机电控制系统设计与制作Word下载.docx

1、在此应用的 最好是具有实时刷新技术的 ，使输出信号的频率可以达到数千赫芝或更高。其目的是使脉冲能有较高的分配速度，充分利用步进电机的速度响应能力，提高整个系统的快速性，由 可以输出连续的、占空比可调的脉冲串，用户可以控制脉冲的周期和脉宽。 有两个 发生器，它们可以产生一个高速脉冲串或者一个脉宽调制信号波形。一个生成器分配给数字输出点 ，另一个生成器分配给数字输出点 。一个指定的特殊存储 位置存储每个发生器的下列数据：一个控制字节 位数值 、一个脉冲计数值 无符号 位数值 、一个周期和脉冲宽度值 无符号 位数值 。 生成器和进程图像寄存器共享使用 和 。当 功能在 或 激活， 生成器控制输出，正

2、常使用输出点禁止。输出信号波形不受过程映像区状态、输出点强制值或者立即输出指令执行的影响。当不使用 发生器功能时，对输出点的控制权交回到过程映像寄存器。过程映像寄存器决定输出信号波形的起始和结束状态，以高低电平产生信号波形的启动和结束。 指令会从特殊存储器 中读取数据，使程序按照其存储值控制 发生器。 控制 ， 控制 。 表 对用于控制 操作的存储器给出了描述。可以使用表 中 作为脉冲时基，时基为 s，经查 型驱动器 、 、 、 分别为 、 、 、 ，故每转需要 步。我们设定慢速周期 s，频宽 s，每秒 转；快速周期 s，频宽 s，每秒 转。并以中端行程开关控制速度变化。通过修改 存储区 包括

3、控制字节 ，然后执行 指令来改变 或 信号波形的特性。对输入电机的相关脉冲控制，从而达到对步进电机三相绕组的 直流电源的依次通、断，形成旋转磁场，使步进电机转动。控制寄存器（ 进制）执行 指令的结果允许模式选择 段操作 更新方法时基 周期 脉冲数脉冲宽度周期 单段 s装入多段同步表 控制系统电器原理的设计 系统的硬件组成本实验用天煌 型试验台（图 ）： 图 主要涉及的各个硬件为如下（表 ）：序号名称规格数量单位备注1 工作台 张2 模块西门子 主机台标准配置3 电源模块三相电源总开关（带漏电和短路保护） 个、熔断器 只、单相三极电源插座 个、安全插座 个块4 步进电机驱动模块相数： ，步距角：

4、 ，静态电流： ，相电阻： ，相电感： ，保持转矩： 套5 滚珠丝杆单元由滚珠丝杆、刻度装置、限位传感器、移动导块等组成。位置控制水平位移： ，重复精度：6 接线端子排本系统的执行器、控制器接口全部引到操作面板及接口单元，并配备配套实训导线7 工件含金属、塑料工件8 电源线单相三芯电源线根9 实训导线强电、弱电连接导线10 编程电缆配套 通信编程电缆11 配套工具工具箱：十字长柄螺丝刀、大、中、小号一字螺丝刀，中、小号十字螺丝刀，钟表螺丝刀，剥线钳，尖嘴钳，剪刀，电烙铁，验电笔，镊子，活动扳手，内六角扳手（ 把）12 挂线架 个13 型材电脑桌 硬件的电器介绍 主要用到硬件如下（表 ）：型号电

5、压功能西门子 产生方波控制电机行进启停，连接触摸屏步进电机带动丝杠，由丝杠上滑块实现预计功能 步进电机发展概述步进电动机是一种将数字脉冲信号转换成机械角位移或者线位移的数模转换元件。在经历了一个大的发展阶段后，目前其发展趋于平缓。然而，由于电动机的工作原理和其它电动机有很大的差别，具有其它电动机所没有的特性。因此，沿着小型、高效、低价的方向发展。给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。 发展概述可编程控制器

6、 简称 是种数字运算操作的电子系统，是在 世纪 年代末面向工业环境由美国科学家首先研制成功的。它采用可编程序的存储器，其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、计数和算术运算等操作指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都是按易于与工业控制系统形成一体、易于扩充其功能的原则设计的。 自产生至今只有 多年的历史，却得到了迅速发展和广泛应用，成为当代工业自动化的主要支柱之一。产生和发展过程现代社会要求生产厂家对市场的需求做出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。老式的继电器控制系统已无法满足这一要求，迫使人们去寻找一种新的控制

7、装置取而代之。步进电机驱动器介绍 型驱动器，具有电机发热、运行噪声低和运行平稳等优点，主要驱动 、 型两相混合式步进电机。其微步细分数有 种，最大步数为 ；其工作峰值电流范围为 ，输出电流共有 档，电流的分辨率约为 ；具有自动半流、过压和过流保护等功能。本驱动器为直流供电，建议工作电压范围为 （ ），电压不超过 ，不低于 。功能如下表 ：驱动器功能 操作说明 微步细分数设定 由 四个拨码开关来设定驱动器微步细分数，其共有 档微步细分。用户设定微步细分时，应先停止驱动器运行。具体微步细分数的设定，详见驱动器面板图说明。输出电流设定 由 三个拨码开关来设定驱动器输出电流，其输出电流共有 档。具体输

8、出电流的设定，详见驱动器面板图说明。自动半流功能 用户可通过 来设定驱动器的自动半流功能。 表示静态电流设为动态电流的一半， 表示静态电流与动态电流相同。一般用途中应将 设成 ，使得电机和驱动器的发热减少，可靠性提高。脉冲串停止后约 秒左右电流自动减至一半左右 。信号接口 和 为控制脉冲信号正端和负端； 和 为方向信号正端和负端； 和 为使能信号的正端和负端。电机接口 和 接步进电机 相绕组的正负端； 和 接步进电机 相绕组的正负端。当 、 两相绕组调换时，可使电机方向反向。电源接口 采用直流电源供电，工作电压范围建议为 ，电源功率大于 ，电压不超过 和不低于 。指示灯 驱动器有红绿两个指示灯

9、。其中绿灯为电源指示灯，当驱动器上电后绿灯常亮；红灯为故障指示灯，当出现过压、过流故障时，故障灯常亮。故障清除后，红灯灭。当驱动器出现故障时，只有重新上电和重新使能才能清除故障。安装说明 驱动器的外形尺寸为： ，安装空距为 。既可以卧式和立式安装，建议采用立式安装。安装时，应使其紧贴在金属机柜上以利于散热。 系统的 分析西门子 型 ， 口如下（图 ）：本机集成 输入 输出共 个数字量 点， 输入 输出共 个模拟量 点，可连接 个扩展模块，最大扩展值至 路数字量 点或 路模拟量 点。 电器原理图以下为步进电机与 接线（图 ）：步进电机 驱动电压由 输入端提供，分别接 和地端。 控制系统程序的编写

10、 梯形图程序设计控制步进电机的各输入开关及控制 、 、 三相绕组工作的输出端在 中的 编址如下表 ：端口丝杠原点启动丝杠左极限停止丝杠右极限转向控制 程序设计的说明1） 概述 编程软件是一个用于 可编程逻辑控制器的组态和编程的标准软件包。 标准软件包中提供一系列的应用工具，如： 管理器、符号编辑器、硬件诊断、编程语言、硬件组态、网络组态等。 编程软件可 以对硬件和网络实现组态，具有简单、直观、便于修改等特点。该软件提供了在线和离线编程的功能，可以对 在线上载或下载。利用 可以方便地创建一个自动化解决方案。2） 的编程功能 的标准版只配置了 种基本的编程语言，梯形图（ ）、功能块图（ ）和语句表

11、（ ）、复制和粘贴功能。语句表是一种文本编程语言，使用户能节省输入时间和存储区域，并且 更接近硬件 。 专业版的编程语言包括 （结构化控制语言）、 （顺序功能图语言）、 和 ，这四种语言对于标准版是可选的。 用符号表编辑器工具管理所有的全局变量，用于定义符号名称、数据类型和全局变量的注释。使用这一工具生成的符号表可供所有应用程序使用，所有工具自动识别系统参数的变化。测试功能和服务功能包括设置断点、强制输入和输出、重新布线、显示交叉参考表、状态功能、直接下载和调试块、同时监测几个块的状态等。程序中的特殊点可以通过输入符号名或地址快速查找。3） 的具体编程 具体编程表如下：图 主程序图 慢速子程序

12、图 停止子程序 图 快速子程序 控制系统流程图的设计 控制系统的功能打开启动开关 ，电机启动以低速运转，丝杠带动滑块运动。当滑块触碰原点行程开关启动 ，电机速度提升，当滑块触碰左、右极限行程开关接通 、 ，脉冲归零电机停止转动。打开 电机反向转动，重复上述动作。打开 电机停止动作。 各功能的流程图开始首次选择步进速度正转或反转起动移位寄存器赋初值低速发生移位脉冲执行移位移位输出控制步进电机行程开关到移位寄存器赋初值行程开关没到继续执行YN 实验结果试验基本达到预期目的，开始打开启动开关，电机以低速运转。当触碰原点行程开关电机转速增加并以高速触碰左右极限开关，电机停止。打开正反转开关，电机反转，

13、同样达到目的。 总结本实践基于 的步进电机控制系统的设计方法和调试过程，包括硬件设计、软件设计以及系统组态等方面。硬件电路用西门子 、放大电路和相关集成电路设计而成。软件程序用 梯形图语言编写。实践中，利用软硬件结合，实现对步进电机工作状态的自动控制和精确控制。利用 输出的时序脉冲和方向信号，改变对步进电机绕组的通电方式和通电顺序，来准确控制步进电机的正转、反转等工作状态。通过设定行程开关量，来改变步进电机的工作频率。目前利用可编程序控制器（即 技术）可以方便地实现对电机速度和位置的控制，方便地进行各种步进电机的操作，完成各种工作。在实践过程中同样出现各种不同的问题，比如对开关量的认识、编程的思路、以及接线。特别是在编程和接线的过程中出现问题较多，达到预期的目的不只是一种编程步骤，凸显了对编程的不熟练，认识不够。经过数次的接线错误中出现了正负极、地端的错误判断，这都说明我们还有很多地方需要改进。感谢高老师对实践中的问题给予的批评指正，让我们对错误有了正确认识，此方面的知识有长足的进步。 指导教师意见