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目录第一部分毕业设计任务书第二部分开题报告第三部分外文资料及译文；第四部分毕业设计说明书(论文) 第五部分附件扬大机械工程学院毕业设计（论文）任务书扬大机械工程学院毕业设计（论文）开题报告扬大机械工程学院毕业设计（论文）开题报告外文资料与译文外文资料With microelectronics and computer technology development, the stepping motor of the growing demand, it is widely used in the printer, electric toy and consumer products and CNC machines, industrial robots, medical equipment and other mechanical and electrical products, in all its national economic domain has applications. Study the step motor control system, to improve the control precision and response speed, saving energy has the important meaning.Stepping motor is will signal transformation into electrical impulses mechanical angular displacement of a device, each pulse to step into a step the axis from the Angle incremental, angular displacement output and input pulse is proportional to the number, the speed and is proportional to the input pulses, the speed and the pulse frequency is proportional to the input. The step motor control mode is simple, belong to the open loop control, and no accumulated positioning error, have a high precision, and PLC as a kind of industrial control computer, is to realize the integration of the motor is a powerful tool, so based on PLC stepping motor control technology has been widely used in digital positioning control.The design of the control system, the hardware design and software design of two parts. Among them, the hardware design includes the step motor working principle, the step motor drive circuit design, PLC's input/output characteristics, PLC peripheral circuit design and PLC and the step motor connection and matching the realization of the problems. The software design including the main program as well as each module control program, and finally achieve the stepper motor rotation direction and rotating speed control. This system has the intelligence, practical and reliable characteristic.译文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。
PLC控制步进电机的设计潍坊市技师学院高密分院代玉杰山东省高密市供电公司王召华摘要：步进电机是一种控制精度极高的电机，在工业上有着广泛的应用。
PLC具有抗干扰能力强，可靠性极高、编程方便等显著优点。
本论文在简要介绍步进电机的工作原理和控制原则之后，采用可编程控制器对步进电机进行控制的设计方法，以三菱公司FX2N-48MT型PLC为例，分析如何用PLC指令软件编程实现对步进电机的定位、速度控制。
关键词：可编程控制器、步进电机、电机控制一、前言步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或直线位移的执行元件。
在非超载的情况下，步进电机的转速与单位时间内输入的脉冲数（即脉冲频率）成正比，其输出位移与输入脉冲个数成正比、其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。
因此，只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电的相序，便可控制步进电机的输出位移量、速度和转向。
加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差、转子惯量低、定位精度高、控制简单等特点，使得步进电机成为速度、位置等运动控制领域的主要执行元件之一。
可编程序控制器（通称PLC）是一种工业控制计算机，以微处理器为核心，具有模块化结构、配置灵活、高速处理速度、精确的数据处理能力、多种控制功能、网络技术和优越的性价比等，集计算机技术、自动控制技术于一体的一种新型的工业控制装置。
它具有可靠性高、抗干扰能力强，编程简单易学，可进行在线修改，使用维护方便，体积小、重量轻、功耗低，设计施工周期短等优点，是目前广泛应用的控制装置之一。
PLC对步进电机也具有良好的控制能力，利用PLC控制步进电机，其脉冲分配可以由软件实现，也可由硬件组成。
二、步进电机的工作原理与控制我们以最常见的三相反应式步进电动机说明其工作原理。
齿距：设转子的齿数是40，则齿距为θE=360º/40=9º错位：当A相定子齿和转子齿对齐，若和A相磁极中心对齐的转子齿为1号齿，因B 相磁极与A相磁极差120 º，且120º/9º =13（1/3），故转子齿不能与B相定子齿对齐，只有13号小齿靠近B相磁极的中心线，与中心线相差3º。
前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“专业的一门重要专业课。
通过本课程的学习，使我们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，课程设计以培养工程应用能力为主。
这些能力包括独立工作、综合运用所学过的基础知识和专业知识、解决工程应用、调试程序、工程绘图、编写技术资料、创新能力等。
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。
根据这些要求来进行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。
本设计提供了设计的备选课题。
通过课程设计和使我们进一步熟悉PLC控制系统的应用，并培养我们解决实际问题的能力，掌握系统设计的思路及方法。
基于PLC步进电机控制系统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，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。
步进电机是将电脉冲信号变换成机械角位移的一种装置，每个脉冲使转轴步进一个步距角增量，输出角位移与输入脉冲数成正比，转速与输入脉冲成正比，转速与输入脉冲频率成正比。
步进电机的控制方式简单，属于开环控制，且无累积定位误差，有较高的定位精度，而PLC作为一种工业控制微机，是实现电机一体化的有力工具，因此基于PLC的步进电机控制技术已广泛用于数字定位控制中。
本控制系统的设计，由硬件设计和软件设计两部分组成。
其中，硬件设计主要包括步进电机的工作原理、步进电机的驱动电路设计、PLC的输入输出特性、PLC的外围电路设计以及PLC与步进电机的连接与匹配等问题的实现。
软件设计包括主程序以及各个模块的控制程序，最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制。
基于P L C步进电机控制系统的设计精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-基于plc步进电机控制系统的设计[摘要]本文所要控制的电机为五相步进电机，采用可编程控制器对其控制，对设计原理及方法分析总结。
步进电动机优点有快速起停、定位和精确步进等，日常的生产和生活中比较普遍，控制精度高。
在工业过程控制和仪器仪表控制方面，应用的很广泛。
本文还介绍的PLC控制系统，其包括硬件结构还有原理以及PLC控制系统设计的原则方法。
以五相电机控制为例，阐述了西门子PLC在电机控制中的运用。
其基本原理、硬件准备和软件的设计，在文中都有体现。
采用的细分驱动方法，可以达到极高的精度并提高稳定性，有利于电机运行品质、转矩波动的改善。
本文内容包含PIC外部接线图、I/O地址分配、控制流程图、驱动电路选择、细分驱动分析、梯形图等，并且上位机监控界面是运用组态王软件编写。
[关键词]：S7-200；五相步进电机；梯形图；细分驱动；组态王Design of Stepping Motor Control System Based on PLC[Abstract] The motor controlled in this paper is a five phase stepper motor. It is controlled by a programmable controller. The design principle and method are analyzed and summarized. Stepping motor has the advantages of fast start stop, positioning and accurate stepping, etc., and the daily production and life are more common, and the control accuracy is high. It is widely used in industrial process control and instrument control. PLC control system is introduced, including hardware structure and principle, and the principle and method of PLC control system design. Taking five phase motor control as an example, the application of SIEMENS PLC in motor control is expounded. Its basic principle, hardware preparation and software design are embodied in this article. The subdivision drive method can achieve high accuracy and stability, and is favorable for motor quality and torque fluctuation. The contents of this paper include PIC external wiring diagram, I/O address allocation, control flow chart, drive circuit selection, subdivision drive analysis, ladder diagram and so on, and the upper computer monitoring interface is written by Kingview software.[Key words]S7-200; Five-phase stepping motor; Ladder diagram; Subdivision drive ; Configuration king目录1 引言步进电机的介绍步进电机又称脉冲电机或阶跃电机，电机对传输来的电脉冲信号的分析和转换而进行相应的角位移和线位移。
基于PLC的步进电机控制系统设计机械电子专业 XXX指导教师 XXX摘要：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：可编程逻辑控制器；步进电机；控制策略；控制流程The Research Of Stepper Control Method Motor Based On PLCStudent majoring in Machinery and electronics specialty XXXTutor XXXAbstract：With small Germany Siemens S7-200 programmable logic controller of the central processing unit, with stepping motor as control object. This paper introduces the concept of PLC principle and advantage of the control, the concept and working principle of stepper motor, the current situation and development direction. PLC combined with stepper motor has a high research value and significance. In this paper, based on the introduction to the characteristics of the stepper motor control, step motor control strategies are researched. Design the hardware of the control system scheme, and write the corresponding control process, test the actual control effect, and puts forward the corresponding rectification measures, achieve more reasonable and efficient. For using stepper drive stepper control system, the controller of stepper motor control is the key to control the generation of pulse signal. This paper introduces the control using the controller a variety of different implementation methods of the pulse signal, then the method to realize different control the stepper motor.Key words:Programmable logic controller; Stepping motor; The control strategy; Control the process引言伴随着经济的快速发展，科技的日新月异，产品更新换代周期缩短，生产效率有了更高的要求，特别是计算机技术的广泛的推广和普及，信息产业发挥了它无与伦比的优越性和高效性，其中可编程逻辑器件就有了更多的用武之地。
摘要本文主要阐述了三相三拍步进电动机结构和步进电机原理，以及对步进电机的调速和正反转的研究。
采用PLC基本逻辑指令和常用指令的方法对步进电机调速很正反转控制。
步进电机是一种将脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件。
步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比，其速度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相序有关。
所以只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电的相序，便可控制步进电机的输出位移量、速度和方向。
步进电机具有较好的控制性能，其启动、停车、反转及其它任何运行方式的改变都可在少数脉冲内完成，且可获得较高的控制精度，因而得到了广泛的应用。
SummaryThis paper describes the structure of three-phase three-beat stepper motors and stepper motor principle,and the stepper motor speed control and reversing research. Using PLC basic logic instructions and common method of instruction is reversing the stepper motor speed control.Stepper motor is a pulse signal into a linear displacement or angular displacement of the actuator.The output of the stepper motor displacement is proportional to the number of input pulses,the speed and unit time input pulses (ie pulse frequency)is proportional to its steering and pulse distribution phase stepper motor winding phase sequence of the.So long as the control command pulse number, frequency and phase sequence of the motor windings are energized,the output can be controlled stepper motor displacement, velocity and direction.Stepper motor has good control performance, and its start,stop,reverse and other changes in the way of any operation can be completed within a few pulses, and the availability of high control accuracy,and have been widely used。
图1 步进电机控制系统总体设计方案图
3 硬件系统设计
步进电机控制系统主要包括供电电源、上
位机PC、下位机S7-1200PLC、两相混合式安川
42HD2404步进电机和雷赛DM320C步进电机驱动器
等组成。
如图2所示。
石有计，铁岭师范高等专科学校，教授，研究方向：电气自动化技术。
在编写PLC程序时，I/O接口会根据接线情况自动分配信号，对应的信号得以分配后。
信号控制会以输入输出口为主，将I/O接口作为主导。
输入变量如下：步进电机起动I0.0、步进电机停止I0.1、步进电机复位I0.2、步进电机向后点动I0.3、启动调速I0.4、启动预订速度I0.5、启动手动调速I0.6、手动加速I0.7、手动减速I1.0、转动距离1(3200)I1.1、转动距离2(32000)I1.3、转动距离3(64000)I1.3、转动距离4(96000)I1.4、步进电机向前点动I1.5。
输出变量如下：步进电机转动Q0.0、步进电机方向控制Q0.1、步进电机启动指示
4.2 PLC程序设计
本文采用S7-1200PLC作为主控器，结合硬件设计情况，对步进电机控制系统进行设计，并通过系6 结语
本文采用西门子S7-1200PLC，使用博途V15编程软件，进行步进电机控制系统设备组态及编程，有效实现步进电机控制要求。
实验结果表明,该系统动态特性好、精度高，达到了步进电机运行状态可视化和控制智能化的目的。
该系统具备控制过程的参考价值，对于高效率、小步距、低振动和低噪
图2 硬件接线设计图
表1 细分数和电流选择
图3 触摸屏运行界面。
基于PLC的步进电动机的控制系统学院：继续教育学院专业：机械设计制造及自动化考号：010*********学生姓名：吴延东指导教师：张辉2014 年8 月毕业设计（论文）答辩成绩评定专业毕业设计（论文）第答辩委员会于年月日审定了班级学生的毕业设计（论文）。
设计（论文）题目：设计（论文）共页。
毕业设计（论文）答辩委员会意见：成绩：专业毕业设计（论文）答辩委员会主任委员（签字）摘要本课题使用PLC为西门子S7-200 CN系列PLC-CPU224XPCN AC/DC/RLY。
其基本情况为：CPU224XPCN，24VDC电源，24VDC输入，24VDC输出，6ES7 214-2AD23-0XB8，集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。
22K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器(100KHz)，2个100KHz的高速脉冲输出，4个上升沿和4个下降沿边沿中断，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O，位控特性，自整定PID 功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等，是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU，用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。
关键词：步进电动机PLC 正反转与加减速控制Ⅰ目录第1章引言 (1)1.1 PLC的介绍 (1)1.2步进电机的介绍 (1)第2章步进电机 (3)2.1步进电机工作原理 (3)2.1.1步进电机结构 (3)2.1.2旋转过程 (5)2.1.3力矩 (6)2.1.4步进电机的分类 (6)3.2 步进电机控制方式及运行方式 (7)3.3 脉冲和角度的关系 (8)第3章步进电机控制系统设计 (9)3.1步进电机模拟控制 (9)3.1.1控制流程分析 (9)3.1.2 I/O 分配表 (10)3.2步进电机流程图 (11)3.3步进电机接线图 (12)3.4梯形图的设计 (13)第4章结论 (24)参考文献 (25)致谢.......................................................................................................... 26锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。
Ⅱ第1章引言1.1 PLC的介绍可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。
可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。
另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。
由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。
目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。
1.2步进电机的介绍步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。
精美文档精美文档精美文档 第2章 步进电机 2.1步进电机工作原理2.1.1步进电机结构步进电机结构剖面图如图3.1所示。
图3.1 步进电机结构剖面图转励磁线定ABDC精美文档电机转子均匀分布着40个小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。
0、1/3τ、2/3τ，(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以τ表示)，即A 相与齿1相对齐，B 相与齿2向右错开1/3τ，C 相与齿3向右错开2/3τ，A'与齿5相对齐，(A'就是A ，齿5就是齿1)，定转子的展开图如图3.2所示。
图3.2 定转子的展开图 AB C A 1 23 4 5T2.1.2旋转过程如A相通电，B、C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，转子不受任何力(以下均同)。
如B相通电，A、C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3τ，此时齿3与C偏移为1/3τ。
如C相通电，A、B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3τ，此时齿4与A偏移为1/3τ对齐。
如A相通电，B、C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3τ，这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4(即齿1前一齿)移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A、B、C、A……通电，电机就每步(每脉冲)1/3τ，向右旋转。
如按A、C、B、A……通电，电机就反转。
其通电状态如图3.3所示。
A相通电B相通电C相通电图3.3通电状态图精美文档由此可见，电机的位置和速度由通电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。
而方向由通电顺序决定。
不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。
往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3τ改变为1/6τ。
甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3τ变为1/12τ，1/24τ，这就是电机细分驱动的基本理论依据。
不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m，2/m……(m-1)/m，1。
并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是旋转的物理条件。
2.1.3力矩电机一旦通电，在定转子间将产生磁场(磁通量Ф)当转子与定子错开一定角度产生力F与(dФ/dθ)成正比，其磁通量Ф=Br*S，Br为磁密，S为导磁面积，F与L*D*Br成正比，L为铁芯有效长度，D为转子直径，R为磁阻。
力矩=力*半径力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比(只考虑线性状态)。
因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。
2.1.4步进电机的分类步进电机分为永磁式(PM)、反应式(VR)、混合式(HR)三种。
永磁式一般为二相，转矩和体积都很小，步距角一般为7.5°或15°；反应式一般为三相，实现大转矩输出，步距角为1.5°；混合式兼具永磁式和反应式的优点，分二相和五相，二相步距角为1.8°，无相步距角为0.72°。
硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。
精美文档3.2 步进电机控制方式及运行方式36BF003型步进电动机的三个绕组分别用A、B、C表示。
三拍运行时，正转通电顺序为A→B→C→A…，反转通电顺序为C→B→A→C…；或正转通电顺序为AB→BC→CA→AB…，反转通电顺序为AC→CB→BA→A C…。
六拍运行时，正转通电顺序为A→AB→B→BC→C→CA→A…；反转通电顺序为A→AC→C→CB→B→BA→A…。
36BF003型步进电动机的运行状态如表3.1所示。
表3.1 步进电动机的运行状态精美文档3.3 脉冲和角度的关系(1) 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示，θ=360度/M*Z*K式中，M为定子绕组相数；Z为转子齿数；K为通电方式系数，当M相M拍通电时，K=1，当M相2M拍通电时，K=2。
本课题所用为三相电机，由参数表可以推算出它的齿数J 3=360度/3*3=40个或J6=360度/6*1.5=40个(2) 频率关系和转速的关系n=60f/M*Z*K式中，M、Z、K同上；n为每分钟转速 r/min；当M相M拍通电时，K=1，当M 相2M拍通电时，K=2。
精美文档第3章步进电机控制系统设计3.1步进电机模拟控制3.1.1控制流程分析控制要求：当按钮开关拨到单步时，必须每按一次起动，电机才能旋转一个角度；当按钮开关拨到连续时，按一次起动，电机旋转，直到按停止；当按钮开关拨到三拍时，旋转的角度为3度；当按钮开关拨到六拍时，旋转角度为1.5度；当按钮开关拨到正转时，旋转按顺时针旋转；当按钮开关拨到反转时，旋转按逆时针旋转；当单步要转到连续或连续转到单步，可以通过停止也可以直接转换；(通过编程)当三拍要转到六拍或六拍要转到三拍，可以通过停止也可以直接转换；(通过编程)当正转要转到反转或反转要转到正转，可以通过停止也可以直接转换(通过编程)。
此设计使用开环控制步进电机。
传统的控制系统框图如图3.1所示。
图3.1精美文档而本课题使用PLC为西门子S7-200 CN系列PLC---CPU224XPCN AC/DC/RLY，可以直接输出脉冲驱动36BF003型电机运行，指令可通过程序代替，而“变频信号源”、“脉冲分配器”、“脉冲放大器”则全部由PLC替代，进而取代了具有以上四项功能的驱动器，使得控制十分简单，所以本课题的控制框图可简单用图3.2表示。
3.1.2 I/O 分配表I/O分配表如表3.1.2所示。
表3.1.2 I/O分配表精美文档3.2步进电机流程图图3.2 三相步进电机控制流程图精美文档3.3步进电机接线图图3.3 步进电机实时接线图精美文档3.4梯形图的设计精美文档精美文档精美文档精美文档精美文档精美文档精美文档精美文档精美文档精美文档精美文档第4章结论通过PLC控制三相、五相步进电机运行在本课题实验中得以实现，其中控制三相步进电机时，可以选择手动开关和自动开关，实现电机在单步和连续工作方式的情况下正反转运行，其中也可以实现三拍和六拍的步进时序。
在设计过程中，遇到了较多困难，诸如程序的编写，包括循环移位指令的使用、调速指令的采用等等，不仅自己查阅书籍资料，而且还向老师同学请教，最终这些问题得以解决。
当今通过PLC发脉冲来控制步进电机运行，这种方式在工业生产多个领域广泛的应用，比如磁头定位系统，数控机床，线切割机等领域。
利用步进电机较准确的定位和能输出一定大小的力矩等特点，已成为位置定位控制系统中首选的控制手段。
随着电力电子、DSP及计算机等多种技术的发展，目前在步进电机控制系统中有细分功能、节能功能的驱动器技术得以广泛的使用，使得PLC 控制步进电机这一控制方式不断完善和发展。
