【毕业论文】基于S7-200PLC步进电机调速控制步进驱动控制系统毕业设计说明书

自年针对工业自动控制的需求和特点而开发的第台问世以来，迄今已经多年了，它的发展虽然包含了前期控制技术的演变和继承，但又不同于通用的微机控制装置和顺序控制器。

它不仅充分利用了微处理器的优点来满足各种领域的控制需求，同时也照顾到现场操作技术人员的技能和习惯，摈弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式，独具风格地形成套以继电器梯形图为基础的模块化的软件结构和形象编程语言，使用户程序的编制方便易学清晰直观，查错和调试都很容易。

用户使用只需按说明书提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可方便而灵活地将应用于生产实践。

而用户程序的编制调试和修改不需要具有专门的计算机编程语言知识。

这样就更加便于使用和修改，推动了计算机技术的普遍应用。

可编程序控制器在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。

现已成为现代工业控制三大支柱之，以其可靠性体积小逻辑功能强在线修改控制程序远程通信联网功能对模拟量进行控制易于与计算机接口具有位控等高性能模块与告诉无锡太湖学院学士学位论文计数等优异性能，日益取代由大量时间继电器中间继电器计数继电器等组成的传统继电器。

自问世以来，经过多年的发展，在美德日等工业发达国家已成为重要的产业之。

世界总销售额不断上升生产厂家不断涌现品种不断翻新。

产量产值大幅上升但价格却不断的下降。

目前，世界上有多个厂家生产，比较有名的美国莫迪康公司通用电气日本富士三菱松下电工欧姆龙法国施耐德公司德国西门子公司韩国三星公司等。

我国的产品的研制和生产经历了三个阶段顺序控制器位处理器为主的工业控制器位微处理器为主的可编程序控制器以后。

在对外开放政策的推动下，国外产品大量进入我国市场，部分随成套设备进口。

如宝钢二期工程就引进了多套，还有秦皇岛煤码头汽车厂咸阳显像管厂等。

现在，在国内的各行各业也有了极大的应用，技术含量也越来越高。

国内外步进电机的发展概况步进电动机已成为除交流电动机和直流电动机以外的第三类电动机，传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。

可是在人类社会进入自动化时代的今天，传统电动机的功能已不能满足工厂自动化和办公自动化等各种运动控制系统的要求。

为适应这些要求，发展了系列新的具备控制功能的电动机系统，其中都有自己特点，且应用十分广泛的类便是步进电动机。

步进电动机的发展与计算机工业有着密切关系。

自从步进电动机在计算机外围设备中取代小型直流电动机以后，使设备的性能显著提高，很快地促进了步进电动机的发展。

另方面，微型计算机和数字控制技术的发展，又把作为数控系统执行部件的步进电动机推广应用到其他领域，如小功率机械加工机床电加工机床光学测量仪器和包装机械以及医疗仪器等。

任何种产品成型的过程，基本上都是规格品种逐步统和简化的过程。

现在，步进电动机的发展已归结为爪极结构的永磁式单段式结构的磁阻式和混合式三类。

爪极永磁式电机价格便宜，性能指标不高，混合式和磁阻式主要作为高分辨率电动机，由于混合式步进电动机具有控制功率小，运行平稳性较好而逐步处于主导地位。

最典型的产品是五相极齿和些转子齿的二相和五相步进电动机，五相电动机主要用于运行性能较高的场合，还有二相八极齿的电动机，步距角全步半步。

到目前，工业发达国家的磁阻式步进电动机已极少见。

步进电动机最大的生产国是日本，如日本伺服公司东方公司及公司等，特别是日本东方公司，无论是电动机性能和外观质量，还是生产手段，都堪称是世界上最好的。

现在日本步进电动机年产量含国外独资公司近亿台，德国也是世界上步进电动机生产大国。

德国公司年五相混合式步进电动机专利期满后，推出了新的三相混合式步进电动机系列，为定子极转子齿结构，配套电流型驱动器，每转步数为和，它具有通常的二相和五相步进电动机的分辨率，在此基础上再细分，分辨率提高倍，这是种很好的方案，充分运用了电流型驱动技术的功能，让三相电动机同时具备二相和五相电动基于步进电机调速控制步进驱动控制系统设计机的性能。

与此同时，日本伺服公司也推出了他们的三相混合式步进电动机。

该公司阪正文博士研制了三种不同的永磁式三相步进电动机，即型混合式性磁阻式和爪极型。

将三相步进电动机同二相步进电动机进行比较后得出在获得小步距角方面，三相电动机比二相电动机要好。

三相电动机的两相励磁最大保持力矩为为单相励磁转矩，而二相电动机为，所以三相电动机的合成力矩大。

三相电动机连续步用于半步的转矩差比二相电动机的要小。

三相电动机的转矩波动比二相电动机要小。

三相电动机绕组可以星形连接，三个终端驱动，励磁电路晶体管个而二相电动机是个。

连续运转时，由于三相步进电动机结构原因，磁通和电流的三次谐波被消除了，所以三相电动机的振动力矩比二相电动机的要小结论是显而易见的。

另外的结论是混合式型电动机更适合于低速大转矩用途磁阻式型适用于平稳运行以及转速大于使这功能的使用变得更加容易。

可以使用操作员面板中的用户程序或者整定控制面板来启动自整定功能。

在同时间，不仅仅只有个回路可以进行自整定，如果需要的话，所有个回路可以同时进行自整定。

自整定算法向用户推荐增益值积分时间值和微分时间值。

用户也可以为自己的调节回路选择快速响应中速响应慢速响应或者极慢速响应等调节类型。

基于步进电机调速控制步进驱动控制系统设计用整定控制面板，用户可以启动自整定过程，取消自整定过程和在图表中监视结果。

控制面板会显示所有可能发生的和警告信息。

它也允许用户将自整定后得到的增益值积分时间值和微分时间值应用到实际控制中去。

程序的编写由上述具体控制要求，可作出步进电机在启动运行时的程序框图，如下图所示。

以工作框图为依据，结合考虑控制的具体要求，首先可将梯形图程序分成个模块进行编程，即模块步进速度选择模块起动停止和清零模块位移步进控制功能模块模块三相套组对象控制。

然后，在将模块进行连接，最后经过调试，完善，实现控制要求本设计希望通过控制的个开关实现以下功能选择高低步进速度正反转启动控制电机急停。

程序流程图如图所示图程序流程图无锡太湖学院学士学位论文梯形图程序设计的选择本次设计要求高低速和正反转控制共五个输入接口，控制三相绕组三个输出接口，所以选用，六个输入，四个输出满足控制要求。

输入输出编址控制步进电机的歌输入开关及控制三相绕组工作的输出端在中的编址如表所示。

表编址输入端编址输出端步进电机正转启动按钮控制相绕组步进电机反转启动按钮控制相绕组停止及清零按钮控制相绕组低速开关高速开关状态真值表采用位移指令进行步进控制。

每右移位，电机前进个步距角，据此，可作出位移寄存器输出状态及步进电机正反转绕组的状态真值表，从而得出三相绕组的控制逻辑关系式正转时相相相反转时相相相位移寄存器输出状态及步进电机绕组状态真值表表位移寄存器正转反转基于步进电机调速控制步进驱动控制系统设计梯形图程序根据程序模块及三相绕组的控制逻辑关系，即可比拟出梯形图控制程序。

经过调试，运行，该程序完全满足控制要求。

图步进电机的速度选择网络，网络，当低速开关通电时，高速开关断开把由传送到所指的存储单元，当高速开关通电时，低速开关断开，把由传送到所指的。

通过调节速度开关进行高低速选择，还可改变输入值对高低速度值调节。

无锡太湖学院学士学位论文图正反转启动及电路保护网络网络网络按下正转启动按钮，正向接触器通电，主触头和自锁触头闭合。

网络按下反转启动按钮，正向接触器通电，主触头和自锁触头闭合。

由于电气原理图中设有电气联锁，可以保证与不能同时通电。

基于步进电机调速控制步进驱动控制系统设计图通电延时定时器及高低速运行网络，网络接通延时定时器，首次扫描，定时器位为，当前值为。

使能输入接通时定位器位为，当前值从开始计数时间，当前值达到预设值时，定位器位为。

无锡太湖学院学士学位论文图发出位移脉冲网络，网络图执行位移及位移输出控制步进电机步进网络网络基于步进电机调速控制步进驱动控制系统设计移位寄存器指令将数值移入移位寄存器。

梯形图中，为使能输入端，连接移位脉冲信号，每次使能有效时，整个以为寄存器移动位。

为数据输入端，连接移入移位寄存器的二进制数值，执行指令时将该位的值移入寄存器。

指移位寄存器最低位。

指定移位寄存器的长度和位移方向，移位寄存器的最大长度为位。

为正值表示左移位，输入数据移入移位寄存器的最低位，并移出移位寄存器最高位。

为负值表示右移位，输入移位寄存器的最高位中，并移出最低位。

根据发出的位移脉冲，执行位移移动，从而控制步进电机步进。

图增计数器及停止梯形图网络网络，计数设定值为个脉冲，当小于是继续运行，超过则停止。

以下三张图为各相绕组正反转通电梯形图，根据位移寄存器输出状态及步进电机绕组状态真值表得出。

无锡太湖学院学士学位论文图正反转相绕组通电网络图正反转相绕组通电网络基于步进电机调速控制步进驱动控制系统设计图正反转相绕组通电网络无锡太湖学院学士学位论文总结全文总结本文论述了基于的步进电机控制系统的研制过程和设计方法，其中包括硬件设计软件设计及系统组态等方面。

硬件电路是由西门子驱动器和步进电机设计而成，软件程序用梯形图和编程语言写成。

全文主要论述和研究了以下内容阐述了步进电机的基本工作原理对的简单介绍以及对的选型对步进电机电气原理图以及接线图基于步进电机控制系统设计，梯形图。

在本次设计中，利用软硬件结合，实现对步进电机工作状态的精准和自动控制。

以移位指令作为步进控制主体编程，使程序的柔性更好，非常容易修改。

在运行过程中步进速度可任意加减，而不仅是只有三档步进速度，此时任何变速实际上只是改变移位指令的执行速度，即改变移位脉冲的发生周期，其他所有网络均可不变。

利用输出的时序脉冲和方向信号，改变对步进电机绕组的通电方式和通电顺序，来准确控制步进电机的正转反转等工作状态。

不足之处及展望在这次毕业设计过程中，我遇到了不少问题和困难。

我们大家在起讨论时，常会发生些分歧，重要的点就是我的基础知识不够扎实，设计进度缓慢，必须不断的在书本上学习新的知识来弥补不足。

但幸运的是，随着毕业设计的逐步进行，我对种种问题进行了研究解决，最终才获得了预期的成果通过这次设计，我学会了基本编程方法，对的使用方法和步进电机的工作原理也有了更深刻的理解。

我们对知道的掌握都是思想上的，对些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序用到中的时候，问题就出现了，不是和运行的结果和要求的结果不相符合，就是不能运行。

在毕业设计过程中我了解到，并不是门单的编程技术，它是门系列专业课程。

首先需要精通本身的语句表语言，编程语言梯形图。

达到这个水平才能灵活运用不同指令进行不同的设计，读懂各种图纸，可以设计出各种更加简单高效的方法。

基于步进电机调速控制步进驱动控制系统设计致谢首先，我要感谢宋广雷老师在本次毕业设计中直给予我细心的建议和指导，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是宋老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。

从论文的选题实验的设计与实施等导师都倾注了大量的心