s7-200PLC对步进电机的快速精确定位控制
基于S7—200LC实现步进电机的驱动控制
基于S7—200LC实现步进电机的驱动控制【摘要】步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的的执行元件。
驱动步进电机的方法较多，本文旨在用S7-200PLC通过发送脉冲信号给步进电机的驱动器，由驱动器来驱动步进电机进行工作。
本设计采用S7-200PLC 和大功率晶体管实现对步进电机的驱动控制，硬件结构简单可靠，成本较低，实用性较强，具有良好的通用性和应用推广价值。
【关键词】步进电机；S7-200PLC；驱动器；晶体管1.引言步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种家电产品中，例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、机械手臂和录像机等。
此外也广泛应用于各种工业自动化系统中。
因此实现对步进电机良好的驱动控制显得十分必要。
驱动步进电机的方法较多，目前流行的是采用S7-200PLC驱动控制步进电机。
步进电机驱动器可以通过接收S7-200PLC发送的脉冲个数来控制步进电机的位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过接收S7-200PLC发送的脉冲频率来控制步进电机的速度和加速度，从而达到调速的目的。
许多S7-200PLC都内置了脉冲输出功能，并设置了相应的控制指令，可以很好的对步进电机进行驱动控制。
本文采用西门子公司的CPU226晶体管输出型PLC对步进电机进行驱动控制。
2.样例系统本文的驱动控制过程为：某运货小车在甲、乙两地之间运行（如图1所示），装货及卸货，在此过程中要求小车准确定位和平稳运行。
要想实现上述控制过程，只需对小车的动力装置（步进电机）进行合理的驱动控制即可。
步进电机的驱动控制方法如图2所示。
驱动控制方法是通过上位机设定参数，利用S7-200PLC输出高速脉冲信号，送给大功率管组成的驱动电路，经过步进电机驱动器去控制步进电机的准确定位和平稳运行。
本文采用的PLC 为西门子公司的CPU226DC/DC/DC、驱动器为SH-20403两相混合式步进电机细分驱动器、步进电机型号为42BYG250B，其步距角为1.8°；相电流为1.5A；保持转矩为0.43（N·m）。
用S7_200PLC的高速输出口实现步进电机位置控制的设想
开始
快速向后
到达传感器
Ｙ
ＳＱ２
Ｎ
Ｙ 快速向前
到达传感器 ＳＱ３
Ｎ
慢速向后
离开传感器
Ｎ
ＳＱ２
Ｙ 结束
《玻璃纤维》２００８年 第４期 １０
图２ 参考点寻找程序流程图
张祖光，等：用Ｓ７－２００ＰＬＣ 的高速输出口实现步进电机位置控制的设想
技术交流
ＭＯＶＷ ＶＷ１００，ＳＭＷ６８ ／／设置脉冲周期 ＰＬＳ ０ ／／发脉冲 ＩＮＴ－０ ／／中断服务程序 ＬＤ Ｍ０．０ ／／脉冲输出使能 ＭＯＶＷ ＶＷ１００，ＳＭＷ６８ ／／设置脉冲周期 ＰＬＳ ０ ／／发脉冲 ＩＮＣＷ ＶＷ２００ ／／累计实发脉冲数 ２．２ 参考点寻找程序的设计 在该控制系统中，ＳＱ２为参考点传感器。程序中 采用向后寻找，即感应块向后离开传感器的瞬间作 为参考点。为了快速准确地寻找到参考点，先快速 向后寻找，到达传感器ＳＱ２区域后改成慢速向后，直 至向后离开传感器。如果一开始排线器感应块停在 ＳＱ２与ＳＱ３之间，则向后寻找过程中会先到达后侧传 感器ＳＱ３，再向前寻找。如图２为参考点寻找流程图。 ２．３ 往复控制程序的设计 拉丝机起动后排线器先运行寻找参考点程序， 让其停在中间位置，然后作前后往复运动。 往复动程及速度可根据工艺要求随时更改。前 后两端装有限位传感器ＳＱ１和ＳＱ３。图３为往复控制流 程图。
Abstract：For the control of reciprocation of the traverse of a strand winder，the use of pulse train output instruction in combination with interrupt control technology to find reference point by programming can not only make full use of the resourses of CPU itself，but alse save the hardware configuration of the control system. The position control by a step motor is usually done by position control modules. However，SIEMENS S7-200 PLC integrate has two high-speed outlets of 20 kHz，which can replace the modules for position control if they are properly used. Key words：S7-200 PLC；position control；high-speed outlet；winder；traverse
s7-200步进电机控制s-200步进电机控制s7-200步进电机控制s7-200步进电机控制
PTOx_RUN子程序（运行轮廓）
• PTOx_RUN子程序（运行轮廓）命 令PLC执行存储于配置／轮廓表的 特定轮廓中的运动操作。开启EN位 会启用此子程序。在懲瓿蓲位发出 子程序执行已经完成的信号前，请 确定EN位保持开启。
• 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、 永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相 式步进电机等。
• 电机固有步距角：
• 它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所 转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值 。
• 如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表 示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°）， 这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它 不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的 步距角和驱动器有关。
• Error（错误）参数包含本子程序的结果。 如果PTO向导的HSC计数器功能已启用， C_Pos参数包含用脉冲数目表示的模块； 否则此数值始终为零。
编程
运行。 • 脉宽时间 = 0 占空比为0%：输出关闭。 • 周期 < 2个时间单位 周期的默认值为两个时间单
位。
• PTO操作
• PTO为指定的脉冲数和指定的周期提供方 波（50%占空比）输出。PTO可提供单脉冲 串或多脉冲串（使用脉冲轮廓）。您指定 脉冲数和周期（以微秒或毫秒递增）。
• 周期范围从10微秒至65,535微秒或从2毫秒 至65,535毫秒。
产生一个高速脉冲串或一个脉冲调制波形。 • Q0.0 • Q0.1
• 当Q0.0/Q0.1作为高速输出点使用时，其普 通输出点禁用，反之。
S7-200控制步进电机
步进电机是工业自动化过程当中经常用到的一种控制传动机构，它是通过接受输入脉冲，然后每个脉冲转动一定的步距（角度）来完成对执行机构的控制传动的。
使用PLC可以通过特殊功能存储器（SM）或者增加EM253位控模块来控制步进电机，但是使用SM需要熟悉每一位的意义，而且编程烦琐。
如果为PLC增加功能扩展模块，无疑会增加产品成本。
鉴于这些原因并结合本人的实践经验，本文利用STEP 7-Micro/WI N 位置控制向导来实现应用PLC控制步进电机的运动功能。
1 操作步骤[2]使用STEP 7——Micro/WIN位置控制向导，为线性脉冲串输出（PTO）操作组态一个内置输出。
启动位置控制向导，可以点击浏览条中的向导图标，然后双击PTO/PWM图标，或者选择菜单命令工具→位置控制向导。
（1）在位置控制向导对话框中选择“配置S7-200 P LC内置PTO/PWM操作”。
（2）选择Q0.0或Q0.1，组态作为PTO的输出。
（3）从下拉对话框中选择“线性脉冲串输出（PTO）”。
（4）若想监视PTO产生的脉冲数目，点击复选框选择使用高速计数器。
（5）在对应的编辑框中输入最高电机速度（MAX_SPE ED）和电机的启动/停止速度（SS_SPEED）的数值。
（6）在对应的编辑框中输入加速和减速时间。
（7）在移动包络定义界面，点击新包络按钮允许定义包络，并选择所需的操作模式。
a）对于相对位置包络：输入目标速度和脉冲数。
然后，可以点击“绘制包络”按钮，查看移动的图形描述。
若需要多个步，点击“新步”按钮并按要求输入步信息。
b）对于单速连续转动：在编辑框中输入目标速度的数值。
若想终止单速连续转动，点击子程序编程复选框，并输入停止事件后的移动脉冲数。
（8）根据移动的需要，可以定义多个包络和多个步。
（9）选择完成结束向导。
2 应用实例本例通过PLC控制步进电机在车轮自动超声探伤中的应用，进一步说明利用STEP 7-Micro/WIN 位置控制向导来实现利用PLC控制步进电机的具体操作过程。
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S7-200PLC与步进电机的位置控制系统设计
步 进 电机驱 动器 ，用 于放 大控 制 信号 ，驱 动步 进 电机 ，带动 负载 ，步进 电机 系 统 的性 能很大 程度
上 取决 于步 进 电机 驱动器 。
设计 了一套基于 Ｓ ７ ， ２ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ的步进 电机位 置控制 系统， 由软件和硬件两部分组成 。使用 Ｐ Ｌ Ｃ高速脉冲
输 出功 能，控制步进 电机运动 。旋转编码器 作为系统的检测元件，其输 出脉冲信号反馈到 Ｐ Ｌ Ｃ，利用 Ｐ Ｌ Ｃ 的高 速计数功能 ，实现位置 的半 闭环控制 。 关键词 Ｐ Ｌ Ｃ 步进 电机 步进 电机驱动器 脉冲编码器
精 密制 造 与 自动化
２ ０ １ ６ 年第 ４ 期
基于 ￥ ７ － ２ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ与步进 电机 的位置控制 系统 设计
谷 纪 广 唐 明媚
（ １ ． 新 地 能源 工 程技 术有 限公司 河 北廊坊 ０ ６ ５ ０ ０ １ ；
２ ．北华 航 天工业 学 院
摘 要
河北 廊坊 ０ ６ ５ ０ ０ ０ ）
上 的拨 码开 关选 择设 定 。 旋 转编码 器 为 电压 ２ ４ Ｖ 的光 电编码 器 ，有 黑 、
丢 步现 象 ，停止 时 转速过 高 易 出现 过 冲现 象 ，所 以 为保证 其控 制精 度 ，往往 加 入反馈 环 节组 成高 性 能
的 闭环 、 半 闭环 控制 系统 。本文采 用 旋转 编码 器作
旋 转编 码器 是 一种光 电式旋转 测 量装 置 ，它将 被 测 的角位 移直 接转 换成 数字 信 号（ 高速脉 冲信 号 ） 。 此 信号 输入 给 Ｐ Ｌ Ｃ， 利用 Ｐ Ｌ Ｃ 的高速 计数器 进 行计
S7—200PLC的PTO在步进电机位置控制中的应用
S7—200PLC的PTO在步进电机位置控制中的应用研究了高速脉冲串输出在步进电机位置控制中的应用，包括应用PLS指令、MAP指令库及位置控制指令向导等方法。
给出了系统构成，说明了各种方法的应用。
对步进电机的位置控制有实际意义。
标签：S7-200；步进电机；位置控制；PTO；MAP；PLS引言作为自动控制系统中的执行元件，步进电机的应用十分广泛，主要原因是步进电机有很多优点，其中它的控制方法比较简单。
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个数。
可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，进行调速；可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，进行准确定位。
控制步进电机的方法较多，目前流行的是采用PLC通过步进电机驱动器来控制步进电机。
为了配合步进电机的控制，许多PLC都内置脉冲输出功能，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。
为了实现对步进电机的开环定位控制，可以通过PLC控制输出脉冲来实现。
本文应用SIEMENS公司S7-200PLC来控制步进电机。
SIEMENS公司S7-200PLC 主要提供了以下几种方式的开环定位控制：脉冲串输出（PTO）、EM253位控模块、自由口通信等。
文章主要探讨PTO这种方式。
1 步进电机位置控制系统1.1 硬件系统步进电机位置控制系统由PLC、步进电机驱动器、步进电机和丝杠组成。
系统选择的PLC为SIEMENS公司CPU226DC/DC/DC型。
選用的步进电机是42H2P4812A4的两相混合式步进电机，该型号的步进电机步矩角为1.8°，相电流1.2A，静转矩4.5kg·cm，额定转速400rmp。
选用的驱动器型号为2MA320，该驱动器的供电电压DC12-36V ，驱动电流0.3-2.0A，细分精度1-128细分，可驱动任何2.0A相电流以下两相、四相混合式步进电机。
由于上述步进电机的相电流为1.2A，驱动器的SW1-SW3分别设置为：ON、OFF、OFF，即输出峰值电流为1.5A，SW5-SW7分别设置为ON、ON、ON，即细分设定为200步/圈。
基于西门子S7—200SMARTPLC的步进电机控制
基于西门子S7—200SMARTPLC的步进电机控制作者：范长青来源：《无线互联科技》2019年第03期摘要：文章介绍利用西门子S7-200 SMART PLC输出的高速脉冲输出信号及方向信号来控制步进电机驱动器，从而驱动步进电机运转，实现精确定位、正转、反转、急停、位置归零等功能。
这种控制方式简单易行，成本比较低，精度较高。
关键词：PLC；步进电机；位置控制；运动控制PLC作为新型的电控装置，由于具有可靠性高、通用性好、环境适应性好、抗干扰能力强、接线简单、编程简单易学和体积小等优点，已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、机械制造等各行各业。
步进电机只有周期性的误差而无累积误差，并且控制精度稳定、准确，步进电机已经广泛应用于各类开环控制中[1]。
本文利用西门子S7-200 SMART系列ST30的高速脉冲输出实现步进电机位置控制功能，给出了位置控制系统设计方案，实验表明能够实现精确定位控制。
1 控制原理步进电机是用电脉冲信号进行控制的，每输入一个脉冲信号，输出轴便转动一定的角度或前进一步。
步进电机输出轴的角位移量与输入脉冲成正比，控制输入的脉冲数就能准确地控制输出的角位移量，精准地定位。
步进电机输出轴的转速与输入的脉冲频率成正比，控制输入的脉冲频率就能准确地控制步进电机的转速。
改变控制绕组的通电顺序，步进电机就能反转。
因此，可以通过控制输出脉冲数量、频率和控制绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。
本系统是利用西门子S7-200 SMART自带的脉冲发生器向步进电机发出脉冲信号和方向控制信号，并通过调节步进电机驱动器的拨码开关实现脉冲频率变化，以此来控制电机的速度变化。
这种方法可以实现步进电机的正转控制和反转控制，可实现在运转状态下，正向或反向的切换；在停止状态下，可正向或反向启动电机；在运转中实时改变旋转速度大小，并且可以实现低速运转[2-3]。
步进电机控制系统框如图1所示。
2 系统硬件设计本控制系统选用西门子S7-200 SMART系列的ST30 PLC作为控制器，S7-200 SMART系列的ST 30 PLC有18个输入点，12个输出口，两个PTO /PWM 输出端口（Q0.0，Q0.1）。
西门子S7-200 在步进,伺服脉冲定位、高速计数、PID 回路控制中的应用
西门子S7-200在步进，伺服脉冲定位、高速计数、PID回路控制中的应用Siemens编程器S7-200系列用在中小型设备上的自动系统的控制单元，适用于各行各业，各种场合中的检测，监测及控制。
在这里，和大家一起来讨论S7-200几个使用方面的情况。
1.步进，伺服脉冲定位控制。
在设备的控制系统中，有关运动控制是很重要的，下面我们来看一看西门子S7-200系列PLC怎样来实现这 个功能。
首先，确定使用哪个端口来发脉冲，如采用Q0.0发脉冲，则它的控制字为SMB67，脉冲同期为SMW68，脉 冲个数存放在SMD72中，下面是控制字节的说明：Q0.0 Q0.1 控制字节说明SM67.0 SM77.0 PTO/PWM更新周期值 0=不更新，1=更新周期值SM67.1 SM77.1 PWM更新脉冲宽度值 0=不更新，1=脉冲宽度值SM67.2 SM77.2 PTO更新脉冲数 0=不更新，1=更新脉冲数SM67.3 SM77.3 PTO/PWM时间基准选择 0=1微秒值，1=1毫秒值SM67.4 SM77.4 PWM更新方法 0=异步更新，1=同步更新SM67.5 SM77.5 PTO操作 0=单段操作，1=多段操作SM67.6 SM77.6 PTO/PWM模式选择 0=选择PTO，1=选择PWMSM67.7 SM77.7 PTO/PWM允许 0=禁止PTO/PWM，1=允许这样根据以上表格，我们得出Q0.0控制字：SMB67为：10000101采用PTO输出，微妙级周期，发脉冲的周期（也就是频率）与脉冲个数都要重新输入。
10000101转化为 16进制 为85，有了控制字以后，我们来写这一段程序：根据上面这段程序，我们知道了控制字的使用，同时也知道步进电机的脉冲周期与冲个数的存放位置（对 Q0.0来说是SMW68与SMD72）。
当然，VW100与VD102内的数据不同的话，步进电机的转速和转动圈数就不一样。
西门子S7-200系列PLC在步进电机定位控制中的应用
西门子S7-200系列PLC在步进电机定位控制中的应用
西门子S7-200系列PLC可以在步进电机定位控制中扮演关键
角色。
步进电机是一种常用于精确位置控制的电机，可以在不使用传感器的情况下实现准确的位置控制。
PLC可以通过控
制步进电机的驱动器，实现对步进电机的定位控制。
PLC可以接收外部输入信号，用于触发步进电机的运动。
这
些信号可以包括启动信号、停止信号、以及指令信号等。
PLC
可以根据不同的输入信号状态，控制步进电机的运动方向和速度。
PLC可以与步进电机控制器进行通信，以发送指令和接收状
态反馈。
PLC通过发送指令，控制步进电机按照指定的步进
角度或者位置移动。
同时，PLC可以接收步进电机控制器的
状态反馈信息，包括是否到达目标位置、是否超出限位等，以便进行适当的控制策略。
PLC可以与外部设备（例如传感器、触发器等）进行联动，
实现更加复杂的步进电机定位控制。
通过接收外部设备的信号，PLC可以根据具体的应用需求，进行逻辑判断和控制操作，
以实现更加灵活和精确的步进电机定位控制。
西门子S7-200系列PLC在步进电机定位控制中具有广泛的应用。
它可以根据各种输入信号状态，控制步进电机的运动方向和速度，实现精确的位置控制。
同时，PLC还可以与步进电
机控制器和外部设备进行通信和联动，实现更加复杂的控制策略。
PLC对步进电机的快速精确定位控制
PLC对步进电机的快速精确定位控制(附PLC原程序） 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
当步进驱动器接收到一个脉冲信号时就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），其旋转以固定的角度运行。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量以达到准确定位的目的;同时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而达到调速的目的。
步进电机作为一种控制用的特种电机，因其没有积累误差（精度为100%）而广泛应用于各种开环控制。
1 定位原理及方案1.1 步进电机加减速控制原理步进电机驱动执行机构从一个位置向另一个位置移动时，要经历升速、恒速和减速过程。
当步进电机的运行频率低于其本身起动频率时，可以用运行频率直接起动并以此频率运行，需要停止时，可从运行频率直接降到零速。
当步进电机运行频率fb>fa（有载起动时的起动频率）时，若直接用fb频率起动会造成步进电机失步甚至堵转。
同样在fb频率下突然停止时，由于惯性作用，步进电机会发生过冲，影响定位精度。
如果非常缓慢的升降速，步进电机虽然不会产生失步和过冲现象，但影响了执行机构的工作效率。
所以对步进电机加减速要保证在不失步和过冲前提下，用最快的速度（或最短的时间）移动到指定位置。
步进电机常用的升降频控制方法有2种：直线升降频和指数曲线升降频。
指数曲线法具有较强的跟踪能力，但当速度变化较大时平衡性差。
直线法平稳性好，适用于速度变化较大的快速定位方式。
以恒定的加速度升降，规律简练，用软件实现比较简单，本文即采用此方法。
1.2 定位方案要保证系统的定位精度，脉冲当量即步进电机转一个步距角所移动的距离不能太大，而且步进电机的升降速要缓慢，以防止产生失步或过冲现象。
但这两个因素合在一起带来了一个突出问题：定位时间太长，影响执行机构的工作效率。
因此要获得高的定位速度，同时又要保证定位精度，可以把整个定位过程划分为两个阶段：粗定位阶段和精定位阶段。
粗定位阶段，采用较大的脉冲当量，如0.1mm/步或1mm/步，甚至更高。
基于S7-200PLC步进电机调速控制—步进驱动控制系统设计论文
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)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。
如何简单通过S7-200SMARTPLC运动控制面板进行调试步进电机
如何简单通过S7-200SMARTPLC运动控制面板进行调试步进电机话说运动控制，大家第一时间想到的是步进、伺服、电机等一系列名词，那么必须要编写程序才能调试和控制步进电机吗？当然不是，在我们S7-200SMART PLC中可以通道运动向导组态后再进行运动控制面板进行简单的调试和控制，接下来就带大家来一步一步实现这个功能。
一、基本概念S7-200SMART系列对应标准型的晶体管输出型PLC可以支持100KHZ的高速脉冲输出，除ST20的CPU支持2轴的高速脉冲输出外，其余CPU可以支持3轴的高速脉冲输出。
步矩角：每输入一个脉冲信号时，电机转子转过的角度称为步矩角。
步矩角的大小可以直接影响电机的运行精度。
细分：细分是指电机运行时的实际步矩角是基本步矩角的几分之一。
二、步进驱动器接线与细分电流设置第一步：（步进驱动器接线）第二步：（细分与额定电流拨码）根据以上三张图片可得细分为：电机一转需要的脉冲数1600，SW1、SW2、SW3分别为：OFF、ON、OFF额定电流：额定电流是1.2A，根据1.2A可在步进驱动器上拨码SW4、SW5、SW6分别为：ON、OFF、ON三、编程软件组态配置运动向导第一步：（STEP 7-MicroWIN SMART编程软件—左上角菜单栏—工具—运动）第二步：（选择组态轴0）第三步：（根据自己的意愿来设置轴名称）第四步：（测量系统单位—工程单位—电机一次旋转需要的脉冲数1600—测量的基本单位—MM—电机一次旋转产生多少距离的运动—2.0）第五步：（方向控制—相位—单相2输出—极性—正）单相（2输出）：组态时如果选择单相两输出，则一个输出（P0）控制脉冲，另一个输出（P1）控制方向。
如果需要正向运行时，则P1为高电平有效，如果需要负向运行时，则P1位低电平有效。
第五步：（正限位—启用—输入I0.5—响应—立即停止—有效电平—上限）输入I0.5是根据你实际设备正限位开关与PLC接线输入点得来的。
S7200PLC在步进电机定位控制中的应用
S7-200PLC在步进电机定位控制中的应用1 引言PLC输出的集成脉冲可通过步进电机进行定位控制。
关于定位控制，调节和控制操作之间存在一些区别。
步进电机不需要连续的位置控制，而在控制操作中得到应用。
在以下的程序例子中，借助于CPU214所产生的集成脉冲输出，通过步进电机来实现相对的位置控制。
虽然这种类型的定位控制不需要参考点，本例还是粗略地描述了确定参考点的简单步骤。
因为实际上它总是相对一根轴确定一个固定的参考点，因此，用户借助于一个输入字节的对偶码(Dual coding)给CPU 指定定位角度。
用户程序根据该码计算出所需的定位步数，再由CPU 输出相关个数的控制脉冲。
2 系统结构如图1所示。
3 硬件配置如表1所示。
4 软件结构4.1 PLC的输入信号与输出信号PLC的部分输入信号与输出信号，以及标志位如表2所示。
4.2 系统软件设计PLC的程序框图如图2所示。
4.3 初始化在程序的第一个扫描周期(SM0.1=1)，初始化重要参数。
选择旋转方向和解除联锁。
4.4 设置和取消参考点如果还没有确定参考点，那么参考点曲线应从按“START”按扭(I1.0)开始。
CPU有可能输出最大数量的控制脉冲。
在所需的参考点，按“设置/取消参考点”开关(I1.4)后，首先调用停止电机的子程序。
然后，将参考点标志位M0.3置成1，再把新的操作模式“定位控制激活”显示在输出端Q1.0。
如果I1.4的开关已激活，而且“定位控制”也被激活(M0.3=1)，则切换到“参考点曲线”参考点曲线。
在子程序1中，将M0.3置成0，并取消“定位控制激活”的显示(Q1.0=0)。
此外，控制还为输出最大数量的控制脉冲做准备。
当再次激活I1.4开关，便在两个模式之间切换。
如果此信号产生，同时电机在运转，那么电机就自动停止。
实际上，一个与驱动器连接的参考点开关将代替手动操作切换开关的使用，所以，参考点标志能解决模式切换。
4.5 定位控制如果确定了一个参考点(M0.3=1)而且没有联锁，那么就执行相对的定位控制。
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S7—200 Smart PLC的三轴定位系统的步进电机伺服控制设计
基于S7—200 Smart PLC的三轴定位系统的步进电机伺服
控制设计
刘凯
【期刊名称】《电子技术与软件工程》
【年(卷),期】2018(000)006
【摘要】为了能够提高多台电机协调性从而提高自动化系统的控制可靠性和精确度，本文以S7-200 Smart CPU作为控制核心，以三轴定位为控制方法，分析研究步进电机的控制。
从实际工程中可知，三轴定位对步进电机的速度、精度以及可靠性都有较好的控制效果。
【总页数】2页(P143-144)
【作者】刘凯
【作者单位】中电科技重庆声光电有限公司,重庆市400060
【正文语种】中文
【中图分类】TM383.605
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用S7-200PLC的高速输出口实现步进电机位置控制的设想
用S7-200PLC的高速输出口实现步进电机位置控制的设想张祖光;陶健;周怡;王再勇
【期刊名称】《玻璃纤维》
【年(卷),期】2008(000)004
【摘要】介绍了以拉丝机排线器的往复控制为例,用脉冲串输出指令,结合中断控制技术,通过编程实现参考点寻找、往复控制等位置控制的方法,既充分利用CPU本身的资源,也节省控制系统的硬件配置.用PLC实现步进电机的位置控制一般采用专用的位控模块.西门子S7-200 PLC集成有两路20 kHz的高速输出口,如能很好的利用,可以代替位控模块实现位置控制.
【总页数】3页(P9-11)
【作者】张祖光;陶健;周怡;王再勇
【作者单位】中材科技股份有限公司,南京,210012;中材科技股份有限公司,南京,210012;中材科技股份有限公司,南京,210012;中材科技股份有限公司,南
京,210012
【正文语种】中文
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PＬＣ对步进电机的快速精确定位控制
(2012-０９-29 21：0１:４3)
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PＬC对步进电机的快速精确定位控制
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
当步进驱动器接收到一个脉冲信号时就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”）,其旋转以固定的角度运行。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量以达到准确定位的目的;同时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而达到
调速的目的。
步进电机作为一种控制用的特种电机，因其没有积累误差（精度为１0０%）而广泛应用于各种开环控制。
ﻫ 1 定位原理及方案
1．1 步进电机加减速控制原理ﻫ步进电机驱动执行机构从一个位置向另一个位置移动时,要经历升速、恒速和减速过程。
当步进电机的运行频率低于其本身起动频率时,可以用运行频率直接起动并以此频率运行，需要停止时,可从运行频率直接降到零速。
当步进电机运行频率fb>fa（有载起动时的起动频率）时，若直接用fb频率起动会造成步进电机失步甚至堵转。
同样在fｂ频率下突然停止时,由于惯性作用,步进电机会发生过冲,影响定位精度。
如果非常缓慢的升降速，步进电机虽然不会产生失步和过冲现象，但影响了执行机构的工作效率。
所以对步进电机加减速要保证在不失步和过冲前提下,用最快的速度(或最短的时间)移动到指定位置。
步进电机常用的升降频控制方法有２种:直线升降频和指数曲线升降频指数曲线法具有较强的跟踪能力,但当速度变化较大时平衡性差。
直线法平稳性好,适用于速度变化较大的快速定位方式。
以恒定的加速度升降,规律简练,用软件实现比较简单,本文即采用此方法。
1.2 定位方案
要保证系统的定位精度,脉冲当量即步进电机转一个步距角所移动的距离不能太大,而且步进电机的升降速要缓慢,以防止产生失步或过冲现象。
但这两个因素合在一起带来了一个突出问题：定位时间太长,影响执行机构的工作效率。
因此要获得高的定位速度,同时又要保证定位精度,可以把整个定位过程划分为两个阶段：粗定位阶段和精定位阶段。
粗定位阶段,采用较大的脉冲当量,如0．1ｍｍ/步或1mm/步，甚至更高。
精定位阶段,为了保证定位精度，换用较小的脉冲当量,如０.01ｍm/步。
虽然脉冲当量变小，但由于精定位行程很短(可定为全行程的五十分之一左右），并不会影响到定位速度。
为了实现此目的，机械方面可通过采用不同变速机构实现。
工业机床控制在工业自动化控制中占有重要位置，定位钻孔是常用工步。
设刀具或工作台欲从Ａ点移至C点，已知AC=２00mm,把AＣ划分为AB与BC两段，AB=19６mｍ,ＢC=4mm，AB段为粗定位行程，采用0.1mm/步的脉冲当量依据直线升降频规律快速移动,BC段为精定位行程，采用0.0１mm/步的脉冲当量，以B
点的低频恒速运动完成精确定位。
在粗定位结束进入精定位的同时，ＰLC自动实现变速机构的更换。
2 定位程序设计ﻫ 2.1 PLＣ脉冲输出指令ﻫ目前较为先进的PLC不仅具有满足顺序控制要求的基本逻辑指令，而且还提供了丰富的功能指令。
SiemenｓＳ7-20０系列ＰLＣ的PLＵＳ指令在Ｑ０.0和Q0．１输出ＰTO或ＰWＭ高速脉冲，最大输出频率为２0KＨz。
脉冲串(PTO)提供方波输出（50%占空比）,用户控制周期和脉冲数。
脉冲宽度可调制(ＰWM）酮能提供连续、变占空比输出，用户控制周期和脉冲宽度。
本文采用PTO的多段管线工作方式实现粗定位,PTO的单段管线方式实现精定位。
ﻫ上述例子中，假定电机的起动和结束频率是2ＫHz，最大脉冲频率是10KHｚ。
在粗定位过程中，用20０个脉冲完成升频加速，400个脉冲完成降频减速。
使用ＰLC的ＰTＯ多段管线脉冲输出时,用下面的公式计算升降频过程中的脉冲增量值。
ﻫ给定段的周期增量=(ECＴ—ICT）/Q 式中：ECT=该段结束周期时间ﻫＩCT=该段初始周期时间ﻫ利用这个公式,加速部分(第１段)周期增量为2,减速部分(第3段）周期增量为1。
因第2
段是恒速部分，故周期增量为0。
如果ＰTO的包络表从VB５０0开始存放,则表1为上例的包络表值。
2．２源程序
//主程序ﻫ LＤＳＭ0．1 //首次扫描为1
Ｒ Q0.0，１ //复位映像寄存器位ﻫCALL 0 //调用子程序0,初始化粗定位相关参数
ＬD M0．０ //粗定位完成
ＲＱ0.0，１ﻫ CALL 1 //调用子程序1，初始化精定位相关参数
//子程序0,粗定位ﻫ LＤ SＭ0.0
MOVＢ 16#A0，SMＢ6７ //设定控制字:允许PTO操作，选择ｍs增量,选择多段操作
MOＶW ５00，ＳMW１６8 ／/指定包络表起始地址为V５00ﻫMOVB 3，VB500 ／/设定包络表段数是3
ＭOVW 500，VW501 ／／设定第一段初始周期为500ｍs
MＯＶＷ -2，VＤ503 ／/设定第一段周期增量为－2ms
MOVD 2００，VD5０５／/设定第一段脉冲个数为200ﻫMOVW １０0，VW50９ /／设定第二段初始周期为１０0ｍsﻫＭOVＷ 0，VD５１１ //设定第二段周期增量为０msﻫ MOVD １360,ＶD513 //设定第二段脉冲个数为1３6０ﻫ MＯＶＷ 100，ＶW517 ／／设定第三段初始周期为10０ｍs
MＯVW １,VD519 //设定第三段周期增量为1ｍsﻫＭOＶD 4００，VＤ521 //设定第三段脉冲个数为4０0ﻫAＴCＨ 2,19 //定义中断程序２处理PTO完成中断
ENI ／/允许中断ﻫ PLS 0 //启动PTＯ操作
//子程序1，精定位ﻫＬD SＭ0.0 //首次扫描为１
MOVB 16#8D,SMＢ67 ／／允许ＰTO功能，选择ms增量,设定脉冲数和周期ＭＯVW ５00，SMW68 //设定精定位周期为500ms
ＭOVD ４00，SＭD72 //设定脉冲个数为４00
ATCＨ３，１９／/定义中断程序3处理PTO完成中断ﻫ ENＩ //允许中断ﻫＰLS 0 /／启动PTO操作
／/中断程序2
ＬD ＳＭ0.0 ／／一直为1
= M0.0 //启动精定位
ﻫ／/中断程序３
LD SM0．0 //一直为１
= M０.１／／实现其他功能
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