基于PLC的步进电机控制课程设计

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1、《电气控制及PLC》课程设计报告题目：步进电机的PLC控制设计专业：自动化班级：11自动化(1)班1、任务书课题名称步进电机的PLC控制设计指导教师（职称）江春红执行时间2014~2015学年第1学期第9周学生姓名学号承担任务李勇1109111021负责软件系统的设计李亚1109111020负责步进电机运行的控制原理设计李新明1109111019负责硬件系统的设计荆欢1109111018负责系统调试贾伟1109111017文档的排版和整理黄龙飞1109111016搜集整理资料黄甫趁心1109111015负责各成员之间

2、交流沟通设计目的学会运用所学的理论知识，进行步进电机运行的控制原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。设计要求步进电机为二相混合式，供电电压24VDC，功率30W，电流1.7A（或1.2A），转矩0.35NM,步矩角1.8°/0.9°，并配有细分驱动器，实现细分运行，减少振荡。摘要步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为制执行元件，是电气自动化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。例如，在仪器仪表，机

3、床设备以及计算机的外围设备中（如打印机和绘图仪等），凡需要对转角进行精确控制的情况下，使用步进电机最为理想。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。软件PLC综合了计算机和PLC的开关量控制、模拟量控制、数学运算、数值处理、网络通信、PID调节等功能，通过一个多任务控制内核，提供强大的指令集、快速而准确的扫描周期、可靠的操作和可连接各种I/O系统的及网络的开放式结构。用PLC控制步进电机的定位、转向、调速、细分有很大的优势与前景。此次设计是利用PLC的控制方法，上位机的监控

4、功能，在试验室进行模拟实现的。试验结果达到了预期的功能。关键词：软PLC；步进电机；上位机；定位；转向；调速；细分目录1引言12.方案论证与对比12.1方案一12.2方案二12.3方案对比与选择23、系统设计23.1PLC内部原理23.2二相混合式步进电机工作原理43.3驱动器原理53.4硬件与软件设计54、组态的设计74.1I/O口的定义74.2构造数据库74.3建立动画连接85、系统功能调试与性能分析85.1系统调试中的问题及解决方案85.1.1软件调试85.1.2、正反转未响应95.1.3、定位的误差95.1.

5、4、组态设计中的问题95.1.5、其它96、详细仪器清单97、总结与致谢9参考文献11附录一梯形图12附录二源程序141引言步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制,并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的执行机构。由于受脉冲的控制,其转子的角位移量和速度严格地与输入脉冲的数量和脉冲频率成正比,通过控制脉冲数量来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;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;通过改变通电顺序,从而达到改变电机旋转方向的目的。步进电机是机电一体化的关键产品，广泛应用于各种自动化控制

6、系统和机电一体化设备中。随着微电子技术和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各行各业都得到了广泛的应用。可编程逻辑控制器ProgrammablelogicController（通常称为PLC）是一种工业控制计算机，具有模块化结构、配置灵活、高速的处理速度、精确的数据处理能力、多种控制功能、网络技术和优越的性价比等性能，能充分适应工业环境，简单易懂，操作方便，可靠性高，是目前广泛应用的控制装置之一，PLC对步进电机也具有良好的控制能力，利用其高速脉冲输出功能或运动控制功能，即可实现对步进电机的控制。利用PLC

7、控制步进电机，其脉冲分配可以有软件实现，也可由硬件组成。软件PLC（SoftPLC，也称为软逻辑SoftLogic）是一种基于基于PC机开发结构的控制系统，它具有硬PLC在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特点，利用软件技术可以将标准的工业PC转换成全功能的PLC过程控制器。软件PLC提供了与硬PLC同样的功能，同时又提供了PC环境的各种优点。本文中，我们将对软PLC 进行综述，对采用PLC来进行步进电机的设计研究进行介绍。并以三菱的FN2系列的PLC为例，讨论步进电机的PLC控制系统的硬件和软件设计方法，以及利用

8、组态设计，通过上位机进行监控与PLC进行通信，从而实现对系统的控制。2.方案论证与对比2.1方案一步进电机的控制方式采用开环控制方式，即步进电机驱动系统的输入脉冲不依赖与转子的位置,而是事先按一定规律给定的。负载位置对控制电路没有反馈,因此步进电机必须正确的响应每次励磁变化。图2.1步进电机开环控制框图2.2方案二18闭环控制是不断直接或间接地