课程设计三相六拍步进电机plc控制系统

学号2014216444

《电气控制与可编程控制技术》

课程设计

（2014级本科）

系（部）院：物理与机电工学院

专业：能源与动力工程

作者姓名：周正峰

指导教师：单乐职称：助教

完成日期： 2 0 1 7 年 7月13日

目录

目录 (2)

摘要 (3)

第一章可编程程序控制器（PLC） (4)

1.1 PLC的定义 (4)

1.2 PLC的特点 (5)

1.3 步进电机的特点 (5)

第二章系统总体方案设计 (7)

2.1三相六拍步进电机的控制要求 (7)

2.2方案原理分析 (7)

第三章PLC控制系统设计 (8)

3.1输入输出编址 (8)

3.2选择PLC的类型 (8)

3.3 PLC外部接线图 (9)

3.4控制流程图： (9)

3.5梯形图程序设计 (10)

3.6语句表 (14)

3.7 主电路图 (16)

3.8元件布置图 (16)

3.9程序的运行及调试 (17)

总结 (19)

参考文献 (20)

摘要

步进电机就是一种控制精度极高的电机，在工业上有着广泛的应用。步进电机具有快速启停、精确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制机及仪表仪器的控制原件。基于PLC控制的步进电机具有设计简单，实现方便，参数设计置灵活等优点。矩角不易丢失。改善矩角特性一般通过增加步进电机的运行拍数来实现。本文主要介绍采用可编程控制器（PLC）对五相十拍步进电机进行控制的设计原理及方法进行分析。本文详细的介绍了PLC控制步进电机系统的原理，及硬件和软件的设计方法。其内容主要包括I/O分配表、PLC外部接线图、控制流程图、主电路图、梯形图、原件清单及语句表。本文设计过程中使用了十六移位寄存器，大大简化了程序的设计，使程序更简凑，方便了设计。

关键词: PLC；梯形图；三相六拍步进电机

第一章可编程程序控制器（PLC）

1.1 PLC的定义

可编程控制器（Programmable Controller）简称PC，但个人计算机（Personal Computer）也简称PC，为了区别，人们仍习惯称可编程控制器为PLC（Programmable Logical Controller）。

国际电工委员会（International Electrical Committee）于1987年颁布了可编程控制器的标准及其定义：“可编程控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。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。可编程控制器及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”

可编程控制器是60年代末在美国首先出现，当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。控制器和被控对象连接方便。随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC已不再是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的青昧，因而在冶金、化工、交通、电力等诸多领域获得广泛的应用，与机器人、CAD/CAM一起，被称为现代工业

控制的三大支柱。可编程控制器正成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。

由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。

1.2 PLC的特点

PLC作为一种专用于工业环境的、具有特殊结构的计算机，有其显著的特点。

1) 可靠性高，抗干扰能力强

传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/10~1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

2) 硬件配套齐全，功能完善，适用性强

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

3) 易学易用，深受工程技术人员欢迎