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摘要步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点,所以常用作工业过程控制及仪器仪表，使用PLC可编程控制器实现步进电动机驱动，可使步进电动机的抗干扰能力强，可靠性高，同时，由于实现了模块化结构，是系统结构十分灵活，而且编程语言简短易学，便于掌握，可以进行在线修改，柔性好，体积小，维修方便。
本设计是利用PLC做进电动机的控制核心，用按钮开关的通断来实现对步进电机正,反转控制，而且正，反转切换无须经过停车步骤。
其次可以通过对按钮的控制来实现对高，低速度的控制。
充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC 控制系统的首要前提，这也是设计最重要的一条原则。
本设计更加便于实现对步进电机的制动化控制。
其主要内容如下：1了解PLC控制步进电机的工作原理2掌握PLC的硬件构成，完成硬件选型3设计PLC的控制系统4用STEP 7完成PLC的编程关键词：步进电机；PLC控制；电机正反转；高低速控制AbstractStepper motor has a quick starts and stops, precision stepping and positioning features, commonly used for industrial process control and instrumentation, PLC programmable controller stepper motor drive can stepper motor anti-interference ability, high reliability, at the same time, due to the modular structure, the system structure is very flexible, and programming languages brief to learn, easy to master, can be modified online, good flexibility, small size, easy maintenance.This design is the use of PLC built into the core of the motor control button to switch on and off to the stepper motor is the reverse control, and positive, reverse switch without having to go through the parking step. Followed by the button control to achieve the high and low speed control. Give full play to the functions of PLC as possible to meet the control requirements of the controlled object is the most important prerequisite for the design PLC control system, which is designed to the most important principle. This design is easier to achieve braking control of the stepper motor. Its main contents are as follows:An understanding of PLC control the working principle of the stepper motor2 grasp the PLC hardware structure, the completion hardware selection3 Design of PLC control system4 complete PLC programming with STEP 7Key words: Stepper motor; PLC control; motor reversing; high and low speed control目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 PLC步进驱动控制系统研究和意义 (1)1.2 国内外PLC的发展 (1)1.3 国内外步进电机的发展概况 (2)1.4 PLC步进驱动控制系统主要研究工作 (3)2 步进电机及PLC简介 (4)2.1 步进电机简介 (4)2.1.1步进电机的分类 (4)2.1.2步进电机的基本参数 (4)2.1.3步进电机的特点 (5)2.2 步进电机在工业中的应用 (5)2.3 PLC的特点 (6)2.4 PLC技术在步进电机控制中的应用 (6)3 PLC控制步进电机工作方式的选择 (8)3.1 常见的步进电机的工作方式 (8)3.2 步进电机控制原理 (8)3.2.1控制步进电机换向顺序 (8)3.2.2控制步进电机的转向 (8)3.2.3控制步进电机的速度 (8)3.3 PLC控制步进电机的方法 (9)3.4 PLC控制步进电机的设计思路 (10)4 S7-200PLC控制步进电机硬件设计 (12)4.1 S7-200PLC的介绍 (12)4.1.1硬件系统 (12)4.1.2软元件 (13)4.2 步进电机的选择 (14)4.3 步进电机驱动电路设计 (15)4.3.1驱动器的选择 (15)4.3.2步进电机驱动电路 (16)4.3.3驱动电路接口 (16)4.3.4电气原理图 (17)4.4 PLC驱动步进电机 (17)5 S7-200PLC控制步进电机软件设计 (19)5.1 STEP7-MICRO/WIN32概述 (19)5.1.1基本功能 (19)5.1.2运动控制 (19)5.1.3创建调制解调模块程序 (19)5.2 程序的编写 (21)5.3 梯形图程序设计 (22)5.3.1CPU的选择 (22)5.3.2输入输出编址 (22)5.3.3状态真值表 (22)5.4 梯形图程序 (23)6 总结 (30)6.1 全文总结 (30)6.2 不足之处及展望 (30)致谢 (31)参考文献 (32)基于S7-200PLC步进电机调速控制—步进驱动控制系统设计1绪论1.1 PLC步进驱动控制系统研究和意义基于步进电动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、喷绘机、工业控制系统、自动控制计算装置、自动记录仪表等自动控制领域。
s7-200 plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握S7-200 PLC的基本结构、工作原理及其编程方法。
2. 使学生了解PLC在工业自动化控制中的应用，掌握常见的输入输出设备及其接线方式。
3. 帮助学生理解PLC程序的组织结构，学会编写和调试简单的PLC控制程序。
技能目标：1. 培养学生运用PLC进行自动化控制系统的设计、安装、调试与维护的能力。
2. 培养学生运用编程软件进行PLC程序编写、修改和调试的能力。
3. 提高学生分析问题、解决问题的能力，使其能够将PLC技术应用于实际工程中。
情感态度价值观目标：1. 激发学生学习PLC技术的兴趣，培养其探究精神和创新意识。
2. 培养学生团队合作意识，使其在学习和实践中互相帮助、共同进步。
3. 强化学生对工业自动化技术的认识，提高其职业素养和责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重理论知识与实际操作相结合。
学生特点：学生具备一定的电工电子基础知识，对PLC技术有一定了解，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重启发式教学，引导学生主动参与实践，提高其综合运用PLC技术的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. S7-200 PLC的硬件结构：介绍PLC的基本组成，包括CPU模块、输入输出模块、编程设备等，并关联教材第二章内容。
2. PLC工作原理：讲解PLC的工作过程，包括输入采样、程序执行、输出刷新等，对应教材第三章。
3. PLC编程语言：学习梯形图（LD）、指令表（IL）、功能块图（FB）等编程语言，以教材第四章为基础。
4. 常见输入输出设备及其接线：学习各种传感器的接线方式及输出设备的控制方法，参考教材第五章。
5. PLC程序编写与调试：结合实例，教授程序的组织结构，编写、修改和调试方法，依据教材第六章。
6. PLC应用案例分析：分析实际工业控制中的PLC应用案例，提高学生解决实际问题的能力，以教材第七章为例。
工程技术 Project technique基于西门子S7-200PL C 控制步进电机的设计及应用徐 智 杜逸鸣 熊田忠 孙承志(三江学院电气系 210012)【摘 要】PLC 控制步进电机在许多工业控制中应用广泛,本文介绍了PL C (Programmable Logic Cont roller )通过发送脉冲和方向信号给步进电机的驱动器,由驱动器来控制步进电机工作的原理。
本设计采用PL C 和大功率晶体管实现步进电机的驱动和控制,结构简单,可靠性高,成本低,实用性强,具有较高的通用性和应用推广价值。
【关键词】步进电机;PLC ;驱动器1 引言PL C 是广泛应用于工业自动化领域的控制器,PL C 及其有关的设备,都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充功能的原则而设计。
现在,PL C 功能得到了很大的扩充和完善,比如为了配合步进电机的控制,许多PL C 都内置了脉冲输出功能,并设置了相应的控制指令,可以很好地对步进电机进行控制,实现和其它设备的通信等。
本文用SIEM ENS 公司CPU226晶体管输出型PL C 控制步进电机。
2 步进电机的控制方法步进电机控制方法框图如图1所示。
控制方案是通过上位机设定参数,利用S7-200PL C 的高速脉冲输出功能输出脉冲信号,送给大功率管组成的驱动电路,经过驱动器去控制步进电机实现位置控制。
其中本文中的PL C 为西门子公司的CPU226DC/DC/DC 、驱动器为某公司的SH -20403两相混合式步进电机细分驱动器、步进电机为42B YG 250B 型,步距角1.8°。
本文的控制过程为某运料小车在A —B 两地之间运行(如图2所示),装料及卸料,要求定位准确,运行平稳。
3 PL C 对步进电机的速度控制及定位步进电机在启动和停止时有一个加速及减速过程,且加速度越小则冲击越小,动作越平稳。
所以,步进电机工作时一般要经历这样—个变化过程:加速→恒速(高速)→减速→恒速(低速)→停止。
采用S7-200系列PLC进行步进电机的控制作者：杨洋来源：《科技创新导报》 2012年第8期杨洋(沈阳铁路局科学技术研究所辽宁沈阳 110013)摘要:S7-200系列PLC是一种可编程控制器,用于工业环境下的控制。
本文采用S7-200系列PLC产生高速脉冲,通过步进电机驱动器实现对步进电机的控制,能够实现步进电机的正转和反转,同时可以对步进电机的转速进行控制。
该方法操作简单,参数修改方便,并有很好的可靠性和推广价值。
关键词:PLC 步进电机驱动器控制中图分类号:TM57 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)03(b)-0055-02可编程序控制器(Programmable Logic Controller,PLC)目前已经广泛应用于各种机械设备和生产过程的自动控制系统中。
PLC以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术,编程方法简单易学,功能强大,性价比比较高。
同时,PLC是为适应工业环境下的应用而设计的控制装置,采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,可靠性高,抗干扰能力强大。
PLC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、计数和算术运算等操作指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。
PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。
S7-200是西门子公司生产的小型PLC,可以单机运行,用于替代继电器控制系统,也可以进行联网,用于复杂的自动化控制系统。
同时S7-200具有极高的性价比,应用非常的广泛。
步进电机将脉冲信号转换为相应的位移,如果给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,或前进一步。
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。
对步进电机的控制主要包括三个方面:即步进电机的转速控制、方向控制和步数控制。
通过控制输出脉冲的数量、频率及电机绕组通电的相序,就可以实现对步进电机的控制。
s7-200 plc课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习S7-200 PLC的基本原理和应用，使学生掌握PLC编程和控制系统设计的基本知识和技能。
通过课程的学习，学生将能够理解PLC的工作原理，熟练使用编程软件进行程序设计，掌握PLC在自动化控制系统中的应用。
具体的教学目标如下：1.知识目标：•理解PLC的基本概念、工作原理和分类。
•熟悉S7-200 PLC的硬件组成、接线方式和编程软件的使用。
•掌握PLC的编程语言、指令系统以及程序设计方法。
•了解PLC在自动化控制系统中的应用和案例。
2.技能目标：•能够使用编程软件进行PLC程序的设计和调试。
•能够根据控制要求设计和修改PLC程序，实现对电气设备的控制。
•能够进行PLC系统的安装、调试和维护。
3.情感态度价值观目标：•培养学生对PLC技术的兴趣和热情，认识其在现代工业中的重要地位。
•培养学生勇于探索、积极思考的科学精神，提高解决实际问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括PLC的基本原理、S7-200 PLC的硬件和软件、编程语言和指令系统、程序设计方法以及PLC在自动化控制系统中的应用。
具体的教学内容如下：1.PLC的基本原理和分类。
2.S7-200 PLC的硬件组成、接线方式和编程软件的使用。
3.PLC的编程语言、指令系统以及程序设计方法。
4.PLC在自动化控制系统中的应用案例。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过讲解PLC的基本原理、编程方法和应用案例，使学生掌握PLC的基本知识。
2.讨论法：学生进行分组讨论，分享学习心得和解决问题的方法，提高学生的沟通能力和团队协作精神。
3.案例分析法：分析实际应用案例，使学生更好地理解PLC在自动化控制系统中的应用。
4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手进行PLC程序的设计和调试，提高学生的实际操作能力。
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的概念原理以与控制的优点，步进电机的概念与工作原理，现状以与发展方向。
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 OnPLC Student majoring inMachinery and electronics specialtyXXXTutorXXXAbstract：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.1 / 23Keywords: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与，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。
S7_200PLC程序的设计举例S7-200是一款西门子公司推出的小型可编程逻辑控制器(PLC)，广泛应用于工业自动化控制系统中。
它具有编程灵活、功能强大、性能稳定等特点，可用于控制各种设备和过程。
下面将通过一个具体的举例来说明S7-200PLC程序的设计思路和步骤。
假设我们要设计一个自动化控制系统，控制和监测一个简单的流水线加工过程。
该流水线有一个进料输送带、一个加工工位和一个出料输送带。
整个过程需要按照以下步骤进行控制：1）启动进料输送带；2）当物料到达加工工位时，启动加工工位；3）当物料加工完成后，停止加工工位并启动出料输送带；4）当物料离开出料输送带时，停止出料输送带。
首先，我们需要对整个流程进行拆分，确定各个步骤所对应的PLC程序。
按照上述步骤，我们可以将整个流程拆分为以下几个部分：进料输送带控制、加工工位控制、出料输送带控制。
接下来，我们逐一来设计每个部分的PLC程序。
1.进料输送带控制：我们需要一个输入信号来检测物料是否到达起始位置，可以使用一个光电开关来实现。
建立一个标记位用于记录物料是否到达起始位置，当光电开关感应到物料时，标记位置为1；当物料离开起始位置时，标记位置为0。
此外，我们还需要一个输出信号来控制输送带的启停，设为Q0.0。
进料输送带的PLC程序可以如下设计：-PLC程序设计-I:1.0/0---，-----+当输入I:1.0/0检测到物料到达起始位置时，输出O:0.0/0为1，启动输送带；当检测到物料离开起始位置时，输出O:0.0/0为0，停止输送带。
2.加工工位控制：加工工位需要一个输入信号来检测物料是否到达工位，同样可以使用光电开关来实现。
建立一个标记位用于记录物料是否到达工位，当光电开关感应到物料时，标记位置为1；当物料离开工位时，标记位置为0。
此外，我们还需要一个输出信号来控制工位的启停，设为Q0.1、加工工位的PLC程序可以如下设计：-PLC程序设计-I:1.0/1---，-----+O:0.1/0---+-----+-()当输入I:1.0/1检测到物料到达工位时，输出O:0.1/0为1，启动工位；当检测到物料离开工位时，输出O:0.1/0为0，停止工位。
西门子S7-200系列PLC在步进电机定位控制中的应用
西门子S7-200系列PLC可以在步进电机定位控制中扮演关键
角色。
步进电机是一种常用于精确位置控制的电机，可以在不使用传感器的情况下实现准确的位置控制。
PLC可以通过控
制步进电机的驱动器，实现对步进电机的定位控制。
PLC可以接收外部输入信号，用于触发步进电机的运动。
这
些信号可以包括启动信号、停止信号、以及指令信号等。
PLC
可以根据不同的输入信号状态，控制步进电机的运动方向和速度。
PLC可以与步进电机控制器进行通信，以发送指令和接收状
态反馈。
PLC通过发送指令，控制步进电机按照指定的步进
角度或者位置移动。
同时，PLC可以接收步进电机控制器的
状态反馈信息，包括是否到达目标位置、是否超出限位等，以便进行适当的控制策略。
PLC可以与外部设备（例如传感器、触发器等）进行联动，
实现更加复杂的步进电机定位控制。
通过接收外部设备的信号，PLC可以根据具体的应用需求，进行逻辑判断和控制操作，
以实现更加灵活和精确的步进电机定位控制。
西门子S7-200系列PLC在步进电机定位控制中具有广泛的应用。
它可以根据各种输入信号状态，控制步进电机的运动方向和速度，实现精确的位置控制。
同时，PLC还可以与步进电
机控制器和外部设备进行通信和联动，实现更加复杂的控制策略。
S7-200PLC控制步进电机设计步进电机的控制和驱动方法很多，按照使用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。
本设计选用西门子S7-200PLC通过控制驱动器来控制步进电机。
1步进电机的选择两相混合式步进电机内部结构如图4.1所示：两相混合式步进电动机的绕组接线如图4.2所示，A、B两相绕组沿径向分相，沿着定子圆圈有8个凸出的磁极，1、3、5、7磁极属于A相绕组，2、4、6、8磁极属于B相绕组，定子每个极面上有5个齿，极身上有控制绕组。
转子由环形磁钢和两段铁芯组成部分，环形磁钢在转子中部，轴向充磁，两段铁芯分别装在磁钢的两端，使得转子轴向分为两个磁极。
转子铁芯上均匀分布50个齿，两段铁芯上的小齿相互错开半个齿距，定转子的齿距和齿宽相同。
线圈1、5、3、7串联组成A相绕组；线圈2、6、4、8串联组成B相绕组。
2 步进电机驱动电路设计步进电机必须有驱动器和控制器才能正常工作。
驱动器的作用是对控制脉冲进行环形分配、功率放大，使步进电机绕组按一定顺序通电，控制电机转动。
2.1 驱动器的选择本设计选用型号为2MA320的驱动器。
该型号驱动器的特点：1)供电电压DC12-36V或AC12-24V2)驱动电流0.3-2.0A3)细分精度1-128细分可选4)光隔离信号输入5)电机噪声优化功能6)可驱动任何2.0A相电流以下两相、四相混合式步进电机7)20KHz斩波频率2.2 步进电机驱动技术接口电路用光电隔离方式将运动控制器和驱动器连接起来，避免驱动器中的大电流干扰信号经地线窜入运动控制器电路。
环形分配器将脉冲及方向信号按设定的节拍方式，转换为功放管的导通和截止信号从而控制各相绕组的通电和断电。
功率放大器将电源功率转换为电机输出功率驱动负载运动。
驱动接口电路如图4.4所示：当两相控制绕组按次序轮流通电，每拍只有一相绕组通电，四拍构成一个循环。
当控制绕组有电流通过时，便产生磁动势，它与永久磁钢产生的磁动势相互作用，产生电磁转矩，使转子产生步进运动。
用PLC带步进电机可选用西门子200系列cpu，具体硬件选型包括接线和三菱PLC大致相同。
可以参照前面文件夹“PLC带步进电机硬件选型”选择。
具体在选择步进电机时应注意的参数：
1，电机的步距角（即PLC每发一个脉冲给驱动器，驱动器控制电机旋转的角度），一般两相步进电机的步距角是1.8°。
2，角位移（即每旋转一步的对应的位移距离，也可以根据步进电机所带的滚轴的一周转矩，乘以步距角与360°之比如下式表达）
假设一周距离为5CM，则：角位移=1.8÷360×5（CM）
3，额定电流，电压以及其他电气注意的通用参数
4，如果步进驱动器带有细分功能，可以根据实际控制要求选择设定。
假设细分设置为8，则实际的角位移=原来的角位移应该除以8，如下式：
实际细分的角位移=1.8÷360×5（CM）÷8
5，就可以根据实际要求步进电机转动位移除以实际的角位移就等于PLC应该发给步进驱动器的脉冲个数。
6，步进驱动器的信号分为：
CP端：脉冲输入端（接受PLC脉冲）
DIR：方向控制端
ABC:电机接线端子
7：在PLC设计程序时，多数选用多段PTO输出（参见文件夹：步进电机常用的不同速度段），也就是说大多数情况下步进电机工作方式为非匀速转动，其设计思路是对步进电机加减速的变量周期进行动态调节，变量周期可以是正数也可以是负数，当然加速的时候显然周期小即为负数，而加速时周期大即为正数（具体通过PLC内部多段包络表设定），然后在设置控制及相应的状态字节，编写程序（参见文件夹：步进电机常用的不同速度段）。
周期增量的计算如下：
周期=1÷频率，那么各个加减速点频率的在不同时间减减速段的周期增量如下：
当步进电机工作方式为恒速旋转，对加减速控制精度要求不高的情况下可以使用单段PTO 脉冲输出。
