砼工作性测试系统的硬件研制.doc

摘要：在进行建筑等工程施工的过程中，发生的一些工程质量所引起的事故，有很多情况下是因为砼强度不足所造成的。为了避免这样的情形发生，有必要针对砼的一些工作特性进行提前测量。所测量的指标包含新拌砼的温湿度等多种特性。

流变仪系统的作用就是测量砼工作特性的设备。其组成部分是利用PLC设计一个砼特性测试系统，内部通过步进电机控制相应的传动设备带动机械旋转叶片来进行搅拌。驱动设备控制步进电机转速，可进行电机加速或者减速转动。对于砼搅拌的流变参数，可以通过步进电机旋转扭矩计算出相关的剪切速率和剪切力，再通过相应的数学计算公式便可获得。

本次研究的内容是通过PLC控制步进电机，步进电机驱动旋转叶片进行砼搅拌。同时，通过砼强度检测传感器实时监测砼的搅拌强度，将这一量值传递给PLC系统，PLC通过该反馈值作为PID控制器控制对象，进而控制电机的旋转。小型PLC在编程，I/O扩展，通讯接口，开关量和模拟量的调节以及一些特殊功能模块如高速计数输入和脉冲输出的应用上已经基本满足用户的需求了。本文主要论述了步进电机的原理及驱动方法，并在S7-200 PLC的基础上，对步进电机进行控制。

关键词：S7-200 PLC；步进电机；PLC；PID控制

目录

摘要

Abstract

第一章  绪论-1

1.1  概述-1

1.2  砼工作性测试的背景及意义-1

1.3  国内外设计研究方法概述-2

1.4  论文主要研究内容-3

1.4.1  取料、出料电路图-3

1.4.2  砼工作性测试-4

1.4.3  论文主要研究内容-4

1.5  本章小结-5

第二章  PLC简介及选型-6

2.1  PLC的产生-6

2.2  PLC的特点-7

2.3  PLC的系统构成-7

2.3.1  主机-8

2.3.2I/O  扩展机-8

2.3.3  外部设备-9

2.4  高速脉冲输出功能-9

2.4.1  用于脉冲输出的特殊存储器-9

2.4  PLC的选择-10

2.4.1  CPU224-10

2.4.2  工作方式-10

2.4.3  扫描周期-10

2.4.4  性能简介及特点-11

2.5  PLC技术在步进电机控制中的应用-11

2.6  本章小结-12

第三章  步进电机及其控制理论基础-13

3.1  步进电机的特点-13

3.2  步进电机的工作原理及分类-13

3.2.1  步进电机的工作原理-13

3.2.2  步进电机的分类-14

3.3  PID控制器理论基础-14

3.3.1  常规PID控制器理论基础-14

3.4  PID控制步进电机-16

3.6  温湿度传感器-16

3.7  扭矩传感器-17

3.8  本章小结-19

第四章  PLC控制步进电机设计-20

4.1  系统方案设计-20

4.2  步进电机驱动电路设计-21

4.2.1  步进电机驱动技术-21

4.3  PLC控制步进电机-22

4.4  系统仿真-23

4.5  本章小结-27

致  谢-29

参考文献-30