吴宝春+杨亚宁+孙炎辉+丁纪峰

摘 要： 本文以静电纺丝设备中纺丝喷头的三维运动装置作为研究对象，以S7-200 SMART系列 PLC作为核心控制器，结合多步进电机以及人机界面设计开发纺丝喷头的三维运动控制系统。详细介绍控制系统的结构组成、硬件设计以及软件调试。运用STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件完成PLC控制程序的编写，借助SIMATIC WinCC flexible 2008完成了人机界面开发，运用以太网通信实现通过人机界面对多步进电机的运动控制。

关键词： S7-200 Smart PLC；步进电机；人机界面；运动控制

中图分类号：TP273+.5

文献标志码：A

文章编号：2095-2163（2017）02-0113-03

Abstract：This paper designs a three-dimensional motion control system for three-dimensional motion device controlling electrostatic spinning nozzle on electrospinning apparatus. The three-dimensional control system consists of Siemens S7-200 SMART PLC as the control core， multi-stepper motors， and a HMI control interface. The paper focuses on the overall architecture of the control system， hardware design and software debugging. The programs of PLC are developed in STEP 7-Micro/WIN SMART. The HMI control interface is developed with SIMATIC WinCC flexible 2008. The HMI control interface realizes motion control for multi-stepper motors via Ethernet communication.

Keywords：S7-200 Smart PLC；stepper motor；HMI；motion control

0 引 言

隨着静电纺丝技术的发展，静电纺丝设备的研发进入了新的发展阶段，开发高度智能化和自动化的静电纺丝设备是目前研究的热点问题。三维运动平台是自动化设备中比较典型的运动装置，将静电纺丝喷头装置安装在三维运动平台上，能够实现纺丝喷头在三维空间的运动调整，有效提高静电纺丝设备的自动化水平。

本文以静电纺丝装置中纺丝喷头的三维运动平台作为研究载体，以SMART系列ST40 PLC 作为核心控制器，步进电机作为研究对象，通过SMART 700 IE人机界面的开发，实现系统参数的设置，借助以太网通信，实现人机界面与2台ST40 PLC的信息传输，PLC通过控制步进电机驱动器实现对多步进电机的速度和位置的协调控制，完成静电纺丝喷头位置的自动调整。

1 控制系统总体结构

本文所研究的多步进电机控制系统是基于三维运动平台展开的，包括X轴丝杠导轨、Y轴丝杠导轨和Z轴丝杠导轨及各导轨对应的步进电机组成，为保证系统丝杠导轨滑动的稳定性和精度，X轴由2组丝杠导轨和步进电机组成，静电纺丝喷射装置固定Z轴滑动导轨上，三维运动系统结构示意图如图1所示。……