(完整版)基于PLC的步进电机的控制毕业设计论文

PTO功能可输出多个脉冲串，现用脉冲串输出完成时，新的脉冲串输出立即开始。这样就保证了输出脉冲串的连续性。PTO功能允许多个脉冲串排队，从而形成流水线。流水线分为两种：单段流水线和多段流水线。

单段流水线是指：流水线中每次只能存储一个脉冲串的控制参数，初始PTO段一旦起动，必须按照对第二个波形的要求立即刷新SM，并再次执行PLS指令，第一个脉冲串完成，第二个波形输出立即开始，重复此这一步骤可以实现多个脉冲串的输出。

单段流水线中的各段脉冲串可以采用不同的时间基准，但有可能造脉冲串之间的不平稳过渡。输出多个高速脉冲时，编程复杂。

2.5 PLC的选择

选择西门子S7-200 CPU224 的PLC。 2.5.1 CPU224

本机集成了：

(1) 14 输入10输出，共24个数字量IO点；

(2) 可连接7个扩展模块，最大可扩展至168 路数字量IO点或35路模拟量IO点；

（3 ) 13KB程序和数据存储空间；

（4） 6个独立的30kHZ高速计数器，2路独立的20kHZ高速脉冲输出；

(5) 具有PID控制器； (6) 1个RS485通信编程口； (7) 具有PPI通信协议； (8) 具有MPI通信协议；

(9) 具有自由方式通信能力； (10) IO端子排可很容易地整体拆卸。 2.5.2 工作方式

S7-200 有3种工作方式：RUN(运行) 、STOP(停止) 、TERM(terminal ,终端) 工作方式，可通过安装在PLC 上的方式选择开关进行切换。

(1) RUN 方式：在RUN方式下，CPU执行用户程序。

(2) STOP 方式：在STOP方式下，不能运行用户程序，可以向CPU装载用户程序或进行CPU设置。

(3) TERM方式：在TERM方式下，允许使用工业编程软件STEP 7-MicroWIN32来控制CPU的工作方式。

(4) 当电源断电又恢复后，如果方式选择开关在TERM或STOP状态下，CPU自动进入STOP方式；如果方式选择开关在RUN状态下，则CPU 自动进入RUN方式。 2.5.3 扫描周期

在RUN方式下，系统周期性地循环执行用户程序。PLC在每次扫描工作过程中除了执行用户程序外，还要完成内部处理、通信服务等工作。整个扫描过程包括内部处理、通信服务、输入采样、程序执行、输出刷新5个阶段。整个过程扫描执行一遍所需的时间称为扫描周期。即全部输入输出状态的改变，需要一个扫描周期。 2.5.4 性能简介及特点

S7-200 PLC 是德国西门子公司生产的一种超小型系列可编程器，它能够满足多种自动化控制的需求，其设计紧凑，价格低廉，并且具有良好的可扩展性以及强大的指令功能，可代替继电器用于简单控制场合，

也可用于复杂的自动化控制系统。

S7-200系列主要有以下几个方面的特点： (1)极高的可靠性； (2)易于掌握；

(3)极其丰富的指令集； (4)便捷的操作特性； (5)实时特性；

(6)丰富的内置集成功能； (7)强大的通信能力； (8)丰富的扩展模块。 附：见图2.1

图2-1 S7-200CPU224PLC的结构图

2.6 PLC技术在步进电机控制中的应用

随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围。继续沿着

小型化的方向发展。随着电动机本身应用领域的拓宽以及各类整机的不断小型化，要求与之配套的电动机也必须越来越小。对电动机进行综合设计。即把转子位置传感器，减速齿轮等和电动机本体综合设计在一起，这样使其能方便地组成一个闭环系统，因而具有更加优越的控制性。向五相和三相电动机方向发展，目前广泛应用的二相和四相电动机，其振动和噪声较大，而五相和三相电动机具有优势性。而就这两种电动机而言，五相电动机的驱动电路比三相电动机复杂，因此三相电动机系统的性能价格比要比五相电动机更好一些。

目前利用可编程序控制器（PLC）可以方便地实现对电机速度和位置的控制，方便地进行各种步进电机的操作，完成各种复杂的工作，它代表了先进的工业自动化革命，加速了机电一体化的实现。

用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，现对步进电机的控制。

步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件，每当对其施加一个电脉冲时，其输出轴便转过一个固定的角度。步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比，其转速与单位时间内输入的脉冲数(即脉冲频率)成正比，其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。所以只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电的相序，便可控制步进电机的输出位移量、速度和转向。PLC直接控制步进电机系统由PLC和步进电机组成，PLC具有实时刷新技术，输出信号的频率可以达到数千赫兹或更高，使得脉冲分配能有很高的分配速度，充分利用步进电机的速度响应能力，提高整个系统的快速性。并且，PLC有采用大功率晶体管的输出端口，能够满足步进电机各相绕组数10V级脉冲电压、1A级脉冲电流的驱动要求。