vv..資料.大連民族學院機電信息工程學院自動化系PLC課程設計報告題目： 步進電機滑臺PLC控制專業： 自動化班級：自動化122,123,124譚今文、周鴻儒、唐海濤、學生姓名：盧真伊、譚潏、潘竹馨張濤指導教師：張濤設計完成日期：2015年5月7日課程設計任務書題目：步進電機滑臺PLC控制課程設計時間：2015.4.25-2014.5.7一、設計任務采用西門子S7-300系列PLC，使用Step-7編寫并調試PLC控制程序，控制步進電機直線滑臺的運行，實現手動、單次循環、多次循環、定位控制等功能。二、設計內容及要求.掌握步進電機的工作原理；.掌握步進電機驅動器的工作原理；.直線滑臺控制裝置的總體方案設計；.PLC控制系統的硬件設計；.PLC控制系統的軟件設計和調試；.撰寫設計報告；.資料歸檔。三、設計重點PLC控制系統的軟件設計與現場調試四、課程設計進度要求.學習步進電機和步進電機驅動器的工作原理；.總體方案及PLC硬件設計；.PLC控制系統的軟件設計和仿真調試；PLC控制系統的現場調試；.撰寫設計報告；.驗收答辯。五、參閱書目[1]廖常初，跟我動手學S7-300/400PLC,北京：機械工業出版社，2010年⑵常斗南，PLC運動控制實例及解析，北京：機械工業出版社，2010年目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1任務分析和性能指標 1\o"CurrentDocument"任務分析 1\o"CurrentDocument"性能指標 1\o"CurrentDocument"2總體方案設計 2軟件方案 3\o"CurrentDocument"3硬件設計與實現 4\o"CurrentDocument"檢測電路 4\o"CurrentDocument"控制電路 44軟件設計與實現 6梯形圖 6\o"CurrentDocument"梯形圖功能注釋 7\o"CurrentDocument"5調試及性能分析 8\o"CurrentDocument"調試分析 8軟件調試 8硬件調試 8性能分析TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"總結 9\o"CurrentDocument"參考文獻 10\o"CurrentDocument"附錄1元器件清單 11附錄2調試系統照片 121任務分析和性能指標任務分析步進電機是一種將電脈沖信號變換成相應的角位移或直線位移的機電執行元件，每當對其施加一個電脈沖時，其輸出軸便轉過一個固定的角度，稱為一步，當供給連續脈沖時，就能一步一步地連續轉動。步進電機分為反應式、永磁式和混合式等。步進電機的位移量與輸入脈沖數嚴格成正比，其轉速與脈沖頻率和步進角有關。步進電機必須使用專用的步進電機驅動設備才能夠正常工作，步進電機系統的運行性能，除與電機自身的性能有關外，在很大程度上還取決于驅動器性能的優劣。隨著電力電子技術的發展，可以實現細分驅動，即將一個步距角細分成若干小步來驅動。性能指標行程控制一般液壓滑臺和機械滑臺的行程控制是利用位置或壓力傳感器（行程開關/死擋鐵）來實現；而數控滑臺的行程則采用數字控制來實現。由數控滑臺的結構可知，滑臺的行程正比于步進電機的總轉角，因此只要控制步進電機的總轉角即可。由步進電機的工作原理和特性可知步進電機的總轉角正比于所輸入的控制脈沖個數；因此可以根據伺服機構的位移量確定PLC輸出的脈沖個數：n=DL/d。式中DL——伺服機構的位移量（mm）,d——伺服機構的脈沖當量（mm/脈沖）進給速度控制伺服機構的進給速度取決于步進電機的轉速，而步進電機的轉速取決于輸入的脈沖頻率;因此可以根據該工序要求的進給速度確定其PLC輸出的脈沖頻率:f=Vf/60d(Hz)。式中Vf 伺服機構的進給速度(mm/min)進給方向控制進給方向控制即步進電機的轉向控制。步進電機的轉向可以通過改變步進電機各繞組的通電順序來改變其轉向，因此可以通過PLC輸出的方向控制信號改變硬件環行分配器的輸出順序來實現，或經編程改變輸出脈沖的順序來改變步進電機繞組的通電順序實現。2總體方案設計2.1硬件方案一般組合機床自動線中的數控滑臺采用步進電機驅動的開環伺服機構。采用PLC控制的數控滑臺由可編程控制器、環行脈沖分配器、步進電機驅動器、步進電機和伺服傳動機構等部分組成，如圖2.1所示。圖2.1硬件組成元件地址符號傳感器或執行器說明I124.0SB1常開按鈕1電機正轉I124.1SB2常開按鈕2電機反轉I124.2SB0常閉按鈕1電機停止開關I124.3SB3常閉按鈕2右限位開關I124.6SB4常開按鈕3左限位開關Q124.1KM1直流接觸器正轉輸出Q124.2KM2直流接觸器反轉輸出圖2.22.2軟件方案一Y—/X觸到左限位開關Y步進電機滑臺控制顯示系統I/O分配廣 "i.開始1啟動V〈正轉；觸到右限位開關N Y反轉正轉 正轉反轉圖2.2程序流程圖3硬件設計與實現檢測電路步進電機驅動器接線如圖3.1所示方向I方向-方向I方向-GBD圖3.1HST-6560系列步進電機驅動器接線圖步進電機接線如圖3.2所示圖3.242BYGH系列步進電機接線圖控制電路PLC接線如圖3.3所示圖3.3PLC接線圖4軟件設計與實現梯形圖本設計梯形圖程序如圖4.1所示。

圖4.1梯形圖程序梯形圖功能注釋程序段1、2：由定時器T0和T1組成一個頻率為50HZ的脈沖發生器，其中I124.0和I124.1的通斷都能控制脈沖發生器的接通通斷。程序段3：I124.0按下后電機正轉，I124.3為右限位開關，當電機正轉時觸碰到該限位開關電機將立即反轉。I124.2為停止電機開關，Q124.1為正轉自保持，Q124.2與程序段4的Q124.1構成正反轉互鎖。程序段4:1124.1按下后電機反轉，I124.6為左限位開關，當電機反轉時觸碰到該限位開關電機將立即正轉。I124.2為停止電機開關，Q124.2為反轉自保持，Q124.1與程序段3的Q124.2構成正反轉互鎖。5調試及性能分析調試分析軟件調試打開STEP7軟件，將上述梯形圖程序輸入編輯區，將該程序寫入PLC的RAM，并調試運行該程序。硬件調試1、按下SB1開關使電機正轉，待滑塊觸碰到右限位開關時，電機立即反轉。按下停止開關SB0使電機停轉。2、按下SB2開關使電機反轉，待滑塊觸碰到左限位開關時，電機立即正轉。按下停止開關SB0使電機停轉。性能分析按上述步驟，分別對系統進行軟件和硬件的調試，看能否實現相應的功能。本設計用三個開關分別控制步進電機的正轉、反轉、停止，當電機正轉或反轉時，按下停止開關電機將立即停止。當電機正轉觸到右限位開關時，通過限位開關的控制，電機將立即反轉。當電機反轉觸到左限位開關時，通過限位開關控制，電機將立即正轉。綜上所述，本設計實現了預定的功能。總結通過本次課程設計，我們感性地認識到理論與實際的差別，加深了我們對本課程設計的理解和認識。設計之初，因不熟悉步進電機的基本原理，導致進度較慢。通過查閱相關資料，并結合實物對照，了解了本次課程設計的任務要求與解決方案。在本次課程設計中我們遇到很多問題和故障（如步進電機驅動器損壞），在鍛煉了我們的動手能力的同時也提高了我們的思考、解決問題的能力。調試的過程就是觀察、分析、排錯的過程。在進行實驗時，應該按照設計的實驗步驟進行觀察、記錄，然后與原設計進行比較、分析，以判斷每一步是否正確，從而推動整個實驗的進程。實驗的調試過程，實質上是一個不斷發現問題，不斷找出原因，不斷解決問題的過程。要解決問題關鍵是要發現問題的所在，而要能找到出錯的原因，只有通過反復的對實驗運行過程中記錄的參數進行分析、比較，才能發現問題。由此可見，在實驗室做好現場參數的記錄和分析是相當重要的。這不僅是培養我們養成良好實驗習慣的機會，也是讓我們學會將理論知識綜合運用、掌握實驗