基于台达plc控制伺服定位系统制作毕业论文

基于台达plc控制伺服定位系统制作毕业论文内容摘要：

的。 因此，控制系统的程序必须与现场经过反复调 试、修改，直至达到要求为止。 （ 8）完善系统。 图 22 控制系统设计步骤 分析控制要求确定 I / O 点选择元器件分配 I / O 点绘制流程图设计梯形图编制程序清单输入程序并检查调试满足要求。 设计控制柜现场连接联机调试满足要求。 修改NYNN结束Y南昌航空大学科技学院 2020 届学士学位论文 7 3 系统的硬件选型 本系统由 PLC、伺服驱动器、触摸屏、光电传感器等元器件组成，本章主要对系统中元器件进行详细的介绍。 PLC 选型 PLC 的选型 PLC 是控制系统的控制部分相当于人的大脑，正确的选择 PLC，对于保证整个控制系统的技术性能起着重要的作用。 PLC 的选择包括： （ 1） I/O 点数的估算，总输入输出（ I/O）点数 =输入点数 +输出点数，预留 +10%～20% I/O 备用； （ 2）存储器容量的估算 ，总内存容量 =开关量点数 10＋模拟量点数 150； （ 3）控制方式的选择，包含：运算方式、控制方式、通信方式、编程方式、诊断方式、处理速度； （ 4）机型的选择，包含： PLC 型号、输入输出模块的选择、开关电源的选择、冗余模块功能的选择、再考虑经济实惠性； 因此考虑到输入输出点数和总内存容量，选用台达 EH 系列 PLC 以及其 I/O 扩展模块作为主体控制设备。 同时 PLC 对伺服驱动器的控制方式为脉冲 +方向控制。 该系列 PLC 有如下特点： （ 1） 优异的运算效能，内部自带很多辅助指令简单，效率高 （ 2）简易通讯功能，直 接可以通过 USB 与 RS232 转接口进行下载程序 （ 3）支持运动控制和速度控制指令，搭配高速脉冲输出功能，轻易达成两轴同动的控制要求。 （ 4）可搭配多样化扩充模组和功能卡，满足不同用户要求。 全新的特殊扩展模块，可大大减少 PLC CPU 与扩展模块之间的数据传输时间，从而大大提升效率。 综上所述，初步确定选用台达 DVP32ES200T PLC 主机一台，扩展模块 DVP 32HP00T 一台作为系统的控制主体。 （ 1） DVP32ES200T PLC 简介 ES 系列主机 40点， 16in/16out 最大 I/O 点数： 16点 南昌航空大学科技学院 2020 届学士学位论文 8 指令执行速度： s（基本指令） 通信部：内建 RS232 与 RS485，相容 ModbusASCII/RTU 通信协议 内存容量高达 16 K Steps 交流电源，电晶体输出 支持 2组 AB 相 200KHz 脉冲输出（ Y0， Y1）、（ Y2， Y3）， 2 点 200KHz 脉冲输出Y Y6 图 311 DVP_40EH00T2 端子排 PLC 的电源连接 鉴于上文介绍的 PLC 型号特性， PLC 连接时应注意以下事项： （ 1） PLC 都是交流电源， L、 N都接 220V 交流电源 （ 2） 主机和扩展 模块 都是电晶体输出类型，输出公共端 C全部接地 （ 0V） ； （ 3） 输入端以 SINK 模式配线，将 S/S 端接 +24V 直流电源； （ 4） 其余接地端和 24G 共地 （ 0V）。 伺服电机的选型 伺服电机（ servo motor ）是指在伺服系统中控制 机械元件 运转的动力源。 伺服电机可使控制的速度，位置精度都非常准确，可以将 电压 信号转化为 转矩 和转速以驱动控制对象。 伺服 电机 转子转速受输入 信号 控制，并能快速反应，在自动控制系统中，L N +24 V 24G S/S X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X 7 X 8 X 9 X 10 X 11 X 12 X 13 X 14 X 15 X 16 DVP32ES200T UP0 ZP0 Y 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y4 Y5 Y 6 Y 7 UP1 ZP1 Y 10 Y 12 Y 13 Y 14 Y 15 Y 16 Y 17 南昌航空大学科技学院 2020 届学士学位论文 9 用作执 行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动 电压 等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。 分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着 转矩 的增加而匀速下降。 每种型号电机的规格项内均有额 定转矩、最大转矩及电机惯量等参数，各参数与负载转矩及负载惯量间必定有相关联系存在，选用电机的输出转矩应符合负载机构的运动条件要求，如加速度的快慢、机构的重量、机构的运动方式（水平、垂直、旋转）等；运动条件与电机输出功率无直接关系，但是一般电机输出功率越高，相对输出转矩也会越高。 因此，影响电机的选用不仅仅是机构的重量，也有来之运动条件的影响。 惯量越 大时，需要越大的加速及减速转矩，加速及减速时间越短时，也需要越大的电机输出转矩。 依下列步骤进行伺服电机选型： （ 1）确定负载机械的运行条件，主要是考虑加 /减速 的快慢、运动控制速度、机械构造的重量、机械结构的运动方式等。 （ 2）根据机构运行要求选用合适的负载惯量计算公式，用来计算机构的负载惯量。 （ 3）根据负载惯量与伺服电机惯量预选定几种电机型号进行对比。 （ 4）结合预选的电机惯量与负载惯量，计算出加、减速转矩。 （ 5）根据电机的配置方式、摩擦系数、运行效率、负载重量计算出负载转矩。 （ 6）初步选定的电机输出最大转矩必须大于负载转矩 +加 /减速转矩；如果不符合条件要求，必须选用其他型号电机并用计算值来验证是否符合设计要求。 （ 7）初步选定的电机的 额定转矩 连续瞬时转矩，如果不符合条件要求，必须选用其他型号电机并用计算值来验证是否符合设计要求。 （ 8）完成选定。 在实际应用的选择设计中，要注意这些方面的特性合理选择伺服电机。 本系统中X 轴的伺服电机为 ASDB0421B2 , Y 轴方向为 ASDB0421B2 (10)转速与实际位置的计算 一分钟频率247。 磁极对数（ 1转差率 ） 60（秒） 50（ HZ）247。 磁极对数 =同步转速 比如 6极电动机的同步转速 =3000247。 3=1000 转 /min， 三相异步电动 机 大约 960 转左右此时 伺服电机 的转速只和脉冲发送的频率有关系，因为此时 PLC 发送 10000 个脉冲南昌航空大学科技学院 2020 届学士学位论文 10 电机旋转 1圈。 如果电齿轮比为 1， 25 转 /秒，所以 PLC 的脉冲发送频率就是 2510000 脉冲 /秒（也就是 250K 赫兹）。 电机转速和扭矩（转矩）公式 电机有个共同的公式， P=MN/9550 P 为额定功率， M 为额定力矩值， N 为额定转速，所以确定电机功率和额定转速就可以得出额定力矩大小。 注意 P的单位是 KW,N 的单位是 R/MIN(RPM),M 的单位是NM 扭矩和力矩完全是一个概念，是力和力臂长度的乘积，单位 NM(牛顿米 ) 比如一个电机输出扭矩 20NM，在离输出轴 1M 的地方（力臂长度 1M），可以得到 20N 的力；如果在离输出轴 100M 的地方（力臂长度 100M），只能得到 的力 电机转速公式： n＝ 60f/P (n＝转速， f＝电源频率， P＝磁极对数 ) 扭矩公式： T=9550P/n T 是扭矩，单位 N m P 是输出功率，单位 KW n是电机转速，单位 r/min 扭矩公式： T=973P/n T是扭矩，单位 Kg m P 是输出功率，单位 KW n 是电机转速，单位 r/min 伺服驱动器的选型 伺服驱动器选型 伺服电机必须有驱动器才能旋转，一组伺服电机由电机与驱动器匹配组成，由制造厂家将电机与驱动器匹配到最佳状态，用户最好不要随意混合搭配。 如下表所示，红线框表示本系统选择的伺服驱动器和所对应的伺服电机型号。 图 331 伺服驱动器型号 本系统选用功能齐全的台达 B系列伺服驱动器，其特点为： （ 1）多样化地模式控制，位置 /速度 /扭矩控制，外部寸动功能等 （ 2）性能优异，通讯功能强大 （ 3）内含简易编码器，可进行位置，速度反馈，可做单轴定位控制 本设计系统选用台达 ASDAAB 系列伺服驱动分别与相应的伺服电机配合完成两个轴南昌航空大学科技学院 2020 届学士学位论文 11 的运动控制。 X轴的伺服电机为 ECMA_C 30401ES，与之相匹配的驱动为 ASDA0121AB, Y 轴方向为 ECMA_C 30602ES, 与之相匹配的驱动为 ASDA0221AB。 驱动器端子说明 图 332 驱动器端子说明。