运动控制系统技术报告.doc

运 动 控 制 系 统 技 术 报 告 扬州市职业大学机电、电气、汽检代表队 2012年08月目 录 第一章 竞赛背景及要求 1 1.1 系统研究背景 1 1.2 运动控制项目竞赛要求 1 第二章 系统总体方案 3 第三章 硬件系统技术方案 5 3.1 机械系统设计 5 3.1.1 机械系统结构 5 3.1.2 机械系统元件清单 6 3.2 电气系统设计 6 3.2.1 接近开关选型 6 3.2.2 变频器选型 7 3.2.3 变压器的选择与连接 9 3.2.4 三相电机选型 9 3.2.5 伺服放大器选型 9 3.2.6 伺服电机选型 10 3.2.7 PLC选型 10 3.2.8 人接界面选型 11 3.2.9 系统电路设计与安装 11 3.2.9 电气元件清单 13 第四章 系统软件技术方案 14 4.1 PLC软件设计 14 4.1.1 程序流程图 14 4.1.2 软元件说明 14 4.1.3 梯形图设计 15 4.2 GOT软件设计 15 4.2.1 软元件分配 15 4.2.2 GOT画面设计和操作 15 第五章 系统调试 18 5.1 调试一般准则 18 5.1.2 调试前准备 18 5.1.3 调试前的检查 19 5.1.4 调试的一般顺序 19 5.2 机械系统调试 19 5.3 电气系统调试 20 第六章 总 结 21 参考文献 22 致 谢 23 附 录 24 附录A 电器元件清单 24 附录B 模糊控制表 25 附录C 软元件表 26 附录D 梯形图 27 第一章 竞赛背景及要求 1.1 系统研究背景 加强学生创新意识、合作精神、实践能力培养，是当前高等教育教学改革的重要内容之一。以竞赛为载体，推动大学生的课外科技活动，将对深入开展高等学校教学改革，促进学生基础知识教育与综合能力培养、理论与实践的有机结合等方面起到积极地推动作用。为此，三菱电机自动化（中国）有限公司与中国各高校合作共同发起，每年开展一次面向高校在校学生（包括本科生、研究生和高职生）的科技竞赛活动——“三菱电机自动化杯”大学生自动化大赛，为优秀人才脱颖而出创造条件。 2012年“第六届“三菱电机自动化杯” 大学生自动化大赛，下设过程控制和运动控制两个项目。 1.2 运动控制项目竞赛要求 本控制方案依据2012年“第六届“三菱电机自动化杯” 大学生自动化大赛实施方案的要求命制。用自带设备安装调试由两台伺服电动机及一台变频电机驱动的运动控制系统。 1、系统配置：PLC（含定位模块或运动控制CPU）、伺服驱动器、触摸屏、伺服电动机（两台）、变频器和三相异步电动机。 2、系统连接：从工作台的电源板用安全插线引出电源到电源端子排。 3、基本控制要求：系统工作时，在工作盘放入磁钢（工作盘是由交流变频器控制；磁钢大小Φ8），当工作盘转动时，XY十字工作台的X轴下部安装的传感器须一直能够对应磁钢（XY轴随动，传感器保持检测到磁钢而不脱开，如果脱开即告失败），从A点开始，即从A磁钢开始，传感器跟随A点磁钢转动一圈后，移动到下一磁钢B点，以此类推… 4、发挥部分：工作盘上放有A、B、C三个磁钢（在不同的半径上）,由触摸屏设定要跟随的磁钢，工作盘转动过程中变频器的频率在10Hz~35Hz手动调节，XY轴必须一直跟随指定的磁钢。 定位系统模型见图1-1。 图 1-1 定位系统示意图 第二章 系统总体方案 根据2012年第六届“三菱电机自动化杯”大学生自动化大赛暨自动化系统应用竞赛运动控制项目示意图和任务书，设计完成了定位、追踪运动控制系统。 依据本次大赛过程控制系统任务书所提控制要求，完成该任务需要用到的主要电气设备有：GOT、PLC、变频器、伺服放大器、伺服电机、三相交流电机、限位开关、开关电源其它低压电器设备。 运动控制系统框图如图 2-1 所示。 图 2-1 运动控制系统框图 根据大赛组委会运动控制方案要求，设计运动控制方案如下： 手动控制 手动控制是根据GOT手动控制画面相应操作，控制定位笔在X、Y轴上运动，用于机械结构的调试。 自动控制 在自动控制模式下，系统启动后定位笔回归原点，原点回归标志接通。用户通过GOT设定变频器的输出频率，PLC通过C-Clink通信模式与变频器通信，将控制信息传送给变频器，变频器按照相应输入控制三相电机的运转。在电机运转的同时，PLC通过伺服控制器控制定位笔在X轴上左右往复运动，寻找磁钢。在寻到磁钢的同时，GOT上的追踪指示灯点亮，伺服控制器控制定位笔追踪小磁钢。 追踪控制方案 本系统追踪过程中，反馈信号为开关信号，因此追踪控制过程运用开环控制。 追踪过程中，定位笔运动的速度与变频器驱动转盘的速度无确切的函数关系。因此定位笔的速度有模糊控制表确定，模糊控制表见附录B。