步進(jìn)電機(jī)滑臺(tái)PLC控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告_2107

1、下載可編輯大連民族學(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、唐海學(xué)生姓名 ：濤、盧真伊、譚潏、潘竹馨.專業(yè) .整理 .下載可編輯指導(dǎo)教師 ：張濤設(shè)計(jì)完成日期 ：2015 年 5 月 7 日.專業(yè) .整理 .下載可編輯課程設(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 ：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)容及要求掌握步進(jìn)電

2、機(jī)的工作原理；掌握步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作原理；直線滑臺(tái)控制裝置的總體方案設(shè)計(jì)； PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ； PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試 ； 撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告 ； 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 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； 總體方案及 PLC 硬件設(shè)計(jì) ； PLC 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試 ； PLC 控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試 ； 撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告 ； 驗(yàn)收答辯 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯五、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

3、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10軟件調(diào)試10.專業(yè) .整理 .下載可編輯硬件調(diào)試105.2性能分析11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 . 15.專業(yè) .整理 .下載可編輯1 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

4、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)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)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

5、，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）進(jìn)給速度控制.專業(yè) .整理 .下載可編輯伺服機(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)進(jìn)給方向控制進(jìn)給方向

6、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)電機(jī)繞組的通電順序?qū)崿F(xiàn)。.專業(yè) .整理 .下載可編輯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

7、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直流接觸器正轉(zhuǎn)輸出.專業(yè) .整理 .下載可編輯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 軟件方案開始啟動(dòng)正轉(zhuǎn)YN觸到左限觸到右限位開關(guān)位開關(guān)YNY.專業(yè) .整理 .下載可編輯反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)圖 2.2 程序流程圖.專業(yè) .整理 .下載可編輯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 所示圖 3

8、.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.專業(yè) .整理 .下載可編輯I124.0Q124.0脈沖I124.1Q124.1方向 +I124.2Q124.2I124.3方向 -I124.6PLCM+24V-圖 3.3 PLC 接線圖.專業(yè) .整理 .下載可編輯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 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 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 T0 和 T1 組成一個(gè)頻率為 50HZ 的脈沖發(fā)生器 ，其中 I124.0 和 I124.1 的通斷都能控制脈沖發(fā)生器的接通通斷。程序

9、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)。I124.2 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 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯程序段 4：I124.1 按下后電機(jī)反轉(zhuǎn) ，I124.6 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)。I124.2 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)

10、，將該程序?qū)懭?PLC 的RAM ，并調(diào)試運(yùn)行該程序 。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) 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯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)

11、，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。.專業(yè) .整理 .下載可編輯總結(jié)通過本次課程設(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)手能力的重要途徑。.專業(yè) .整理 .下載可編輯參考文獻(xiàn)1 胡健 .西門子 S7-300PLC 應(yīng)用教程 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 .2007.