【正文】 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................................................................... II 1 緒論 ......................................................................................................................................... 1 定位控制技術(shù)國內(nèi)外背景及研究的目的和意義 .......................................................... 1 運(yùn)料小車的介紹及其應(yīng)用 .............................................................................................. 2 變頻器調(diào)速技術(shù)簡介 ...................................................................................................... 2 論文的主要工作 .............................................................................................................. 3 2 西門子 S7400 的組成與變頻調(diào)速原理 ............................................................................... 4 S7400 系列 PLC 的基本結(jié)構(gòu) ......................................................................................... 4 STEP7 的編程語言 .......................................................................................................... 5 變頻調(diào)速的原理 .............................................................................................................. 5 3 運(yùn)料小車的精確定位的設(shè)計(jì)方案 ......................................................................................... 6 設(shè)計(jì)的產(chǎn)生背景 .............................................................................................................. 6 小車運(yùn)行設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 6 PLC 與 變頻器的通訊部分的軟件設(shè)計(jì) ........................................................................ 31 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 37 致謝 .......................................................................................................................................... 39 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 40 附錄 A (MICROMASTER 440 OPERATING INSTRUCTIONS) ......................................... 41 附錄 B (MICROMASTER 440 使用大全 ) ............................................................................. 48 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 1 頁 1 緒論 定位控制技術(shù) 國內(nèi)外 背景及研究的目的和意義 定位控制技術(shù)是適應(yīng)現(xiàn)代高科技需要而發(fā)展起來的先進(jìn)控制技術(shù)，是高科技產(chǎn)品開發(fā)過程中不可或缺的關(guān)鍵手段，它應(yīng)用 于 現(xiàn)代電子 ， 傳感技術(shù)及計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)，并綜 合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)發(fā)展的新成果，不管是在民用工業(yè)，還是在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中都有著極其廣泛的應(yīng)用前景，如機(jī)床定位、精密醫(yī)療器械、計(jì)算機(jī)硬盤定位系統(tǒng)、紡織、自動(dòng)貼片等。 在定位控制技術(shù)的研究和發(fā)展過程中，定位控制算法起著決定性的 作用，它是實(shí)現(xiàn)高精度定位的基礎(chǔ)，也是衡量一個(gè)國家定位控制優(yōu)劣的重要標(biāo)志。如美國的 GALIL 公司，自 1983 年成立之日起，專門致力于精密運(yùn)動(dòng)控制器的開發(fā)。日本在這方面技術(shù)也是領(lǐng)先的，如它們開發(fā)的 DSS 型定位控制器，采用交流伺服電機(jī)，在保證最高速度 330mm/sec 下，重復(fù)定位精度可達(dá) 177。速度和位置檢測多采用編碼器，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制也是一個(gè)總體的發(fā)展方向。 本課題就以工業(yè)領(lǐng)域中運(yùn)料小車為例，采用德國西門子公司 S7400 通過變頻器對其運(yùn)動(dòng)過程實(shí)現(xiàn)精確定位，其目的是通過引入先進(jìn)的定位控制技術(shù)，能夠很好的改善系統(tǒng)特性，以滿足對定位精度提出的要求 。將 PLC 應(yīng)用到運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的自動(dòng)化控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。它本身具有故障率低、調(diào)速精度高、保護(hù)功能多、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，在各行業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。全文共分四章，下面簡要介紹各章的主要工作： 綜述了定位控制系統(tǒng)的背景資料及國內(nèi)國外現(xiàn)狀，同時(shí)對與本課題緊密相關(guān)的運(yùn)料小車和變頻器調(diào)速技術(shù)作了簡要的介紹。 作為全文的結(jié)尾，總結(jié)了本文的主要工作，取得的成果及有待改進(jìn)的地方，并進(jìn)一步展望了定位控制系統(tǒng)的長遠(yuǎn)發(fā)展。作為本論文的主控設(shè)備，現(xiàn)將其系列的組成作如下介紹： S7400 系列 PLC 的基本結(jié)構(gòu) S7400 由機(jī)架、電源模塊 (PS)、中央處理單元 (CPU)、數(shù)字量輸入 /輸出 (DI/DO)模塊、模擬量輸入 /輸出 (AI/AO)模塊、通信處理器 (CP)、功能模塊 (FM)和接口模塊 (IM)組成。如果有擴(kuò)展機(jī)架，中央機(jī)架和擴(kuò)展都需要安裝接口模塊。 CC 最多插 6 塊發(fā)送 IM，最多只有 2 個(gè) IM可以提供 5V電源。使用光纜時(shí) CC和最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離為 23km。 擴(kuò)展機(jī)架中的借口模塊只能安裝在最右邊的槽 (第 18 槽或第 19 槽 )。 STEP 7 還有多種編程語言可供用戶選用，但由于本系統(tǒng)中未曾涉及，在本文里就不作介紹了。 語句表 (STL) S7 系列 PLC 將指令表稱為語句表 (Statement List)，它是一種類似于微機(jī)的匯編語言中的文本語言，多條語句組成一個(gè)程序段。 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 6 頁 3 運(yùn)料小車的精確定位的設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)的產(chǎn)生背景 在工業(yè)生產(chǎn)工程控制中，有不少定位、定量的控制任務(wù)而且這些定位的問題是其過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)。 為了完成上述控制要求的行車運(yùn)行，采用 PLC 和變頻器的結(jié)合將是一個(gè)很好的選擇。 2) 在滿足上述條件的情況下，盡可能地選擇較大的加速度，以提高生產(chǎn)效率。 硬件選擇 (1) 主站的 PLC 系統(tǒng)采用西門子的 S7400 系列。主站只需要發(fā)送命令即可，減輕了主站 PLC 的負(fù)擔(dān)。例如，操作員在現(xiàn)場安下起動(dòng)按鈕，主站接收到 DI 輸入，并轉(zhuǎn)化成起動(dòng)命令，傳遞給子站。 S7400 除了控制小車的運(yùn)行，還負(fù)責(zé)系統(tǒng)的開關(guān)、狀態(tài)的顯示以及錯(cuò)誤狀態(tài)的手動(dòng)復(fù)位等。因此只需插入 PROFIBUSDP 通訊模塊，即可通 PROFIBUS 總線與子站 PLC 通訊。假設(shè)變頻器的輸出頻率從 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8 頁 到 50Hz、從 50Hz 降至 的時(shí)間設(shè)定為 1s 時(shí)，小車所獲得加速度和減速度都可以滿足要求。為了識(shí)別 ET200S 遠(yuǎn)程 I/O 站和 MicroMaster 440 變頻器，還必須加裝 S7 Step 7 SP1 軟件包。 (4) 分布式結(jié)構(gòu)的組態(tài)和通訊區(qū)設(shè)置 主站和子站之間是一對多的關(guān)系，一臺(tái)主站與所有子站通過 PROFIBUSDP 通訊。主站上的虛擬 I/O 區(qū)對應(yīng)于小車上的虛擬 I/O 區(qū)。 (5) 組態(tài)信息的下載 HW config程序和 Net pro 程序都提供組態(tài)信息的下載。 A KNOT = M 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 15 頁 A NSP = M A STRT = M A ENTR = M A TPVS = M A TPVL = M A TPRL = M A TPRS = M A AE = M A ENDV = M A LAGV = M A LAGR = M A ENDR = M A MOTO = M A QUIT = M A INIT 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 16 頁 = M A LAGP = M L ZYKL T DBW 242 例如：狀態(tài) KNOT 為 1 時(shí)代表無緊急停車，此時(shí)臨時(shí)變量 M 瞬時(shí)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，用于以后程序塊的觸發(fā)。 M 為 1 時(shí)表示小車向前 爬行中觸發(fā)了極限位置的硬件限位開關(guān)， M 為 1 時(shí)小車爬行使能。 (8) 慢速向前爬行 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 18 頁 M 向前爬行使能， M 為 1 小車快速向前爬行，在此起到與快速互鎖的功能，這樣的例子在程序中經(jīng)?？?