1、情境情境6：PLC直接控制步进电机直接控制步进电机6.1任务资讯任务资讯6.2任务分析任务分析6.3任务决策任务决策6.4任务计划任务计划6.5任务实施任务实施6.6评价提高评价提高S7-200S7-200S7-200S7-200情境情境6：PLC直接控制步进电机直接控制步进电机6.1任务资讯任务资讯6.2任务分析任务分析6.3任务决策任务决策6.4任务计划任务计划6.5任务实施任务实施6.6评价提高评价提高S7-200S7-200S7-200S7-200 步进电机作为执行元件，是机电一步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一。由于通过控制体化的关键产品之一。由于通过控制脉冲个数可以很
2、方便的控制转过的角脉冲个数可以很方便的控制转过的角位移，且误差不积累，达到准确定位位移，且误差不积累，达到准确定位的目的。还可以通过控制频率很方便的目的。还可以通过控制频率很方便的改变的转速和加速度，达到任意调的改变的转速和加速度，达到任意调速的目的，因此广泛应用于各种开环速的目的，因此广泛应用于各种开环控制系统中。控制系统中。序号类别目标一知识点1.步进电机的构成与原理。2.局部变量及其类型3.算术运算指令4.子程序及其调用二技能1.步进电机接线2.局部变量的定义与应用3.熟练运用算术指令4.子程序的建立与调用5.复杂程序的调试三职业素养1.学生的沟通能力及团队协作精神2.良好的职业道德3.
3、质量、成本、安全、环保意识 步进电机是由一组缠绕在电机固定部件步进电机是由一组缠绕在电机固定部件-定子齿槽上的线圈驱动的。绕在齿上的定子齿槽上的线圈驱动的。绕在齿上的金属丝则叫做绕组。感应子式步进电机与金属丝则叫做绕组。感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，定子激磁只需提供变化的磁加有永磁体，定子激磁只需提供变化的磁场，因此效率高、电流小、发热低。因永场，因此效率高、电流小、发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中
4、比较平稳、噪音低、低频振动小。中比较平稳、噪音低、低频振动小。n图为三相反应式步进电机结构图图为三相反应式步进电机结构图n定子、转子是用硅钢片或其他软磁材定子、转子是用硅钢片或其他软磁材料制成的。定子的每对极上都绕有一料制成的。定子的每对极上都绕有一对绕组，构成一相绕组，共三相称为对绕组，构成一相绕组，共三相称为A、B、C三相。三相。n在定子磁极和转子上都开有齿分度相在定子磁极和转子上都开有齿分度相同的小齿，采用适当的齿数配合，当同的小齿，采用适当的齿数配合，当A相磁极的小齿与转子小齿一一对应相磁极的小齿与转子小齿一一对应时，时，B相磁极的小齿与转子小齿相互相磁极的小齿与转子小齿相互错开错开1
5、/3齿距，齿距，C相则错开相则错开2/3齿距齿距 图9-1 三相反应式步进电机结构图n 电机的位置和速度由绕组通电次数电机的位置和速度由绕组通电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由绕组通电的顺序决定。而方向由绕组通电的顺序决定。n1、步进电机必须加驱动才运转，驱动信号必须为脉、步进电机必须加驱动才运转，驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲时电机静止，如果加入适当的脉冲冲信号，没有脉冲时电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度转动。转动的速度和脉冲的信号，就会以一定的角度转动。转动的速度和脉冲的频率成正比，即具有变频特性。频率成正比，即具有变频特性。
6、n2、步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。、步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。n3、改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。、改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。n4、步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定速、步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动。如果要使电机达到高速转动，脉冲频度就无法启动。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程。率应该有加速过程。程序中的每个组织单元均有自己的由程序中的每个组织单元均有自己的由64字节字节L存储器组成的局部变量表。它存储器组成的局部变量表。它们用来定义有范围限制的变量，局部变们用来定义有范围限制的变量，局部
7、变量只在它被创建的量只在它被创建的组织单元组织单元中有效。中有效。2.局部变量的类型局部变量的类型n IN类型：将指定位置的参数传入子程序。nOUT类型：是子程序的结果值(数据)它被返回给调用它的POU，常数和地址值不允许作为输出参数。nIN/OUT类型：将指定位置的参数传到子程序，从子程序来的结果值被返回到同样的地址。nTEMP类型：局部存储器只能用作子程序内部的暂时存储器，不能用来传递参数。6.1.4子程序n通常将具有特定功能、并且多次使用通常将具有特定功能、并且多次使用的程序段作为子程序。子程序有子程的程序段作为子程序。子程序有子程序调用和子程序返回两大类指令。子序调用和子程序返回两大类
8、指令。子程序调用指令用在主程序或其他调用程序调用指令用在主程序或其他调用子程序的程序中，子程序的无条件返子程序的程序中，子程序的无条件返回指令在子程序的最后网络段，梯形回指令在子程序的最后网络段，梯形图指令系统能够自动生成子程序的无图指令系统能够自动生成子程序的无条件返回指令，用户无需输入。条件返回指令，用户无需输入。n子程序可能有要传递的参数，这时可以在子程序调用指令中包含相应参数，它可以在子程序与调用程序之间传送。子程序最多可传递16个参数。传递的参数在子程序局部变量表中定义。情境情境6：PLC直接控制步进电机直接控制步进电机6.1任务资讯任务资讯6.2任务分析任务分析6.3任务决策任务决
9、策6.4任务计划任务计划6.5任务实施任务实施6.6评价提高评价提高S7-200S7-200S7-200S7-200 步进电机的控制系统由可编程控制器步进电机的控制系统由可编程控制器和功率驱动器组成，控制系统中和功率驱动器组成，控制系统中PLCPLC用来用来产生控制脉冲；通过产生控制脉冲；通过PLCPLC编程输出一定数编程输出一定数量的方波脉冲。步进电机功率驱动器将量的方波脉冲。步进电机功率驱动器将PLCPLC输出的控制脉冲放大提高驱动能力。输出的控制脉冲放大提高驱动能力。（1）启动、停止和微调可利用按钮实现。（2）正反转控制、三种转速利用开关切换。情境情境6：PLC直接控制步进电机直接控制步
10、进电机6.1任务资讯任务资讯6.2任务分析任务分析6.3任务决策任务决策6.4任务计划任务计划6.5任务实施任务实施6.6评价提高评价提高S7-200S7-200S7-200S7-200n由于需要正反转控制，可利用子程序实由于需要正反转控制，可利用子程序实现。现。n利用算术指令调整变量存储器的值以达利用算术指令调整变量存储器的值以达到三档转速控制。到三档转速控制。n步进电机的控制方式是采用四相双四拍的控制方式，每步旋转15，每周走24步。电机正转时的供电时序是：n反转时A、B、C、D四相时序图 n反转时A、B、C、D四相时序图如图 情境情境6：PLC直接控制步进电机直接控制步进电机6.1任务资
11、讯任务资讯6.2任务分析任务分析6.3任务决策任务决策6.4任务计划任务计划6.5任务实施任务实施6.6评价提高评价提高S7-200S7-200S7-200S7-200 整个项目计划书主要包含以下几个方面整个项目计划书主要包含以下几个方面内容：项目设计、材料准备、项目实施、内容：项目设计、材料准备、项目实施、项目验收。项目验收。1.1.输入电路输入电路 输入电路由输入电路由7 7个端组成。个端组成。2.2.输出电路输出电路 输出电路由输出电路由4 4个绕组组成。个绕组组成。3.3.电源电源 使用使用220V220V、50HZ50HZ的交流电，接的交流电，接在在L+L+、M M端。图中输入侧的直
12、流电端。图中输入侧的直流电源由源由PLCPLC提供，而输出侧的直流电提供，而输出侧的直流电源需另配备。源需另配备。表表 PLCPLC资源分配表资源分配表I0.0I0.0正反转按钮正反转按钮Q1.0Q1.0A A相相I0.1I0.1速度速度3 3档档Q1.1Q1.1B B相相I0.2I0.2速度速度2 2档档Q1.2Q1.2C C相相I0.3I0.3速度速度1 1档档Q1.3Q1.3D D相相I0.5I0.5微调按钮微调按钮I0.6I0.6启动启动/停止按钮停止按钮I0.7I0.7单步按钮单步按钮 情境情境6：PLC直接控制步进电机直接控制步进电机6.1任务资讯任务资讯6.2任务分析任务分析6.
13、3任务决策任务决策6.4任务计划任务计划6.5任务实施任务实施6.6评价提高评价提高S7-200S7-200S7-200S7-200（1 1）将）将PLCPLC与热源、高电压和电子噪声隔与热源、高电压和电子噪声隔离开离开 ；（2 2）为接线和散热留出适当的空间）为接线和散热留出适当的空间 （3 3）电源定额）电源定额 （4 4）接地和接线）接地和接线 梯形图中由主程序调用梯形图中由主程序调用2 2个正反个正反转子程序。转子程序。子程序中首先设计接口，再用子程序中首先设计接口，再用顺控指令顺序循环送电。顺控指令顺序循环送电。情境情境6：PLC直接控制步进电机直接控制步进电机6.1任务资讯任务资讯
14、6.2任务分析任务分析6.3任务决策任务决策6.4任务计划任务计划6.5任务实施任务实施6.6评价提高评价提高S7-200S7-200S7-200S7-200 依据国家标准对工程进行验收，验收过程可以依据国家标准对工程进行验收，验收过程可以分为几个小组，当一个小组担当工程实施施工队分为几个小组，当一个小组担当工程实施施工队伍，而另一组的将做为监理队伍实施全过程监理。伍，而另一组的将做为监理队伍实施全过程监理。有依据工程建设标准的模板设计的表格，针对上有依据工程建设标准的模板设计的表格，针对上述施工的项目，对应相应的条目，进行施工质量述施工的项目，对应相应的条目，进行施工质量的验收。的验收。n1.1.可编程控制器可编程控制器传送指令用于传送字节、传送指令用于传送字节、字和双字。字和双字。n2.LED2.LED发光二极管使用广泛，驱动方便。发光二极管使用广泛，驱动方便。n3.3.文本显示器属于中档文本显示器属于中档PLCPLC人机界面设备人机界面设备。n4.PLC4.PLC的高档人机界面设备是触摸屏。的高档人机界面设备是触摸屏。1.1.在流水灯控制中同时显示相应数字。在流水灯控制中同时显示相应数字。2.2.在交通灯控制中，如果东西南北方向在交通灯控制中，如果东西南北方向绿灯都亮，则报警，同时西南北方向绿灯，绿灯都亮，则报警，同时西南北方向绿灯，使所有红灯亮。使所有红灯亮。
