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基于S7-200PLC的步进电机控制系统设计
摘要
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广泛应用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和影响速度、节约能源等都具有重要意义。以德国西门子公司小型可编程逻辑控制器S7-200PLC为中央处理单元，以步进电机作为控制对象。PLC与步进电机一起结合起来有很高的研究价值与意义。
以德国西门子公司小型可编程逻辑控制器S7-200为中央处理单元，以步进电机作为控制对象。介绍了PLC的概念原理以及控制的优点，步进电机的概念及工作原理，现状以及发展方向。PLC与步进电动机一起结合起来有很高的研究价值与意义。本文在介绍步进电机控制特点的基础上,重点研究了步进电机的控制策略。设计了控制系统的硬件方案，并编写了相应的控制流程，测试了实际控制效果，并提出相应的整改措施，达到更加合理高效的目标。对于使用步进驱动器的步进控制系统，控制器对步进电机的控制关键在于控制脉冲信号的产生。介绍了使用该控制器产生控制脉冲信号的多种不同实现方法，进而实现对步进电机不同控制方法。
关键词：步进电动机；西门子S7-200PLC；中功率
目录
TOC\o1-3\h\z\u31444一、绪论 1
246031.1步进电机的控制与发展 1
297631.2步进电动机的特点 2
309121.3研究内容 3
16795二、步进电机的工作原理 4
226612.1步进电机的分类 4
87162.2步进电机性能的比较 4
129502.3步进电机工作原理 5
12742三、控制系统的总体设计 7
310333.1总体设计 7
34663.2控制系统的工作原理 7
91023.2.1电路组成和工作原理 7
286183.2.2运动控制的实现 8
2734四、控制系统的硬件设计 10
317224.1PLC的选型 10
246894.2I/O地址分配 10
205694.3I/O接线图 11
55294.4S7-200电气接线图 11
324114.5驱动电路设计 12
292494.6光电耦合器的设计 13
165084.7环形分配器的选型 14
31413五、控制系统的软件设计 16
153625.1步进电机模拟控制流程分析 16
194885.2程序梯形图设计 18
29665六、仿真 22
142716.1仿真界面 22
124006.2仿真程序 26
22638结论 30
19830参考文献 31
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绪论
在微电子技术和计算机技术不断的发展下，可编程序控制器也有了非常大的进步与发展。当可编程控制器与计算机有效地结合后，能够控制模拟量，具备了远程控制通信等等功能，这个时候可编程控制器已经大大超出了逻辑以及顺序控制这个范围。很多人把可编程控制器与机器人、CAD/CAM并称为“现代工业控制的三根支柱”。现在PLC已经广泛地应用于冶金业、矿业、机械行业、轻工业等领域，对工业自动化提供了非常大的作用，是一种有力的工具。基于步进电机良好的控制和准确定位特性，被广泛应用在精确定位方面，诸如数控机床、绘图机、轧钢机、自动控制计算装置、自动记录仪表等自动控制领域。作为机电一体化的重要产品之一的步进电机已经被广泛应用在自动化控制等重要领域中。
一些简单的PLC控制，比如说在某时刻让小型的电动机起动、制动或者正转之类的控制，仅仅需要用PLC自带的继电器或电子开关元件让电路接通或断开就可以了。可编程控制器PLC已经被熟练运用在机床设备及生产流水线上，利用PLC来对生产线进行规律的控制。至于那些比较复杂的控制，则要用PLC控制电机的电压大小、电流多少、转矩高低、转速快慢、转角大小等等数据，使电机按照既定的指示与命令来进行准确的工作。通过PLC控制，能够提高电机的机械性能。就拿直流电动机来说，它的调速性能较好这个优点，但同时又存在因机械换向器所带来的机械损坏和换向火花这个缺点。交流电动机，不论是异步还是同步电动机，结构都简单，相比直流电机而言工作也更可靠，但是在频率恒定的电网上运行时，速度却不能方便而又经济地调节，它们之间各自都存在着优缺点。考虑到交流电机是用正弦脉宽调制方式进行变频调速的，若用一般的模拟电路或者是数字电路来完成这个，需要用到的电路是很繁杂的，可是运用微机控制就要比前者简单许多。为了达到提