伺服控制工程课程设计报告.docVIP

一.设计要求和条件 本课程设计要求选择步进电机和交流伺服电机为驱动装置，以可编程控制器（PLC）为控制器，配合相应的伺服驱动器，设计并实现伺服电机对异步电机速度的跟随控制系统。要求了解相关检测元件，掌握系统搭建的基本方法，用触摸屏设计监控界面，完成系统的程序编写与调试，并完成设计说明书的编写。 二. 设计目的 通过在实验平台上完成伺服电机对异步电机速度的跟随控制，巩固和深化所学的专业理论，提高解决实际问题的能力。使我们了解伺服控制系统的应用领域；掌握常用检测元件的选择和使用；掌握各种伺服驱动器的使用方法；能够设计并实现基本伺服运动控制电路； 三.设计方案论证 （一）. 硬件的选择： 台达ASD-A0421-AB系列伺服驱动器，VFD-M系列变频器，ECMA-C30604ES伺服电机，台达DVP40ES00T2系列PLC，台达触摸屏DOP-A57BSTD，增量式编码器和异步电机。 （二）．硬件的介绍： （1）VFD-M系列变频器： 变频器面板主要包括：编程/功能选择键,资料确认键，频率设定旋钮，启动运行，停止按钮等 此次设计中用到的几个重要变频器参数设定： P 00: 04 数字操作器上的V.R.控制 P 01: 00 运转指令有数字操作器控制 P 02: 00 电机以减速刹车方式停止 01 电机一自由运转方式停止 P 03: 50.00~400.00HZ 最高操作频率选择 P 04: 10.00~400.00HZ 最大电压频率选择 （2）台达ASD-A0421-AB系列伺服驱动器： 伺服驱动器的连接器与端子：L1,L2为控制回路电源输入端，U,V,W为电机连接线，CN1为I/O连接器，CN2为编码器连接器，CN3通讯口连接器。 主要参数设定： P1-00=2（外部脉冲列指令输入形式设定） P1-01=0（控制模式及控制命令输入源设定） P2-10=101（数字输入接脚DI1功能规划） P2-11=104（数字输入接脚DI2功能规划） P1-02=00（速度及扭距限制设定） （三）. 系统结构框图： 根据试验台的架构和实验要求此次设计的系统框图如下图所示： 四.系统流程图： 此设计所用的设备有台达变频器，异步电机，旋转编码器，台达PLC，伺服电机等，台达变频器控制异步电机，通过改变频率来改变异步电机速度，并利用旋转编码器使异步电机与伺服电机建立联系，最终使伺服电机跟随上异步电机的速度，伺服电机正反转的速度通过台达触摸屏来设置。所做设计的流程图如下图所示： 五．硬件之间的接线： （1）PLC与增量式编码器连接: 设计中用到的PLC的输入输出口并不是很多，PLC对编码器进行采集,编码器为增量型，其输出为A、B、Z三相，Z相为零脉冲检测线，主要用于电机转动圈数的计算，A相为脉冲检测的个数，B相和A相配合使用可检测出转动的方向，所以对于设计要求的异步电机的跟踪，只需用到A、B相将其接于PLC的XO、X1输入口。 伺服电机转速与方向控制，采用的是正逻辑的脉冲加方向控制，PLC输出口采用的是一组高速脉冲输出口CHO(X0、X1)，X0作为脉冲输入口，X1作为方向控制 编码器配线 线色 端子名 褐色 电源（+Vcc） 黑色 输出A相 白色 输出B相 橙色 输出Z相 蓝色 0V （2）PLC与伺服驱动器连接： 本次课程设计最终是要完成伺服电机对步进电机速度的跟踪，由PLC输出高速脉冲控制伺服驱动器达到定位。结合伺服驱动器的标准接线方式，确定PLC与伺服驱动器的接线如图 所示。 六.人机界面的设计： 1.本次设计所用的人机界面软件为Screen Editor 1.05.86。台大触摸屏与PLC连接，通过人机界面的画面控制电机的正反转及跟随功能。 a．建立主画面：打开人机界面软件，新建一个文件，根据本设计的功能要求建立第一个画面，并添加标题文本，伺服跟随按钮，伺服正反转按钮，指示灯等属性，并为每个属性添加相应的地址。界面如下图所示： b．建立伺服电机跟随异步电机的功能画面：新建第二个画面，添加伺服电机速度，异步电机速度，超速报警灯，启动跟随按钮，返回按钮，等属性，并为每个属性添加相应的地址。界面如下图所示： c.建立伺服电机正反转控制的界面：新建第三个画面，添加伺服转速，设定转速，报警灯，正转按钮，反转按钮，启动按钮，返回按钮等属性，并为每个属性添加相应的地址。界面如下图所示： 建立好人机界面之后进行编译，在界面之后在Screen Editor软件中进行仿真，达到要求之后下载到台达触摸屏。 七.设计结果与分析 本次设计根据设计要求分别实现了伺服电机的正、反转，伺服电机跟随异步电机的转速。 首先电机转速信号的采集是由一台增量式编码器完成，采集到的旋转信号经PLC高数计算器读取到内部寄存器，由于PLC中有四个硬件高速计数器模块（HHSC0-