PLC程序设计与编写实践：实现电机同步运行的步骤和技巧 (plc程序设计)

PLC程序设计与编写实践：实现电机同步运行的步骤和技巧

一、引言

随着工业自动化技术的不断发展，PLC（可编程逻辑控制器）在电机控制领域的应用越来越广泛。
PLC程序设计对于电机同步运行具有至关重要的作用。
本文将详细介绍PLC程序设计与编写实践，以及实现电机同步运行的步骤和技巧。

二、PLC程序设计概述

PLC程序设计是指根据实际需求，通过编写程序来实现对PLC的控制。
PLC程序设计语言通常包括梯形图、指令表、顺序功能图等。
在电机控制领域，PLC程序设计的主要目标是实现电机的精确控制，包括电机的启动、停止、正反转以及同步运行等。

三、实现电机同步运行的步骤

1. 确定同步需求：需要明确电机的同步运行需求，如同步数量、同步精度等。
2. 硬件配置：根据需求，选择合适的PLC型号、电机驱动器、传感器等硬件设备，并进行正确的接线。
3. 软件设计：根据实际需求，设计PLC程序，实现电机的同步运行。
4. 调试与测试：在实际环境中进行调试与测试，确保电机同步运行的稳定性和可靠性。

四、PLC程序设计实现电机同步运行的技巧

1. 熟悉PLC编程软件：熟练掌握PLC编程软件的使用方法，包括程序的编写、调试、上传和下载等。
2. 理解电机控制原理：深入了解电机的控制原理，包括电机的启动、停止、正反转以及速度控制等，以便更好地实现电机的同步运行。
3. 合理规划程序结构：在编写PLC程序时，要合理规划程序结构，包括主程序、子程序、中断程序等，以便提高程序的可读性和可维护性。
4. 使用定时器与计数器：在PLC程序中，充分利用定时器与计数器，可以实现电机的精准控制，如实现精确的延时、计数等功能。
5. 优化算法与参数设置：针对具体的电机同步运行需求，优化算法与参数设置，提高电机的同步精度和稳定性。
6. 充分考虑异常情况处理：在PLC程序中，要充分考虑异常情况处理，如电机故障、电源异常等，以确保电机同步运行的可靠性。

五、具体实例分析

以两台电机的同步运行为例，具体介绍PLC程序设计的实践过程。

1. 硬件配置：选择适合的PLC型号、电机驱动器、传感器等硬件设备，并进行正确的接线。确保两台电机能够正常接收PLC发出的控制信号。
2. 软件设计：编写PLC程序，实现两台电机的同步运行。通过传感器获取两台电机的实际位置信息；根据获取的位置信息，计算两台电机的速度差；接着，通过PLC输出控制信号，调整两台电机的运行速度，使其达到同步。
3. 调试与测试：在实际环境中进行调试与测试，记录两台电机的同步精度和稳定性数据。根据实际情况，优化算法与参数设置，提高电机的同步精度和稳定性。

六、总结

本文详细介绍了PLC程序设计与编写实践，以及实现电机同步运行的步骤和技巧。
通过具体的实例分析，使读者更好地了解PLC程序设计在电机控制领域的应用。
在实际应用中，需要根据具体需求，灵活运用所介绍的技巧和方法，实现电机的精确控制。

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两台PLC通讯的步进电机的控制应用设计（S7-200）过程

基于S7-200步进电机控制器的设计（安阳工学院电子信息与电气工程系河南安阳）摘 要：介绍了利用S7-200额定电流可调的等角度恒力矩细分实现步进电机控制器，改善了步进电机在低速运行时的振动、噪声大，在步进电机自然振荡频率附近运行时易产生共振，且输出转矩随着步进电机的转速升高而下降等缺点，显著地提高了步进电机的性能，使步进电机运动平稳，速度快，噪音低，控制精高。 关键词：S7-200步进电机控制器额定电流细分驱动定位系统Based on the S7-200 stepper motor controller design Qinchang-hai (Department of Electronic Information and Electrical Engineering, An yang Institute of Technology, An yang , Henan)Abstract：Introduction how to use of S7-200 rated current adjustable in terms of implementation Constant torque Subdivision stepper motor controller. Improved stepper motor running at low speed vibration, big noise, stepper motor at the natural oscillation frequency near the run-time easy to produce resonance,and output torque stepper motor with higher speed drop and so on disadvantage. Significantly improve the performance of the stepper motor, So that a smooth stepper motor sports,fast,low noise，control precision ：S7-200 Stepper motor controller Rated current-driven breakdown Positioning System1.引 言步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的执行机构。 其主要优点是有较高的定位精度，无位置累积误差；特有的开环运行机制，与闭环控制系统相比降低了系统成本，提高了可靠性，广泛应用于对精度要求比较高的运动控制系统中，如机器人、打印机、软盘驱动器、绘图仪、机械阀门控制器等。 目前，对步进电机的控制主要有由分散器件组成的环形脉冲分配器、软件环形脉冲分配器、专用集成芯片环形脉冲分配器等。 分散器件组成的环形脉冲分配器体积比较大，同时由于分散器件的延时，其可靠性大大降低;软件环形分配器要占用主机的运行时间，降低了速度;专用集成芯片环形脉冲分配器集成度高、可靠性好，但其适应性受到限制，同时开发周期长、需求费用较高。 本文介绍利用德国西门子公司的S7-200作为核心控制器件，产生的脉冲和实时的定位系统，实现步进电机控制。 该控制器可以改善步进电机在低速运行时的振动、噪声大，在步进电机自然振荡频率附近运行时易产生共振，且输出转矩随着步进电机的转速升高而下降等缺点，显著提高了步进电机的性能，拓宽了步进电机的应用领域。 2 步进电机的控制原理 步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合对数字系统的控制，利用PLC控制非常简便。 步进电机可分为反应式步进电机（简称“VR”）、永磁式步进电机（简称“PM”）和混合式步进电机（简称“HB”）。 步进电机区别于其他控制电机的最大特点是通过输入脉冲信号来进行控制，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。 步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由各类控制器来产生。 其基本原理如下：控制换相顺序，通电换相。 这一过程称为“脉冲分配”。 例如：四相步进电机的单四拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D。 通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A、B、C、D相的通断，控制步进电机的转向。 如果给定工作方式正序换相通电，则步进电机正转;如果按反序换相通电，则电机就反转。 控制步进电机的速度。 如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。 两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。 调整控制器发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。 3 控制器的总体设计通常情况下，步进电机驱动系统由控制电路、驱动电路、步进电机三部分构成，如由图1所示。 3.1 控制电路。 用于产生脉冲，控制电机的速度和转向。 本设计中采用SIMATIC S7-200 CPU-214 PLC作为控制核心部件。 S7-200PLC的CPU214有两个脉冲输出，可以用来产生控制步进电机驱动器的脉冲，S7-200PLC完全能够实现控制要求。 S7-200CPU本体已含有高速脉冲输出功能，CPU脉冲输出频率达20KHz-100 KHz，可以用来驱动步进电机或伺服电机，再由电机直接驱动负载主轴旋转，完成控制工艺所要求的动作。 3.2 驱动电路。 由脉冲信号分配和功率细分驱动电路组成。 根据控制器输入的脉冲和方向信号，为步进电机各绕组提供正确的通电顺序，以及电机需要的高电压、大电流；同时提供各种保护措施，如过流、过热等保护。 功率驱动器将控制脉冲按照设定的模式转换成步进电机线圈的电流，产生旋转磁场，使得转子只能按固定的步数来改变它的位置。 连续的脉冲序列产生与其对应同频率的步序列。 如果控制频率足够高，步进电机的转动可看作一个连续的转动。 3.3 步进电机。 控制信号经驱动器放大后驱动步进电机，带动负载。 用S7-200PLC的Q0.0的输出脉冲触发步进电机驱动器。 当输入端I1.0发出START信号后，控制器将输出固定数目的方波脉冲，使步进电机按对应的步数转动。 当输入端I1.1 发出STOP信号后，步进电机停止转动。 接在输入端I1.5的方向开关位置决定电机正转或反转。 本设计中采用带有标准的功率驱动器和相关连接电缆的步进电机。 4 控制系统完成的功能4.1控制系统首先要实现的功能，是步进电机的平稳起动、加速、减速、平稳停止。 在S7-200中，支持高速输出口PTO0/PTO1的线性加/减速，通过MicroWin的向导程序，非常容易实现。 实际上，以目前的情况，线性加/减速只能使用向导生成的程序，Siemens没有公开独立可使用的指令。 4.2 定位控制功能关于定位控制、调节和控制操作之间存在一些区别。 步进电机不需要连续的位置控制，而在控制操作中得到应用。 在以下的程序中，借助于CPU214所产生的集成脉冲输出和定位指令系统，确定相对一根轴的固定参考点，借助于一个输入字节的对偶码(Duul coding)给CPU指定定位角度，在程序中根据该码计算出所需的定位步数，再有CP U输出相关个数的控制脉冲，通过步进电机来实现相对的定位控制4.3额定电流可调等角度恒力矩细分”驱动方法的功能实现对于步进电机的驱动方式有多种，如恒电压、恒电流等多种形式，而这些方式都存在一定的缺陷，特别是在低速运行时的振动、噪声大和在步进电机自然振荡频率附近运行时易产生共振，且输出转矩随着步进电机的转速升高而下降等缺点，为了改变上述缺陷在本设计采用额定电流可调等角度恒力矩细分驱动方式。 额定电流可调等角度恒力矩细分驱动最主要的优点是步距角变小，分辨率高，提高了电机的定位精度、启动性能和高频输出转矩，减弱或消除了步进电机的低频振动，降低了步进电机在共振区工作的几率。 一般细分驱动只改变相应绕组中电流的一部分，电动机的合成磁势也只是旋转步距角的一部分，绕组电流不是一个方波而是阶梯波，额定电流是台阶式的投入或切除，如图2所示。 其合成的矢量幅值是不断变化的，输出力矩也跟着不断变化，从而会引起滞后角的不断变化。 当细分数很大、微步距角非常小时，滞后角变化的差值已大于所要求细分的微步距角，使得细分失去了意义。 据此分析，采用建立数学关系同时改变两相电流，即Ia、Ib以某一数学关系同时变化，保证变化过程中合成矢量幅值始终不变。 建立一种“额定电流可调的等角度恒力矩细分”驱动方法，以消除力距不断变化引起滞后角的问题。 随着A、B两相相电流Ia、Ib的合成矢量角度不断变化，其幅值始终为圆的半径。 如图3、图4所示。 5、软件设计在程序的编制中，为使步进电机在换向时能平滑过渡，不至于产生错步，应在每一步中设置标志位。 在正转时，不仅给正转标志位赋值，也同时给反转标志位赋值;在反转时也如此。 这样，当步进电机换向时，就可以上一次的位置作为起点反向运动，避免了电机换向时产生错步。 其程序流程框图如图5所示。 6,结束语S7-200是一款是非常优秀的微型控制器，许多功能进行深入研究之后可以做到灵活应用，拓宽其在小型控制领域的应用范围，同时保持较低的应用成本。 采用此设计的步进电机驱动系统，在驱动二相或四相混合式步进电机时运动平稳，速度快，噪音低，控制精度高，而且可选整步半步驱动。 经试验，采用额定电流可调的等角度恒力矩细分型的驱动器，基本上克服了传统步进电机低速振动大和噪声大的缺点，电机在较大速度范围内转矩保持恒定，提高了控制精度，减小了发生共振的几率，具有很好的稳定性、可靠性和通用性，且结构简单。

PLC如何实现点动控制？原理是什么，程序怎么编写？

欢迎来到PLC世界，让我们一起探索点动控制的奥秘！

首先，理解什么是点动控制？想象一下，按下按钮，设备启动，松开后停止，这就是基本的点动控制原理。

让我们从传统电路说起，它由主电路和控制电路两大部分构成。 主电路包括断路器QS、熔断器FU、接触器KM和电动机M，它们协同工作。 控制电路则由熔断器FU、常开触点SB和接触器线圈KM组成，简单而直观地控制电动机的启动和停止。

现在，让我们进入PLC的世界。 PLC，全称可编程逻辑控制器，是电气控制领域的革新者。 以三菱FX2N为例，PLC左边的螺丝堆积区域就是输入点X，接收按钮、开关和传感器的信号；右边则是输出点Y，用于驱动外部设备，如接触器、电磁阀等。

相比于传统电路，PLC的点动控制更加灵活。 只需修改内部程序，无需重新搭建电路，大大简化了调试过程。 输入端的常开按钮SB1连接到X1，当按下时，PLC接收到信号，内部逻辑运算后输出Y1，驱动接触器KM1，实现电机的启动。 梯形图，PLC的语言，直观展示了这种逻辑运算的过程。

在梯形图中，输入继电器X1相当于电路中的开关，当X1接通时，输出线圈Y1导通，接触器KM1吸合，电动机开始转动。 当按钮松开，X1断开，Y1线圈失电，接触器复位，电机停止。 整个过程就像电流在PLC内部的逻辑回路中流动，控制得精确而高效。

最后，借助GX仿真软件，我们将设计好的梯形图编写进PLC，连接外部供电电路，启动按钮的按下和松开，如同开关的开合，精准地控制电动机的点动，这就是PLC实现点动控制的魔法。

通过PLC，我们实现了更高效、更灵活的控制，降低了故障率，提升了设备的可靠性和可扩展性。 这就是PLC在点动控制中的魅力所在，希望这个简明的介绍能帮助初学者更好地理解这个强大的工具。

plc编程学习的步骤是什么？

plc编程学习的步骤如下：一、学习基本的硬件知识编程之前，需要了解一些基本的硬件知识，最好从硬件的选型和画图入手，等把输入输出的类型，模拟量的选型等理解之后，再开始编程会简单点。 熟悉基本的硬件电路，就会发现原来梯形图和这些硬件电路是可以很好对应起来的。 二、了解PLC编程的方式线性编程、模块化编程、结构化编程。 对于西门子plc，以结构化编程为主，但可以使用线性编程和模块化编程，对于结构化编程，需要有一定的结构化编程思想。 三、实践多学多练习有人指导或进修学习会比自己学习快一些。 首先，买本关于PLC的书，然后手上有PLC设备，根据书上的例子，自己研究，实现一个功能，自己独立做个PLC项目。 现在的PLC软件设计的很好，安装一个模拟器，基本的操作慢慢熟悉，然后观察PLC的输入输出变化情况。 在程序没有充分验证之前，建议先断开负载，等所有的IO，模拟量测试完成后，再带负载运行。 四、工艺PLC编程重点是模拟原有的作业流程，将控制过程由程序运行来完成。 所以核心内容就是对工艺的程序描述。 因此需要熟练掌握PLC程序语言和基本的功能实现。 PLC语言分梯形图和语句及功能图三种。 常用的是梯形图，这个适合用于基本逻辑描述，语句表适合对数据加工用，相对难理解些。 功能图的适合步进类型的状态功能描述，用的不多。 自学的话需要安装相应的软件，各个厂家的有很多不同点，但是都类似。 设备怎么动作，需要读取什么信息，如何控制现场的设备，如何实现最好的控制效果，要密切了解现场的工艺。 五、基本的自动化相关知识1、过程仪表的硬件知识，包括传感器、变送器（二次仪表）和PLC本身，这是构建控制系统的基础；比如两线制，四线制，电流，电压，PT100，对应的物理范围，真空度换算等。 2、过程控制理论，包括各种控制模型的原理和应用，其中最重要的是二位调节和PID调节模型。 PID调节是目前用得最广泛的过程控制手段，且变化多端。 需要理解原理，知道如何调节参数即可。 六、良好的编程习惯1、变量命名，功能块命名，定时器命名，最好遵循一定的原则，可读性好；2、熟悉软件的基本命令的使用；3、编写公共的程序块，比如阀门，电机的公用块等；4、合理分配主程序、子程序和定时中断程序等；5、合理分配数据块，定时器，计数器，存储器变量等，注意变量位置不能重叠。 七、软件内部机理每个软件都各有不同，但是基本的东西应该都包括的：1、了解指令的累加器，状态字等内容。 2、指令的组成以及各部分的含义，无论是高级语言的if then else, 还是PLC的A AN JNB，指令的组成部分以及表示的含义需要理解明白；3、了解几种寻址方式。 单片机非常依赖，对于PLC来说，多了解对于复杂的编程有帮助。 4、了解数据格式，注意高低位分布，这个很重要，尤其是和第三方通讯的时候。 5、了解几个常用的寄存器和存储区域。 比如DB，M，I，Q等。