東北石油大學步進電機的PLC控制課程設計

1、東北石油大學課程設計課程PLC 控制系統(tǒng)課程設計題目步進電機的 PLC 控制院系電氣信息工程學院自動化系專業(yè)班級自動化 11-班學生姓名學生學號1106011401指導教師2014年11月28日東北石油大學課程設計任務書課程PLC 控制系統(tǒng)課程設計題目步進電機的 PLC 控制專業(yè)自動化姓名學號1106011401主要內(nèi)容：1. 設計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖等；2. 系統(tǒng)有啟動、停止功能；3. 運用功能指令進行 PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；4. 用組態(tài)王監(jiān)控組態(tài)軟件，設計出上位監(jiān)控系統(tǒng)；5. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設計；6. 進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)步進電機的控制要

2、求?；疽螅?. 在步進電機為二相混合式，供電電壓 24VDC，功率 30 W，電流 1.7A（或 1.2A ），轉(zhuǎn)矩0.35NM，步矩角 1.8 /0.9 ，并配有細分驅(qū)動器，實現(xiàn)細分運行，減少振蕩；2. 控制器為 S7-200PLC，設計出 PLC的控制程序，實現(xiàn)速度、方向、定位、細分等控制功能。主要參考資料：1 張鳳珊可編程序控制器 M 北京 : 中國輕工業(yè)出版社， 20032 齊占慶電氣控制技術(shù) M 北京 : 機械工業(yè)出版社， 20023 張萬忠可編程控制器應用技術(shù) M 北京 : 化學工業(yè)出版社， 20014 李道霖 PLC原理及應用 M 北京 : 電子工業(yè)出版社， 20045 郁漢

3、琪可編程序控制器應用技術(shù) M 南京 : 東南大學出版社， 2003完成期限2014.11.242014.11.28指導教師專業(yè)負責人2014年 11 月 24日目錄第一章控制工藝流程分析11.1步進電機 PLC控制的控制過程描述11.2步進電機 PLC控制的控制工藝分析1第二章控制系統(tǒng)總體方案設計32.1系統(tǒng)硬件組成32.2控制方法分析42.3 I/O分配52.4系統(tǒng)接線圖設計6第三章控制系統(tǒng)梯形圖程序設計83.1控制程序流程圖設計83.2控制程序時序圖設計83.3控制程序設計思路9第四章監(jiān)控系統(tǒng)設計104.1 PLC 與上位監(jiān)控軟件通訊104.2上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設計104.3實現(xiàn)的效果11第

4、五章系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析125.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題125.2結(jié)果分析12課程設計心得14參考文獻15附錄16PLC 控制系統(tǒng)課程設計第一章控制工藝流程分析1.1步進電機 PLC控制的控制過程描述步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。 在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)， 而不受負載變化的影響，當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號， 它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量， 從而達到準確定位的目的； 同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動

5、的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。通常電機的轉(zhuǎn)子為永磁體， 當電流流過定子繞組時， 定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。 該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度， 使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。 當定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。 轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。 每輸入一個電脈沖， 電動機轉(zhuǎn)動一個角度前進一步。 它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、 轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。 改變繞組通電的順序， 電機就會反轉(zhuǎn)。 所以可用控制脈沖數(shù)量、 頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉(zhuǎn)動。步進電機驅(qū)動器，它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的角位移， 或者說：控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號， 通過驅(qū)動器就使步進

6、電機旋轉(zhuǎn)一個步距角。 也就是說步進電機的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。 所以控制步進脈沖信號的頻率， 就可以對電機精確調(diào)速；控制步進脈沖的個數(shù)，就可以對電機精確定位。步進電機驅(qū)動器有很多， 應以實際的功率要求合理的選擇驅(qū)動器。步進電機需要提供具有一定驅(qū)動能力的脈沖信號才能正常工作， 脈沖信號由單片機輸出的激勵信號經(jīng)過脈沖分配產(chǎn)生。 脈沖分配可以通過硬件模擬分配電路實現(xiàn)， 也可以利用軟件方便地實現(xiàn)。 一個完整的驅(qū)動電路不僅需要激勵信號， 還需有足夠的功率。 在一般的電路驅(qū)動中， 需將由 CPU產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過功率放大后， 再接到步進電機輸入端。 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展， 逐漸出現(xiàn)了很多專門

7、用于步進電機控制的脈沖分配芯片， 它們配合功率放大的驅(qū)動電路可以實現(xiàn)步進電機的驅(qū)動。1.2步進電機 PLC控制的控制工藝分析可編程序控制器簡稱 PLC，是在繼電器控制和計算機控制的基礎上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心， 把自動化技術(shù)、 計算機技術(shù)、 通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。它具有可靠性高、環(huán)境適應性好、編程簡單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點，因此迅速普及并成為當代工業(yè)自動化的支柱設備之一。PLC所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離， 使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離；各輸入端均采用 RC濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為 1020ms；各模塊

8、均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾；采用性能優(yōu)良的開關電源：具有良好的自診斷功能 一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況， CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大；簡化編程語言，對信息進行保護和恢復設置警戒時鐘 WDT；對程序和動態(tài)數(shù)據(jù)進行電池后備。上1PLC 控制系統(tǒng)課程設計述措施使 PLC有高的可靠性。而采用循環(huán)掃描工作方式也提高其抗干擾能力。PLC在工業(yè)自動化領域起著舉足輕重的作用。在國內(nèi)外已廣泛應用于機械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、交通等行業(yè)。實踐證明 80以上的工業(yè)控制可以使用 PLC來完成。 PLC可用于邏輯順序控制、過程控制、運動及位置控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)等。使

9、用 PLC可實現(xiàn)步進電機的控制?？墒共竭M電機動作的抗干擾能力強、可靠性高。時至今日，軟件以及電子設備等相關技術(shù)都有了長足發(fā)展。 雖然軟件的發(fā)展速度比不上硬件的發(fā)展速度那么迅速， 但已能滿足現(xiàn)在的工業(yè)需求。 對步進電機的傳統(tǒng)控制通常完全由硬件電路搭接而成。 隨著 PLC的普及，現(xiàn)在已普遍采用硬件與軟件相結(jié)合的方式對其進行控制，這種控制方法有很多優(yōu)點，比如：可以實現(xiàn)高精度的控制，降低成本，降低控制難度，簡化控制電路等。今后步進電機的總體發(fā)展趨勢是向著低功耗、高頻率精度、 多功能、高度自動化和智能化的方向發(fā)展。PLC作為簡單化了的計算機， 功能完備、靈活、通用、控制系統(tǒng)簡單易懂， 價格便宜，可現(xiàn)場修

10、改程序，體積小、硬件維護方便，價格便宜等優(yōu)點，在全世界廣泛應用，為生產(chǎn)生活帶來巨大效益方便。 因此，通過研究用 PLC來控制步進電動機的， 既可實現(xiàn)精確定位控制，又能降低控制成本，還有利于維護。 以往的步進電動機需要靠驅(qū)動器來控制，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展完善， PLC具有了通過自身輸出脈沖直接步進電動機的功能， 這樣就有利于步進電動機的精確控制。PLC對步進電機的控制主要包括三個方面，即步進電機的轉(zhuǎn)速控制、方向控制、步數(shù)控制。改變步進電機定子繞組的通電順序，就改變步進電機的旋轉(zhuǎn)方向，改變脈沖頻率，就改變步進電機的轉(zhuǎn)速， 改變脈沖個數(shù)。 步進電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件。

11、步進電機的輸出位移量與輸入脈沖個數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與單位時間內(nèi)輸入的脈沖數(shù) ( 即脈沖頻率 ) 成正比，其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進電機的各相繞組的相序有關。所以只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率及電機繞組通電的相序。便可控制步進電機的輸出位移量、速度和轉(zhuǎn)向。步進電機具有較好的控制性能，其啟動、停車、反轉(zhuǎn)及其它任何運行方式的改變， 都在少數(shù)脈沖內(nèi)完成， 且可獲得較高的控制精度， 因而得到了廣泛的應用。 步進電機控制的最大特點是開環(huán)控制，不需要反饋信號。因為步進電機的運動不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)量的誤差累積。本系統(tǒng) PLC選用 S7-200PLC。2PLC 控制系統(tǒng)課程設計第二章控制系統(tǒng)總體方案設計2.1系統(tǒng)硬件組成可編程

12、控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)與停止（ STOP）狀態(tài)。在運行狀態(tài)中，可編程控制器通過執(zhí)行反應控制來實現(xiàn)用戶的控制要求。為了使可編程控制器的輸出及時地響應隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不僅僅執(zhí)行一次， 而是反復不斷地重復執(zhí)行，直到可編程控制器停機或切換到STOP工作狀態(tài)。下面用一個簡單的例子來進一步說明可編程序控制器的掃描工作過程。圖 2-1 所示的PLC的輸入輸出接線圖，起動按鈕 SB1和停止按鈕 SB2的常開觸點分加別接在編號為X000和 X001 的可編程控制器的輸入端，接觸器 KM的線圈接在編號為 YO00的可編程控制器的輸出端。圖 (b) 是這 3 個輸入 / 輸

13、出變量對應的 I/O 映像寄存器。圖（ c）是可編程控制器的梯形圖，它與圖 2-1 所示的繼電器電路的功能相同。但是應注意，梯形圖是一種程序，是可編程控制圖形化的程序。圖中的 X000 等是梯形圖中的編程元件， XO00與 X001 是輸入繼電器， Y000 是輸出繼電器。編程元件 X000 與接在輸入端子 XO00的 SB1的常開觸點和輸入映像寄存器 XO00相對應，編程元件 Y000 與輸出映像寄存器 Y000和接在輸出端子Y000的可編程控制器內(nèi)部的輸出電路相對應。PLC控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2-2 所示。(a)(b)(c)(d)圖 2-1 PLC 的外部接線圖與梯形圖圖 2-2 PL

14、C 控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖3PLC 控制系統(tǒng)課程設計梯形圖以指令的形成儲存在可編程控制器的用戶程序存儲器中，梯形圖與下面的4條指令對應“；”之后是該指令的注解。LD X000；接在左側(cè)母線上的X000 的常開觸點。OR Y000 ；與 X00O的常開觸點并聯(lián)的Y000 的常開觸點。ANI X001 ；與并聯(lián)電路串聯(lián)的X001 的常閉觸點。OUT Y000 ；Y000的線圈。在輸入處理階段， CPU將 SB1， SB2的常開觸點的狀態(tài)讀入相應的輸入映像寄存器，外部觸點接通時存入寄存器的是二進制數(shù)“ 1”，反之存入“ 0”。執(zhí)行第一條指令時，從輸入映像寄存器 X000 中取出二進制數(shù)并存入運算結(jié)果寄

15、存器。執(zhí)行第二條指令時，從輸出映像寄存器 Y000 中取出二進制數(shù)，并與運算結(jié)果寄存器中的二進制數(shù)相“或”（觸點的并聯(lián)對應“或”結(jié)算），然后存入運算結(jié)果寄存器。執(zhí)行第三條指令時，取出輸入映像寄存器X001 中的二進制數(shù)，因為是常閉觸點，取反后與前面的運算結(jié)果相“與” （電路的串聯(lián)對應“與”運算），然后存入運算結(jié)果寄存器。在輸出處理階段， CPU將各輸出映像寄存器中的二進制數(shù)傳送給輸出模塊并鎖存起來，如果輸出映像寄存器Y000 中存放的是二進制數(shù)“ 1”，外接的 KM線圈將通電，反之將斷電。X000，X001 和 Y000 的波形高電平表示按下按鈕或 KM線圈通電 , 當 TT1時 , 讀入輸入

16、映像寄存器 X000 和 X001 的均為二進制數(shù)“ 0”此時輸出映像寄存器 Y000 中存入的亦為“0”在程序執(zhí)行階段 , 經(jīng)過上述邏輯運算過程之后 , 運算結(jié)果仍為 Y000=0,所以 KM的線圈處于斷電狀態(tài) . 在 TT1區(qū)間 , 雖然輸入 / 輸出信號的狀態(tài)沒有變化 , 用戶程序確在一直反復不斷地執(zhí)行著。 T=T1時按下起動按鈕 SB1，X0 變?yōu)椤?1”狀態(tài)，經(jīng)邏輯運算后 Y000 變?yōu)椤?”狀態(tài)，在輸出處理階段，將 Y000對應的輸出映像寄存器中的“ 1”送到輸出模塊，將可編程控制器內(nèi) Y000 對應的物理繼電器的常開觸點接通，使接觸器 KM的線圈通電。2.2 控制方法分析步進電機

17、是將給定的電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。 給定一個電脈沖信號，步進電機轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過相應的角度， 這個角度就稱作該步進電機的步距角。 目前常用步進電機的步距角大多為 1.8 度（俗稱一步） 或 0.9 度（俗稱半步）。以步距角為 0.9 度的進步電機來說， 當我們給步進電機一個電脈沖信號， 步進電機就轉(zhuǎn)過 0.9 度；給兩個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)過 1.8 度。以此類推，連續(xù)給定脈沖信號， 步進電機就可以連續(xù)運轉(zhuǎn)。由于電脈沖信號與步進電機轉(zhuǎn)角存在的這種線性關系，使得步進電機在速度控制、位置控制等方面得到了廣泛的應用 . 步進電機的位置控制是靠給定的脈沖數(shù)量控制的。給定一個脈沖， 轉(zhuǎn)

18、過一個步距角， 當停止的位置確定以后， 也就決定了步進電機需要給定的脈沖數(shù)。其工作原理如下：設 A 相首先通電，轉(zhuǎn)子齒與定子 A、A對齊。然后在 A 相繼續(xù)通電的情況下接通 B 相。這時定子 B、B極對轉(zhuǎn)子齒 2、4 產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn)動，但是 A、A極繼續(xù)拉住齒 1、3，因此，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)到兩個磁拉力平衡為止。 即轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)過了 15。4PLC 控制系統(tǒng)課程設計接著 A 相斷電， B 相繼續(xù)通電。這時轉(zhuǎn)子齒 2、4 和定子 B、B極對齊，轉(zhuǎn)子從圖 (b) 的位置又轉(zhuǎn)過了 15。這樣，如果按 AA、BBB、CCC、AA 的順序輪流通電，則轉(zhuǎn)子便順時針方向一步一步地轉(zhuǎn)動，步距角 15。

19、電流換接六次，磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子前進了一個齒距角。如果按 AA、CCC、BBB、AA 的順序通電，則電機轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)動。過程如圖 2-3 所示。圖 2-3步進電機通電方式原理圖三相步進電動機有三個繞組: A 、B、 C正轉(zhuǎn)通電順序為： AABBBCCCA反轉(zhuǎn)通電順序為： ACACBCBAB用 7 個開關控制其工作#1開關控制其運行(啟 ) 。#2開關控制其運行(停 ) 。#3號開關控制其低速運行( 轉(zhuǎn)過一個步距角需0.5 s)。#4號開關控制其中速運行( 轉(zhuǎn)過一個步距角需0.1 s)。#5號開關控制其高速運行( 轉(zhuǎn)過一個步距角需0.04 s)。#6號開關控制其轉(zhuǎn)向( ON為正轉(zhuǎn) ) 。#7

20、號開關控制其轉(zhuǎn)向( OFF為反轉(zhuǎn) ) 。2.3 I/O分配步進電動機以最常用的三相六拍通電方式工作， 并要求步進電動機設有快速、 慢速控制、正反轉(zhuǎn)及單步控制 4 種控制方式。根據(jù)要求，可選用 C28PCDTD 的 PLC進行控制并設計出步進電動機的 PLC控制系統(tǒng) I/O 接線圖。5PLC 控制系統(tǒng)課程設計圖 2-4步進電動機的PLC控制系統(tǒng)I/O 接線圖步進電動機 PLC控制系統(tǒng)梯形圖設計如圖2-5 所示。圖 2-5步進電動機的PLC控制系統(tǒng)梯形圖2.4系統(tǒng)接線圖設計PLC機型選擇的基本原則是：在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便以及性價比最優(yōu)的機型。通常做法是，在工藝過程比較

21、固定、環(huán)境條件較好的場合， 建議選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC；其他情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC；對于開關量控制以及以開關量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶 A/D 轉(zhuǎn)換、 D/A 轉(zhuǎn)換、加減運算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機就能滿足要求；而在控制比較復雜，控制功能要求比較高的工程項目中（如要實現(xiàn) PID 運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復雜程度來選用中檔或高檔機（其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全 PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等）。本次設計選擇的是三菱系列的6PLC 控制系統(tǒng)課程設計FX1N系列。圖 2-6 控制系統(tǒng)原理圖圖 2

22、-6 是控制系統(tǒng)的原理接線圖， 圖 2-6 中 Y7 輸出的脈沖作為步進電機的時鐘脈沖，經(jīng)驅(qū)動器產(chǎn)生節(jié)拍脈沖，控制步進電機運轉(zhuǎn)。同時Y7 接至 PLC的輸入接點 X0，并經(jīng) X0送至 PLC內(nèi)部的 HSC。HSC計數(shù) Y7 的脈沖數(shù)，當達到預定值時發(fā)生中斷，使Y7 的脈沖頻率切換至下一參數(shù)，從而實現(xiàn)較準確的位置控制。控制梯形圖如圖2-7 所示。圖 2-7控制梯形圖控制系統(tǒng)的運行程序：第一句是將 DT9044和 DT9045清零，即為 HSC進行計數(shù)做準備 ; 第二句第五句是建立參數(shù)表， 參數(shù)存放在以 DT20為首地址的數(shù)據(jù)寄存器區(qū) ; 最后一句是啟動 SPD0指令，執(zhí)行到這句則從 DT20開始

23、取出設定的參數(shù)并完成相應的控制要求。 由第一句可知第一個參數(shù)是 K0，是 PULSE方式的特征值，由此規(guī)定了輸出方式。第二個參數(shù)是 K70，對應脈沖頻率為 500Hz，于是 Y7 發(fā)出頻率為 500Hz 的脈沖。第三個參數(shù)是 K1000，即按此頻率發(fā) 1000 個脈沖后則切換到下一個頻率。而下一個頻率即最后一個參數(shù)是 K0，所以當執(zhí)行到這一步時脈沖停止， 于是電機停轉(zhuǎn)。故當運行此程序時即可使步進電機按照規(guī)定的速度、預定的轉(zhuǎn)數(shù)驅(qū)動控制對象，使之達到預定位置后自動停止。7PLC 控制系統(tǒng)課程設計第三章控制系統(tǒng)梯形圖程序設計3.1 控制程序流程圖設計3-1 步進電機控制流程圖3.2 控制程序時序圖設

24、計圖 3-2控制電機的時序圖8PLC 控制系統(tǒng)課程設計3.3 控制程序設計思路在進行程序設計時 , 首先應明確對象的具體 控制要求。由于 CPU對程序的串行掃描工作方式 , 會造成輸入 / 輸出的滯后 , 而由掃描方式引起的滯后時間 , 最長可達兩個多掃描周期 , 程序越長 , 這種滯后越明顯 , 則制精度就越低。因此 , 在實現(xiàn)控制要求的基礎上 , 應使程序盡量簡捷、緊湊。另一方面 , 同一個控制對象 , 根生產(chǎn)的工藝流程的不同 , 控制要求或控制時序會發(fā)生變化 , 此時 , 要求程序修改方便、簡單 , 即要求程序有較好的柔性。梯形圖如下圖 3-3 所示。3-3步進電機梯形圖9PLC 控制系

25、統(tǒng)課程設計第四章監(jiān)控系統(tǒng)設計4.1 PLC 與上位監(jiān)控軟件通訊對于上位機接口軟件的編制， 選擇查詢方式來進行接收， 完成一次傳輸?shù)牟襟E是： 執(zhí)行一條輸入指令，讀取 FIFO 當前狀態(tài)，判斷外設是否處于“準備就緒”或者“未準備就緒”狀態(tài)進行進行相應步驟程序執(zhí)行。上位機向微處理器發(fā)出中斷請求。 PLC微處理器響應中斷請求后，接收數(shù)據(jù)。通過使用接收中斷，發(fā)送中斷，發(fā)送指令 (XMT)和接收指令 (RCV)，用戶程序可以實現(xiàn)在自由口模式下對通信端口的控制， 在自由口模式下， 通信協(xié)議完全由用戶程序控制。 使用通信端口 0 與計算機通信時， 通過 SMB30允許自由口模式， 而且只有在 PLC處于 RU

26、N模式時才能允許，當 PLC處于 STOP模式時，自由口通信停止，通信口轉(zhuǎn)換成正常的 PPI 協(xié)議操作。由于通信只使用 A、B 兩線制進行數(shù)據(jù)傳送，不能利用硬件信號作為檢測手段，故在上位機與 PLC通信發(fā)生誤碼時，將不能通過硬件判斷是否發(fā)生誤碼，或者當上位機與 PLC工作速率不一樣時就會發(fā)生沖突。 這些通信錯誤將導致 PLC控制程序不能正常工作，因此必須使用軟件，以保證通信的可靠性。4.2上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設計隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高， 計算機在工業(yè)領域的廣泛應用， 人們對工業(yè)自動化的要求越來越高， 種類繁多的控制設備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領域的應用， 使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各

27、種需求。 已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復使用率低， 導致它的價格非常昂貴； 在修改工控軟件的源程序時， 倘若動而離去時，則必須同其他人員或新手進行源程序的修改， 因而更是相當困難。 因為它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題， 使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)與接線圖見下圖4-1 。圖 4-1上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)與上位機接線圖組態(tài)（ Configuration）為模塊化任意組合。通用組態(tài)軟件主要特點: （1）延續(xù)性和可擴充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應用程序，當現(xiàn)場（包括硬件設備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時，

28、不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級 ; （2）封裝性（易學易用），通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，10PLC 控制系統(tǒng)課程設計不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)） ，就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能 ; （3）通用性，每個用戶根據(jù)工程實際情況， 利用通用組態(tài)軟件提供的底層設備（ PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的 I/O Driver 、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、 具有多媒體功能和網(wǎng)絡功能的工程，不受行業(yè)限制。4.3實現(xiàn)的效果每有一個電脈沖發(fā)放時，

29、移位指令動作一次， 使移位寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)右移一位， 且保存到移位寄存器內(nèi)。同時計數(shù)器 C21計數(shù)一次，到達預置值 10 時 C21動作，使圖 3-5 中傳送指令動作，再次給移位寄存器賦初值。這樣保證移位寄存器每移位 10 次循環(huán)一次，從而保證了電動機有規(guī)律的運行。組態(tài)軟件大都支持各種主流工控設備和標準通信協(xié)議， 并且通常應提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡功能。對應于原有的 HMI（人機接口軟件， HumanMachine Interface ）的概念，組態(tài)軟件還是一個使用戶能快速建立自己的 HMI 的軟件工具或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領域的用戶通過手工或委托第三方編寫 HMI 應用，開發(fā)時間長

30、，效率低，可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進行數(shù)據(jù)交互， 升級和增加功能都受到嚴重的限制。 組態(tài)軟件的出現(xiàn)使用戶可以利用組態(tài)軟件的功能， 構(gòu)建一套最適合自己的應用系統(tǒng)。 隨著它的快速發(fā)展， 實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、 SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對 I/O 設備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。11PLC 控制系統(tǒng)課程設計第五章系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題實驗中可能會有許多原因會引起調(diào)試的不成功， 其中包括硬件方面的，和軟件方面的。硬件方面的主要是連線的錯誤， 或者其他硬件方面的

31、問題。 比如硬件線路的接法不同也可能導致實驗的不成功。 還有軟件方面的問題， 比如因為軟件版本存在差異， 使得一些語句不能實現(xiàn)，或者達不到預期的效果。 這就要求我們在做實驗時要仔細的分析實驗中遇到的問題。5.2結(jié)果分析分析實驗過程中獲得的數(shù)據(jù)， 波形，現(xiàn)象或問題的正確性和必然性， 分析產(chǎn)生不正確不正確的原因和處理方法。現(xiàn)象：啟動步進電機， 按下模塊上的正轉(zhuǎn)按鈕， 步進電機正轉(zhuǎn) 180 度，當步進電機轉(zhuǎn)到 180 度后，停止。此外，當步進電機正轉(zhuǎn) 90 度以后按下 S2，步進電機會立刻反轉(zhuǎn) 90 度。也可工作到 PLC設計的步數(shù)后停止。程序編寫輸入完成之后就要進行調(diào)試，調(diào)試的目的是檢驗程序是否滿

32、足要求， 不滿足的話就要從新編寫程序直到調(diào)試符合要求。在這我們用 SF200仿真模擬器進行程序調(diào)試。調(diào)試結(jié)果如下圖所示。圖 5-1低速正轉(zhuǎn)運行狀態(tài)12PLC 控制系統(tǒng)課程設計圖 5-2中速正轉(zhuǎn)運行狀態(tài)圖 5-3 高速反轉(zhuǎn)狀態(tài)13PLC 控制系統(tǒng)課程設計課程設計心得本次設計研究了 PLC控制步進電動機的設計原理與實現(xiàn)方法， 主要是程序的設計， 將PLC應用到步進電動機控制系統(tǒng)中，充分發(fā)揮 PLC高可靠性和實用性，外部接線簡單、靈活，維修方便。實際應用中還應結(jié)合實際情況， 考慮各部分的容量及其實際的技術(shù)參數(shù)， 供電電源的設計、系統(tǒng)接地問題、電纜設計與鋪設、 PLC輸出端保護等問題，以使系統(tǒng)達到安全

33、可靠的工作，所以要想用于實際中， 必須得通過現(xiàn)場調(diào)試。 這就又給我們提出了更高層次的問題，畢竟一個較好的和較完善的應用軟件不是在短時間內(nèi)就可以完成它的需要， 要不斷的完善和發(fā)展，需要我們做大量的工作和時間的檢驗?，F(xiàn)在的系統(tǒng)雖然滿足了基本的要求，還需要增加很多新的功能和先進的科學技術(shù)，才能實現(xiàn)更安全、可靠、節(jié)約地控制。這次設計讓我學到的東西太多， 使我受益非淺， 它讓我知道了工作上的辛苦， 讓我知道工作并不像在學校里學習一樣輕松。不過，雖然辛苦了點，但能讓我學到不同的東西，我心里還是高興的。人非生而知之，要學得知識，一靠學習，二靠實踐。沒有實踐，學習就是無源之水，無本之木。借此機會，在這里我還要

34、特別感謝大學學習期間給我諸多教誨和幫助的各位老師， 你們給予我的指導和教誨我將永遠記在心里！14PLC 控制系統(tǒng)課程設計參考文獻1 張鳳珊可編程序控制器 M 北京 : 中國輕工業(yè)出版社， 20032 齊占慶電氣控制技術(shù) M 北京 : 機械工業(yè)出版社， 20023 張萬忠可編程控制器應用技術(shù) M 北京 : 化學工業(yè)出版社， 20014 李道霖 PLC原理及應用 M 北京 : 電子工業(yè)出版社， 20045 郁漢琪可編程序控制器應用技術(shù) M 南京 : 東南大學出版社， 200315PLC 控制系統(tǒng)課程設計附錄START bit 01HMinSpd EQU 9MaxSpdEQU 75Speed DAT

35、A 23HORG0000HLJMPDJSDORG0010HLJMPMAINORG0030HMAIN:MOVSPEED,#MinSpdm_NEXT1:MOV A,SpeedMOV B,#10DIV ABCMP A,#0JE DISPS0CMP A,#1JE DISPS1CMP A,#2JE DISPS2CMP A,#3JE DISPS3CMP A,#4JE DISPS4CMP A,#5JE DISPS5CMP A,#6JE DISPS6CMP A,#7JE DISPS7CMP A,#8JE DISPS8CMP A,#9JE DISPS9DISPS0:16PLC 控制系統(tǒng)課程設計MOV P0,#0

36、FCHJMP NextDISPS1:MOV P0,#060HJMP NextDISPS2:MOV P0,#0DAHJMP NextDISPS3:MOV P0,#0F2HJMP NextDISPS4:MOV P0,#066HJMP NextDISPS5:MOV P0,#0B6HJMP NextDISPS6:MOV P0,#0BEHJMP NextDISPS7:MOV P0,#0E0HJMP NextDISPS8:MOV P0,#0FEHJMP NextDISPS9:MOV P0,#0F6HJE DISPG0CMP B,#1CMP B,#5JE DISPG5CMP B,#6JE DISPG6CMP B,#7JE DISPG7CMP B,#8JE DISPG817PLC 控制系統(tǒng)課程設計CMP B,#9JE DISPG9MOV P1,#0FCHJMP NextD