主要模块均采用大规模或超大规模集成电路，大量开关动作由无触点的电子存储器完成，I/O系统设计有完善的通道保护和信号调理电路。在软件上，有极强的自检及保护功能。
（2）通用性强，控制程序可变，使用方便
PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。 （3）功能强，适应面广
现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。 （4）编程简单，容易掌握
目前，大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形图语言的编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。通过阅读PLC的用户手册或短期培训，电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。同时还提供了功能图、语句表等编程语言。
（5）减少了控制系统的设计及施工的工作量
由于PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。并且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。 （6）体积小、重量轻、功耗低、维护方便
PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。并且由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。以三菱公司的F1-40M型PLC为例：其外型尺寸仅为305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、适应环境温、湿度变化的能力。现在三菱公司又有FX系列PLC，与其超小型品种F1系
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列相比：面积为47%,体积为36%，在系统的配置上既固定又灵活，输入输出可达24～128点。
3 硬件设计
3.1 主电路图
主电路图如图3-1所示。
FUL1L2L3QSKM1KM2FR3～ 图3-1 三相电动机控制电路图 3.2 CPU的选择 本次设计要求正反转和高低速控制共五个输入接口，控制A,B，C三相绕组三个输出接口，所以选用CPU221,六个输入，四个输出满足控制要求。 3.3 输入输出编址 控制步进电机的歌输入开关及控制A,B,C三相绕组工作的输出端在PLC中的I/O地址分配表如表3-2所示。
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表3-2 I/O地址分配表 控制信号 输入信号 信号名称 元件名称 元件符号 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 地址编码 I0.0 I0.1 I0.2 I0.4 I0.5 Q0.0 Q0.1 Q0.2 步进电机正转启动按钮 常开按钮 步进电机反转启动按钮 常开按钮 停止及清零按钮 低速开关 高速开关 常开按钮 常开按钮 常开按钮 输出信号 控制A相绕组 控制B相绕组 控制C相绕组 3.4 硬件连接线路图
PLC接线图如下图3-3所示。
CPU22124V1M1L正SB1反SB2停SB3I0.0Q0.0I0.1Q0.1功率放大器B相～A相步进电动机I0.2C相低SB4I1.0Q0.2高SB5I1.1N24VML+L1～220V 图3-3 硬件连接线路图
4 三相六拍步进电动机控制程序的设计
4.1 控制程序流程图及软件模块
由上述具体控制要求，可作出步进电机在启动运行时的程序框图，如图4-1所示。以工作框图为依据，结合考虑控制的具体要求，首先可将梯形图程序分成
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4个模块进行编程，即模块1：步进速度选择；模块2：起动、停止和清零；模块3：移位步进控制功能模块；模块4：A、B、C三相套组对象控制。然后，再将模块进行连接，最后实现控制要求。 开始选择步进速度正转或反转起动移位寄存器赋初值高速低速发出移位脉冲执行移位移位输出控制电动机步进6拍计数100拍计数结束 图4-1 控制程序流程图 4.2 梯形图程序设计 4.2.1 状态真值表
采用移位指令进行步进控制。首先指定移位寄存器MBO，按照三相六拍的步进顺序，移位寄存器的初值如表4-2。
表4-2 移位寄存器初值1
M0.5 M0.4 M0.3 M0.2 M0.1 M0.0 1 1 1 1 1 1
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每右移一位，电机前进一个步距角（一拍），完成六拍后重新赋初值，其中M0.6和M0.7始终为“0”。据此，可作出移位寄存器输出状态及步进电机正反转绕组的状态真值表，如表4-3所示，从而得出三相绕组的控制逻辑关系式：
正转时
A相 Q0.0=M0.5+M0.4+M0.0 B相 Q0.1=M0.4+M0.3+M0.2 C相 Q0.2=M0.2+M0.1+M0.0 反转时
A相 Q0.0=M0.5+M0.4+M0.0 B相 Q0.1=M0.2+M0.1+M0.0 C相 Q0.2=M0.4+M0.3+M0.2
表4-3 移位寄存器输出状态及步进电机绕组状态真值表 移位寄存器 MBO M0.5 0 1 0 0 0 0 0 M0.4 0 0 1 0 0 0 0 M0.3 0 0 0 1 0 0 0 M0.2 0 0 0 0 1 0 0 M0.1 0 0 0 0 0 1 0 M0.0 0 0 0 0 0 0 1 正转 A 0 1 1 0 0 0 1 B 0 0 1 1 1 0 0 C 0 0 0 0 1 1 1 A 0 1 1 1 0 0 1 B 0 0 0 0 1 1 1 反转 C 0 0 1 1 1 0 0 4.3 梯形图程序
根据程序模块及三相绕组的控制逻辑关系，可绘出梯形图控制程序。程序如图4-4所示。
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