基于双轴定位模块fx2n-20gm实验台的实验设计毕业论文(编辑修改稿)

基于双轴定位模块fx2n-20gm实验台的实验设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

触摸屏采用的电源是 24V 直 流电源，内建电源隔离保护器。 在与 PLC 的连接上，COM 端口提供了 RS232 /RS485 多种连接标准，从而实现触摸屏对 PLC 的控制。 或 端口、以太网（有的设备只有两者之一，并且使用以太网还需要设置威纶触摸屏的 IP 地址）端口用于连接 PC 机， PC 机上的威纶触摸屏编程软件 EasyBuider8000可以通过 USB 或以太网网线将事先编辑好的程序下载到威纶触摸屏。 青岛农业大学 海都 学院本科毕业设计（论文） 6 PLC 硬件介绍 PLC 的组成及各部分的功能 PLC 的种类很多，不同的种类的 PLC 的结构各不相同，但是其基本 的组成都是一样的。 他们都有 CPU，其功能的实现不仅仅要靠硬件而且还要靠软件，可以说可编程控制器 PLC 就是一台缩小版的工控机。 PLC 的硬件基本结构如图 22 所示 图 22 PLC 的硬件基本结构 PLC 的基本组成由 CPU、存储器、 I/O 接口、通讯接口、扩展接口、总线及电源组成。 对于整体式的可编程控制器，这些单元都是被封装到一个主机内的。 主机内的各个单元靠总线实现连接。 下面分别介绍可编程控制器的各个组成部分的作用。 （ CPU） PLC 选用的 CPU 通常有三种：通用微处理器（例如： 8086）、 单片机、位片式微处理器。 小型的 PLC 多采用单片机作为中央处理单元，中型的多为通用微处理器，大型的多选用功能强大的位片式微处理器。 作为 PLC 的大脑 CPU 协调各个单元进行工作，从而实现现场控制功能。 CPU 的具体功能如下： ① 进行运算处理，执行监控程序和用户程序。 ② 以扫描的工作方式接收数据，并存入相应的数据存储器。 ③ 响应外部设备。 青岛农业大学 海都 学院本科毕业设计（论文） 7 PLC 的存储器可分为两种：系统存储器（ EPROM）和用户存储器（ RAM）。 系统存储器内的内容出场的时候已经确定，用户不能更改。 用户存储器的作用则是用来存储用户编辑 好的应用程序。 3. I/O 接口 工业现场产生的型号是多种多样的，而可编程控制器的能够处理的信号是标准电平TTL（ TTL 电平 信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定， +5V 等价于逻辑 “ 1” ， 0V 等价于逻辑 “ 0”。 但是由于 TTL 功耗大等缺点，正逐渐被 CMOS 电路取代。 ）信号。 这样就需要专用的 I/O 接口进行电平的转换。 通讯接口 采用标准接口，用于实现与编程器、写入器、上位机、打印机、人机界面及其它 PLC的连接接口。 例如：三菱 FX2N 的通讯接口使用的是 @RS485/RS232。 用于实现功能的扩展，例如：用于主机连接运动控制单元、通讯单元、 D/A 单元等。 多为 24V 直流电源。 总线分为：地址总线、数据总线及控制总线。 用于连接主机内的各个功能模块，实现它们间的通讯。 三菱 FX2N系列 PLC FX2N 系列 PLC 为小型 PLC，控制规模为 16~256 点，基 本单元为 16/32/48/64/80/128点（我们的实验台使用的是 48 点的 FX2N48MT），具有高速、高功能等基本性能，因此适用于普通顺控的广泛领域。 表 1 是 FX2N 系 列 PLC 各种单元、模块的简介。 青岛农业大学 海都 学院本科毕业设计（论文） 8 表 1 FX2N 系 列 PLC 各种单元、模块的简介 种类 内容 连接内容 内置有 CPU、电源、输入输出、程序内存 可连接各种扩展设备 内置单元的输入输出扩展，附带连接电缆 输入输出点数最大为 256 点，（特殊扩展最多 8 台） 从基本单元、扩展单元获取电源供给的输入输出扩展，附带连接电缆 内置单元的输入输出扩展，附带连接电缆 从基本单元、扩展单元获取电源供给的输入输出扩展，附带连接电缆 可内置于 PLC 中，用于功能扩展的设备，不占用输入输出点数 只可安装一块，并且除 FX2NCNVBD外，不可与特殊适配器合用 从基本单元获取电源供给的特殊控制用扩展。 内置连接电缆，不占用输入输出 通过 FX2NCNVBD 功能扩展板，可连接一台 EEPROM、 EPROM、 RAM 最多 16000 步，如 果安装扩展存储器则可以增加变频器控制功能等 可内置一台，可与功能扩展板合用 FX2N20GM 特殊功能单元 FX2N20GM 的结构组成  特殊功能 单 元 FX2N20GM 的尺寸 如图 23 所示 图 23 FX2N20GM 的尺寸  定位单元 各 部分名称 如图 24 所示 青岛农业大学 海都 学院本科毕业设计（论文） 9 图 24 定位单元各部分名称 FX2N20GM 运行指示灯 如表 2所示 表 2 FX2N20GM 运行指示灯 LED 名称 内容 POWER 电源供电时， LED 灯亮，若不亮检查电源电压和电流。 REDYX 当就受到 X 轴驱动指令时， LED 亮。 当脉冲输出或出现故障时， LED灯灭。 REDYY 当就受到 Y 轴驱动指令时， LED 亮。 当脉冲输出或出现故障时， LED灯灭。 ERRORX 当 X 轴的定位驱动器发生故障时， LED 灯亮（红色）或者闪烁。 ERRORY 当 Y 轴的定位驱动器发生故障时， LED 灯亮（红色）或者闪烁 BAYY 当电池电压下降时， LED 灯亮。 CPUE CPU 故障。 不相容的系统配置，噪声过大等。 青岛农业大学 海都 学院本科毕业设计（论文） 10 图 25 定位单元开关选择 手动操作时把此开关打到“ MANU”，自动操作是则打到“ AUTO”。 写 程序或设定参数时，选择手动模式。 在手动模式下，定位程序和子程序都是停止运行的，但是电动任然可以使用。 在自动操作状态下，当开关从“ AUTO”切换到“ MANU”时，定位控制单元执行当前操作后进入结束（ END）指令。 FX2N20GM 与 PLC 基本单元的连接 用 PLC 连接电缆 FX2NGM5EC 或 FX2NGM65EC 来连接 PLC 基本单元与点位控制单元， 如 图 26 所示。 图 26 PLC 基本单元与点位控制单元连接示意图  当单独使用 FX2N20GM 时 FX2N20GM 配有电源、 CPU、 I/O 输入输出，它也能独立运行。 FX2N20GM 配有 8 个输入点（ X00 到 X07）和 8 个输出点（ Y00 到 Y07）作为通用用途。 如果 I/O点数不足， FX2N系列的 PLC扩展模块（不可以是继电器输出型， FX2N20GM青岛农业大学 海都 学院本科毕业设计（论文） 11 可连接到晶体管输出型或三段双向可控硅开关元件输出型 FX2N 系列 PLC 上）可作为FX2N20GM 的 I/O 扩展连接其上。 FX2N20GM 有 16 个 I/O 点，还可以扩展 48 个 I/O 点。  当连接 FX2N20GM 到可编程控制器上时 FX2N20GM 可与 FX2N/FX2NC 系列的 PLC 连在一起使用，这样， FX2N20GM 被看作PLC 的一个专用单元。 FX2N 系列 PLC 最多连接 8 个 FX2N20GM 或其它的专用单元，例如：模拟量 I/O 和高速计数器等。 FX2NC 最多连接 4 个。 当 FX2N20GM 连接到 PLC 上时，FX2N20GM 被当作是 PLC 的专用单元，从离 PLC 最近的算起，专用单元编号 0 到 7(此编号在 FROM/TO 指令中使用，以后将会讲到）被自动的分配到连接的专用单元。 FX2N20GM 的 I/O 连接器 如图 27 所示 图 27 FX2N20GM 的 I/O 连接器 驱动放大器 驱动放大器的结构组成 青岛农业大学 海都 学院本科毕业设计（论文） 12  型号名称的构成 如图 28 所示 图 28 型号名称的构成 伺服电机系统的构成 使用伺服电机， 首 先 要 了解伺服电机的 定义和 结构。 伺服的意思就是跟随的意思 ，伺服电机就是希望电机依照指令做位置、速度、或转矩的跟随控制。 图 29 线内为伺服电机系统，分为伺服驱动及伺服电机两个部分。 小型交流电机一般采用永磁同步电机作为动力源。 也有采用直流电机作为动力源的伺服电机。 但目前已较少应用。 早起由于直流电机的转矩特性比交流电机的好，因此采用直流电机。 由于现 代变频技术的发展，交流 电机 的转矩特性已接近直流电机，而且直流电机又存在不易保养的缺点，所以直流电机 逐渐 被交流电机 所 取代。 定 位 控 制 单 元 伺 服 驱 动 器 伺 服 电 机动 力 线编 码 器 反 馈 现 A B Z 三 相 图 29 伺服系统的构成 (1)伺服驱动器 青岛农业大学 海都 学院本科毕业设计（论文） 13 伺服电机必须有驱动器才能旋转，因此市面上所称伺服电机包含伺服驱动器。 一组伺服电机由电机和驱动器组成，由制造厂家将电机与驱动器匹配到最佳状态，用户最好不要随意搭配。 通用交流伺服电机驱动器依据控制方法，一般分为三种： P(位置伺服）， V（速度伺服）， T（转矩伺服）。 较为通用的方法为 P 和 V。 伺服驱动器与电机之间要是型号匹配，就不需要考虑控制模式 ；相对的，伺服控制器必须配合伺服驱动器，一般小型 PLC 控制器较常采用 P（位置伺服）控制模块，中型的或者是大型的或是专用的才有 V 速度控制模块。 (2)编码器 为了达到伺服的目的，在电机输出轴同轴上安装编码器（ enconder）。 电机与编码器为同轴旋转，电机一圈编码器也跟着一圈，转动的同时将编码器产生的信号送回驱动器，驱动器根据编码信号判断伺服电机转速、转向、位置是否正确，并且根据这些调节驱动器输出频率及电流的大小。 也可以采用角传感器（ resolv。