[实用新型]一种基于PLC和触摸屏的步进电机控制实验装置

说明书

本实用新型属于机电一体化领域，特别涉及一种基于PLC和触摸屏的步进电机控制实验装置，本实用新型的各个部件固定在平板机架上，分四层排列，最上面一排是步进电机、联轴器、丝杠‑螺母副、滑块；第二排是位移传感器；第三排是24V开关电源、PLC、步进电机驱动器；最下面一排是触摸屏。整个装置处于正向控制时，位移传感器用于检测滑块的位置，整个装置处于反向控制时，位移传感器为PLC提供输入信号，控制步进电机的旋转，从而控制滑块跟踪位移传感器的位置；本实用新型主要用于学习步进电机的速度、位置的控制和PLC对模拟量输入和输出信号处理的方法。本实用新型具用实用性、操作简易性、开放性和安全性的特点。

技术领域

本实用新型属于机电一体化领域，特别涉及一种基于PLC和触摸屏的步进电机控制实验装置。

背景技术

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，是控制系统中的主要执行元件，应用十分广泛。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。

步进电机的控制对于使用人员和设计人员都是十分重要，也是十分基本的，目前现有的步进电机控制实验装置普遍存在以下缺陷：

1.与PLC的其他控制多集成在一起，特点不够突出，多采用“黑匣子”式安装，各部分的连接和接线不可见；

2.一般步进电机不带负载，只能看到步进电机的旋转运动，现象不够明显；

3.参数的设置和显示多使用上位机，操作过于繁琐，显示的信息不直观；

4.没有位移传感器，及没有位移检测功能，也无法学习PLC对模拟量输入信号的处理方法和PLC对模拟量输出信号的处理方法。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种基于PLC和触摸屏的步进电机控制实验装置，采用开放的结构设计，主要用于学习步进电机的速度、位置的控制方法；用于学习PLC对模拟量输入信号的处理方法和PLC对模拟量输出信号的处理方法，本实用新型具用实用性、操作简易性、开放性和安全性的特点。

本实用新型的技术方案：

一种基于PLC和触摸屏的步进电机控制实验装置是由丝杠-螺母副、滑块、位移传感器、PLC、步进电机驱动器、触摸屏、平板机架、24V开关电源、步进电机、联轴器组成。实验装置设有平板机架，实验装置的其它部件都固定在平板机架上，分四层排列，最上面一排是步进电机、联轴器、丝杠-螺母副和滑块；第二排是位移传感器；第三排依次是24V开关电源、PLC、步进电机驱动器；最下面一排中间位置是触摸屏。

进一步地，所述触摸屏用于设置和显示；PLC通过其Q0.0输出不同周期和个数的脉冲给步进电机驱动器，步进电机驱动器对PLC输出的脉冲进行细分和功率放大以驱动步进电机；步进电机通过联轴器与丝杠-螺母副联接，丝杠-螺母副1把步进电机的旋转运动转变为螺母和滑块的直线运动。

进一步地，整个装置处于正向控制时，位移传感器用于检测滑块的位置，整个装置处于反向控制时，位移传感器为PLC4提供输入信号，控制步进电机的旋转，从而控制滑块跟踪位移传感器的位置。

进一步地，所述24V开关电源为触摸屏、PLC、步进电机驱动器提供电源，位移传感器的电源由PLC自带的传感器电源提供。

本实用新型具有以下有益效果：