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plc的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計-資料下載頁

2024-11-29 11:27本頁面

【導(dǎo)讀】滿足毫米級精確位移的使用需求。

  

【正文】 可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為 1∶ 1 的隔離變壓器 , 以減少設(shè)備與地之間的干擾 , 還可以在電源輸入端串接 LC 濾波電路。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 18 2) 合理 安裝與布線 動力線、控制線以及 PLC 的電源線和 RS485 網(wǎng)線應(yīng)分別配線 , 各走各的橋架或線槽。 PLC 應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源 , 柜內(nèi) PLC 應(yīng)遠(yuǎn)離動力線 ( 二者之間距離應(yīng)大于 200 mm), 與 PLC 裝在同一個柜子內(nèi)的電感性負(fù)載 , 如功率較大的繼電器、接觸器的線圈 , 應(yīng)并聯(lián) RC 消弧電路。 PLC 的輸入與輸出最好分開走線 , 開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號的傳送應(yīng)采用屏蔽線 , 屏 蔽層應(yīng)一端或兩端接地 , 接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的 1/10。交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜 , 輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動力線 , 避免并行。 正確選擇接地 點(diǎn)以完善 接地系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對 PLC 系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點(diǎn)電位分布不均 , 不同接地點(diǎn)間存在地電位差 , 引起地環(huán)路電流 , 影響系統(tǒng)正常工作。 1) 安全地或電源接地:將電源線接地端和柜體連線接地為安全接地。 2) 系統(tǒng)接地: PLC 控制器為了與所控的各個設(shè)備同電位而接地 , 叫系統(tǒng)接地。接 地電阻值不得大于 4 Ω , 一般需將 PLC 設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負(fù)端接在一起 , 作為控制系統(tǒng)地。 3) 信號與屏蔽接地:一般要求信號線必須要有唯一的參考地。 步進(jìn)電機(jī)的選擇 本設(shè)計選用 45BF008。相數(shù)是三相、步距角 。電壓 24V、相電流 、保持轉(zhuǎn)距 ()、空載啟動頻率 500, D 為 45; D1 為 25; 高 H為 ; d 為 4; E 為 ; L 為 58; D2 為 33; MS 為 4M3。 圖 42 45BF 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 實(shí)物圖 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 19 圖 43 45BF 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 尺寸 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 20 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計 驅(qū)動電路 下圖為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路。圖中僅為一相的驅(qū)動電路,其余兩相與之相同。在圖中三極管 T1 起開關(guān)作用。當(dāng)三極管截止時,無集電極電流流通,開關(guān)相當(dāng)于斷開;當(dāng)三極管飽和時, 流過的集電極電流最大, 開關(guān)相當(dāng)于閉合,該開關(guān)“動作”可由加于基極的電流來控制。由 T T3 兩個三極管組成達(dá)林頓式功放電路, 驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的 3 個繞組,使電機(jī)繞組的靜態(tài)電流達(dá)到近 2A。電路中使用光電耦合器將控制和驅(qū)動信號隔離。當(dāng)控制輸入信號為低電 平時, T1 截止,輸出高電平,則紅外發(fā)光二極管截止,光敏三極管不導(dǎo)通,因此繞組中無電流流過;當(dāng)輸入信號為高電平時, T1 飽和導(dǎo)通, 于是紅外發(fā)光二極管被點(diǎn)亮, 使光敏三極管導(dǎo)通,向功率驅(qū)動級晶體管提供基極電流, 使其導(dǎo)通 , 繞組被通以電流。 圖 44 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 21 驅(qū)動 電路 接口 圖 45 驅(qū)動器接口 PLC 驅(qū)動步進(jìn)電機(jī) 三菱 PLC 本身帶有高速脈沖計數(shù)器和高速脈沖發(fā)生器,其發(fā)出的頻率最大為10KHz,能夠滿足步進(jìn)電動機(jī)的要求。對 PLC 提出兩個特性要求。一是在此應(yīng)用的 PLC 最好是具有實(shí)時刷新技術(shù)的 PLC, 使輸出信號的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫芝或更高。其目的是使環(huán)形脈沖分配能有較高的分配速度 , 充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力 , 提高整個系統(tǒng)的快速性。二是 PLC 本身的輸出端口應(yīng)該采用大功率晶體管 , 以滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù)十伏脈沖電壓、數(shù)安培脈沖電流的驅(qū)動要求。如下圖所示: 圖 46 PLC 直接驅(qū)動電機(jī) 環(huán)形分配程序?qū)Σ竭M(jìn)電機(jī)各相繞組的通電順序進(jìn)行環(huán)形脈沖分配 , 從而控制接到步進(jìn)電機(jī)三相繞組的 48V 直流電源的依次通、斷 , 形成旋轉(zhuǎn)磁場 , 使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動,由于步進(jìn)電機(jī)是 電感性負(fù)載 , 直流電阻很小 , 故接限流電阻以免脈沖電流過大損壞,當(dāng)步進(jìn)電機(jī)各相繞組的通電順序按 :? A— AB—B— BC— C— CA— A? 導(dǎo)通斷開時 , 步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。按 A— AC— C— CB— B— BA— A?依次導(dǎo)通、斷開時 , 步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn) , 即步進(jìn)電機(jī)可以按三相六拍工作。每當(dāng)步進(jìn)電機(jī)走一步 , 環(huán)形脈沖分配程序的步數(shù)減一 , 當(dāng)步數(shù)減為零時 , 停止環(huán)形脈沖分配 , 等待下一次的脈沖輸入。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 22 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的使用說明 本驅(qū)動器為 M415B 細(xì)分驅(qū)動器,適合驅(qū)動中小型的任何 相電流以下的兩相或四相混合式步進(jìn)電機(jī)。 PUL 為脈沖信號,通 過控制脈沖的頻率來控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度, DIR 為方向控制。通過細(xì)分設(shè)定來確定步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)。 引腳信號定義 引腳信號功能的詳解 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 23 電氣特性 細(xì)分和電流設(shè)定 1) 細(xì)分設(shè)定 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 24 改變驅(qū)動器的細(xì)分倍數(shù),可改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈所需的脈沖數(shù) 2) 電流設(shè)定 對于同一電機(jī),電流設(shè)定值越大時,電機(jī)的輸出力矩越大,但電流大的同時電機(jī)和驅(qū)動器的發(fā)熱也比較嚴(yán)重,所以一般情況是把電流設(shè)成供電機(jī)長期工作時出現(xiàn)溫?zé)岬贿^熱的數(shù)值。 3)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的參數(shù)的設(shè)置 I/O 接線圖 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 25 本章小結(jié) 本章闡述了此次設(shè)計的硬件設(shè)計。簡單介紹了 三菱 FX2n 系列 PLC,以及 FX2n系列 PLC 在使用中應(yīng)該注意的問題。設(shè)計了一個功率 放大電路,并且說明了本次設(shè)計的硬件接線方法。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 26 第 5 章 控制系統(tǒng)的 程序 設(shè)計 本設(shè)計相關(guān)指令介紹 PLSY 指令 和 PLSR 指令 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 27 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 28 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 29 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 30 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 31 結(jié) 論 本文論述了基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計方法和研制過程,包括硬件設(shè)計、軟件設(shè)計 以及系統(tǒng)組態(tài) 等方面。硬件電路用 三菱 PLC、放大電路和相關(guān)集成電路設(shè)計 而成。軟件程序用 PLC 梯形圖語言寫成。 在 本次 設(shè)計中, 利用軟硬件結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)工作狀態(tài)的自動控制和精確控制。利用 PLC 輸出的時序脈沖和方向信號,改變對步進(jìn)電機(jī)繞組的通電方式和通電順序,來準(zhǔn)確控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等工作狀態(tài)。 通過設(shè)定不同延時計時器的數(shù)值,來改變步進(jìn)電機(jī)的工作頻率。 目前利用可編程序控制器(即 PLC 技術(shù))可以方便地實(shí)現(xiàn)對電機(jī)速度和位置的控制,方便地進(jìn)行各種 步進(jìn)電機(jī)的操作,完成各種復(fù)雜的工作,它代表了先進(jìn)的工業(yè)自動化技術(shù)水平 ,加速了機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 32 參考文獻(xiàn) [1] FX1S1N2N2NC 編程手冊 [2] 林春方 . 可編程控制器原理及其應(yīng)用 [M]. 上海交通大學(xué)出版社 , 2020:7796. 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Marcel Dekker Inc, 2020: 816 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 33 致 謝 在本次設(shè)計中,自動化教研 室 的張老師給我 提供了良好的設(shè)計條件和細(xì)心的指導(dǎo)。 導(dǎo)師前瞻性的科學(xué)思維、寬 廣的專業(yè)知識和兢兢業(yè)業(yè)的工作精神,令我敬佩,使我受益匪淺。在導(dǎo)師的指導(dǎo)和幫助下,我順利地完成了這 次設(shè)計任務(wù),在此向張老師 致以最誠摯的感謝!雖然畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)完成了,但是,由于自己所學(xué)的知識 有限,在很多方面還不夠全面,我希望在以后的工作和專業(yè)發(fā)展中, 導(dǎo)師能繼續(xù)給以指導(dǎo)和幫助下學(xué)到更多有關(guān)的知識。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 34 附 錄
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