PLC专业课程设计.doc
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1、课程设计汇报课程名称:电气控制和PLC课程设计设计题目: 基于软PLC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 指导老师: 教研室主任: 指导老师评语: 指导老师署名: 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、课程设计质量和答辩0.53、设计汇报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 要步进电机能够对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为制实施元件,是电气自动化关键产品之一, 广泛应用在多
2、种自动化控制系统和精密机械等领域。比如,在仪器仪表,机床设备和计算机外围设备中(如打印机和绘图仪等),凡需要对转角进行正确控制情况下,使用步进电机最为理想。伴随微电子和计算机技术发展,步进电机需求量和日俱增,在各个国民经济领域全部有应用。软件PLC综合了计算机和PLC开关量控制、模拟量控制、数学运算、数值处理、网络通信、PID调整等功效,经过一个多任务控制内核,提供强大指令集、快速而正确扫描周期、可靠操作和可连接多种I/O系统及网络开放式结构。用PLC控制步进电机定位、转向、调速、细分有很大优势和前景。此次设计是利用PLC 控制方法,上位机监控功效,在试验室进行模拟实现。试验结果达成了预期功效
3、。 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、方案论证和对比32.1 方案一32.2 方案二32.3 方案对比和选择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硬件和软件设计84、组态设计104.1 I/O 口定义104.2 结构数据库104.3 建立动画连接115、系统功效调试和性能分析125.1系统调试中问题及处理方案125.1.1软件调试125.1.2、正反转未响应125.1.2、定位误差125.1.3、组态设计中问题125.1.2、其它126、具体仪器清单137、总结和致谢14参考文件
4、15附录一 梯形图16附录二 源程序18基于软PLC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控制程序,实现步进电机速度、方向、定位、细分等控制功效。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,降低振荡。关键内容包含:1. 设计出硬件系统结构图、接线图、时序图等;2. 系统有开启、停止功效;3. 利用功效指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中止程序;4. 用组态王监控组态软件,设计出上位监控系统;5. 程序结构和控制
5、功效自行创新设计;6. 进行系统调试,实现步进电机控制要求。1引言步进电动机是一个用电脉冲信号进行控制,并将电脉冲信号转换成对应角位移或线位移实施机构。因为受脉冲控制,其转子角位移量和速度严格地和输入脉冲数量和脉冲频率成正比,经过控制脉冲数量来控制角位移量,从而达成正确定位目标;经过控制脉冲频率来控制电机转动速度和加速度,从而达成调速目标;经过改变通电次序,从而达成改变电机旋转方向目标。步进电机是机电一体化关键产品,广泛应用于多种自动化控制系统和机电一体化设备中。伴随微电子技术和计算机技术发展,步进电机需求量和日俱增,在各行各业全部得到了广泛应用。可编程逻辑控制器Programmable lo
6、gic Controller(通常称为PLC)是一个工业控制计算机,含有模块化结构、配置灵活、高速处理速度、正确数据处理能力、多个控制功效、网络技术和优越性价比等性能,能充足适应工业环境,简单易懂,操作方便,可靠性高,是现在广泛应用控制装置之一,PLC对步进电机也含有良好控制能力,利用其高速脉冲输出功效或运动控制功效,即可实现对步进电机控制。利用PLC控制步进电机,其脉冲分配能够有软件实现,也可由硬件组成。软件PLC(SoftPLC,也称为软逻辑SoftLogic)是一个基于基于PC机开发结构控制系统,它含有硬PLC在功效、可靠性、速度、故障查找等方面特点,利用软件技术能够将标准工业PC转换成
7、全功效PLC过程控制器。软件PLC提供了和硬PLC一样功效,同时又提供了PC环境多种优点。本文中,我们将对软PLC进行综述,对采取PLC来进行步进电机设计研究进行介绍。并以三菱FN2系列PLC为例,讨论步进电机PLC控制系统硬件和软件设计方法,和利用组态设计,经过上位机进行监控和PLC进行通信,从而实现对系统控制。2、方案论证和对比2.1 方案一步进电机控制方法采取开环控制方法,即步进电机驱动系统输入脉冲不依靠和转子位置,而是事先按一定规律给定。负载位置对控制电路没有反馈,所以步进电机必需正确响应每次励磁改变。图2.1 步进电机开环控制框图2.2 方案二闭环控制是不停直接或间接地检测转子位置和
8、速度,然后经过反馈和合适处理,自动给出脉冲链,使步进电机每一步全部响应控制信号命令,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 方案对比和选择经过对比,步进电机最显著优势是不需要位置反馈信号就能够进行正确位置控制。这种开环控制形式省去了昂贵位置传感器件,只需对输入指令脉冲信号计数,就能知道电机位置。在开环控制系统中,电机响应走步指令后实际运行情况,控制系统是无法估计和监视。在部分运行速度范围宽、负载大小改变频繁场所,步进电机轻易失步,而使整个系统趋于失控。这时候,能够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
9、对步进电机发出走步命令,只有得到对应实际位置响应后,方告完成。所以,闭环控制最基础任务是预防步进电机失步。闭环控制励磁延时设置随负载而改变,它能产生靠近最好速度曲线和快速负载定位。而且通常采取直接监视负载位置方法,所以发生失步可能性大大减小。但在本试验中因为要求不是很高,所以只要采取最简单开环控制系统,用来实现步进电动机正转、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结构多个多样,但其组成通常原理基础相同,全部是以微处理器为关键结构。通常由中央处理单元(CPU)、存放器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等多个部分组成。可编程序控制器是从继电器控
10、制系统发展而来,它梯形图程序和继电器系统电路图相同,梯形图中一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“软继电器”,和继电器系统中物理结构在功效上一些相同之处。PLC实质上是一个被专用于工业控制计算机,其硬件结构和微机是基础一至。图3.1a PLC硬件基础结构图所表示:编程器中央处理单元(CPU)输入电路输出电路系统程序存放区用户程序存放区电源图3.1 PLC硬件基础结构图依据设计要求系统I/O分配表以下: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开启停止按钮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
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