S7-200 PLC步进电机控制系统的设计+仿真图(3)
图1 PLC模块图
(1) CPU 模块
PLC的主要性能如：速度、规模都由CPU模块的性能来体现。CPU(中央处理器单元)一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。CPU是PLC的核心，它不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出。
(2) 电源模块
不仅可为PLC提供内部能量，而且有的还可为输入输出信号提供能量。PLC的工作电源一般为交流单相电源，电源电压必须与额定电压相符，如110V AC或者220V AC，当然也有直流24V供电的。PLC对电源的稳定性要求不高，一般都允许电源电压额定值在15%上下波动，有些交流输入电源甚至允许在85-240V AC 的范围内。
(3) I/O模块
输入部分：输入部分即PLC与生产过程相连接的输入通道，输入部分接受来自生产现场的各种信号，如行程开关、热电偶、光电开关、按钮等信号。
输出部分：输出部分即PLC与生产过程相连接的输出通道，输出部分接受PLC输出部分的处理结果，并转换成被控设备所能接受的电压、电流信号，以驱动被控设备，如继电器、电磁阀、指示灯等。
(4) 内存模块
主要用于存储用户程序，有的还为系统提供辅助的工作内存，在结构上，内存模块都是附在PLC模块之中的。
(5) 底板、机架模块
主要为PLC的各模块的安装提供基板，并为模块间的联系提供总线。若干底板间的联系有的用接口模版，有的用总线接口不同的厂家或同一厂家但不同类型的PLC都大不相同。
(6) 扩展接口
PLC的扩展接口的作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需要；通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、打印机、其他的PLC或是计算机相连[4]。
2.2 PLC的基本应用
(1) 用于开关控制。
(2) 用于模拟量控制。
(3) 用于脉冲量和运动控制。
(4) 用于数据采集和测控。
(5) 用于联网、通信。
2.3 PLC的优点
(1) 可靠性高，抗干扰能力强
在硬件方面，I/O口采用了光电隔离，有效的抑制了外部干扰源对PLC的影响；对供电电源以及线路采用多种形式的滤波，从而消除或抑制了高频干扰；对CPU等重要部件采用良好的导电、导磁材料进行屏蔽，以减少空间电磁干扰；对有些模块设置了联锁保护、自诊断等。在软件方面，PLC采用扫描方式以及在程序中设有故障检测和自诊断程序等来达到抗干扰的功能。
(2) 采用模块化的结构、安装容易
选用了高速计数模块、多点I/O模块、通讯模块等。故监控层选用PLC作为控制系统的主控机。PLC工作时，首先是开机自检，判断当前模式是手动还是自动。
(3) 功能性强，性价比高
一台小型的PLC内有成百上千个可供用户使用的编程软件，功能强大，可以实现复杂的控制系统。此外，还可以通过通信联网 ，实现分散控制，集中管理。
(4) 硬件配套齐全，适应性强
PLC产品已经标准化、模块化、系列化。PLC构成的控制系统中，只需在PLC端子上接入相应的I/O信号线即可，具有较强的带负载能力。
(5) 体积小，能耗低
PLC体积小，质量轻，便于安装，方便实现机电一体化。
(6) 系统的设计、安装、调试工作量小。
(7) 文修工作量小，文修方便[5]。
3. 步进电机工作原理及特性
3.1 步进电机的原理