PLC控制步進電機的運行

1、安徽工業(yè)經(jīng)濟技術(shù)職業(yè)學(xué)院實驗報告 題目：PLC控制步進電機的運行 院 系 電子信息技術(shù)系 專 業(yè) 電氣自動化 班 級 2010級 2 班 學(xué) 號 201053212 學(xué)生姓名 謝正全 指導(dǎo)教師 姚燁 電子信息技術(shù)系 二一二年五月說 明隨著時代的飛速發(fā)展，電氣控制也由繼電器過渡到計算機控制系統(tǒng)，各種工業(yè)用計算機控制產(chǎn)品的出現(xiàn)對提高機械設(shè)備的自動化性能起到了關(guān)鍵的作用。 可編程控制器（PLC）是一種以電子技術(shù)、自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)為一體，以工業(yè)自動化控制為目標(biāo)的新型控制裝置。 在國內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PL

2、C性能價格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。 本文主是根據(jù)設(shè)計要求，在了解步進電機原理的情況下，結(jié)合實際應(yīng)用將PLC與步進電機有效的結(jié)合起來，達到控制目的。目 錄說 明目 錄II概 述1第一章 步進電機21.1 步進電機介紹3 步進電機分類 1.1.2 步進電機的特點31.2 步進電機結(jié)構(gòu)及工作原來4第二章 PLC可編程序控制器52.1 可編程控制器起源及特點62.2 可編程控制器主要分類72.3 可編程控制器發(fā)展方向8第三章 設(shè)計及調(diào)試83.1 技術(shù)指標(biāo)93.2 步進電機驅(qū)動器控制步進電機103.2.1 步進電機與PLC的連接113.3 實驗：二相步進電機的運行12 第四章 結(jié)束語 14 概

3、 述1 可編程控制器控制步進電機的意義可編程控制器（簡稱PLC）以其通用性強、可靠性高、指令系統(tǒng)簡單、編程簡便易學(xué)、易于掌握、體積小、維修工作少、現(xiàn)場接口安裝方便等一系列優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動控制中。特別是在組合機床自動生產(chǎn)線的控制及CNC機床的S、T、M功能控制更顯示出其卓越的性能。PLC控制的步進電機開環(huán)伺服機構(gòu)應(yīng)用于組合機床自動生產(chǎn)線上的數(shù)控滑臺控制，可省去該單元的數(shù)控系統(tǒng)使該單元的控制系統(tǒng)成本降低7090%，甚至只占用自動線控制單元PLC的35個I/O接口及20483.按功能分低檔機中檔機高檔機可編程控制器的發(fā)展趨勢1向高速度、大容量方向發(fā)展 為了提高PLC的處理能力，要求PLC具

4、有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲容量。目前，有的PLC的掃描速度可達0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個性能指標(biāo)。在存儲容量方面，有的PLC最高可達幾十兆字節(jié)。為了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。 2向超大型、超小型兩個方向發(fā)展當(dāng)前中小型PLC比較多，為了適應(yīng)市場的多種需要，今后PLC要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展?，F(xiàn)已有I/O點數(shù)達14336點的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲器，功能強。小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟的超小型微型PLC，最小配

5、置的I/O點數(shù)為816點，以適應(yīng)單機及小型自動控制的需要，如三菱公司系列PLC。 3PLC大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信能力為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年來不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機接口模塊等。這些帶CPU和存儲器的智能I/O模塊，既擴展了PLC功能，又使用靈活方便，擴大了PLC應(yīng)用范圍。加強PLC聯(lián)網(wǎng)通信的能力，是PLC技術(shù)進步的潮流。PLC的聯(lián)網(wǎng)通信有兩類：一類是PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段；另一類是PLC與計算機之間的聯(lián)網(wǎng)通信，一般PLC都有專用通信模塊與計算機通信。為了加強聯(lián)網(wǎng)通信能力，PLC生產(chǎn)

6、廠家之間也在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，PLC已成為集散控制系統(tǒng)（DCS）不可缺少的重要組成部分。 4增強外部故障的檢測與處理能力 根據(jù)統(tǒng)計資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設(shè)備占45%，輸出設(shè)備占30%，線路占5%。前二項共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理；而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此，PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。 5編程語言多樣化 在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時，PLC的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。除了大多

7、數(shù)PLC使用的梯形圖語言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機兼容的高級語言（BASIC、C語言等）等。多種編程語言的并存、互補與發(fā)展是PLC進步的一種趨勢。第三章 設(shè)計及調(diào)試3.1 技術(shù)指標(biāo) 設(shè)計方案及要求 用S7200PLC可編程控制器對步進電機的運行控制，以實現(xiàn)在自動控制系統(tǒng)中的位置及轉(zhuǎn)速控制。【性能要求】1、響應(yīng)時間：1ms2、供電電源：50Hz 220V或380V3、位置精度：細(xì)分:10000步/圈 3.2 步進電機驅(qū)動器控制步進電機進給方向控制即步進電機的轉(zhuǎn)向控制。步進電機的轉(zhuǎn)向可以通過改變步進電機各繞組的通電順序來改變其轉(zhuǎn)向

8、;如三相步進電機通電順序為A-AB-B-BC-C-CA-A時步進電機正轉(zhuǎn);當(dāng)繞組按A-AC-C-CB-B-BA-A順序通電時步進電機反轉(zhuǎn)。因此可以通過PLC輸出的方向控制信號改變硬件環(huán)行分配器的輸出順序來實現(xiàn)，或經(jīng)編程改變輸出脈沖的順序來改變步進電機繞組的通電順序?qū)崿F(xiàn)步進電機與步進電機驅(qū)動器如圖所示 17HS101為2相混合式步進電機，步距角為1.8度，相電流為1.7安培，驅(qū)動電壓為DC24V。三相單三拍正向的時序圖如3.1圖所示三相單三拍正向的時3.1步進電機與步進電機驅(qū)動器的接線圖如圖所示PLC與SH-2H042Ma步進電機驅(qū)動器相連時，采用共陽極方式連接，將CP+和DIR+接在一起作為共

9、陽端OPTO。其接線方式圖所示 根據(jù)上圖所示的接線方式，以及輸出分配時，對PLC控制步進電機CP端和DIR端分配的輸出點，可畫出PLC與步進電機驅(qū)動器之間的接線圖，如圖所示 根據(jù)上圖所示的接線方式，以及輸出分配時，對PLC控制步進電機CP端和DIR端分配的輸出點，可畫出PLC與步進電機驅(qū)動器之間的接線圖，如圖所示 PLC輸出模塊的24V直流電源見圖所示：普通輸入輸出點的接線圖如圖所示 3.3實驗：二相步進電機的轉(zhuǎn)速與位置控制一、實驗?zāi)康挠肞LC控制二相步進電機的位置和轉(zhuǎn)速運行。二、實驗內(nèi)容1、控制要求上電后“復(fù)位”燈閃爍，按“復(fù)位”按鈕，氣缸進行復(fù)位。此時“開始”按鈕燈閃爍。按“開始”按鈕后，

10、步進電機開始驅(qū)動。進行刀具步進電機加工零件。2、plc的I/O信號表：Plc輸入點信號名稱Plc輸出點信號名稱I0.0Q0.0刀具步進電機驅(qū)動器PULI0.1Q0.1刀具步進電機驅(qū)動器DIRI0.2加工下限位傳感器Q0.2加工轉(zhuǎn)臺電機I0.3加工上限位傳感器Q0.3刀具一電機I0.4加工伸出限位傳感器Q0.4刀具二電機I0.5加工縮回限位傳感器Q0.5刀具三電機I0.6Q0.6加工下降電磁閥I0.7上電按鈕Q0.7輔助加工電磁閥I1.0開始按鈕Q1.0開始燈I1.1復(fù)位按鈕Q1.1復(fù)位燈I1.2調(diào)試按鈕Q2.0檢測下降電磁閥I1.3手動/自動1L+24VI1.4單機/聯(lián)機2L+24VI1.5停

11、止按鈕3L+24VI2.04L+24VI2.11MGNDI2.2刀具原位傳感器2MGNDI2.3刀具左限位開關(guān)I2.4刀具右限位開關(guān)3.氣動原理圖:4.網(wǎng)絡(luò)連接圖：5.實驗程序及梯形圖:Network 1 LD SM0.5 MOVW 500, VW100 EU MOVD 3300, VD200 Network 2 LD I1.4 S Q0.1, 1 Network 3 LDN I1.4 R Q0.1, 1 Network 4 LD SM0.0 EU LPS A I1.0 MOVB 16#85, SMB67 LRD MOVW VW100, SMW68 LRD MOVD VD200, SMD72 LPP PLS 0 Network 5 LD I1.5 MOVB 16#CB, SMB67 PLS 0 第四章 結(jié)束語隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應(yīng)用。計算機通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出電動機的潛力。因此，用計算機控制步進電機已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代趨勢。本文構(gòu)建了一個步進電機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的硬件組成主要有：s7-200plc，二相步進電機，氣缸，傳感器。該系統(tǒng)在分析目前步進電機特點基礎(chǔ)上，確定步進電機功能要求。針對步進電機的功能要求，提出了控制系統(tǒng)的詳細(xì)方案。在步進電機控制系統(tǒng)中