基于PLC的步进电机控制word格式.doc
《基于PLC的步进电机控制word格式.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于PLC的步进电机控制word格式.doc(25页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、课程设计报告课程名称:电气控制与PLC课程设计设计题目: 基于软PLC的步进电机控制 系 别: 专 业: 班 级: 20 学生姓名: 学 号: 起止日期: 20年12月29日 20年1月14日 指导教师: 教研室主任: 指导教师评语: 指导教师签名: 年 月 日成绩评定项 目权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总 成 绩 教研室审核意见:教研室主任签字: 年 月 日教学系审核意见: 主任签字: 年 月 日摘 要步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为制执行元件,是电气自动化的关键产品之一, 广泛应用
2、在各种自动化控制系统和精密机械等领域。例如,在仪器仪表,机床设备以及计算机的外围设备中(如打印机和绘图仪等),凡需要对转角进行精确控制的情况下,使用步进电机最为理想。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。软件PLC综合了计算机和PLC的开关量控制、模拟量控制、数学运算、数值处理、网络通信、PID调节等功能,通过一个多任务控制内核,提供强大的指令集、快速而准确的扫描周期、可靠的操作和可连接各种I/O系统的及网络的开放式结构。用PLC控制步进电机的定位、转向、调速、细分有很大的优势与前景。此次设计是利用PLC 的控制方法,上位机的监控功能,在试验室进行
3、模拟实现的。试验结果达到了预期的功能。 关键词:软PLC;步进电机;上位机;定位;转向;调速;细分目 录设计要求11引言22、方案论证与对比32.1 方案一32.2 方案二32.3 方案对比与选择43、系统设计53.1 PLC内部原理53.2 二相混合式步进电机工作原理63.3 驱动器原理73.4硬件与软件设计84、组态的设计104.1 I/O 口的定义104.2 构造数据库104.3 建立动画连接115、系统功能调试与性能分析125.1系统调试中的问题及解决方案125.1.1软件调试125.1.2、正反转未响应125.1.2、定位的误差125.1.3、组态设计中的问题125.1.2、其它12
4、6、详细仪器清单137、总结与致谢14参考文献15附录一 梯形图16附录二 源程序18基于软PLC的步进电机控制设计要求本系统由软PLC控制器、步进电机对象、自动化控制软件平台等组成,设计出软PLC的控制程序,实现步进电机的速度、方向、定位、细分等控制功能。步进电机为二相混合式,供电电压24VDC,功率30 W,电流1.7A(或1.2A),转矩0.35NM,步矩角1.8/0.9,并配有细分驱动器,实现细分运行,减少振荡。主要内容包括:1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;2. 系统有启动、停止功能;3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序;4. 用组态王
5、监控组态软件,设计出上位监控系统;5. 程序结构与控制功能自行创新设计;6. 进行系统调试,实现步进电机的控制要求。1引言步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制,并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的执行机构。由于受脉冲的控制,其转子的角位移量和速度严格地与输入脉冲的数量和脉冲频率成正比,通过控制脉冲数量来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;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;通过改变通电顺序,从而达到改变电机旋转方向的目的。步进电机是机电一体化的关键产品,广泛应用于各种自动化控制系统和机电一体化设备中。随着微电子技术和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱
6、增,在各行各业都得到了广泛的应用。可编程逻辑控制器Programmable logic Controller(通常称为PLC)是一种工业控制计算机,具有模块化结构、配置灵活、高速的处理速度、精确的数据处理能力、多种控制功能、网络技术和优越的性价比等性能,能充分适应工业环境,简单易懂,操作方便,可靠性高,是目前广泛应用的控制装置之一,PLC对步进电机也具有良好的控制能力,利用其高速脉冲输出功能或运动控制功能,即可实现对步进电机的控制。利用PLC控制步进电机,其脉冲分配可以有软件实现,也可由硬件组成。软件PLC(SoftPLC,也称为软逻辑SoftLogic)是一种基于基于PC机开发结构的控制系统
7、它具有硬PLC在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特点,利用软件技术可以将标准的工业PC转换成全功能的PLC过程控制器。软件PLC提供了与硬PLC同样的功能,同时又提供了PC环境的各种优点。本文中,我们将对软PLC进行综述,对采用PLC来进行步进电机的设计研究进行介绍。并以三菱的FN2系列的PLC为例,讨论步进电机的PLC控制系统的硬件和软件设计方法,以及利用组态设计,通过上位机进行监控与PLC进行通信,从而实现对系统的控制。2、方案论证与对比2.1 方案一步进电机的控制方式采用开环控制方式,即步进电机驱动系统的输入脉冲不依赖与转子的位置,而是事先按一定规律给定的。负载位置对控制电路没有反
8、馈,因此步进电机必须正确的响应每次励磁变化。图2.1 步进电机开环控制框图2.2 方案二闭环控制是不断直接或间接地检测转子的位置和速度,然后通过反馈和适当的处理,自动给出脉冲链,使步进电机每一步都响应控制信号的命令,从而只要控制策略正确电机不可能轻易失步。图2.2 步进电机闭环控制框图2.3 方案对比与选择通过对比,步进电机的最显著的优势是不需要位置反馈信号就能够进行精确的位置控制。这种开环控制形式省去了昂贵的位置传感器件,只需对输入指令脉冲信号计数,就能知道电机的位置。在开环控制系统中,电机响应走步指令后的实际运行情况,控制系统是无法预测和监视的。在一些运行速度范围宽、负载大小变化频繁的场合
9、步进电机容易失步,而使整个系统趋于失控。这时候,可以对步进电机进行位置闭环控制。控制系统对电动机转子位置进行检测,并将信号反馈至控制单元,使得系统对步进电机发出的走步命令,只有得到相应实际位置响应后,方告完成。因此,闭环控制的最基本任务是防止步进电机失步。闭环控制的励磁延时设置随负载而变化,它能产生接近最佳的速度曲线和快速的负载定位。并且一般采用直接监视负载位置的方法,因此发生失步的可能性大大减小。但在本实验中因为要求不是很高,所以只要采取最简单的开环控制系统,用来实现步进电动机的正转、反转、加速、减速、定位。3、系统设计3.1 PLC内部原理可编程控制器的结构多种多样,但其组成的一般原理基
10、本相同,都是以微处理器为核心的结构。通常由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几个部分组成。可编程序控制器是从继电器控制系统发展而来的,它的梯形图程序与继电器系统电路图相似,梯形图中的某些编程元件也沿用了继电器这一名称,如输入、输出继电器等。这种计算机程序实现的“软继电器”,与继电器系统中的物理结构在功能上某些相似之处。PLC实质上是一种被专用于工业控制的计算机,其硬件结构和微机是基本一至。如图3.1a PLC硬件的基本结构图所示:编程器中央处理单元(CPU)输入电路输出电路系统程序存储区用户程序存储区电源图3.1 PLC硬件的基本结构图根据
11、设计要求系统的I/O分配表如下:表 1 I/O分配表输入端输出端输入设备输入端子输出设备输出端子启动停止按钮SB1X000电机A相线圈Y0正反选择按钮SB2X001电机B相线圈Y1慢速选择开关SA1X002方向选择Y2慢速选择开关SA2X003按钮K1驱动线圈Y3定位按钮SB3X004按钮K2驱动线圈Y4运行按钮SB4X005按钮K3驱动线圈Y5细分按钮K1X006细分按钮K2X007细分按钮K2 X0103.2 二相混合式步进电机工作原理 二相步进电机有2个绕组,当一个绕组通电后,其定子磁极产生磁场,将转子吸合到此磁极处。若绕组在控制脉冲的作用下,通电方向按照AAB四个状态周而复始进行变化,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 PLC 步进 电机 控制 word 格式
