基于PLC的步进电动机的控制系统毕业论文

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1、毕业设计（论文）基于PLC的步进电动机的控制系统摘要本课题使用PLC为西门子S7-200CN系列PLC-CPU224XPCNAC/DC/RLY。其基本情况为：CPU224XPCN，24VDC电源，24VDC输入，24VDC输出，6ES7214-2AD23-0XB8，集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。22K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器(100KHz)，2个100KHz的高速脉冲

2、输出，4个上升沿和4个下降沿边沿中断，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O，位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等，是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU，用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。关键词：步进电动机PLC正反转与加减速控制Ⅰ目录第1章引言11.1PLC的介绍11.2步进电机的介绍1第2章步进电机22.1步进电机工作原理22.1.1步进电机结构22.1.2旋转过程42.1

3、.3力矩52.1.4步进电机的分类53.2步进电机控制方式及运行方式63.3脉冲和角度的关系7第3章步进电机控制系统设计83.1步进电机模拟控制83.1.1控制流程分析83.1.2I/O分配表93.2步进电机流程图103.3步进电机接线图113.4梯形图的设计12第4章结论23参考文献24致谢25Ⅱ沈阳工业大学本科生毕业设计（论文）第1章引言1.1PLC的介绍可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算

4、等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后

5、很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。1.2步进电机的介绍  步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以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。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为10

6、0%)的特点，广泛应用于各种开环控制。现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。54沈阳工业大学本科生毕业设计（论文）第2章步进电机2.1步进电机工作原理2.1.1步进电机结构A步进电机结构剖面图如图3.1所示。CDB定子励磁线圈转子图3.1步进电机结构剖面图54沈阳工业大学本科生毕业设计（论文）电机转子均匀分布着40个小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3、2/3，(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以表示

7、)，即A相与齿1相对齐，B相与齿2向右错开1/3，C相与齿3向右错开2/3，A'与齿5相对齐，(A'就是A，齿5就是齿1)，定转子的展开图如图3.2所示。T54321ABAC图3.2定转子的展开图54沈阳工业大学本科生毕业设计（论文）2.1.2旋转过程如A相通电，B、C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，转子不受任何力(以下均同)。如B相通电，A、C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3，此时齿3与C偏移为1/3。如C相通电，A、B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3，此时齿4与A偏

8、移为1/3对齐。如A相通电，B、C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3，这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4(即齿1前一齿)移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A、B、C、A……通电，电机就每步(每脉冲)1/3，向右旋转。如按A、C、B、A……通电，电机就反转。其通电状态如图3.3所示。C相通电B相通电A相通电图3.3通电状态图54沈阳工业大学本科