摘 要本课题设计了一款采用S7-200可编程控制器来作为内部核心控制器的智能系统，实现了对直流电机进行精准转速控制、速度测量以及速度出现异常时进行报警的功能，这款直流电机调速控制系统的内部核心框架是以S7-200可编程控制器来作为主控部分并且在这款高性能控制器的芯片外部还配置了有源蜂鸣器、L298N直流电机驱动芯片、直流电机和霍尔测速传感器等智能模块，通过S7-200可编程控制器对这些模块电路高效的控制驱动，实现了对直流电机调速控制系统外部数据的灵活采集和转换。在整体设计框架方面分为了硬件电路和软件程序两大部分，本课题通过模块设计的方法将直流电机调速控制系统的整体部分化繁为简，从而逐一进行设计，最终实现所有功能指标。课题最终对这款系统的设计结果进行了长时间的运行检测，检测过程中出现的所有缺陷问题都进行了优化和改进，实现了非常高的性能。
目录
一、 引言 1
（一） 直流电机调速系统的发展背景 1
（二） 直流电机调速系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 直流电机调速系统的方案设计 3
（二） S7200可编程控制器简介 3
（三） L298N直流电机驱动芯片简介 4
（四） ZGB37RG型直流电机简介 5
（五） 霍尔测速传感器简介 5
三、 系统硬件设计 7
（一） IO管脚连接关系 8
（二） 直流电机驱动电路设计 8
（三） 转速测量电路设计 9
（四） 有源蜂鸣器电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 报警声输出子程序流程设计 11
（二） 转速控制子程序流程设计 11
（三） 转速检测子程序设计 12
（四） PWM波模块配置流程设计 13
总结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录 程序 21
引言
直流电机调速系统的发展背景
直流电机调速控制系统的一种方案是以可编程控制器等高性能控制器作为主控 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
核心并将外部的输入信号通过高精度传感器模块采集进来，随后通过高性能运算模块进行高速的运算处理，实现控制结果的输出，大多数相关系统都是以可编程控制器或者PLC以及有源蜂鸣器、直流电机驱动器、直流电机和YS 27型霍尔传感器，本课题将以S7200可编程控制器来作为主控。
直流电机调速系统的国内外发展现状
直流电机调速控制系统目前在国内外的发展现状可以通过与这类系统有关的产品来进行反映，目前市面上的直流电机调速控制系统相关产品大致可以分为高中档和低档等层次，这种分类方法主要是通过这些产品所能够表现出来的最大性能来进行划分的，由于具备高端性能的直流电机调速控制系统产品的内部往往采用了高性能的控制器和精密芯片来实现，这些芯片目前还只能依靠进口来获得，国内尚且没有掌握核心研发技术，而欧美国家目前不但掌握了与之相关的高性能芯片的研发技术，而且能够独立的通过这些芯片的搭建，配备高效的算法流程实现高端性能的直流电机调速控制系统，所以国内的研发团队还有一段很长的路要走。
本文主要研究内容
本文在论文结构方面主要划分成五大部分，首先对本课题将要设计的这款直流电机调速控制系统的发展历程以及每个重要阶段能够实现的最佳性能进行归纳总结，找寻出前人是如何通过中低端性能器件设计出高性能的直流电机调速控制系统的。论文的第二部分主要对本课题将要使用的实现方案以及系统的大体结构和信号流通关系进行设计，并且通过绘制模块框图来阐述方案设计方法。随后本课题通过对S7200主控控制器和各个功能模块的电路构建，实现整个硬件系统，在设计过程中将整个硬件系统划分成了可编程控制器最小系统电路、蜂鸣器电路、L298N直流电机驱动电路、直流电机驱动电路和霍尔传感器电路等。硬件系统设计完成后则对软件系统进行了设计，使用梯形图语言构建程序代码，从而实现对各个功能电路的控制。
方案设计及元器件选择
直流电机调速系统的方案设计
直流电机调速控制系统的核心设计内容主要分为硬件系统和软件系统两大部分，在对这两者进行设计之前，本部分首先需要对实现的方案进行详细的设计，从而在下文中能够实现对软硬件系统高效的设计，为此本课题通过电脑软件绘制了下图中的直流电机调速控制系统结构框架，可以看出整个系统以S7200可编程控制器作为核心部分，在其片外配置了报警电路、L298N直流电机驱动电路、电机驱动电路和霍尔传感器电路等部分。S7200可编程控制器作为核心部分，实现对周围直流电机驱动器、蜂鸣器、霍尔传感器电路的控制，通过这种方式实现各项预期功能指标。霍尔传感器以及比较器用于实现对直流电机转速进行测量，并通过输出方波脉冲来表示直流电机转速，方波周期越大表明转速越慢，反之则越大；按键模块用于启停和设置电机的转速，有机械按键构成。


图21 直流电机调速系统硬件框图
S7200可编程控制器简介
为了将本课题预期所要实现的所有功能指标得到实现，必须使用一款性能较为强大的主控控制器芯片，结合目前市面上大多数具有优秀性能的控制器来看，S7200可编程控制器非常适合本直流电机调速控制系统，下面对这款芯片的主要性能参数进行介绍。
S7200可编程控制器的功耗参数相比于市面上常用的一些控制器芯片来看，具有低功耗特性，这种性能最适合应用在一些对功耗参数较为敏感的手持设备中，在给这款控制器芯片施加+5V直流电压后，它可以在3mA左右维持正常工作，在休眠模式下，其内部时钟可以停止工作，使得电流消耗进一步降低。S7200可编程控制器的突出优点主要是表现在能够通过其内部的8位数据宽度的CPU来完成高速的数据运算处理，这项性能是大多数8位型可编程控制器所达不到的，这主要是因为它的CPU采用的是西门子公司在上世纪八十年代研发的一款控制器，在CPU外部配置了具有高速数据吞吐能力的寄存器，从而能够将用户所要处理的数据进行计算。

原文链接：http://www.jxszl.com/jxgc/mjsk/564693.html