目录 引言 1 一． 设计要求及工作原理说明 1 1.1设计要求 1 1.2工作原理说明 2 二． 软件与硬件选择 2 2.1步进电机选型 2 2.2步进驱动器选型 2 2.3PLC选型 3 2.4接近开关选型 3 2.5按钮选型 4 2.6开关电源选型 5 2.7 触摸屏选型 5 三．主接线 6 四．PLC的I/O分配 7 五．PLC外部I/O接线 8 六．程序设计 9 6.1程序设计框图 9 6.2 暂停键运行框图 18 6.3停止键运行框图 19 七.调试 19 7.1硬件调试 19 7.2软件调试 19 八．小结 20 九．参考文献 20 附录 21 附录1.实物图 21 附录2．总设计程序T形图 22 附录3.触摸屏程序 31 引言 可编程控制器（programmable logic controller, PLC ）是一种以微型计算机为核心的通用工业控制器。它是继承了继电器控制器装置的部分突出性能，并与现代的计算机技术和通行技术结合为一体，代表了当前电器控制技术的世界先进水平。本文阐述了运料小车的PLC控制，通过PLC发送脉冲控制步进电机运行，对特殊计数器D8170的控制实现小车控制的一些基本思路和方法，介绍了关于PLC工作特点及运行原理，以及介绍了信捷可编程控制器系列的XC系列 PLC控制器主要功能模块及应用。XC不仅编程简单，通用性强，抗干扰能力强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。
一． 设计要求及工作原理说明 1.1设计要求 通过PLC控制步进电机带动丝杆实现以下效果：
运料小车从原点出发运料至工位1，到工位1处停留5秒卸料，卸料料后返回原点，在原点停留3秒重新装料，装料完毕运行至工位2，到工位2后停留5秒卸料，卸料料后返回原点，在原点停留3秒，重复以上步骤 ，要求循环次数可以设定。小车运行不能至左限位左侧和右限位右侧位置。（在图中只有左右限位及原点处有接近开关，给步进电机发60个脉冲小车前进3mm,各个工位间距均为90mm），按下启动键小车自动回到原点，只按一次暂停小车停止，再按启动小车继续暂停前的动作，连续按下2次暂停小车返回原点停止，按下停止小车完成当前循环返回原点停止。能够通过手动灵活控制小车在工位之间运动。
丝杆 步进电机 运料小车 1 左限位 工位2 工位1 原点 右限位 90mm 90mm 90mm 90mm 触摸屏 停止 暂停 启动 1.2工作原理说明 用PLC产生固定的脉冲来控制步进电机运动，从而实现步进电机定向定位移的移动，使用定时器控制小车装料和卸料时间，计数器控制小车运行的循环次数以及暂停键控制次数来判断系统下一步动作，采用自锁互锁等控制实现小车按照设定方案运行。
二． 软件与硬件选择 软件：信捷PLC编程软件：XCPPro 3.3h 硬件：机信捷PLC，接近开关，按钮，步进电机，步进驱动器，开关电源,丝杆和导线，触摸屏。
2.1步进电机选型 根据实现要求，供电电压等各方面要求选着步进电机型号为：型号35HB26-076 型号35HB26-076 机身长26（mm）
步距角1.8 额定电流0.76（A）
相电阻9.0（Ω）
相电感4.8（mH）
保持转矩0.08（N.m）
转动惯量10（g.cm2）
重量0.13（kg）
图2-1步进电机 2.2步进驱动器选型 根据驱动电机型号以及要实现的控制要求选着步进电机驱动器型号为：DP-153/DP-153-L 图2-2步进驱动器 DP-153/DP-153-L DP-153型 超低电机运行噪声 供电电压可达30VDC 输出电流有效值可达1.5A 细分动态可选，最高达128细分 可驱动任何1.5A以下4，6，8线两相步进电机 光隔离信号输入 电流设定方便，任意档可选 具有过温、过流保护功能 自动半流锁定功能，输出短路保护功能 2.3PLC选型 根据输入输出点数分配要求以及系统要实现的控制功能（能发出脉冲控制步进电机正反转）要求选择信捷PLC型号为：XC2-32R/T/RT-E/C 图2-3 XC-32R/T/RT-E/C XC2-32R/T/RT-E/C XC2(基本型) 18点NPN型输入，14点继电器（R）或晶体管（T）或继电器晶体管混合（RT）输出 AC220V（E）或DC24V（C）电源 可外接扩展BD板 可带时钟并对数据进行掉电保持 支持基本的逻辑控制和数据运算 支持高速计数、脉冲输出、外部中断、C语言编辑功能块、I/O点的自由切换、自由格式通讯、MODBUS通讯等功能 2.4接近开关选型 接近开关选择型号为：E2K-X 图2-4接近开关 2.5按钮选型 根据控制要求选着开关型号为：柱形塑料前圈自复按钮塑料中座一常开触点开关按钮 具体型号：
B22-R A11-511-000 一只 B22-Y A11-511-000 一只 B22-G A11-511-000 一只 图2-5按钮 2.6开关电源选型 图2-6开关电源 表2-1 开关电源型号参照表 根据输入输出电压电流要求选着开关电源型号为:A-75M-24 2.7 触摸屏选型 TH765-MT/UT/NT/NU/NT3/NU3 产 品 说 明 7英寸显示屏幕，流线型外观设计 6万色真彩，支持BMP、JPEG格式图片显示 丰富的3D图片素材库，画面更生动 灵活的部件选择空间，自定义动画轨迹设计 简单开关设置切换模式，精确的有触摸区校准功能 自定义的数据采集保存功能，支持时间趋势图，XY趋势图等多种形式的数据管理方式 提供2个USB接口，实现数据的快速传输和备份 双口独立通讯，可实现多屏一机 型号说明 MT、UT：6万色标准配置；
UT、NT：带USB-A接口；
NT3：带COM3口；
NU3：带USB-A、COM3接口。
三．主接线 主接线如图3-1所示 步进电机 ~220V QS PLC Y0 Y2 图3-1 主接线 硬件控制思路：
由开关电源供电，通过按钮和触摸屏控制控制plc的输入，通过plc的输出端作为步进驱动器的输入，步进驱动器控制步进电机动作。
四．PLC的I/O分配 plc的I/O分配如表4-1所示：
输入信号 输出信号 序号 功能 元件 序号 功能 原件 1 启动按钮 X12 1 方向 Y0 2 暂停按钮 X10 2 位移 Y2 3 停止按钮 X13 4 左限位 X1 5 右限位 X5 6 原点 X2 7 回原点 X15 8 原点向工位1 X3 9 工位1向工位2 X4 10 原点向工位2 X6 11 向右限位 X14 12 向左限位 X7 表4-1 I/O分配表 五．PLC外部I/O接线 PLC外部I/O接线如图5-1所示：
图5-1 PLC外部I/O接线图 六．程序设计 6.1程序设计框图 开始 上电回原点 设定循环次数n 向工位1运料 返回原点 到达工位1卸料延时5秒 装料延时3秒 到达工位2卸料延时5秒 向工位2运料 返回原点 循环次数n=n-1 n=0 N Y 停止 图6-1-1自动运行程序主框图 开始 上电回原点 向左限位 向工位1 向工位2 向右限位 向工位2 向左限位 回原点 结束 图6-1-2手动单步执行程序主框图 主框图涉及程序：
（一）原点回归指令[ZRN]：
M0 S1 S 2 S3 D ZRN D200 D100 X3 Y0 冲输出地址：一般为 Y0、Y1；
XC5 系列为 Y0~Y3；
3 轴为 Y0~Y2；
10 轴为 Y0~Y11 S1 与 S2 的方向相同且 S1 的绝对值大于 S2 驱动指令后，以原点回归速度 S1 开始向近点信号 X3 移动。
当近点信号 X3 由 OFF 变为 ON 时，立即由原点回归速减速到爬行速度 S2。
当近点信号 X3 由 ON 变为 OFF 时，经过一个扫描周期，在停止脉冲输出的同时，将数 值 0 向对应寄存器（Y0:[D8171,D8170]，Y1:[D8174,D8173]）中写入（即将对应的寄存 器清零）。
刚执行指令时无加速时间，脉冲频率将会立即由 0Hz 跳变为原点回归速度 S1。
下降时间可由 D8230~D8239 指定 图6-2 原点回归指令图 回原点控制：
程序解释：当上点回原点继电器M0处于闭合状态或者两次暂停回原点继电器M21处于闭合状态，原点开关X2处于常闭状态，左限位开关X1处于常闭状态，右限位开关X5处于常闭状态，回归指令ZRN动作，控制小车向X2（原点）位置运行。
（二 ）绝对位置单段脉冲控制[DRVA]：
M0 S1 S 2 D1 D2 DRVA K30000 K3000 Y0 Y4 脉冲输出地址：一般为 Y0、Y1；
XC5 系列为 Y0~Y3；
3 轴为 Y0~Y2；
10 轴为 Y0~Y11。
脉冲输出方向：可指定任意 Y。
加减速时间：在寄存器 D8230（单字，ms）中设定。
所谓绝对驱动方式，是指运行至由原点（0 点）为基点的对应位置方式（即目标位置相 对于原点的坐标位置）。
执行指令前请确认当前位置对应的寄存器里面的值是否正确（ D8171、D8170[Y0]/ D8174、D8173[Y1] „„）。
图 6-3绝对位置脉冲控制图 向工位1运料控制：
程序解释：当向工位1运料辅助继电器M2产生一个上升沿脉冲则将3000赋值给D0，当向工位1运料辅助继电器M2闭合，暂停辅助继电器M20处于常闭状态，左限位开关X1处于常闭状态，右限位开关X5处于常闭状态则绝对位置指令DRVA运行，PLC产生3000个200HZ方向为正方向（向左）的脉冲控制小车由原点向工位1运料。
（三）数据比较[CMP]：
循环次数比较：
程序解释：继电器M8000处于运行常ON状态，比较指令开始执行拿D3中的数与1作比较，如果D3>1则继电器M11得电常开触电闭合，继电器M23被复位，从工位2回原点继电器M8产生一个下降沿脉冲，启动键辅助继电器M10被复位，循环开始继电器M30被置位。当D3=1时继电器M12得电常开触电闭合，继电器M23被复位，循环结束继电器M31被置位。当D3<1时继电器M23被置位。
（四）定时器控制 T T10 是以 100ms 为单位的定时器。将 100 指定为常数，则 0.1s ×100=10s 的定时器工作。
原点装料延时：
程序解释：当原点装料继电器M5常开触点闭合，暂停辅助继电器M20常闭触点处于闭合状态，给第二次装料定时器T303设置定时时间3S同时将从工位1回原点继电器M4复位。
工位卸料延时：
程序解释：工位2卸料继电器M7常开触点闭合，暂停辅助继电器M20触点处于闭合状态，给第二次卸料料定时器T304设置定时时间5S同时将向工位2运料继电器M6复位。
（五）计数器C 暂停控制：
程序解释：当暂停输入X10闭合，暂停辅助继电器M20被置位，给两次暂停计数器C0赋值2，两次暂停计数器C0得电两次暂停回原点继电器M21被置位，PLC输出Y2被复位，特殊继电器M8170产生一个下降沿脉冲，计数器C0被复位，启动键辅助断开继电器M10 被复位。
（六）自减指令[DEC] 循环次数设定：
程序解释：当S1产生一个上升沿脉冲则将循环次数D2中的数放入D3中，同时将循环次数输入继电器M32复位，当从工位2 回原点辅助继电器M8产生一个下降沿脉冲则D3中的数自减1。
（七）置位指令 [SET] X10导通时Y0线圈得电并保持得电状态 （八）复位指令 [RST] X17通时T250定时器恢复得电前的状态停止计时 (九)频率测量[FRQM] （十）浮点运算指令[EDIV] (十一)16位整数转浮点数[FLT] 小车速度：
程序解释：单位脉冲继电器M8013每秒产生0.5S脉冲,脉冲采样指令FRQM工作，采集0.5S内产生的脉冲数，将脉冲数放入D100，运用浮点运算3/200放入D8中，置位继电器M60，继电器M60的常开触点闭合将D100中的数浮点化放入D110中，1S时钟脉冲继电器M8013常闭触点闭合执行浮点数除法语句将D110/D8放入D200中，D200中的数即为小车当前速度值。
6.2 暂停键运行框图 开始 按下一次暂停键 停止当前动作 连续按下2次暂停键 返回原点 按下启动键动 继续暂停前的动作 停 止 图6-4 按暂停键运行框图 6.3停止键运行框图 图6-5停止运行控制框图 七.调试 7.1硬件调试 按照主接线连接好硬件之后检查PLC 接线有无问题，步进驱动以及步进电机接线是否正确。如果接线正确无误则合上电源开关查看看硬件各项指示是否正常显示，并用螺丝刀或小刀触碰接近开关看是接近开关是否有指示。调节伺服驱动细分以达到控制要求。
7.2软件调试 按照图5-1连接好I/O接线，将程序到如PLC进行运行看是否有错误，冲突产生，调试时发现电机无法完成一个循环，经过反复试验发现观察I/O 监控面板发现D8170 中的数没有在一步运行完毕后发生该变，通过在每一步执行完毕后给D8170复位解决了上述问题，还有就是脉冲控制电机运转控制丝杆动作给相同脉冲移动距离有细小的偏差，经过检查试验发现时接近开关为题，由于接近开关控制原点信号，采用上升沿跟下降沿触发电机停止时间有所不同导致小车在原点初始位置有所偏差，后来只采用下降沿触发解决了上述问题。暂停键一次暂停之后就无法启动，通过监控各触点动作情况发现，按下暂停后将D8170给复位了，通过修改程序最终解决了这个问题。
八．小结 通过这次课程设计，我的动手能力得到了一定的提高，让我对PLC的认识有了进一步的提高。使我比较系统地掌握有关PLC控制系统的设计思想和设计方法，主要对PLC的结构、功能、内部资源等了解并对其进行测试和加以应用的知识得到学习。在软件的编程方面得到更到的提高,对编程能力得到加强.同时对所学的知识得到很大的提高与巩固。通过这个课题的设计我知道了步进电机控制的一些方法脉冲控制，学会了如何实现工作台的往复运动，以及如何实现一次暂停跟两次暂停回原点的控制方法，对自锁和互锁有了进一步的认识。这次课程设计锻炼了我的逻辑思考能力，面对各种冲突如何解决问题的逻辑思维。由于是第一次做PLC的设计，设计起来有一定难度，但后来通过去图书馆找相关书籍，上网找资料，请教老师和同学等方法来获取相关知识，通过一步步解决疑惑来完成我的设计，同时也大大提升了自己知识水平和能力。通过这次课程设计让我们意识到书本上学到的知识一定要通过实践去巩固，而且这也是一种学习方法，只有这样才能真正轻松的掌握一门学问。同时此次课程设计也让我们对学习PLC更加热情，我们认识到PLC的强大的功能和广阔的应用领域。真正体会到了科技给我带来的振憾。让我对学习更有兴趣，同时也给我们在探索知识的路上的无限动力。在自己以后的学习中，我们一定要有刻苦努力及钻研精神，结合有创新，充分实现自己的价值，为国家的发展做出自己的贡献。
九．参考文献 DSP-828细分型两相步进驱动器用户手册 XC系列可编程控制器用户手册[指令篇] 信捷plc编程手册[1] 信捷PLC特殊指令篇 XC系列PLC编程软件XCP Pro使用手册 附录 附录1.实物图 设备实物图如图A-1 ，A-2 所示：
图A-1 设备实物图 图A-2 设备实物图 附录2．总设计程序T形图 T形图程序如下：
附录3.触摸屏程序