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伺服電機控制實驗裝置設(shè)計--電氣設(shè)計畢業(yè)設(shè)計-文庫吧資料

2025-03-05 18:07本頁面
  

【正文】 配線方式以及參數(shù)設(shè)置。 圖 24 參數(shù)設(shè)置 4 實驗結(jié)果分析 本次設(shè)計為伺服電機控制實驗裝置的設(shè)計,根據(jù)設(shè)計要求分別實現(xiàn)了伺服電機的正、反、雙伺服電機的聯(lián)動以及伺服電機跟隨動作。 參數(shù)設(shè)定 根據(jù)人機界面技術(shù)手冊,“金”字號使用的人機界面需要與 PLC 通訊時需要設(shè)定一下通訊參數(shù),以確保通訊正常。 點擊“ Download Port”后,會出現(xiàn) COM Port 選單,可選擇要使用哪個 COM Port接收畫面資料,選擇好之后,人機便會咨詢是否要使用 Bypass 模式,選擇 YES,人機便會進入 Bypass 模式。舉例來說,當(dāng)人機 COM1 連接 PLC,若在程序規(guī)劃過程中需要更新 PLC 程序,并不伺服電機控制實驗裝置設(shè)計 電氣設(shè)計 23 需要將連接在 COM1 的 PLC 移除,再把 PLC 接到電腦上更新程序。 圖 23 通訊參數(shù)設(shè)置 Bypass 模式 透過 Bypass 模式,可以直接將電腦傳送過來的資料由人機 COM 接 收,再由人機另一個 COM 傳送出去。 點擊“ Download Port”后,會出現(xiàn) COM Port 選單,可選擇要使用哪個 COM Port接收畫面資料,選擇好之后,人機便會咨詢是否要使用 Bypass 模式,選擇 NO,人機便會開始等待電腦傳送畫面資料,此時按下軟件的下載,便可開始下載畫面資料。 圖 22 PLC與伺服驅(qū)動器接線圖 參數(shù) 設(shè)定 ? P100=2(脈沖輸入加符號) ? P101=0(內(nèi)部位置寄存器控制模式 Pt 設(shè)定) ? P210=101( SON 伺服啟動,內(nèi)定值 DI1) ? P211=104(清楚脈沖計數(shù)功能,接點接于 DI2) ? P215=102(清除異常,接點接于 DI5) ? 其它相關(guān)設(shè)定: P134,P135,P136(加減速設(shè)定) 伺服電機控制實驗裝置設(shè)計 電氣設(shè)計 22 人機界面與計算機及 PLC 通信 COM Port 上下載 臺達人機除了可使用 USB 上下載畫面資料外,也提供了使用 COM Port 上下載的功能。本次畢業(yè)設(shè)計最終是要完成伺服電機的速度跟蹤,由 PLC 輸出高速脈沖控制伺服驅(qū)動器達到定位。 ( 3)使用特 M作為高速計數(shù)器, START/RESET 控制輸入,動作會受掃描周期影響。 伺服電機控制實驗裝置設(shè)計 電氣設(shè)計 20 圖 21 E6B2CWZ6C增量式編碼器接線圖 硬件高速計數(shù)器的系統(tǒng)架構(gòu) ( 1) HHSC03 均設(shè)置有由外部輸入的復(fù)位( Reset),啟動( Start)的信號,同時也可通過內(nèi)部特 M, M1272/M1274/M1276/M1279 的設(shè)置,作為啟動信號。其中 C251C254 使用 2 相 2 輸入計數(shù)模式,又稱為 AB相模式,參考模式如表 4所示。 EH 機種支持的高速計數(shù)器,C235C240 為程序中斷型高速計數(shù)器,計數(shù)總頻率為 20KHz,單獨使用,計數(shù)頻率可達到 10KHz。特到機電系設(shè)計制作以個聯(lián)軸器,具體尺寸如圖 20 所示。 伺服電機控制實驗裝置設(shè)計 電氣設(shè)計 19 三相異步電動機與編碼器連接 “金”字號試驗臺使用一臺軸頸 14mm 電機,而編碼器軸頸為 6mm,同時編碼器自帶具有緩沖功能的內(nèi)徑 6mm的塑料管。其中由 PLC 可以引出 24V 直流電,為了節(jié)約成本,所需的 24V 直流電由此引出。 圖 19 “金”字號實驗臺程序流程圖 上述論文中對“金”字號試驗臺用的部分設(shè)備單獨做了介紹,以下將分別論述在整個課題研究過程中的主要通信和連接內(nèi)容,以及控制任務(wù)的實現(xiàn)設(shè)計。同時試驗臺也可作為 PLC、變頻器、伺服單獨的試驗臺,實現(xiàn)教學(xué)研究。設(shè)計過程中結(jié)合實際情況,加入了交流變頻器以及編碼器。 通常 GND 要接到 0V,或者請接地。 圖 18 E6B2CWZ6C尺寸圖 編碼器配線 表 3 編碼器配線 線色 端子名 褐色 電源( +Vcc) 黑色 輸出 A相 白色 輸出 B相 橙色 輸出 Z相 藍色 0V 伺服電機控制實驗裝置設(shè)計 電氣設(shè)計 18 注: 屏蔽線的外芯不能與內(nèi)部以及外殼連接。 “金”字號試驗臺使用一臺歐姆龍 E6B2CWZ6C1000P/(增量式; 24V; 1000P/R;NPN 開路集電極)編碼器,用于讀取異步電機轉(zhuǎn)速信號。編碼器軸轉(zhuǎn)一圈會輸出固定的脈沖,脈沖數(shù)由編碼器光柵的線數(shù)決定。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號,再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖,用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。 00:用戶參數(shù) 06:保護參數(shù) 01:基本參數(shù) 07:電機參數(shù) 02:操作方式參數(shù) 08:特殊參數(shù) 03:輸出功能參數(shù) 09:通訊參 數(shù) 04:輸入功能參數(shù) 10:回授控制參數(shù) 伺服電機控制實驗裝置設(shè)計 電氣設(shè)計 17 05:多段速以及自動程序運轉(zhuǎn)參數(shù) 11:多組電機控制參數(shù) 結(jié)合本次設(shè)計,具體參數(shù)設(shè)定如下: ? 0100: 50 ? 0101: 50 ? 0102: 220 ? 0103: ? 0200: 00 歐姆龍增量式編碼器 編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號的一種裝置 。 伺服電機控制實驗裝置設(shè)計 電氣設(shè)計 16 圖 17 VFDB交流電機驅(qū)動器的標準配線圖 變頻器參數(shù)設(shè)置 依參數(shù)的屬性區(qū)分為 12 個參數(shù)群,使用參數(shù)設(shè)定上更容易,在大部分的應(yīng)用中,使用者可根據(jù)參數(shù)中相關(guān)參數(shù)設(shè)定,完成啟動前的設(shè)定。確認電壓值小于 25Vdc 安全電壓后,才能開始作業(yè),否則,由于有殘留電壓,電路短路時會發(fā)生火花,所以最好在無電壓條件下進行作業(yè)。通電后如要改變接線,首先應(yīng)關(guān)掉電源,并必須注意回路直接部分濾波電容完成放電需要一定時間。如果將電源錯誤連接於其它端子,則將損壞交流電機驅(qū)動器。交流電機驅(qū)動器的安裝尺寸如圖 16所示。同時電器運轉(zhuǎn)時,會產(chǎn)生大量熱量,驅(qū)動器安裝應(yīng)注意通風(fēng)散熱,以防止電機驅(qū)動器的周圍溫度超過規(guī)范值。接線端子練好后,調(diào)試一下,看異步電機是否能正常工作,如果能,改變變頻器的輸出頻率,觀察異步電機的速度的變化。常用的控制端子為: FWD(正轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn) 停止指令), REV(反轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn) 停止指令),JOG(寸動運轉(zhuǎn) 停止指令), EF(外部異常輸入), TRG(外部計數(shù)輸入) [6]。 U,V,W( U/T1, V/T2, W/T3)為交流電機驅(qū)動器輸出與感應(yīng)電動機接續(xù)。在使用時要仔細看它的配線圖,不要接錯線,不然會燒壞變頻器。 本設(shè)計使用一臺型號為 VFD007B43A( VFDB系列; 1HP;適用最大電機 ;輸入電壓: 230V3PHASE; A版本)變頻器。具有功能齊全、調(diào)速精度高、穩(wěn)定性好及可應(yīng)用范圍廣等特點。 左圖尺寸單位: mm 伺服電機控制實驗裝置設(shè)計 電氣設(shè)計 14 表 2 ScreenEditor軟件安裝要求 DeltaVFDB 系列變頻器 變頻器的英文譯名是 VFD( Variablefrequency Drive),變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置,能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、變頻調(diào)速、提高運轉(zhuǎn)精度、改變功率因素、過流 /過壓 /過載保護等功能。當(dāng)使用者編輯與編輯完人機的程序后,直接使用電腦連接控制器,先行模擬人機動作是否正確。而在人機軟件里提供兩種模擬功能,分別為離線模擬與線上模擬。 “金”字號試驗臺使用一臺型號為 DOPA57BSTD(機種:臺達 A 系列;面板尺寸 : 吋顯示器;面板類型: 8色灰度藍白 STN;控制界面:觸控面板;電源: DC+24V)觸摸屏 人機界面硬件安裝 人機界面的安裝如圖 15所示。 凡參與人機信息交流的領(lǐng)域 都存在著人機界面。人機結(jié)合面是人機系統(tǒng)中的中心一環(huán)節(jié),主要由安全工程學(xué)的分支學(xué)科安全人機工程學(xué)去研究和提出解決的依據(jù),并過安全工程設(shè)備工程學(xué),安全管理工程學(xué)以及安全系統(tǒng)工程學(xué)去研究具體的解決方法手段措施安全人機學(xué)。 圖 14 PLC通訊參數(shù)設(shè)置 人機界面監(jiān)控 人機界面( Human– Machine Interaction,簡稱 HMI),是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對 話接口,是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。安裝要求如表 1所示。 WPLSoft 軟件 WPLSoft為臺達電子 可編程序控制器 DVP系列在 WINDOWS操作系統(tǒng)環(huán)境下所使用之程序編程軟件。 ⑥ 因晶體管模塊輸出均為開集極輸出( Open Collector),若 Y0 設(shè)置為脈沖串輸出(使用 PLSY 指令),為確保晶體管模塊能夠動作正常,其輸出提升電阻,必須維持輸出電流大于 。 圖 12 輸入點配線圖 ( 3)輸出點配線 DVP 系列 PLC 晶體管輸出模塊如圖 13 所示。 電源接線端如圖 11所示。 ④ 當(dāng)停電時間低于 10ms 時, PLC 不受影響繼續(xù)運行,當(dāng)停電時間過長或電源電壓下降將使 PLC 停止運行,輸出全部 OFF,當(dāng)電源回復(fù)正常時, PLC 也自動回復(fù)運行。 ② 主機及 I/O 擴展機得交流電源輸入時請同時作 ON或 OFF 的動作。 圖 10 EH40PLC尺寸圖 PLC 安裝時,請裝配與封閉的控制箱內(nèi),應(yīng)保持四周各有不少于 50mm 的空間,以確保 PLC散熱能正常。 直接鎖螺絲方式 請依產(chǎn)品外型尺寸并使用 M4 螺絲。 DVP40EH 系列 PLC 硬件安裝 DIN 鋁軌的安裝方法 適合 35mm 的 DIN 鋁軌,主機欲掛于鋁軌上時,先將 PLC 下方的固定塑料片壓入,再將 PLC 由上方掛上再往下壓即可。 DVP40EHOOTS 系列為 高速精密定位主機 ; 主機點數(shù): 40; 最 大 I/O點數(shù): 512 點 ;程序容量: 16KSteps; 指令執(zhí)行速度: S(基本指令) ; 通訊端口:內(nèi)置 RS- 232與 RS- 485,兼容 MODBUSASCII/RTU 通訊協(xié)議 ; 數(shù)據(jù)存儲器: 10000 字符 ; 檔案存儲器:10000 字符 ; 高速脈沖輸出: 20 與 32 點數(shù)機種支持 2點 200kHz(YO,Y2)。按 輸出接線 分 PLC 有繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出 3 種形式 。定義是 PLC是一種數(shù)字操作系統(tǒng),專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的。 扭矩模式標準接線圖如圖 9所示。可以通過即時的改變模擬量的設(shè)定來改變設(shè)定的力矩大小,也可通過通訊方式改變對應(yīng)的地址的數(shù) 值來實現(xiàn)。速度模式標準接線如圖 8所示。 圖 6位置( Pt)模式標準接線 伺服電機控制實驗裝置設(shè)計 電氣設(shè)計 6 圖 7 位置( Pr)模式標準接線 速度控制模式是 通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都進行轉(zhuǎn)動速度的控制,在有上位控制裝置的外環(huán) PID控制時速度模式也可以進行定位,但必須把電機的位置信號或直接負載的位置信號給上位反饋以做運算用。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴格的控制,所以一般應(yīng)用于定位裝置??梢允顾欧姍C在不同的模式下接受相應(yīng)的命令,以完成精確的定速,定位。 圖 4 CN1接線器(公)背面接線端 脈沖命令輸入接線 在“金”字號實驗臺具體連接方式如圖 5所示?!敖稹弊痔栐囼炁_采用單項電源接線法,如圖 3所示。 圖 2 周邊裝置接線圖 單項電源接線 伺服驅(qū)動器電源接線法分為單項和三相兩種,單項僅容許用于 及以下機種,圖中, Power ON 為 a接點, OFF 與 Alarm Processing 為 b接點。 ( 4)異警或緊急停止時,利用 ALARM 或者是 WARM 輸出將電磁接觸器( MC)斷電,以切斷伺服驅(qū)動器電源。 ( 2)確認伺服電機輸出 U、 V、 W 端子相序接線是否正確,接線電機可能不轉(zhuǎn)或亂轉(zhuǎn)。 圖 1 安裝示意圖 為了使散熱風(fēng)扇能夠有比較低風(fēng)阻有效的散熱,請使用者遵守一臺與多臺交流伺服驅(qū)動器安裝的距離建議。交流伺服驅(qū)動器在安裝時其排氣孔不可封住 ,也不可傾倒放置,否則會造成故障。 伺服硬件安裝 安裝方向必須依規(guī)定,否則會造成故障原因。選用 10A 斷路器, 20A 保險絲。 多用于 機械加工中心的刀庫控制,分度裝配系統(tǒng)、封口機、剪床機、送料機、雕刻機、車床、高速卷繞機、檢測機、切割機、 PCB 點膠機、成型機等。支持標準 Modbus 通訊讀寫,可與臺達 PLC, HMI 構(gòu)成通訊控制架構(gòu)。 伺服電機控制實驗裝置設(shè)計 電氣設(shè)計 2 2 課題研究的 硬件 設(shè)計 Delta 伺服驅(qū)動器、伺服電機 ADSAAB 系列為開放性( open type)伺服驅(qū)動器,本驅(qū)動器利用精密的反饋控制及結(jié)合高速運算能力的數(shù)字信號處理器( Digital Signal Processor, DSP),控制 IGBT產(chǎn)生精確的電流輸出,用來驅(qū)動三項永磁式同步交流伺服電機( PMSM)達到精確定位。而自主研制伺服控制實驗裝置則是具有產(chǎn)學(xué)研究性質(zhì)的學(xué)科建設(shè)方式。但跟國外還是有差距的,主要體現(xiàn)在控制的精度上,隨著國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展,國內(nèi)設(shè)備對控制精度的要求越來越高,現(xiàn)成的控制系統(tǒng)仍有許多需要改進和完善的地方,因此要不斷地改進和技術(shù)革新。在國外伺服控制不僅應(yīng)用于普通的工業(yè)和農(nóng)業(yè)醫(yī)療等,在衛(wèi)
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