 P O 和 P L T WM 指令控 制步进 电机 的转速 和 转向. 关键词 : 可编程控 制 器;步进 电机 ;转速控 制 ;转 向控 制
中 图分 类 号 :T 4 P 7 M3 ;T 2 l 文 献标 志 码 :A 文 章 编号 :1 7 — 3 62 1 ) 4 0 6 — 2 6 4 3 2 (0 2 0 — 3 0 0
12 PLC .
德 国西 门子公 司生 产 的 s —0 系列 P C应用 范 围覆盖 了所有 与 自 72 0 L
动检测 、自动化控 制相 关 的工业及 民用领 域 , 可提供 C U2 1 2 、 它 P 2 、2 2
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基于P L C步进电机控制系统的设计This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012.基于plc步进电机控制系统的设计[摘要]本文所要控制的电机为五相步进电机,采用可编程控制器对其控制,对设计原理及方法分析总结。
步进电动机优点有快速起停、定位和精确步进等,日常的生产和生活中比较普遍,控制精度高。
在工业过程控制和仪器仪表控制方面,应用的很广泛。
本文还介绍的PLC控制系统,其包括硬件结构还有原理以及PLC控制系统设计的原则方法。
以五相电机控制为例,阐述了西门子PLC在电机控制中的运用。
其基本原理、硬件准备和软件的设计,在文中都有体现。
采用的细分驱动方法,可以达到极高的精度并提高稳定性,有利于电机运行品质、转矩波动的改善。
本文内容包含PIC外部接线图、I/O地址分配、控制流程图、驱动电路选择、细分驱动分析、梯形图等,并且上位机监控界面是运用组态王软件编写。
[关键词]:S7-200;五相步进电机;梯形图;细分驱动;组态王Design of Stepping Motor Control System Based on PLC [Abstract] The motor controlled in this paper is a five phase stepper motor. It is controlled by a programmable controller. The design principle and method are analyzed and summarized. Stepping motor has the advantages of fast start stop, positioning and accurate stepping, etc., and the daily production and life are more common, and the control accuracy is high. It is widely used in industrial process control and instrument control. PLC control system is introduced, including hardware structure and principle, and the principle and method of PLC control system design. Taking five phase motor control as an example, the application of SIEMENS PLC in motor control is expounded. Its basic principle, hardware preparation and software design are embodied in this article. The subdivision drive method can achieve high accuracy and stability, and is favorable for motor quality and torque fluctuation. The contents of this paper include PIC external wiring diagram, I/O address allocation, control flow chart, drive circuit selection, subdivision drive analysis, ladder diagram and so on, and the upper computer monitoring interface is written by Kingview software.[Key words] S7-200; Five-phase stepping motor; Ladder diagram; Subdivision drive ; Configuration king目录1引言............................................... 错误!未定义书签。
步进电机的介绍...................................... 错误!未定义书签。
步进电机的应用..................................... 错误!未定义书签。
步进电机的各种控制及比较........................... 错误!未定义书签。
环形分配器步进电机控制系统...................... 错误!未定义书签。
单片机步进电机控制系统......................... 错误!未定义书签。
可编程序控制器步进电机控制系统................. 错误!未定义书签。
几种控制系统的性能比较.......................... 错误!未定义书签。
PLC选型要求 ....................................... 错误!未定义书签。
2 电气控制系统方案的选择及硬件设计...................... 错误!未定义书签。
可编程控制器的原理................................. 错误!未定义书签。
可编程控制器的选型................................. 错误!未定义书签。
控制方式的选择...................................... 错误!未定义书签。
五相步进电机的几种运行方式.......................... 错误!未定义书签。
单五拍运行方式 ................................. 错误!未定义书签。
十拍运行方式.................................... 错误!未定义书签。
双五拍运行方式.................................. 错误!未定义书签。
功能要求........................................ 错误!未定义书签。
I/O地址分配表 ................................. 错误!未定义书签。
PLC外部接线图 .................................... 错误!未定义书签。
步进电机时序图.................................... 错误!未定义书签。
3 步进电机驱动电路的选择............................... 错误!未定义书签。
步进电机驱动电源的分类.............................. 错误!未定义书签。
.细分电路的分析和选择............................... 错误!未定义书签。
4 系统设计.............................................. 错误!未定义书签。
步进电机程序设计及分析.............................. 错误!未定义书签。
PLC 程序设计....................................... 错误!未定义书签。
步进控制设计................................... 错误!未定义书签。
梯形图设计..................................... 错误!未定义书签。
5 组态软件监控设计及系统运行........................... 错误!未定义书签。
组态软件仿真实现的意义............................ 错误!未定义书签。
组态软件的设计步骤................................ 错误!未定义书签。
系统的仿真运行..................................... 错误!未定义书签。
总结.................................................... 错误!未定义书签。
致谢.................................................. 错误!未定义书签。
参考文献................................................ 错误!未定义书签。
附录.................................................. 错误!未定义书签。
附录A 程序梯形图 .................................. 错误!未定义书签。
附录B 程序语句表 .................................. 错误!未定义书签。
附录C 系统运行状态图 .............................. 错误!未定义书签。
1引言步进电机的介绍步进电机又称脉冲电机或阶跃电机,电机对传输来的电脉冲信号的分析和转换而进行相应的角位移和线位移。
在电机的负载没有超出它理论值情况下,传输来的电脉冲信号直接决定电机运行的速度和位移,此时电机速度是不受其他因素影响。
在这种情况下,我们可以很轻易对电机进行控制,通过对电脉冲信号的大小、强度和脉冲数的改变,从而实现对电机的速度和线位移进行控制。
当传输来的电脉冲信号被步进电机接收到后,它会按照预先设定进行一个角度旋转,这个动作我们将其称为“步距脚”。
它旋转的角度是固定的。
以传输来的电脉冲的个数对电动机角位移进行有效的控制,以传输来的电脉冲的频率来控制电机的加速度和速度。
步进电机的分类步进电机从构造角度来分有以下几种:反应式、永磁式和混合式。
反应式:它是由定子和转子组成,其中定子上有绕组,转子是通过软磁材料构成。
所以反应式具有简单的结构、成本比较低、步距角小,最好时候可以达到o2.1;但是也存在着缺点,比如它的动态性能差、工作效率比较低、容易发热且发热程度比较大,不容易确保它的可靠性。
永磁式:永磁式步进电机构成的材料是永磁材料,它的电机转子和定子的极数相同。
它的动态性能很好,输出力矩也比较大。