【正文】 基于PLC的步進電機的控制畢業(yè)論文目錄第一章 緒論 1 概述 1 S7200PLC國內外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 2 論文的主要研究工作 3第二章 西門子 S7200 PLC 4 PLC的產生 4 PLC的特點 4 編程方法簡單易學 4 硬件配套齊全，用戶使用方便 5 通用性強，適應性強 5 可靠性高，抗干擾能力強 5 系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少 5 維修工作量小，維修方便 5 體積小，能耗低 5 PLC的系統(tǒng)構成 6 主機 6 I/O擴展機 6 外部設備 7 7（）的特殊存儲器 7 PTO的使用 9 PLC的選擇 10 CPU224 10 工作方式 10 掃描周期 11 性能簡介及特點 11 PLC技術在步進電機控制中的應用 12第三章 步進電機 14 步進電機的特點 14 步進電機的基本參數(shù) 15 步進電機的工作原理及分類 15 步進電機的工作原理 16 步進電機的分類 16 步進電機在工業(yè)中的應用 17第四章S7200 PLC控制步進電機設計 18 步進電機的選擇 18 步進電機驅動電路設計 19 驅動器的選擇 19 步進電機驅動技術 19 驅動器參數(shù)設置 22 PLC控制步進電機 22 23 控制電機方向轉動 24 程序調試 25第五章 論文總結 28參考文獻 29致謝 30附錄 31第一章 緒論 概述可編程控制器(簡稱 PLC) 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，是在20 世紀 60 年代末面向工業(yè)環(huán)境由美國科學家首先研制成功的。它采用可編程序的存儲器，其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、計數(shù)和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴充其功能的原則設計的。PLC 自產生至今只有30多年的歷史，卻得到了迅速發(fā)展和廣泛應用，成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。產生和發(fā)展過程現(xiàn)代社會要求生產廠家對市場的需求做出迅速的反應，生產出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質量的產品。老式的繼電器控制系統(tǒng)已無法滿足這一要求，迫使人們去尋找一種新的控制裝置取而代之。PLC實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同:1）中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。2）存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器[1]。步進電機是一種將脈沖信號轉換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件。步進電機的輸出位移量與輸人脈沖個數(shù)成正比，其速度與單位時間內輸人的脈沖數(shù)(即脈沖頻率)成正比，其轉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、速度和方向。步進電機具有較好的控制性能，其啟動、停車、反轉及其它任何運行方式的改變都可在少數(shù)脈沖內完成，且可獲得較高的控制精度，因而廣泛應用在數(shù)控機床、鐘表、數(shù)字系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)及航天工業(yè)裝置中。PLC 對步進電機也具有良好的控制能力，利用其高速脈沖輸出功能或運動控制功能，即可實現(xiàn)對步進電機的控制。因此如何實現(xiàn)PLC控制步進電機的通用控制電路設計方法有著實際生產意義。 S7200PLC國內外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢限于當時的元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。20世紀70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名。此時的PLC為微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產物。個人計算機（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產品系列化。這個階段的另一個特點是世界上生產可編程控制器的國家日益增多，產量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40％。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。20世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉速、位移等各式各樣的控制場合；從產品的配套能力來說，生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金、汽車、輕工業(yè)等領域的應用都得到了長足的發(fā)展。小型PLC從產生到現(xiàn)在，實現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步；如今的小型PLC在編程，I/O擴展，通訊接口，開關量和模擬量的調節(jié)以及一些特殊功能模塊如高速計數(shù)輸入和脈沖輸出的應用上已經基本滿足用戶的需求了。但隨著應用需求及關聯(lián)產品技術性能的提升（如步進驅動的脈沖響應頻率及精度，HMI及關聯(lián)系統(tǒng)的通訊功能），PLC將繼續(xù)得已完善和發(fā)展。我國可編程控制器的引進、應用、研制、生產是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進設備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產設備及產品中不斷擴大了PLC的應用。目前，我國自己已可以生產中小型可編程控制器?？梢灶A期，隨著我國現(xiàn)代化進程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應用天地。 論文的主要研究工作掌握步進電機的原理及其驅動方法，掌握西門子S7200 PLC的原理與程序設計方法。掌握步進電機的電氣控制試驗系統(tǒng)的工作原理，基于該系統(tǒng)設計S7200 PLC程序，實現(xiàn)主站PLC對步進電機的控制。第二章 西門子 S7200 PLC PLC的產生傳統(tǒng)的繼電器控制具有結構簡單、易于掌握、價格便宜等優(yōu)點，在工業(yè)生產中應用甚廣。但是，這些控制裝置體積大、動作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是接線復雜、排除故障非常困難而且要花費大量的時間。如果工藝要求發(fā)生變化，控制柜內的元件和接線也需要作相應的變動，改造的工期長、費用高，通用性和靈活性較差。1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），為了適應汽車型號的不斷翻新，想尋找一種方法，以盡可能減少重新設計繼電器控制系統(tǒng)和接線、降低成本、縮短時間，而考慮把計算機的功能完善、通用靈活等優(yōu)點與繼電器控制的簡單易懂、