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1、目录目录11.引言21.1 设计目的21.2 设计过程2 1.2.1 步进电机简介2 1.2.2 步进电机的驱动电路2 1.2.3 两相步进电机的通电方式41.3 设计内容52.电路设计63.PLC硬件组态64.PLC编程元件地址分配表64.1 线性化编程符号表64.2 结构化编程符号表74.3 结构化编程FC的变量声明表75.控制程序85.1线性化编程85.2结构化编程215.2.1 OB1控制程序215.2.2 FC1控制程序255.2.3 FC2控制程序276.程序调试说明307.心得体会308.参考文献311. 引言 可编程控制器是电气控制技术中的关键技术。可编程控制器为“自动化和电气
2、工程及其自动化”专业的一门重要专业课。通过本课程的学习，使学生掌握工厂电气控制设备技术和可编程控制器的使用、分析和设计自动生产过程中的控制电路，掌握其使用方法。 PLC课程设计的主要目的，是通过对某个简单的自动化生产设备、某条简单的自动化生产线、某些简单的工艺过程的调查研究，使学生明确生产工艺对电气控制提出的各项要求。根据这些要求，进行PLC控制系统的原理设计、硬件配置及软件编程设计。通过不断地调试和完善程序来满足生产工艺的要求。本课程设计提供了设计的备选课题。通过课程设计，使学生进一步熟悉PLC控制系统的应用，并培养学生决实际问题的能力，掌握系统设计的思路及方法。1.1设计目的 了解步进电机
3、的工作原理及步进电机的开环控制原理。 综合应用所学PLC知识设计基于PLC的步进电机开环控制系统； 通过自行编程调试掌握PLC控制系统的设计方法。1.2设计过程1.2.1步进电机原理简介 步进电动机是一种将数字式电脉冲信号转换成机械角位移的机电元件，每一个脉冲信号可以使步进电机前进一步，转过的角度与控制脉冲的个数呈严格的正比关系。其运行速度与控制脉冲频率呈严格的正比关系，正是这个特点，使其可以和现代数字控制技术相结合，成为比较理想的执行元件。步进电机主要应用于开环位置控制系统中。目前步进电机在数控机床、计算机外围设备、钟表、包装机械、食品机械中得到广泛的应用。 步进电机由定子和转子两部分组成。
4、以二相步进电机为例，定子上有两组相对的磁极，每对磁极缠有同一绕组，形成一相。定子和转子上分布着大小、间距相同的多个小齿。当步进电机某一相通电形成磁场后，在电磁力的作用下，转子被强行推动到最大磁导率（或最小磁阻）的位置。步进电机接收到一个脉冲信号，就驱动步进电机转过一个步距角，对于一个m相n拍的步进电机来说，每走完n拍，转子就转过一个齿距角，所以齿距角与步距角的关系为： 从控制原理上，步进电机可以分为反应式、永磁式和混合式步进电机三大类；按照控制绕组的相数可以分为两相、三相、四相。 本课程设计中用到的步进电机为两相步进电机。该步进电机转子共有50个齿，所以齿距角为7.2。电机每相电流为0.2A，
5、相电压为5V。1.2.2步进电机的驱动电路本设计中用到的步进电机的驱动电路图如图1所示： 图1 步进电动机驱动电路图中TL1TL4对应的是面板上的插孔。图中标注的A及，B及分别表示步进电机的定子的两相绕组的四个端子。1.2.3两相步进电机的通电方式单四拍通电方式：每次只有一相绕组通电，四拍构成一定循环。两相绕组按照ABA的次序轮流通电。每拍转子转动转子齿距。双四拍通电方式：每次有两相绕组同时通电，两相控制绕组按ABBAAB的次序轮流通电。每拍转子转动的角度与单四拍相等都是转子齿距，但与单四拍的空间定位不重合。单、双八拍的通电方式：上两种通电方式的循环拍数等于4，称为满步通电方式。若通电方式等于
6、8，称为半步通电方式，即按AABBBAA的次序通电。每拍转子转动转子齿距。在上述通电方式中，改变通电的循环方向即可改变步进电机的转动方向，改变通电的频率，即可改变步进电机的转速。本课程设计采用的是双四拍的通电方式，实现对两项步进电机的正反停控制的，以及可以实现对步进电机转动角度的精确控制。1.2.4步进电机控制方式典型的步进电机控制系统如图2所示： 图2 典型的步进电机控制系统步进电动机是一种将数字脉冲信号转换成机械角位移或者线位移的数模转换元件。在经历了一个大的发展阶段后，日前其发展趋向平缓。然而，其基本原理是不变的，即：是一种将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件，每当对其施加一个电
7、脉冲时，其输出转过一个固定的角度。步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比，其转速与单位时间内输入的脉冲数(即脉冲频率)成正比，其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的脉冲顺序有关。所以只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电的顺序，便可控制步进电机的输出位移量、速度和转向。步进电机的机理是基于最基本的电磁铁作用，可简单地定义为，根据输人的脉冲信号，每改变一次励磁状态就前进一定角度或长度，若不改变励磁状态则保持一定位置而静止的电动机:从广义上讲，步进电动机是一种受电脉冲信号控制的无刷式直流电机，也可看作是在一定频率范围内转速与控制脉冲频率同步的同步电动机。步进电机的控制和驱动方法很多，按照使用
8、的控制装置来分可以分为:普通集成电路控制、单片机控制、工业控制机控制、可编程控制器控制等几种；按照控制结构可分为:硬脉冲生成器硬脉冲分配结构(硬-硬结构)、软脉冲生成器软脉冲分配器结构(软-软结构)、软脉冲生成器硬脉冲分配器结构(软-硬结构)。1硬硬结构 如图3所示，这种步进电机的控制驱动系统由硬件电路脉冲生成器、硬件电路脉冲分配器、驱动器组成。这种控制驱动方式运行速度比较快，但是电路复杂，功能单一。 图3 硬硬结构控制2软软结构软脉冲生成器软脉冲生成器如图4所示，这种步进电机的控制驱动系统由软件程序脉冲生成器、软件程序脉冲分配器、驱动器组成，而软件脉冲生成器和脉冲分配器都有微处理器或微控制器
9、通过编程实现。用单片机、工业控制机、普通个人计算机、可编程序控制器控制步进电机一般均可采用这种结构。这种控制驱动方法电路结构简单、可以实现复杂的功能，但是占用CPU时间多，给微处理器运行其他工作造成困难。步进电机 驱动器 图4 软软结构控制 3软硬结构如图5所示，这种步进电机的控制驱动系统由软件脉冲生成器、硬件脉冲分配器和硬件驱动器组成。硬件脉冲分配器是通过脉冲分配器芯片(如8713芯片)来实现通电换相控制的。这种控制驱动方法电路结构简单、可以实现复杂的功能，同时占用CPU时间较少，用可编程控制器全部实现了控制器和驱动器的功能。在PLC中，由软件代替了脉冲生成器和脉冲分配器，直接对步进电机进行
10、并行控制，并且由PLC输出端口直接驱动步进电机。如图3.7所示，这是一种软-软结构，脉冲生成器和脉冲分配器均有可编程序控制器程序实现。步进电机 驱动器硬脉冲分配器软脉冲生成器 图5 软硬结构控制1.3设计内容（1）能够实现两相步进电机以双四拍的起动和停止、正转和反转相互切换及改变转速。（2）当按下按钮SB1时，步进电机以双四拍方式和500MS/步的频率顺时针方向运行30步后停止； 当按下按钮SB2时，步进电机以双四拍方式和500MS/步的频率逆时针方向运行30步后停止； 当按下按钮SB4时，步进电机以双四拍方式和2S/步的频率顺时针方向运行； 任何时刻按下按钮SB3，步进电机停止。2.电路设计
11、 PLC控制步进电动机硬件图设计正SB4I0.3 图6 控制两相步进电动机正反转及改变转速控制线路接线图3. PLC硬件组态PLC的硬件组态如表1所示： 表1 PLC硬件组态表4.PLC编程元件地址分配表 4.1 线性化编程符号表PLC线性化编程符号表如表2所示： 表2 PLC线性化编程符号表 4.2 结构化编程符号表PLC结构化编程符号表如表3所示： 表3 PLC结构化编程符号表 4.3 结构化编程FC的变量声明表PLC结构化编程FC1的变量声明表如表4所示： 表4 PLC结构化编程FC1的变量声明表 PLC结构化编程FC2的变量声明表如表5所示： 表5 PLC结构化编程FC2的变量声明表
12、5.控制程序5.1线性化编程5.2结构化编程5.2.1 OB1控制程序5.2.2 FC1控制程序5.2.3 FC2控制程序6.程序调试说明在PLC程序设计及调试过程中存在以下要说明的：在进行PLC线性化程序设计时，出现两个相同地址的输出时，程序只执行后一个地址的输出。解决方法：通过查找资料发现西门子PLC程序中，不容许同时存在两个相同地址的输出，于是在两个相同的输出地址删去了一个，别找办法使其实现原来的功能。在进行PLC结构化程序设计时，用模块化的思想来实现在主程序中调用同一FC快来实现步进电机的正反转，这样设计更加简单，通俗易懂。并且在FC中使用了全局变量，导致PLC的输出口本身的通电状态去
13、控制PLC的循环通电状态。在进行PLC的结构化程序调试时，一按下启动按钮，西门子PLC立刻出现死机状态。解决方法：通过网上查找资料发现，没有将FC功能块下载到PLC中，导致在主程序中一调用FC功能块就出现死机状态，故将FC功能块下载到PLC后，死机状态立刻解决。在控制步进电动机的正反转的控制程序中可以加入开关互锁来使电机的正反转控制可以直接切换。在步进电机正反转控制中加入比较器、整数函数、计数器可以实现对步进电机转动步数的精确控制。7. 心得体会 在为期三周的可编程逻辑控制器课程设计中，利用软硬件结合，实现对步进电机工作状态正反停的自动控制和精确控制。通过设定不同延时计时器的数值，来改变步进电
14、机的工作频率。对PLC的编程工作是对人的毅力和耐心的挑战，这就促使我们必须是出于兴趣使然，兴趣使我具备了足够的毅力和耐心。经过无数次失败后，当看到一个个符号按我的思路整齐的排列，PLC按我的要求有条不紊的运行时，兴趣得到了极大的满足。 通过这次设计实践，我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的
15、理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 通过合作，我们的合作意识得到加强，合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法，在这过程也提高了我们的表过能力。8. 参考文献1林春方可编程控制器原理及其应用上海交通大学出版社，20042史国生电气控制与可编程控制器技术化学工业出版社，20033刘宝廷步进电机及其驱动控制系统哈尔滨工业大学出版社，1
16、9974胡建. 西门子S7-300 PLC应用教程. 机械工业出版社.2008.5阮友德电气控制与PLC实训教程人民邮电出版社，20066郑阿奇.PLC（西门子）实用教程. 电子工业出版社. 20097邱道伊S7-300400PLC入门和应用分析中国电力出版社，2008一个人不管有多聪明，多能干，背景条件有多好，如果不懂得如何去做人、做事，那么他最终的结局肯定是失败。做人做事是一门艺术，更是一门学问。很多人之所以一辈子都碌碌无为，那是因为他活了一辈子都没有弄明白该怎样去做人做事。每一个人生活在现实社会中，都渴望着成功，而且很多有志之士为了心中的梦想，付出了很多，然而得到的却很少，这个问题不能不
17、引起人们的深思：你不能说他们不够努力，不够勤劳，可为什么偏偏落得个一事无成的结局呢？这值得我们每一个人去认真思考。从表面上看，做人做事似乎很简单，有谁不会呢？其实不然，比如说你当一名教师，你的主观愿望是当好教师，但事实上却不受学生欢迎；你去做生意，你的主观愿望是赚大钱，可偏偏就赔了本。抛开这些表层现象，去发掘问题的症结，你就会发现做人做事的确是一门很难掌握的学问。可以这么说，做人做事是一门涉及现实生活中各个方面的学问，单从任何一个方面入手研究，都不可能窥其全貌。要掌握这门学问，抓住其本质，就必须对现实生活加以提炼总结，得出一些具有普遍意义的规律来，人们才能有章可循，而不至于迷然无绪。读懂一个字
18、诀，受用你一生！一、社会交往字诀教你建功立业（一）谦字诀处世唯谦字了得，若一味狂妄自负、骄傲自大，只会失去处世的根本，落得个孤苦伶仃、千夫所指的骂名下场。1、不可目中无人2、得意不要忘形3、有本事不必自夸4、请教不择人（二）淡字诀为人处世，交朋待友，对势利纷华，似乎不必太过于苛求，当以淡字当头。看淡些，看开些，人生也就豁然开朗，有滋有味了。正如平平淡淡才是真。1、君子之交淡如水2、淡看人生，善待生命3、淡泊明志，莫为名利遮望眼4、减少心欲，满足心灵（三）俭字诀不懂得俭字的人，不知道如何成功，任何成功的事业都在于点滴的积累；不懂得俭字的人，只会丧失成功，过分的骄奢多败人品质。俭以养德，为人做事之
19、良训。1、从节省生活费开始2、穷大方不可取3、谨防变态的节俭：吝啬4、欲路勿染，俭以养德（四）自字诀做一个有个性的人，给自己一点自信！成功的道路靠自己闯，美好的前途来自于自强自立，不屈服于任何权威，用自我的努力找到属于你的自尊。男儿立世，自己拍板！1、自强自立，与成功有约2、独品人生百态3、用自我来挑战权威4、自信任你东南西北风（五）礼字诀生在礼仪之邦，做一个彬彬有礼之人。有礼之人会做人，有人缘，多朋友。有礼之人会做事，注重形象，有教养，不树敌，成功路上事事顺。1、以礼待人2、彬彬有礼，礼多人不怪3、注重礼仪着装，给人良好印象（六）正字诀做一个正直的人，做一个人格健全完善的人，受人崇敬。做一个
20、自私的人，做欺心的事，疾贤防能，与成功无缘。1、己所不欲，勿施于人2、嫉妒乃方正之人之大忌3、不做欺心事，本身是一种愉悦二、形象塑造字诀教你品格高雅（七）志字诀给自己一根足够长的杠杆，希望转动地球。给自己的人生立个志愿，树个目标，树个偶像，脚踏实地，成功的意识需要培养，先立志，再与成功约会。1、度德量力，以志立身2、先立志，有志就有希望3、培养成功意识：立志为王4、树立偶像，改变自己（八）时字诀做人要惜时，做事要守时。塑造自己的形象，现代人离不开时间观念。合理安排自己的时间，有效利用自己的时间，守时、惜时、不拖延。切记：时间就是金钱。1、一秒值万金2、别漠视业余时间3、盗窃他人时间，等于谋财害
21、命4、按重要性办事，更能有效利用时间（九）勤字诀多一些努力，便多一些成功的机会。无数事实证明：成功的最短途径是勤奋。不要光耍嘴皮子，不要好逸恶劳，勤字当头，苍天不负有心人，天道酬勤！1、成功的最短途径：勤奋2、多一些努力，多一些机会3、勤于行动，胜于勤说（十）实字诀踏踏实实做人，实实在在办事。任何一个双手插在口袋里的人，都爬不上成功的梯子。给人留下一个实在的形象，给自己的成功增添一份夯实的基础，从实际出发，对自己负责。1、敬业，实干家的成功保障2、把每一份工作都做好3、双手插在口袋里的人，爬不上成功的梯子（十一）专字诀有专才有恒，有恒才有我。你生活在一个知识大爆炸的时代，如果你是一个天才，不专
22、心就成了你的不幸；如果你资质平凡，请不要悲观，只要你下定决心一辈子做好一件事，你就能成功。年轻人，千万别给人留下一个朝三暮四的形象。1、把所有的鸡蛋放入一个篮子2、多才多艺，莫如练就独门暗器3、专一，让劣势变成优势（十二）慎字诀人生漫长，又短暂，关键的就几步。人性丛林，职场事业，利益多多、诱惑多多。老成不怕多，凡事应多三思，不怕一万，就怕万一。一旦伸错手，入错行，做错事，于名誉，于事业，于形象皆有不救之危。慎之！1、千万别入错行2、想好了你再跳3、不要草率行事三、自我提升字诀教你拯救命运（十三）硬字诀做人难，做事难，面对千难万阻，要提升自我，不来点硬的怎么行？如果事有勉强，应该敢于说不；如果是
23、正当利益，则应当仁不让；甚至，有时还得来点霸王硬上弓，要有脸皮厚的时候，也要有头皮硬的时候。1、拒绝是一门艺术2、该我的，就不要客气3、怒发冲冠之功4、厚脸皮做人，硬头皮做事（十四）小字诀一家海鲜连锁餐厅的老板很可能当初是水产市场练滩儿的，而一家皮鞋连锁店的老板当初可能是擦鞋的。欲做大事，赚大钱，必先做小事，赚小钱，放下架子，舍得小利。从细微处入手，先扫一屋，再扫天下！1、一屋不扫，何以扫天下2、先做小事，赚小钱3、一枚钉子改变一个人的一生（十五）锐字诀小小麻雀，飞飞跳跳、争分夺秒，不停地寻觅食物。人生亦如此，面对残酷竞争，惟有锐意进取，做一个好先锋，把下一个进球当目标，敢于冒险，敢于闯荡，守
24、株待兔的事情毕竟很渺茫。1、不以现有成就为满足2、锐意追求，绝不退缩3、锐气不可抛，成功是迟早（十六）创字诀提升自我，就要有胆有识去超越自我。何谓超越？超越就是吃螃蟹，就是创新。同时创新就意味着冒险，所谓富贵险中求。想人家想不到的，做别人不敢做的，敢为天下先，在于思维的转换。1、敢为天下先2、打破规则的创意3、人弃我取也能创奇迹4、逆向思维的攻守之道（十七）通字诀穷则思变，变则通。识时务者为俊杰，通机变者为英豪。通往成功的道路不是一条，又何必在一棵树上吊死呢？抓住成功的关键，东方不亮西方亮，不管它是黑猫白猫，重要的是它能否逮耗子。1、巧妙地以变应变2、条条大道通罗马3、成功在于通，有通才有赢（十八）言字诀把赞扬送给别人，就像把食物施舍给饥饿的乞丐一样。古往今来，不知有多少人，凭着三寸不烂之舌，改变了自己平凡的命运。说话幽默，找共同语言一个言字，一生受用。1、投其所好找话题2、恭维是最好的润滑剂3、成功人生，幽默机智4、流行语为你添姿着色四、人际互动字诀教你赢得朋友（十九）宽字诀人际互动，应着眼于未来，不念旧恶。原谅别人，是对待自己的最好方式为你的仇敌而怒火中烧，烧伤的是你自己。做人做事，心胸不可太狭隘。海纳百川，靠一棵宽容的心！1、宽恕你的敌人2、宽容做人，宽容成事3、乐于忘记，不念旧恶
