基于PLC的步进电机精确定位控制系统设计与实现.docx

内容摘要

随着电子技术和电子信息技术的高速发展，对步进电机的需求日益增长。它通常用于诸如复印机，电动玩具车之类的消费品，以及诸如CNC车床，工业机械手和医疗机械之类的电气产品中。它被用于每个社会经济行业。步进电机自动控制系统的科学研究对提高线性度和响应时间，节省资源等具有重要的现实意义。

步进电机是将脉冲电流数据信号转换为机械设备的角位移的设备。每个单个脉冲使驱动轴步进电机的水平螺距角增加。输出角位移与输入脉冲数成正比，速度比与输入脉冲成正比，速度比与输入脉冲频率成正比。步进电机的操作方法简单，属于开环控制，不积累精确的定位差，精度等级较高。PLC作为一种工业控制系统微机，是完成电动机集成的强大功能。因此基于PLC的步进电机控制系统工具已普遍用于数据精确定位操作中。

该自动控制系统的设计方案包括两部分：硬件设计和软件设计。其中，硬件设计的关键包括步进电动机的原理，步进电动机的选型，电气控制电路的设计，PLC的I/O特性，PLC外围电路的设计以及PLC与步进电动机的连接和匹配。该软件设计包括每个控制模块的源程序和管理程序，并最终完成对步进电机的精确定位控制。

关键词：步进电机；PLC；转速控制；方向控制

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 1

目录 2

1绪论 4

1.1课题的背景及意义 4

1.2国内外发展现状 4

1.2.1PLC的发展趋势 4

1.2.2电机的发展趋势 6

1.3步进电机简介 7

1.4步进电机工作原理 7

1.5步进电机驱动电路原理 8

1.6设计的目的及工作内容 10

2系统方案整体设计 11

2.1设计要求 11

2.2控制系统整体设计 11

3硬件设计 12

3.1系统的原理方框图 12

3.2I/O分配表 12

3.3主电路及I/O接线图 12

3.4元器件选型 13

3.4.1步进电机选型 13

3.4.2PLC选型 14

3.4.3按钮选型 14

3.5元件清单 15

4软件设计 16

4.1主流程 16

4.1.1转速控制 16

4.1.2正反转控制 17

4.1.3步数控制 17

4.1.4程序流程图 17

4.2梯形图及其功能注释 19

4.2.1梯形图 19

4.2.2梯形图功能注释 21

4.3系统调试 21

4.3.1软件调试 21

4.3.2硬件调试 22

4.3.3调试结果分析 22

结论 23

参考文献 23

1绪论

1.1课题的背景及意义

在制造过程，研究和其他产业链中，基本的电气控制技术非常普遍。在控制工业设备时，电气控制也比其他控制方法更广泛地使用。

该系列的产品管理采用PLC编程语言-梯形语言。梯形图语言是可编程控制器广泛使用的语言，因为它基本上为汽车继电器增加了许多功能和灵活的应用。该团队使逻辑序列清晰可见。该程序非常易于编写，易于阅读，并且所执行的作用远远超出了传统的汽车继电器控制电源电路。可编程控制器是用于数字操作的真实操作的电子控制系统。它设计用于极端的办公环境。它使用可编程存储器存储实际的操作命令，例如执行或操作，顺序控制，时间执行，计算和算术等，并使用数字显示屏和数字模拟输入和输出来控制各种机械设备或制造过程[[]冯超.

[]冯超.集中控制与远程监控在矿山中的应用.中国战略新兴产业，2019-03-09.

1.2国内外发展现状

1.2.1PLC的发展趋势

长期以来，PLC自始至终一直处于工业生产自动化控制行业的主要位置，显示出对各种自动化控制机械设备非常可靠的控制应用。它可以为自动化控制应用程序提供可靠且相对完整的解决方案，并且适合当今制造企业对自动化技术的要求。在1980年代，由于电子计算机技术和电子信息技术的飞速发展，极大地促进了PLC的发展，PLC的作用日益提高。PLC是一个坚固的电子系统，它使用存储的程序流来控制设备的操作或处理技术的过程流。PLC根据输入/输出（I/O）设备发出控制数据信号并接受输入数据信号[[]吴晓莉.

[]吴晓莉.面向职业教育自制PLC实训装置.北极光，2016-02-28.

它的发展趋势主要向几个方面发展：

1．向高速度、大容量方向发展

为了更好地改善PLC解决方案的功能，希望PLC具有更长的响应时间和更大的存储容量。在此阶段，某些PLC扫描仪的频率可以上下移动达到0.1m