PLC的步进电机控制系统设计

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。

步进电机控制PLC课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解步进电机的原理、结构和应用场景；2. 学生能掌握PLC在步进电机控制中的编程方法和技巧；3. 学生了解步进电机与PLC接口的硬件连接和调试方法；4. 学生掌握步进电机速度、位置和加速度等参数的调整方法。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计并实现简单的步进电机控制程序；2. 学生具备调试和优化步进电机控制系统的能力；3. 学生能够结合实际需求，选择合适的PLC和步进电机进行项目设计。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化控制技术的兴趣，激发学生学习热情；2. 培养学生团队协作、沟通表达的能力，提高学生的综合素质；3. 培养学生严谨、务实的科学态度，树立正确的价值观。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在让学生在实际操作中掌握步进电机控制技术。

学生特点：学生具备一定的电气基础和PLC编程知识，对步进电机控制有一定了解。

教学要求：结合实际案例，以任务驱动的方式进行教学，注重培养学生的动手能力和创新能力。

通过本课程的学习，使学生能够将理论知识应用于实际项目中，提高学生的综合应用能力。

二、教学内容1. 步进电机原理与结构- 步进电机的分类、工作原理- 步进电机的结构特点及参数2. PLC在步进电机控制中的应用- PLC与步进电机的连接方式- 步进电机控制程序编写方法- PLC编程软件的使用3. 步进电机控制系统的设计与实现- 系统硬件设计：PLC选型、步进电机选型、接口电路设计- 系统软件设计：步进电机控制算法、PLC程序设计4. 步进电机控制系统的调试与优化- 系统调试方法与步骤- 常见问题及解决方法- 系统性能优化策略5. 实践项目案例分析- 案例一：简易步进电机控制系统设计- 案例二：复杂步进电机控制系统设计教学内容安排与进度：第一周：步进电机原理与结构第二周：PLC在步进电机控制中的应用第三周：步进电机控制系统的设计与实现第四周：步进电机控制系统的调试与优化第五周：实践项目案例分析及讨论教材章节关联：本教学内容与教材中“第三章 步进电机控制技术”和“第四章 PLC控制技术”相关章节紧密关联。

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。

武汉理工大学华夏学院课程设计报告书题目：基于PLC的步进电机的开环控制系统设计系名：信息工程系专业班级：自动化1093姓名：叶健学号：10212409309指导教师：乔志刚2012 年 1 月 6 日目录1.引言 ................................................................................................................................. - 2 -2.课程设计项目名称 ............................................................................................................ - 3 -基于PLC的步进电机的开环控制系统设计...................................................................... - 3 - 3．课程设计目的及要求....................................................................................................... - 3 -3.1 设计目的................................................................................................................ - 3 -3.2控制要求：...................................................................................................... - 3 - 4电路设计........................................................................................................................... - 4 -4.1步进电机电路原理图............................................................................................... - 4 -4.2工作原理 ................................................................................................................ - 4 -5 PLC硬件阻态表 ................................................................................................................ -6 -5.1硬件阻态 ................................................................................................................ - 6 -5.2编程元件地址分配表............................................................................................... - 6 -5.3 线性化控制程序(单四拍) (7)5.4 结构化控制程序（单四拍）...................................................................................- 10 -5.4.1结构化OB1主控制程序： ............................................................................- 11 -5.4.2结构化FC1分控制程序： ............................................................................- 12 -6. 程序调试说明...............................................................................................................- 14 -1.引言可编程序控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC，是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业自动控制装置。

基于plc的步进电机控制电路设计一、引言步进电机是一种特殊的电机，其运转方式为按照一定的步数进行旋转，因此在工业控制领域中被广泛应用。

而PLC(Programmable Logic Controller)是一种可编程逻辑控制器，具有高度的可编程性和灵活性，因此常用于工业自动化控制系统中。

本文将介绍基于PLC的步进电机控制电路设计。

二、步进电机的工作原理步进电机是将输入信号转换成角度或线性位移输出的一种特殊电动执行器。

其内部结构由定子和转子组成，定子上有若干个线圈，转子上有若干个磁极。

当通入定子线圈的电流发生变化时，会产生一个旋转力矩，使得转子按照一定的步数进行旋转。

三、PLC在工业自动化控制系统中的应用PLC是一种可编程逻辑控制器，在工业自动化领域中被广泛应用。

它具有高度的可编程性和灵活性，可以根据不同需求进行程序设计和调整。

同时，PLC还具有较高的稳定性和可靠性，在恶劣环境下也能够正常工作。

四、基于PLC的步进电机控制电路设计1.硬件设计步进电机控制电路的主要部分包括PLC、驱动器和步进电机。

其中，PLC作为控制中心，用于控制驱动器输出的脉冲信号，从而控制步进电机旋转。

驱动器则是将PLC输出的脉冲信号转换成适合步进电机使用的信号，并提供足够的功率给步进电机。

而步进电机则是实际执行旋转任务的部件。

2.软件设计在软件设计方面，需要编写PLC程序来实现对步进电机的控制。

具体实现方式为：首先定义一个计数器，用于记录当前旋转到了第几个位置；然后通过循环语句不断地发送脉冲信号给驱动器，从而使得步进电机按照设定好的角度进行旋转；最后在达到目标位置时停止发送脉冲信号，并将计数器清零。

五、总结本文介绍了基于PLC的步进电机控制电路设计。

通过硬件和软件两方面的设计，可以实现对步进电机进行精确控制，在工业自动化领域中具有广泛应用前景。

步进电机控制PLC课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解步进电机的工作原理及特点，掌握其与PLC的连接方式；2. 学习并掌握PLC编程中与步进电机控制相关的基础知识和技能；3. 了解步进电机在不同应用场景下的控制要求，能结合实际需求进行PLC程序设计。

技能目标：1. 能够运用所学知识，独立完成步进电机与PLC的接线；2. 掌握使用PLC编程软件，编写并调试步进电机控制程序；3. 能够通过实验操作，观察并分析步进电机运行状态，解决实际控制过程中的问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生动手实践能力，激发学生对自动化控制技术的兴趣；2. 培养学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力；3. 培养学生勇于探索、积极创新的精神，增强对工程技术应用的自信心。

本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合，以实用性和操作性为核心。

课程目标旨在帮助学生掌握步进电机控制PLC的相关知识，培养实际操作能力，并激发学生对自动化领域的热爱和兴趣。

通过具体的学习成果分解，为后续教学设计和评估提供明确依据。

二、教学内容1. 步进电机基础知识：介绍步进电机的工作原理、结构特点及性能参数，对应教材第3章；2. PLC基础知识：回顾PLC的基本组成、工作原理及编程方法，重点掌握与步进电机控制相关的内容，对应教材第4章；3. 步进电机与PLC的连接：讲解步进电机与PLC的接线方式，包括电源、信号线等连接，对应教材第5章；4. 步进电机控制程序设计：学习并实践编写步进电机控制程序，包括启停、速度调节、方向控制等，对应教材第6章；5. 步进电机控制实验操作：开展实验操作，验证控制程序的正确性，观察并分析步进电机运行状态，对应教材第7章；6. 步进电机控制应用案例分析：分析实际应用中步进电机控制案例，了解不同场景下的控制需求，对应教材第8章。

教学内容安排和进度：第1周：步进电机基础知识学习；第2周：PLC基础知识回顾；第3周：步进电机与PLC的连接；第4周：步进电机控制程序设计；第5周：步进电机控制实验操作；第6周：步进电机控制应用案例分析及总结。

毕业设计（论文）—基于plc的步进电机控制系统设计基于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。

本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。

关键词：步进电机、PLC、转速控制、方向控制Stepping motor control system based on PLC Abstract:With the development of microelectronics and computer technology, the stepper motor is increasing demanded, which is widely used in printers, electric toys and other consumer products, and CNC machine tools, industrial robots, medical equipment and other electrical machinery products, and is applied in the national economy in various fields. Researching of stepper motor control system to improve the control accuracy and response speed, energy conservation is so important.Stepper motor is a device which will transform electrical pulses into mechanical angular displacement so that Shaft of each pulse to a step angle stepping increment, SO output angular displacement is proportional to the input pulses, speed is proportional to the input pulse speed and speed is proportional to input pulse frequency. Stepper motor control is simple, is open-loop control, and no accumulation of positioning error, a high positioning accuracy,and the PLC as an industrial control computer, is a powerful tool for the integration of the motor, Therefore, the stepper motor control based on PLC technology has been widely used for digital positioning control.The control system consists of hardware and software design of two parts. Among them, the hardware design includes the working principle of stepper motor, stepper motor drive circuit design, PLC input and output characteristics, PLC and PLC external circuit connection with the stepper motor and matching Problem. Software design, including the main program and each module of the control program, ultimately realizes on the stepper motor rotation direction and rotation speed control This system has the intelligence, practicality and reliability features.Keywords: Stepper motor, PLC, speed control, direction control目录1、绪论 (1)1.2问题的提出 (3)1.3设计目的及系统功能 (4)2、PLC控制步进电机系统简介 (5)2.1PLC控制系统 (5)2.1.1 PLC概述 (5)2.1.2 PLC系统的其它设备 (9)2.1.3 PLC的通信联网 (9)2.1.4 PLC控制系统的设计基本原则 (9)2.1.5 PLC软件系统及常用编程语言 (10)2.1.6 PLC的特点 (10)2.1.7 PLC的应用领域 (12)2.1.8 PLC未来展望 (13)2.2步进电机 (13)2.2.1 步进电机概述 (13)2.2.2 步进电机的特性 (14)2.2.3 与直流电机的比较 (14)2.2.4 步进电机的种类 (17)2.2.5 反应式步进电机的控制 (17)2.3本设计所用步进电机 (21)3、硬件电路设计 (23)3.1硬件设计思路 (23)3.2总体设计框图 (23)3.3外围电路设计及分析 (24)3.3.1 键盘控制电路 (24)3.3.2步进电动机驱动电路 (26)2.6.3 LED数码显示电路 (31)3.4步进电机控制系统电路图 (34)4、软件设计 (36)4.1可编程控制器软件设计原理 (36)4.1.1可编程序控制器的工作原理 (36)4.1.2 扫描周期 (37)4.2 PLC的选型 (38)4.2.1 输入输出（I/O）点数的估算 (38)4.2.2 存储器容量的估算 (38)4.2.3 控制功能的选择 (38)4.2.4 机型的选择 (40)4.3FX可编程序控制器简介 (42)2N4.4PLC控制程序设计 (42)4.4.1 PLC控制系统的设计基本原则 (42)4.4.2 PLC编程步骤 (42)4.4.3 PLC提供的编程语言 (42)4.5.1启动停止控制环节 (45)4.5.2 PLC实用驱动电源控制环节 (45)结论 (50)致谢 (51)参考文献 (52)附录 (53)1、绪论1.1技术概述在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。

PLC如何控制步进电机PLC（可编程逻辑控制器）是一种广泛应用于工业自动化领域的控制设备，通过输入/输出模块对各种机电设备进行控制。

在PLC系统中，步进电机是常见的执行元件之一，它具有准确的位置控制和高的加减速性能。

本文将介绍PLC如何控制步进电机，包括步进电机的驱动方式、PLC的控制原理及步进电机控制的程序设计。

一、步进电机的驱动方式1.串行通信驱动方式：步进电机通过串行通信驱动方式与PLC进行通信和控制。

首先，将PLC与串行通信模块相连，通过串行通信模块与步进电机控制器进行通信。

PLC通过串行通信模块发送指令，步进电机控制器接收指令后控制步进电机运动。

2.并行通信驱动方式：步进电机通过并行通信驱动方式与PLC进行通信和控制。

与串行通信驱动方式类似，首先将PLC与并行通信模块相连，通过并行通信模块与步进电机控制器进行通信。

PLC通过并行通信模块发送指令，步进电机控制器接收指令后控制步进电机运动。

3.脉冲驱动方式：步进电机通过脉冲驱动方式与PLC进行通信和控制。

在脉冲驱动方式中，需要PLC输出脉冲信号控制步进电机。

通常情况下，PLC将脉冲信号传递给步进电机驱动器，在驱动器中产生相应的控制信号，实现对步进电机的控制。

二、PLC的控制原理PLC作为控制器，一般采用扫描运行方式。

其运行原理如下：1.输入信号读取：PLC将外部输入信号输入到输入模块中，采集输入信号，并将其从输入模块传递给中央处理器（CPU）进行处理。

2. 程序执行：CPU根据事先编写好的程序进行处理，包括数据处理、逻辑运算和控制计算等。

PLC程序一般采用ladder diagram（梯形图）进行编写。

3.输出信号控制：根据程序的执行结果，CPU将处理好的数据通过输出模块发送给外部设备，用于控制和操作外部设备。

三、步进电机控制的程序设计步进电机的控制程序主要包括参数设定、模式选择、起停控制、运动控制等部分。

下面以一个简单的例子来说明步进电机控制的程序设计过程：1.参数设定：首先需要设定步进电机的一些参数，如电机型号、步距角度、运动速度等。