【正文】 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計題目：基于PLC的伺服系統(tǒng)的運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計 姓 名： 張迪 所在系部： 自動控制系 班級名稱： 電氣化1021 學(xué) 號： 1003150102 指導(dǎo)老師： 嚴(yán)金云 2013年 4 月摘 要I本文采用運(yùn)動控制系統(tǒng)，完成三菱電機(jī)杯競賽的關(guān)于伺服電機(jī)如何實現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)動控制系統(tǒng)。運(yùn)動控制模型包括：安裝臺面、XY伺服軸、旋轉(zhuǎn)工作盤三大部分。運(yùn)動控制 (Motion Control)通常是指在復(fù)雜條件下,將預(yù)定的控制方案、規(guī)劃指令轉(zhuǎn)變成期望的機(jī)械運(yùn)動,實現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動精確的位置控制、速度控制加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力的控制。該系統(tǒng)由兩工位運(yùn)動控制系統(tǒng)組成：2套伺服放大器及伺服電機(jī)、QD75系統(tǒng)模塊、變頻器、三菱可編程序控制器、觸摸屏等組成。通過個人計算機(jī)與PLC通訊輸入運(yùn)行程序，設(shè)定運(yùn)行參數(shù)后，QD75P2系統(tǒng)模塊控制伺服放大器的輸出，之后伺服放大器給伺服電機(jī)輸出信號，伺服電機(jī)反饋信號到伺服放大器，從而驅(qū)動跟蹤圓盤上的磁珠轉(zhuǎn)動；負(fù)載圓盤是通過變頻器控制的三相異步電動機(jī)控制運(yùn)行速度。工作盤是由交流變頻控制，工作盤上可用雙面膠固定多個磁鋼（216。）；圖中上端為XY十字工作臺（伺服電機(jī)控制），考慮到機(jī)械強(qiáng)度的問題，Y軸有兩個平行軸固定，其中左側(cè)的為主動驅(qū)動軸，右側(cè)為從動軸；X軸平面裝有霍爾傳感器；上方為旋轉(zhuǎn)工作臺，工作盤由交流電機(jī)（電機(jī)的速度由變頻器控制）帶著轉(zhuǎn)動工作時，在工作盤放入磁鋼，當(dāng)工作盤轉(zhuǎn)動時，X軸上部安裝的傳感器須一直能夠?qū)?yīng)到磁鋼（XY軸隨動，傳感器保持檢測到磁鋼而不脫開）。構(gòu)建“PLC+伺服放大器+伺服電機(jī)+觸摸屏” 的運(yùn)動控制系統(tǒng)。 電氣運(yùn)動控制是由電力拖動發(fā)展而來的,電力拖動或電氣傳動是對以電動機(jī)為對象的控制系統(tǒng)的通稱。從電力拖動開始,經(jīng)歷四十多年的發(fā)展過程,現(xiàn)代運(yùn)動控制已成為一個以控制理論為基礎(chǔ)，涵蓋電機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)（電力電子器件、電力電子線路）、微電子技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、微計算機(jī)技術(shù)和計算機(jī)仿真和輔助制造（CAM）技術(shù)等許多學(xué)科 ,且多種不同學(xué)科交叉應(yīng)用的控制技術(shù)。運(yùn)動控制系統(tǒng)多種多樣,但從基本結(jié)構(gòu)上看,一個典型的現(xiàn)代運(yùn)動控制系統(tǒng)的硬件主要由上位計算機(jī)、運(yùn)動控制器、功率驅(qū)動裝置、電動機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器反饋檢測裝置等部分組成。其中的運(yùn)動控制器是指以中央邏輯控制單元為核心,以傳感器為信號敏感元件,以電機(jī)或動力裝置和執(zhí)行單元為控制對象的一種控制裝置它的主要任務(wù)是根據(jù)運(yùn)動控制的的邏輯、數(shù)學(xué)運(yùn)算,為電機(jī)或其它動力和執(zhí)行裝置提供正確的控制信號。 關(guān)鍵詞：伺服電機(jī)； 系統(tǒng) ；控制 目 錄第一章 緒論 ……………………………………………… 1 私服系統(tǒng)的發(fā)展 伺服系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 ……………………………………5 系統(tǒng)總體設(shè)計 各功能模塊概述+伺服電機(jī)第三章 系統(tǒng)的設(shè)計 ……………………………………..8第四章 系統(tǒng)調(diào)試 ……………………………………………23第五章 總結(jié)……………………………………………………24附錄……………………………………………………………………...25參考文獻(xiàn)………………………………………………………..27II第一章 緒論 伺服系統(tǒng)的研究意義伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)或給定值任意變化的自動控制系統(tǒng)，是控制理論、電力電子技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、檢測技術(shù)等學(xué)科相互發(fā)展融合的產(chǎn)物，是自動化學(xué)科及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域重要的分支。在機(jī)械制造行業(yè)、冶金工業(yè)，交通運(yùn)輸以及軍事上都得到了廣泛的應(yīng)用。伺服系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)對控制命令的快速跟蹤和響應(yīng)，所以伺服控制系統(tǒng)可以認(rèn)為是隨動控制系統(tǒng)，既可以是轉(zhuǎn)速的隨動控制，也可以是位置的隨動控制。在廣義的角度上看，電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)也可以認(rèn)為是伺服控制的一種，只不過在調(diào)速系統(tǒng)中，強(qiáng)調(diào)的被調(diào)量是電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，更加有效的實現(xiàn)功率變換。而伺服系統(tǒng)則強(qiáng)調(diào)忠實跟蹤給定信號，即按控制器發(fā)出的控制命令而動作，并產(chǎn)生足夠的力或力矩，使被驅(qū)動的機(jī)械獲得期望的運(yùn)動速度和位姿。伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了由液壓伺服到電氣伺服的過程。在電氣伺服系統(tǒng)中，按驅(qū)動裝置的執(zhí)行元件電動機(jī)類型來分，通常分為直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)兩大類。六十年代以后，特別是七十年代以來，隨著電力電子學(xué)、微電子學(xué)、傳感技術(shù)、永磁技術(shù)和控制理論的驚人發(fā)展，尤其是先進(jìn)控制策略的成功應(yīng)用，交流伺服系統(tǒng)的研究和應(yīng)用取得了舉世矚目的發(fā)展，己具備良好的技術(shù)性能，其動、靜態(tài)特性已完全可與直流伺服系統(tǒng)相媲美，交流伺服系統(tǒng)取代直流伺服系統(tǒng)己成定局。其中交流永磁同步電機(jī) (PMSM)又以其結(jié)構(gòu)簡單、氣隙磁密高、功率密度大、轉(zhuǎn)動慣量小的優(yōu)點(diǎn)，成為研究的熱點(diǎn)。和直流電機(jī)相比，交流永磁同步電機(jī)沒有直流電機(jī)的換向器和電刷等缺點(diǎn)，和其他類型交流電動機(jī)相比，它由于沒有勵磁電流，因而功率因數(shù)高，力矩慣量比大，定子電流和定子電阻損耗減小，且轉(zhuǎn)子參數(shù)可測、控制性能好?，F(xiàn)已廣泛用于數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、超大規(guī)模集成電路制造、柔性制造系統(tǒng)、載人宇宙飛船、電動工具以及家用電器等高科技領(lǐng)域。另一方面，高速數(shù)字信號處理芯片(DSP) 的快速發(fā)展也對伺服系統(tǒng)的發(fā)展起到了推動作用。DSP強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度使得先進(jìn)的控制技術(shù)如矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等得以實現(xiàn)。并且DSP芯片內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字輸入/輸出、串口通信、電機(jī)控制PWM信號輸出等接口，使得伺服系統(tǒng)硬件設(shè)計更加靈活、簡易。鑒于以上情況，本文對基于DSP的永磁同步伺服電機(jī)的速度伺服系統(tǒng)進(jìn)行了研究。對交流伺服系統(tǒng)的深入研究，對于我國制造業(yè)，國防工業(yè)，空間技術(shù)的發(fā)展，縮小與世界先進(jìn)國家的差距，能源節(jié)約都有著重要的意義。 伺服系統(tǒng)的發(fā)展電機(jī)控制系統(tǒng)按照驅(qū)動電機(jī)的類型主要分為直流傳