1、大連民族學(xué)院機(jī)電信息工程學(xué)院自動(dòng)化系PLC課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：步進(jìn)電機(jī)滑臺(tái)PLC控制專業(yè)：自動(dòng)化班 級(jí)：自動(dòng)化122，123，124譚今文、周鴻儒、唐海濤、 學(xué)生姓名：盧真伊、譚潏、潘竹馨張濤指導(dǎo)教師:Word資料設(shè)計(jì)完成日期:2015年5月7日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：步進(jìn)電機(jī)滑臺(tái)PLC控制課程設(shè)計(jì)時(shí)間：2015425-2014.5.7一、設(shè)計(jì)任務(wù)采用西門子S7-300系列PLC，使用Step-7編寫并調(diào)試PLC控制程序，控 制步進(jìn)電機(jī)直線滑臺(tái)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、單次循環(huán)、多次循環(huán)、定位控制等功能。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1. 掌握步進(jìn)電機(jī)的工作原理；2. 掌握步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作原理；3. 直線滑臺(tái)控制

2、裝置的總體方案設(shè)計(jì)；4. PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；5. PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試；6. 撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告；7. 資料歸檔。三、設(shè)計(jì)重點(diǎn)PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)度要求1.學(xué)習(xí)步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作原理；2總體方案及PLC硬件設(shè)計(jì)；3 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試；4 PLC控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試；5撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告；6.驗(yàn)收答辯。五、參閱書目1 廖常初，跟我動(dòng)手學(xué)S7-300/400 PLC，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010年2 常斗南，PLC運(yùn)動(dòng)控制實(shí)例及解析，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010年目 錄1任務(wù)分析和性能指標(biāo) 11.1任務(wù)分析11.2性能指標(biāo)12總體方

3、案設(shè)計(jì) 32.2軟件方案43硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 63.1檢測(cè)電路63.2控制電路64軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 84.1梯形圖84.2梯形圖功能注釋95調(diào)試及性能分析105.1 調(diào)試分析1.0.5.1.1軟件調(diào)試10.5.1.2硬件調(diào)試10.5.2 性能分析 1.1.總結(jié)12參考文獻(xiàn)13附錄1元器件清單 14附錄2調(diào)試系統(tǒng)照片 151任務(wù)分析和性能指標(biāo)1.1任務(wù)分析步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移或直線位移的機(jī)電執(zhí)行元件，每當(dāng)對(duì)其施加一個(gè)電脈沖時(shí)，其輸出軸便轉(zhuǎn)過一個(gè)固定的角度，稱為一步， 當(dāng)供給連續(xù)脈沖時(shí)，就能一步一步地連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)分為反應(yīng)式、永磁式和 混合式等。步進(jìn)電機(jī)的位移量與輸入脈沖數(shù)

4、嚴(yán)格成正比，其轉(zhuǎn)速與脈沖頻率和步進(jìn)角有關(guān)。步進(jìn)電機(jī)必須使用專用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備才能夠正常工作，步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行性能，除與電機(jī)自身的性能有關(guān)外，在很大程度上還取決于驅(qū)動(dòng)器 性能的優(yōu)劣。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)細(xì)分驅(qū)動(dòng)，即將一個(gè)步距角細(xì) 分成若干小步來驅(qū)動(dòng)。1.2性能指標(biāo)1.2.1行程控制一般液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的行程控制是利用位置或壓力傳感器（行程開關(guān)/ 死擋鐵）來實(shí)現(xiàn)；而數(shù)控滑臺(tái)的行程則采用數(shù)字控制來實(shí)現(xiàn)。由數(shù)控滑臺(tái)的結(jié)構(gòu) 可知，滑臺(tái)的行程正比于步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角，因此只要控制步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角即 可。由步進(jìn)電機(jī)的工作原理和特性可知步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角正比于所輸入的控制脈 沖個(gè)數(shù)；因此可以根

5、據(jù)伺服機(jī)構(gòu)的位移量確定 PLC輸出的脈沖個(gè)數(shù)：n= DL/d 。 式中DL伺服機(jī)構(gòu)的位移量（mm ），d伺服機(jī)構(gòu)的脈沖當(dāng)量（mm/脈沖）1.2.2進(jìn)給速度控制伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度取決于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于輸入的脈沖頻率；因此可以根據(jù)該工序要求的進(jìn)給速度，確定其PLC輸出的脈沖頻率:f=Vf/60d (Hz)。式中 Vf伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度(mm/min)123進(jìn)給方向控制進(jìn)給方向控制即步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向可以通過改變步進(jìn) 電機(jī)各繞組的通電順序來改變其轉(zhuǎn)向，因此可以通過PLC輸出的方向控制信號(hào)改變硬件環(huán)行分配器的輸出順序來實(shí)現(xiàn)，或經(jīng)編程改變輸出脈沖的順序來改變步 進(jìn)電

6、機(jī)繞組的通電順序?qū)崿F(xiàn)。2總體方案設(shè)計(jì)2.1硬件方案一般組合機(jī)床自動(dòng)線中的數(shù)控滑臺(tái)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)。采 用PLC控制的數(shù)控滑臺(tái)由可編程控制器、環(huán)行脈沖分配器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、 步進(jìn)電機(jī)和伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成，如圖2.1所示。圖2.1硬件組成元件地址符號(hào)傳感器或執(zhí)行器說明I124.0SB1常開按鈕1電機(jī)正轉(zhuǎn)I124.1SB2常開按鈕2電機(jī)反轉(zhuǎn)I124.2SB0常閉按鈕1電機(jī)停止開關(guān)I124.3SB3常閉按鈕2右限位開關(guān)I124.6SB4常開按鈕3左限位開關(guān)Q124.1KM1直流接觸器止轉(zhuǎn)輸出Q124.2KM2直流接觸器反轉(zhuǎn)輸出圖2.2步進(jìn)電機(jī)滑臺(tái)控制顯示系統(tǒng)I/O分配2.2軟件方案

7、開始啟動(dòng)正轉(zhuǎn)觸到左限位開關(guān)Y觸到右限位開關(guān)Word資料TWord資料反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)圖2.2程序流程圖3硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1檢測(cè)電路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接線如圖3.1所示控通 制a-AbBCID幵丈林驅(qū) 咲動(dòng)一*幷美Rft轟沖-器圖3.1 HST-6560系列步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接線圖步進(jìn)電機(jī)接線如圖3.2所示黃蓋圖3.2 42BYGH系列步進(jìn)電機(jī)接線圖3.2控制電路PLC接線如圖3.3所示+24V-1124.0Q124.01124.1Q124.1I124.2Q124.2I124.3I124.6PLCM圖3.3 PLC接線圖4軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1梯形圖本設(shè)計(jì)梯形圖程序如圖4.1所示:標(biāo)題:注釋:T1TOS

8、PULSE1 /IsQ1/ 1S5TJJ10MS-TVBI1124.01124,1I /II ARBCD1/ fl/l»8- B注執(zhí)1124.0TO141124+11124,0T/1S5T#10MS-1124,1T/1sPULSEsQTVBIBCDRQ124.O7I程序段3：標(biāo)題;TO程序段4 :標(biāo)題:Q124.1-A)_IQ124,1Q124. 21124.1Il£4,21124.61124.4T HQ124.2H 1圖4.1梯形圖程序4.2梯形圖功能注釋程序段1、2 :由定時(shí)器TO和T1組成一個(gè)頻率為50HZ的脈沖發(fā)生器，其 中I124.0和1124.1的通斷都能控制脈

9、沖發(fā)生器的接通通斷。程序段3 : I124.0按下后電機(jī)正轉(zhuǎn)，I124.3為右限位開關(guān)，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)觸 碰到該限位開關(guān)電機(jī)將立即反轉(zhuǎn)。1124.2為停止電機(jī)開關(guān)，Q124.1為正轉(zhuǎn)自保 持，Q124.2與程序段4的Q124.1構(gòu)成正反轉(zhuǎn)互鎖。程序段4 : 1124.1按下后電機(jī)反轉(zhuǎn)，1124.6為左限位開關(guān)，當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)觸 碰到該限位開關(guān)電機(jī)將立即正轉(zhuǎn)。1124.2為停止電機(jī)開關(guān)，Q124.2為反轉(zhuǎn)自保持，Q124.1與程序段3的Q124.2構(gòu)成正反轉(zhuǎn)互鎖。5調(diào)試及性能分析5.1調(diào)試分析5.1.1軟件調(diào)試打開STEP 7軟件，將上述梯形圖程序輸入編輯區(qū)，將該程序?qū)懭?PLC的 RAM，并調(diào)試運(yùn)

10、行該程序。5.1.2硬件調(diào)試1、按下SB1開關(guān)使電機(jī)正轉(zhuǎn)，待滑塊觸碰到右限位開關(guān)時(shí)，電機(jī)立即反轉(zhuǎn)' 按下停止開關(guān)SB0使電機(jī)停轉(zhuǎn)。2、按下SB2開關(guān)使電機(jī)反轉(zhuǎn)，待滑塊觸碰到左限位開關(guān)時(shí)，電機(jī)立即正轉(zhuǎn)' 按下停止開關(guān)SB0使電機(jī)停轉(zhuǎn)。5.2性能分析按上述步驟，分別對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件和硬件的調(diào)試，看能否實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。本設(shè)計(jì)用三個(gè)開關(guān)分別控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、 反轉(zhuǎn)、停止，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)， 按下停止開關(guān)電機(jī)將立即停止。當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)觸到右限位開關(guān)時(shí)，通過限位開關(guān)的 控制，電機(jī)將立即反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)觸到左限位開關(guān)時(shí)，通過限位開關(guān)控制，電 機(jī)將立即正轉(zhuǎn)。綜上所述，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的功能。通過

11、本次課程設(shè)計(jì)，我們感性地認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)際的差別， 加深了我們對(duì)本 課程設(shè)計(jì)的理解和認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)之初，因不熟悉步進(jìn)電機(jī)的基本原理，導(dǎo)致進(jìn)度較 慢。通過查閱相關(guān)資料，并結(jié)合實(shí)物對(duì)照，了解了本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求與解 決方案。在本次課程設(shè)計(jì)中我們遇到很多問題和故障 （如步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器損壞）， 在鍛煉了我們的動(dòng)手能力的同時(shí)也提高了我們的思考、解決問題的能力。調(diào)試的 過程就是觀察、分析、排錯(cuò)的過程。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該按照設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn) 行觀察、記錄，然后與原設(shè)計(jì)進(jìn)行比較、分析，以判斷每一步是否正確，從而推 動(dòng)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程。實(shí)驗(yàn)的調(diào)試過程，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)問題，不斷找出原 因，不斷解決問題的過程。要解決問題關(guān)鍵是要發(fā)現(xiàn)問題的所在， 而要能找到出 錯(cuò)的原因，只有通過反復(fù)的對(duì)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行過程中記錄的參數(shù)進(jìn)行分析、 比較，才能 發(fā)現(xiàn)問題。由此可見，在實(shí)驗(yàn)室做好現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的記錄和分析是相當(dāng)重要的。這不僅是培養(yǎng)我們養(yǎng)成良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的機(jī)會(huì)，也是讓我們學(xué)會(huì)將理論知識(shí)綜合運(yùn)用、 掌握實(shí)驗(yàn)技巧、提高動(dòng)手能力的