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1、 基于PLC的步进电机同步控制摘 要PLC是80年代发展起来的一种新型的电器控制装置它的诞生给工业控制带来了一次革命性的飞跃。它将传统的继电器控制技术和计算机控制技术融为一体具有灵活通用、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、功能强大、易于实现机电一体化等显著优点目前已经广泛应用于工业生产自动控制过程中。 本文主要介绍了基于VB语言的上下位机控制系统的设计。控制系统的设计主要包括两个方面。一是下位机测控系统的设计二是上位机监控系统的设计。 在下位机设计部分本文简要介绍了三菱FX3U系列的可编程控制器PLC。重点介绍了运用可编程控制器这一起源于常规开关量控制的控制器来对模拟量进行常规PID
2、控制的实现方法及下位机测控系统的硬件构成。并说明了FX3U通讯模板的具体使用方法及注意事项。 在上位机系统设计部分,本文介绍了Visual Basic6.0语言的MSComm控件的基本概念对FX3U系列可编程控制器和PC机之间的通讯协议进行的详尽的介绍着重介绍了基于VB的利用MSComm控件实现串口通讯的方式对利用FX3U通讯模板及编程口实现上下位机通讯的方法作了比较区分了分别用编程口和用RS232通讯口进行串行数据通讯报文格式的不同点。并给出了利用MSComm控件实现上位机与三菱FX3U系列可编程控制器之间通讯的部分程序。关键词:PLC 串行通讯 Visual Basic 6.0目录第1章
3、绪论11.1课题的背景11.2课题的意义11.3 本课题研究的主要内容1第2章 PC与PLC串口通信32.1 VB语言简介32.1.1 Basic到Visual Basic的发展32.1.2 Visual Basic的编程基础32.2 VB与串口通信52.2.1串口通信的基本参数52.2.2 VB的通讯控件及属性62.3 Vb与plc通信82.3.1 PC与PLC串口通信程序设计的目的92.3.2 PC与PLC串口通信程序设计用的软、硬件102.3.3 PC与PLC串口通信程序设计硬件线路图如图2-5所示。112.3.4 PC端（上位机）VB程序11第3章 步进电机与步进驱动器153.1 步进
4、电机153.1.1步进电机与伺服电机的区别153.1.2步进电机的基本情况173.1.3步进电机的工作原理173.1.4步进电机的一些基本参数173.1.5步进电机的一些特点183.1.6本设计所使用的步进电机193.2步进驱动器203.2.1 为何要使用步进电机驱动器203.2.2 细分原理213.2.3 本设计中所用的步进驱动器24第4章 PLC控制步进电机294.1 PLC的概述294.2 PLC的结构及各部分的作用304.3 PLC的工作原理314.3.1输入处理314.3.2程序执行314.3.3 输出处理314.4 PLC编程语言324.4.1梯形图编程语言324.4.2 语句表编
5、程语言324.4.3控制系统流程图编程图324.5 三菱PLC控制三个步进电机同步运动324.5.1 PLC的基本结构324.5.2 PLC控制步进电机的I/O分配如表4-1所示。334.5.3 PLC程序代码334.5.4 VB作为上位机时控制PLC的程序（测试阶段）394.5.5 外部电路接线图如图4-1、4-2 、4-3所示。394.6 小结41第5章 总结与展望425.1本文总结425.2 展望42致谢43参考文献4444第1章 绪论1.1课题的背景PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC是一种
6、专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。随着PLC技术的发展，其功能越来越多，集成度也越来越高，它的型号和种类繁多，不同型号自成体系有不同的程序语言和使用方法。在工业生产中，需要多个电机带动一整块模板同时上下回返运动。模板的上表面一定要保持水平，误差尽可能小。若多个步进电机速度不同，会使模板在运动中卡死。PLC控制步进电机呢
7、不是直接控制的，其实是PLC发出脉冲或控制信号控制步进驱动器，由驱动器来驱动步进电机。PLC不具备驱动电机的能力，不能提供那么高的电压和电流，它只能驱动控制器的控制信号。和发出可调的高频脉冲。而伺服驱动器驱动伺服电机呢又恰恰需要外部的脉冲信号。这两个东西就是这么合作的。1.2课题的意义PLC在步进电机控制中的应用，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快，可靠性高，灵活性强等优点，使得PLC成为现代工业自动化的支柱。随着PLC成本的降低和应用的日益广泛，步进电机的常规控制应用PLC技术越来越成为现实。所以用三菱系列PLC控制多个步进电机同步运动的研究具有现实意义。1.3 本课题研究的主要内容针对
8、毕业设计课题进行分析，三菱PLC同时控制三个步进电机同步运动这一课题是在设计科研设备的过程中产生的，国内外针对相同的科研测试，设备的设计方案也是各种各样的，随着将来工业制造工艺的发展，如快速成型之类的技术更加成熟，或许会有更好的解决方案，就目前而言，每种方案都有其优缺点，PLC在伺服电机控制中的应用，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快，可靠性高，灵活性强等优点，使得PLC成为现代工业自动化的支柱。随着PLC成本的降低和应用的日益广泛，伺服电机的常规控制应用PLC技术越来越成为现实。所以用三菱系列PLC控制多个伺服电机同步运动的研究具有现实意义。在分析了国内外的设计之后，提出了一种自己的解决
9、方案，能很好的满足该测量设备的设计要求，列出了需要的零件，设计原理图，设备工程图，程序源代码，在进行可行性分析以及多次修改优化之后，以实验室提供的设备及原材料制作出了导师要求的功能模块，经过测试之后安装到设备上。最终设备能达到设计要求。第2章 PC与PLC串口通信2.1 VB语言简介2.1.1 Basic到Visual Basic的发展 BASIC是Beginners All-purpose symbolic instruction Code初学者通用符号指令代码的缩写，是国际上广泛使用的一种计算机高级语言。BASIC简单、易学。目前仍是计算机入门的主要学习语言之一。BASIC语言的问世及发展
10、 BASIC语言自其问世经历了以下四个阶段。 第一阶段 1964年 70年代初 1964年BASIC语言问世。 第二阶段 1975年 80年代中 微机上固化的BASIC。第三阶段 80年代中 90年代初 结构化BASIC语言。 第四阶段 1991年以来 Visual BASIC。 BASIC是种易学易用的高级语言,非常适合初学者学习运用。常用的编译软件有True BASIC,Turbo BASIC Quick BASIC,Visual BASIC,CAREALIZER,GFA BASIC,POWER BASIC,等等. 1991年微软推出了Visual Basic1.0版。这在当时引起了很大的
11、轰动。许多专家把VB的出现当做是软件开发史上的一个具有划时代意义的事件。其实以我们现在的目光来看VB10的功能实在是太弱了。但在当时它是第一个可视的编程软件。这使得程序员欣喜之极都尝试在VB的平台上进行软件创作。微软也不失时机地在四年内接连推出VB2.0,VB3.0,VB4.0三个版本。并且从VB3.0开始微软将ACCESS的数据库驱动集成到了VB中，这使得VB的数据库编程能力大大提高。从VB4.0开始VB也引入了面向对象的程序设计思想。VB功能强大,学习简单。而且VB还引入了“控件”的概念使得大量已经编好的VB程序可以被我们直接拿来使用。如今VB已经有了6.0版。 通过几年的发展它已成为一种
12、真真专业化的开发语言和环境。用户认为可用Visual Basic快速创建Windows程序。在现在还可以编写企业水平的客户服务器程序及强大的数据库应用程序。Visual Basic新版中还有更多可用功能。 2.1.2 Visual Basic的编程基础1.什么是程序 首先需要知道下面这个问题的答案，“程序到底是什么？”计算机程序是指令集。它告诉计算机如何执行特殊的任务。读者也许对许多种指令熟悉，如按菜谱烹调特殊的食物或按指定的方向到达不熟悉的目的地。没有这些特殊的指令就不能执行预期的任务。 计算机也是一样，只是它们需要为执行的每一个任务提供指令。甚至对最简单的任务也需要指令，例如如何取得击键？
13、怎样在屏幕上放一个字母？怎样在磁盘中保存讯息？幸运的是许多这样的指令包含在处理器芯片中或内置于操作系统中，因此用户不必担心它们。相反，应集中于为任务提供指令。如计算雇员工资，创建邻居邮件列表或设置格式化文本以显示最近的年度报表信息。虽然我们用自然语言读这些指令，但计算机指令必须是二进制代码。即一系列在计算机内存和处理器中的开或关的状态。有些语言如汇编程序，可以允许直接写这种类型的代码。但是以这种方法编程十分困难。因此Visual Basic和其他编程语言使程序员可以用与自然语言有点相近的方式编写指令。即使是这些指令仍有限，并要遵循高度定义的结构。 2.事件驱动编程 Visual Basic允许
14、创建反映用户动作和系统事件的程序。这种编程叫事件驱动编程。要了解事件驱动程序是怎样工作的，先要了解过去的程序怎样运行及在Windows环境中有何不同。在Windows之前，回到往日的DOS和“史前时代”，之前，程序以顺序方式运行，也就是说一旦程序启动，它就一条指令一条指令的向前执行，直到程序结束或出现致命错误。 3.面向对象编程 使创建Windows程序较为容易的关键技术是面向对象编程。这种技术可以创建可重用组建，它是程序的组成模块。 4. VB中的几个定义 在讨论Visual Basic时，经常可以听到这些术语，因此对这些术语的基本理解对编程十分有帮助。 控件：提供程序可见界面的可重用对象。
15、控件的示例有文本框、标签和命令按钮。 事件：由用户或操作系统引发的动作。事件的示例有击键、单击鼠标、一段时间的限制或从端口接收数据。 方法：嵌入在对象定义中的程序代码。它定义对象怎样处理信息并响应某事件。例如，数据库对象有打开纪录集并从一个记录移动到另一个记录的方法。 对象：程序的基本元素。它含有定义其特征的属性，定义其任务和识别它可以响应的事件的方法。控件和窗体是Visual Basic中所有对象的示例。 过程：为完成任务而编写的代码段。过程通常用于响应特定的事件。 属性：对象的特征，如尺寸、位置、颜色或文本。属性决定对象的外观，有时也决定对象的行为。属性也用于为对象提供数据和从对象取回信息。2.2 VB与串口通信接口技术是工业实时控制和数据采集中非常重要的计算机应用技术，它可以实现CPU与存储器，I/O设备，控制设备，通信设备，A/D及D/A转换器的信息交换。VB是程序设计人员在Windows环境下最常用的开发串口通信程序的编程
