排球少年第二季分集剧情: 西門子PLC的步進電機直接控制設計開題報告西門子PLC的步進電機直接控制設計開題報告

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信系與電子工程 系畢業設計 開題報告 畢業設計 論文 開題報告 信息與電子工程系 系 電氣自動化工業 專業 04 級 1 班 課題名稱西門子 進電機的直接控制 畢業設計 論文 起止時間 2007 年 3 月 2日 ~ 6 月 10 日 共 16 周 學生姓名唐玉鋮 學號 5 指導教師 黃云龍、朱秋琴、廖東 報告日期 信系與電子工程 系畢業設計 開題報告 1、 本課題所涉及的問題在國內 外 的研究現狀綜述 可編程控制器 展現狀 可編程控制器 簡稱 是種數字運算操作的電子系統 ,是在 20 世紀 60 年代末面向工業環境由美國科學家首先研制成功的。它采用可編程序的存儲器 ,其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、計數和算術運算等操作指令 ,并通過數字的、模擬的輸入和輸出 ,控各種類型的機械或生產過程??殺喑絳蚩刂破骷捌溆泄厴璞?,都是按易于與工業控制系統形成一體、易于擴充其功能的原則設計的。 產生至今只有 30 多年的歷史 ,卻得到了迅速發展和廣泛應用 ,成為當代工業自動化的主要支柱之一。 產生和發展過程現代社會要求生產廠家對市場的需求做出迅速的反應 ,生產出小批量、多品種、多規格、低成本和高質量的產品。老式的繼電器控制系統已無法滿足這一要求 ,迫使人們去尋找一種新的控制裝置取而代之。 特點 ( 1)、 通用性強 ,使用方便 。 由于 品的系列化和??榛?,備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。當控制對象的硬件配置確定以后 ,就可通過修改用戶程序 ,方便快速地適應工藝條件的變化。 ( 2、 功能性強 ,適 應面廣 。 現代 僅具有邏輯運算、計時、計數、順序控制等功能 ,而且還具有 A/ D 和 D/ A 轉換、數值運算、數據處理等功能。因此 ,它既可對開關量進行控制 ,也可對模擬量進行控制 ,既可控制 1 臺生產機械、 1 條生產線 ,也可控制 1個生產過程。 具有通訊聯絡功能 ,可與上位計算機構成分布式控制系統 ,實現??毓δ?。 ( 3、 可靠性高 ,抗干擾能力強 。 絕大多數用戶都將可靠性作為選擇控制裝置的首要條件。針對 ,故采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施。硬件 方面 ,隔離是抗干擾的主要措施之一。 輸入、輸出電路一般用光電耦合器來傳遞信號 ,使外部電路與 間無電路聯系 ,有效地抑制了外部干擾源對 影響 ,同時 ,還可以防止外部高電壓竄入 塊。濾波是抗干擾的另一主要措施 ,在 電源電路和 I/O ??櫓?,設置了多種濾波電路 ,對高頻干擾信號有良好的抑制作用。軟件方面 ,設置故障檢測與診斷程序。采用以上抗干擾措施后 ,一般 均無故障時間高達 4 萬~ 5 萬 小時 。 ( 4、 編程方法簡單 ,容易掌握 。 備 有易于接受和掌握的梯形圖語言。該語言編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。 ( 5、 控制系統的設計、安裝、調試和維修方便 。 軟件功能取代了繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等部件 ,控制柜的設計、安裝接線工作量大為減少。 用戶程序大都可以在實驗室模擬調試 ,調試好后再將 制系統安裝到生產現場 ,進行聯機統調。在維修方面 ,故障率很低 ,且有完善的診斷和實現功能 ,一旦 ,就可根據 或編程器上提供的信息 ,迅速查明原因。若是 身問題 ,則可更換???,迅速排除故障 ,維修極為方便。 ( 6)、 體積小、質量小、功耗低, 由于 將微電子技術應用于工業控制設備的新型產品 ,因而結構緊湊 ,堅固 ,體積小 ,質量小 ,功耗低 ,而且具有很好的抗震性和適應環境溫度、濕度變化的能力。因此 ,,是實現機電一體化較理想的控制設備。 控系統 , 既具有較高的控制精度 ,良好的控制性能 , 又能穩定可靠地工作。 信系與電子工程 系畢業設計 開題報告 因此 , 在數字控制系統出現之初 , 步進電動機經歷過一個 大的發展階段。 步進電機驅動技術及現狀 雖然步進電機是一種數控元件。易于同數字電路接口。但是,一般數字電路的信號能量遠遠 不足以驅動步進電機 必須有一個與之匹配的驅動電路來驅動步進電機 ,步進電機本體和進電機驅動電路兩者密不可分地組成步進電機系統,多年來,隨著電力電子技術自動化控制技術以及計算機國內外圍繞步進電機驅動電路做了大量的研究與開發。 ( 1)、 驅動電源的發展及國內研制概況 步進電機驅動電源同步進電機本身是一個整體。其性能好壞直接影響步進電機系統性能的優劣。驅動電源性能的好壞及可靠性,在很大程度上 與末級功放所用的功率元件直接相關。最初使用的末級功放元件是可控硅,近年來隨著大功率晶體管的發展一般不再采用。晶體管具有控制方便調試容易,開關速度快以及元件損耗小等優點,并且由于采用先進的設計,晶體管的開關特性和耐壓過流能力有了相當大的改進。因而近幾年國內外絕大多數的驅動電源使用晶體三極管作為末級功放元件近年來,由于形槽金屬氧化物半導體場效應晶體管綜合了大功率雙極晶體管和場效應晶體管的優點,具有大功率高耐壓高增益的特點,且沒有少數載流子存儲時間和溫度失控并有顯著的抑制二次擊穿特性,因而使用它可大大提高驅動電源 的可靠性,隨著成本的降低及使用經驗的積累,越來越多的驅動電源將會使用,作為末級功放元件,驅動電源電路結構的發展不同形式的功率放大電路對電機性能的影響各不相同,這種不同形式的功率放大電路的差別主要是功率放大電路中不同的輸出級結構。 ( 2) 、 步進電機驅動電路 由控制電路產生步進電機所需要的電脈沖信號 , 脈沖分配器把電脈沖信號按規定的方式分配給步進電機各相勵磁繞組 , 使各相勵磁繞組輪流接受脈沖信號的控制??刂頻緶肪齔宸峙浜笫涑齙男藕藕艿?, 不能提供步進電機所需的輸出功率 , 必須經過功率驅動部分進行放大。脈沖分 配部分可以由硬件電路組成 , 也可以由軟件實現。當脈沖分配由硬件實現時 , 步進電機的驅動系統包括脈沖分配和功率驅動兩個部分 ; 當脈沖分配由軟件實現時 , 步進電機驅動系統實際上只包含功率驅動部分 , 控制電路多由微機及接口電路組成,如本課題“西門子是由軟件實現的。 制步進電機技術的現狀 隨著微電子技術和計算機技術的發展,可編程序控制器有了突飛猛進的發展,其功能已遠遠超出了邏輯控制、順序控制的范圍。繼續沿著小型化的方向發展。隨著電動機本身應用領域的拓寬以及各類整機的不斷小型化, 要求與之配套的電動機也必須越來越小。對電動機進行綜合設計。即把轉子位置傳感器 , 減速齒輪等和電動機本體綜合設計在一起 , 這樣使其能方便地組成一個閉環系統 , 因而具有更加優越的控制性。向五相和三相電動機方向發展,目前廣泛應用的二相和四相電動機,其振動和噪聲較大,而五相和三相電動機具有優勢性。而就這兩種電動機而言,五相電動機的驅動電路比三相電動機復雜,因此三相電動機系統的性能價格比要比五相電動機更好一些。 目前利用可編程序控制器(即 P L C 技術)可以方便地實現對電機速度和位置的控制,方便地進行各種 步進電機的操作,完成各種復雜的工作,它代表了先進的工業自動化革命,加速了機電一體化的實現。 信系與電子工程 系畢業設計 開題報告 2、 設計 論文 要解決的問題和擬采用的研究方法 ( 1)、 系統整體方案的確立 ( 2) 、 系統軟件與硬件的設計 ( 3) 、 元件的選取 系統的方案包括 步進電機運動 控制方案 , 本課題選用 用其高速脈沖輸出功能或運動控制功能,現對步進電機 的控制 。 步進電機是一種將電脈沖信號轉換成直線位移或角位移的執行元件 ,每當對其施加一個電脈沖時 ,其輸出軸便轉過一個固定的角度。 步進電機的輸出位移量與輸入脈沖個數成正比 ,其轉速與單位時間內輸入的脈沖數 即脈沖頻率 成正比 ,其轉向與脈沖分配到步進電機的各相繞組的相序有關。所以只要控制指令脈沖的數量、頻率及電機繞組通電的相序 ,便可控制步進電機的輸出位移量、速度和轉向。步進電機具有較好的控制性能 ,其啟動、停車、反轉及其它任何運行方式的改變 ,都在少數脈沖內完成 ,且可獲得較高的控制精度 ,因而得到了廣泛應用。步進機分為反應式、永磁式和混合式等。 步進電機的 接控制方式 這種控制方式的優點是大大減少系統設計的工作量 ,不存在各部分接口信號的匹配問題 ,提高系統的可靠性。整個控制系統由 步進電機組成。 有實時刷新技術 ,輸出信號的頻率可以達到數千赫茲或更高 ,使得脈沖分配能有很高的分配速度 ,充分利用步進電機的速度響應能力 ,提高整個系統的快速性。并且 ,能夠滿足步進電機各相繞組數 10 接控制步進電機系統設計時 ,在 步進電機選型前 ,必須計算出脈沖當量、脈沖頻率上限和最大脈沖數量 3個參數 脈沖當量 步進電機步距角螺距 360傳動速比 脈沖頻率上限 移動速 度步進電機細分數脈沖當量 最大脈沖數量 移動距離步進電機細分數脈沖當量 根據脈沖頻率確定 速脈沖輸出頻率 ,根據脈沖數量確定 慮到系統響應的及時性、可靠性和使用壽命 ,選擇晶體管輸出型。步進電機細分數一般可選擇 2、 5、 10、 25 細分 ,以避開電機的共振頻率。編制 制程序時將傳動系統的脈沖當量、反向間隙、步進電機的細分數定義為參數變量 ,以便現場調整。 信系與電子工程 系畢業設計 開題報告 3、 本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 重點研究與關鍵問題 制脈沖與電機運動狀態的 對應 關系 解決思路 控制具體原理如下 如下圖所示, 環形分配程序通過輸出端口 A、 B、 C 進行環形脈沖分配 ,從而控制接到步進電機三相繞組的 48 ,形成旋轉磁場 ,使步進電機轉動。步進電機的轉動,由于步進電機是電感性負載 ,直流電阻很小 ,故接限流電阻以免脈沖電流過大損壞, 即 A、 B、 A、 B、 A B C A??次導通、斷開時 ,步進電機正轉。按 A C B A??依次導通、斷開時 ,步進電機反轉,即步進電機可 以按三相六拍工作。每當步進電機走一步 ,環形脈沖分配程序的步數減一 ,當步數減為零時 ,停止環形脈沖分配 ,等待下一次的脈沖輸入。 圖 步進電機基本圖樣 信系與電子工程 系畢業設計 開題報告 4、 完成本課題所必須的工作條件 如工具書、實驗設備或實驗環境條件、某類市場調研、計算機輔助設計條件等等 及解決的辦法 本課題運用到的了以下書籍 [1]孫涵芳 , 徐愛卿 51/96系列單片機原理與應用 北京航空航天大學出版社 ,1988 [2]何立民 北京 北京航空航天大學出版社 ,1991 [3]吳之美 北京 清華大學出版社 ,1993 [4]應鋼 ,關海 ,伍能鵬 編程邏輯器件原理和應用 [5]胡志平 制系統的設計應用 2004 [6]安永林 貴州水利發電 ,2005 [7]楊寧 北京北京航空航天大學出版社 ,2003 [8]殷瑞祥 廣州 華南理工大學出版社 ,2004. [9]單長考 自動化技術與應用 ,2005 [10]王曉明 北京 北京航空航天出版社, 2002 [11]劉廣瑞 機電產品開發與創新, 2005 [12]宣財鑫 機車車輛工藝, 2002 [13]統編程手冊 2000 [14]趙丹 控??樵詼災行圓飭懇侵械撓τ?2005 [15]王宜結 自動化技術與應用 ,2004 [16]電 編程邏輯控制器 列用戶手冊 [17]楊公源主編 北京 電子工業出版社 ,2004 [18]于慶廣編著 北京 清華大學出版社 ,2004 [19]朱力 制步進電機方法的研究 003增刊 [20]宣財鑫 沖控制步進電機技術 信系與電子工程 系畢業設計 開題報告 5.設計 論文 完成進度計劃 第 01周至第 02周查閱中文及英文資料(并翻譯一篇外文資料),了解步進電機的工作原理以及 集相關資料; 第 03周至第 03周完成畢業設計(論文)開題報告,并開始進行畢 業設計; 第 04周至第 08周完成控制系統的硬件設計; 第 09周至第 12周完成控制系統的軟件設計; 第 13周至第 13周軟件和硬件的調試; 第 14周至第 15周整理相關資料,完成畢業設計(論文)手稿及最終電腦打印的畢業論文; 第 16周至第 16周畢業設計(論文)小組答辯; 第 17周至第 17周答辯。
編號:20170803141921655    類型:共享資源    大?。?span class="font-tahoma">64.00KB    格式:DOC    上傳時間:2017-08-15
  
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西門子 PLC 步進 電機 直接 控制 設計 開題 報告
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