《机电控制与可编程序控制器技术》课程设计实施细则Word文件下载.docx
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《机电控制与可编程序控制器技术》课程设计实施细则Word文件下载.docx
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包括设计梯形图、语句表(即程序清单)或控制系统流程
图。
(6)控制程序是控制整个系统工作的软件,是保证系统正常工作、安全可靠的关键。
因此,控制系统的设计必须经过反复调试、修改,直到满足要求为止。
(7)必要时还需设计控制台(柜)。
(8)编制系统的技术文件。
包括说明书、电气图及电气元件明细表等。
(9)传统的电气图,一般包括电气原理图、电气布置图及电气安装图。
在PC控制系统中,这一部分图可以统称为“硬件图”。
它在传统电气图的基础上增加了PLC部分,因此,在电气原理图中应增加PLC的I/O输入、输出电气连线图(即I/O接口图)。
此外,在PLC控制系统中,电气图还应包括程序图(梯形图),可以称之为“软件图”。
向用户提供“软件图”,可便于用户在生产发展或工艺改进时修改程序,并有利于用户在维修时分析和排除故障。
(三)本课程设计的一般步骤
设计PLC控制系统的一般步骤见下图所示。
流程图功能说明:
(1)根据生产的工艺过程分析控制要求。
如需要完成的动作(动作顺序、动作条件及必须的保护和联锁等)、操作方式(手动、自动;
连续、单周期及单步等)。
(2)根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备。
拒此确定PLC的I/O点数。
(3)选择PLC。
(4)分配PLC的I/O点,设计I/O电气接口连接图(这一步也可结合第2步进行)。
(5)进行PLC程序设计,同时可进行控制台(柜)的设计和现场施工。
在设计传统继电器控制系统时,必须在控制线路(接线程序)设计完成后,才能进行控制台(柜)设计和现场施工。
可见,采用PLC控制,可以使整个工程的周期缩短。
PLC程序设计的步骤
(1)对于较复杂的控制系统,需绘制系统流程图,用以清楚的表明动作的顺序和条件。
对于简单的控制系统,也可省去这一步。
(2)设计梯形图。
这是程序设计的关键一步,也是比较困难的一步。
要设计好梯形图,首先要十分熟悉控制要求,同时还要有一定的电气设计的实践经验。
(3)根据梯形图编制程序清单。
(4)用编程器将程序键入到PLC的用户存储器中,并检查键入的程序是否正确。
(5)对程序进行调试和修改,直到满足要求为止。
(6)待控制台(柜)及现场施工完成后,就可以进行联机调试。
如不满足要求,再回去修改程序或检查接线,直到满足为止。
(7)编制技术文件。
(8)交付使用。
(四)本课程设计的要求
课程设计的计算说明书不低于3000字。
要求计算说明书计算准确、文字通顺、书写工整。
要求程序正确清晰,符合PLC有关规定。
四、时间、地点安排
按教学计划规定,机械制造工艺学课程设计总时数一般为4周,地点安排在校内集中或分散进行。
五、组织形式
课程设计由分校教学部门按照学校理工部制定的大纲负责实施,分校在上学期结束前,按教学计划要求,提出课程设计计划,聘请课程设计指导教师,课程设计题目由指导教师根据课程设计大纲选定,经所在分校教学部门审核签字后以任务书的形式分发给学生,按时实施。
一般每人1题。
六、指导教师资格及职责
教师资格:
教师课程设计应有指导教师,指导教师原则上应由具有中级以上职称的教师或技术人员担任,一般由专业课教师担任。
指导教师职责:
指导教师负责学生的分组与课题选题,如学生数量较少,也可以根据实际情况由该课程任课教师下达课程设计任务书,指导、督促、检查学生课程设计的进行情况,课程设计完成后负责学生的成绩考核。
七、成绩评定
指导教师根据学生的设计资料、计算书、图纸及质疑进行评定。
课程设计成绩按五级分制评定,即:
优、良、中、及格、不及格。
评定标准如下:
(1)优秀(90分以上):
能全面认真的完成课程设计,能正确综合运用所学的基础理论分析和解决课程设计中的问题,方案设计正确,能熟练、正确掌握课程设计的设计方法和计算方法,步骤清楚,简练正确,图面清楚整洁,能很好地表达设计意图,符合国家制图标准。
(2)良好(80分—89分):
能全面的完成课程设计,能运用所学的基础理论分析和解决课程设计中的问题。
方案设计较正确,能正确掌握课程设计的设计方法和计算方法,步骤较清楚。
图面较清楚整洁,能表达设计意图,符合国家制图标准。
(3)中等(70分—79分):
基本完成课程设计,能运用所学的基础理论分析和解决课程设计中的问题。
方案设计较正确,能基本正确掌握课程设计的设计方法和计算方法,步骤较清楚。
图面较清楚整洁,能表达设计意图,基本符合国家制图标准。
(4)及格(60分—69分):
基本完成课程设计,在运用基本理论知识解决课程设计中的实际问题时,没有原则性的错误,方案设计基本正确。
基本上能掌握课程设计的设计方法和计算方法,步骤较清楚。
图面较清楚整洁,有些地方表达不够明确,基本上符合国家制图标准。
(5)不及格(59分及以下):
没有完成课程设计,在方案的设计中和基本计算上有严重错误,图纸不整洁,表达不清楚,不符合国家制图标准。
成绩不及格者,不能取得该课程设计的学分。
西安电大理工教学部理工教研室《机电控制与可编程序控制器技术》课程组
2012年2月20日
附件1:
课程设计任务书
附件2:
课程设计封面
附件3:
课程设计推荐题目
附件4:
《机电控制与可编程序控制器技术课程设计》说明书内容
附件1
机械设计制造及其自动化专业课程设计任务书
编号:
课程名称:
机电控制与可编程序控制器技术办学单位:
设计题目
学生姓名
一、课程设计目的与要求:
目的:
要求:
。
二、课程设计内容:
三、课程设计进度安排
指导教师签字
办学单位意见
教学班负责人签字、分校盖章____________
年月日
附件2
西安广播电视大学
机械设计制造及其自动化专业(本科)
《机电控制与可编程序控制器技术》课程设计
题目
姓名学号
指导教师
办学单位
日期年月
附件3
1、气动机械手操作控制装置
2、十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试
3、PLC控制变频调速系统设计与调试
4、五层电梯模型PLC控制系统设计与调试
5、五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试
6、工业铲车操作控制
7、车辆出入库管理
8、自动门控制装置
9、三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试
10、锯齿波发生器
11、十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试
12、全自动洗衣机PLC控制
13、四分频电路梯形图设计
14、饮料罐装生产流水线的PLC控制
15、汽车自动清洗装置PLC控制
16、停车场车位控制
17、病床呼叫系统
18、自动双层停车场控制设计
19、自助洗车机控制设计
20、机械手臂搬运加工流程控制
21、自动售货机的控制设计
22、十人投票机设计
23、电子计算器设计
24、电动机顺序启动/停止控制
25、三相电热器控制
26、三部电动机启动停止控制程序设计
27、两部抽水机控制程序设计
28、绕线转子电动机正逆转控制程序设计
29、三相感应电动机定时正逆转
30、直流剃车三相感应电动机Y-△启动控制程序设计
31、台车呼叫控制
32、摇臂钻床控制器
33、液压传动组合机床控制
34、PLC在注塑机控制中的应用
35、PLC在MB322型联合烫剪机上的应用
36、自动喷泉的PLC控制
37、四层电梯模型的PLC控制
38、小车多方式运行的PLC控制
39、装瓶流水线的PLC控制
40、自动旋转检测的PLC控制
41、步进电机的PLC控制
42、交流电机的PLC控制
43、基于软PLC的步进电机控制
44、基于软PLC的交通信号灯控制
45、基于软PLC的多种液体混合控制
附件4
(1)课题名称及要求
(2)设计方案论证(包括设计框图或时序图)
(3)PLC的选择
(4)I/O地址分配
(5)程序设计(梯形图、语句表。
包括注释)
(6)PLC的I/O接线图
(7)系统调试及分析
(8)课程设计的心得
(9)参考资料
(10)附录:
带功能注释的源程序。
永磁交流伺服电机位置反馈传感器检测相位与电机磁极相位的对齐方式
2008-11-07 来源:
internet 浏览:
504
主流的伺服电机位置反馈元件包括增量式编码器,绝对式编码器,正余弦编码器,旋转变压器等。
为支持永磁交流伺服驱动的矢量控制,这些位置反馈元件就必须能够为伺服驱动器提供永磁交流伺服电机的永磁体磁极相位,或曰电机电角度信息,为此当位置反馈元件与电机完成定位安装时,就有必要调整好位置反馈元件的角度检测相位与电机电角度相位之间的相互关系,这种调整可以称作电角度相位初始化,也可以称作编码器零位调整或对齐。
下面列出了采用增量式编码器,绝对式编码器,正余弦编码器,旋转变压器等位置反馈元件的永磁交流伺服电机的传感器检测相位与电机电角度相位的对齐方式。
增量式编码器的相位对齐方式
在此讨论中,增量式编码器的输出信号为方波信号,又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器,普通的增量式编码器具备两相正交方波脉冲输出信号A和B,以及零位信号Z;
带换相信号的增量式编码器除具备ABZ输出信号外,还具备互差120度的电子换相信号UVW,UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。
带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位,或曰电角度相位之间的对齐方法如下:
1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电,U入,V出,将电机轴定向至一个平衡位置;
2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号;
3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置;
4.一边调整,一边观察编码器U相信号跳变沿,和Z信号,直到Z信号稳定在高电平上(在此默认Z信号的常态为低电平),锁定编码器与电机的相对位置关系;
5.来回扭转电机轴,撒手后,若电机轴每次自由回复到平衡位置时,Z信号都能稳定在高电平上,则对齐有效。
撤掉直流电源后,验证如下:
1.用示波器观察编码器的U相信号和电机的UV线反电势波形;
2.转动电机轴,编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合,编码器的Z信号也出现在这个过零点上。
上述验证方法,也可以用作对齐方法。
需要注意的是,此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐,由于电机的U相反电势,与UV线反电势之间相差30度,因而这样对齐后,增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐,而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致,所以此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。
有些伺服企业习惯于将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐,为达到此目的,可以:
1.用3个阻值相等的电阻接成星型,然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线;
2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点,就可以近似得到电机的U相反电势波形;
3.依据操作的方便程度,调整编码器转轴与电机轴的相对位置,或者编码器外壳与电机外壳的相对位置;
4.一边调整,一边观察编码器的U相信号上升沿和电机U相反电势波形由低到高的过零点,最终使上升沿和过零点重合,锁定编码器与电机的相对位置关系,完成对齐。
由于普通增量式编码器不具备UVW相位信息,而Z信号也只能反映一圈内的一个点位,不具备直接的相位对齐潜力,因而不作为本讨论的话题。
绝对式编码器的相位对齐方式
绝对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言,差别不大,其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。
早期的绝对式编码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平,利用此电平的0和1的翻转,也可以实现编码器和电机的相位对齐,方法如下:
2.用示波器观察绝对编码器的最高计数位电平信号;
4.一边调整,一边观察最高计数位信号的跳变沿,直到跳变沿准确出现在电机轴的定向平衡位置处,锁定编码器与电机的相对位置关系;
5.来回扭转电机轴,撒手后,若电机轴每次自由回复到平衡位置时,跳变沿都能准确复现,则对齐有效。
这类绝对式编码器目前已经被采用EnDAT,BiSS,Hyperface等串行协议,以及日系专用串行协议的新型绝对式编码器广泛取代,因而最高位信号就不符存在了,此时对齐编码器和电机相位的方法也有所变化,其中一种非常实用的方法是利用编码器内部的EEPROM,存储编码器随机安装在电机轴上后实测的相位,具体方法如下:
1.将编码器随机安装在电机上,即固结编码器转轴与电机轴,以及编码器外壳与电机外壳;
2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电,U入,V出,将电机轴定向至一个平衡位置;
3.用伺服驱动器读取绝对编码器的单圈位置值,并存入编码器内部记录电机电角度初始相位的EEPROM中;
4.对齐过程结束。
由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向,因此存入的编码器内部EEPROM中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。
此后,驱动器将任意时刻的单圈位置检测数据与这个存储值做差,并根据电机极对数进行必要的换算,再加上-30度,就可以得到该时刻的电机电角度相位。
这种对齐方式需要编码器和伺服驱动器的支持和配合方能实现,日系伺服的编码器相位之所以不便于最终用户直接调整的根本原因就在于不肯向用户提供这种对齐方式的功能界面和操作方法。
这种对齐方法的一大好处是,只需向电机绕组提供确定相序和方向的转子定向电流,无需调整编码器和电机轴之间的角度关系,因而编码器可以以任意初始角度直接安装在电机上,且无需精细,甚至简单的调整过程,操作简单,工艺性好。
如果绝对式编码器既没有可供使用的EEPROM,又没有可供检测的最高计数位引脚,则对齐方法会相对复杂。
如果驱动器支持单圈绝对位置信息的读出和显示,则可以考虑:
2.利用伺服驱动器读取并显示绝对编码器的单圈位置值;
4.经过上述调整,使显示的单圈绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的单圈绝对位置点,锁定编码器与电机的相对位置关系;
5.来回扭转电机轴,撒手后,若电机轴每次自由回复到平衡位置时,上述折算位置点都能准确复现,则对齐有效。
如果用户连绝对值信息都无法获得,那么就只能借助原厂的专用工装,一边检测绝对位置检测值,一边检测电机电角度相位,利用工装,调整编码器和电机的相对角位置关系,将编码器相位与电机电角度相位相互对齐,然后再锁定。
这样一来,用户就更加无从自行解决编码器的相位对齐问题了。
个人推荐采用在EEPROM中存储初始安装位置的方法,简单,实用,适应性好,便于向用户开放,以便用户自行安装编码器,并完成电机电角度的相位整定。
正余弦编码器的相位对齐方式
普通的正余弦编码器具备一对正交的sin,cos1Vp-p信号,相当于方波信号的增量式编码器的AB正交信号,每圈会重复许许多多个信号周期,比如2048等;
以及一个窄幅的对称三角波Index信号,相当于增量式编码器的Z信号,一圈一般出现一个;
这种正余弦编码器实质上也是一种增量式编码器。
另一种正余弦编码器除了具备上述正交的sin、cos信号外,还具备一对一圈只出现一个信号周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信号,如果以C信号为sin,则D信号为cos,通过sin、cos信号的高倍率细分技术,不仅可以使正余弦编码器获得比原始信号周期更为细密的名义检测分辨率,比如2048线的正余弦编码器经2048细分后,就可以达到每转400多万线的名义检测分辨率,当前很多欧美伺服厂家都提供这类高分辨率的伺服系统,而国内厂家尚不多见;
此外带C、D信号的正余弦编码器的C、D信号经过细分后,还可以提供较高的每转绝对位置信息,比如每转2048个绝对位置,因此带C、D信号的正余弦编码器可以视作一种模拟式的单圈绝对编码器。
采用这种编码器的伺服电机的初始电角度相位对齐方式如下:
2.用示波器观察正余弦编码器的C信号波形;
4.一边调整,一边观察C信号波形,直到由低到高的过零点准确出现在电机轴的定向平衡位置处,锁定编码器与电机的相对位置关系;
5.来回扭转电机轴,撒手后,若电机轴每次自由回复到平衡位置时,过零点都能准确复现,则对齐有效。
1.用示波器观察编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形;
2.转动电机轴,编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。
这种验证方法,也可以用作对齐方法。
此时C信号的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。
如果想直接和电机电角度的0度点对齐,可以考虑:
4.一边调整,一边观察编码器的C相信号由低到高的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点,最终使2个过零点重合,锁定编码器与电机的相对位置关系,完成对齐。
由于普通正余弦编码器不具备一圈之内的相位信息,而Index信号也只能反映一圈内的一个点位,不具备直接的相位对齐潜力,因而在此也不作为讨论的话题。
如果可接入正余弦编码器的伺服驱动器能够为用户提供从C、D中获取的单圈绝对位置信息,则可以考虑:
2.利用伺服驱动器读取并显示从C、D信号中获取的单圈绝对位置信息;
3.调整旋变轴与电机轴的相对位置;
4.经过上述调整,使显示的绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的绝对位置点,锁定编码器与电机的相对位置关系;
5.来回扭转电机轴,撒手后,若电机轴每次自由回复到平衡位置时,上述折算绝对位置点都能准确复现,则对齐有效。
此后可以在撤掉直流电源后,得到与前面基本相同的对齐验证效果:
1.用示波器观察正余弦编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形;
2.转动电机轴,验证编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。
如果利用驱动器内部的EEPROM等非易失性存储器,也可以存储正余弦编码器随机安装在电机轴上后实测的相位,具体方法如下:
1.将正余弦随机安装在电机上,即固结编码器转轴与电机轴,以及编码器外壳与电机外壳;
3.用伺服驱动器读取由C、D信号解析出来的单圈绝对位置值,并存入驱动器内部记录电机电角度初始安装相位的EEPROM等非易失性存储器中;
由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向,因此存入的驱动器内部EEPROM等非易失性存储器中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。
此后,驱动器将任意时刻由编码器解析出来的与电角度相关的单圈绝对位置值与这个存储值做差,并根据电机极对数进行必要的换算,再加上-30度,就可以得到该时刻的电机电角度相位。
这种对齐方式需要伺服驱动器的在国内和操作上予以支持和配合方能实现,而且由于记录电机电角度初始相位的EEPROM等非易失性存储器位于伺服驱动器中,因此一旦对齐后,电机就和驱动器事实上绑定了,如果需要更换电机、正余弦编码器、或者驱动器,都需要重新进行初始安装相位的对齐操作,并重新绑定电机和驱动器的配套关系。
旋转变压器的相位对齐方式
旋转变压器简称旋变,是由经过特殊电磁设计的高性能硅钢叠片和漆包线构成的,相比于采用光电技术的编码器而言,具有耐热,耐振。
耐冲击,耐油污,甚至耐腐蚀等恶劣工作环境的适应能力,因而为武器系统等工况恶劣的应用广泛采用,一对极(单速)的旋变可以视作一种单圈绝对式反馈系统,应用也最为广泛,因而在此仅以单速旋变为讨论对象,多速旋变与伺服电机配套,个人认为其极对数最好采用电机极对数的约数,一便于电机度的对应和极对数分解。
旋变的信号引线一般为6根,分为3组,分别对应一个激励线圈,和2个正交的感应线圈,激励线圈接受输入的正弦型激励信号,感应线圈依据旋变转定子的相互角位置关系,感应出来具有SIN和COS包络的检测信号。
旋变SI
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- 关 键 词:
- 机电控制与可编程序控制器技术 机电 控制 程序 控制器 技术 课程设计 实施细则