基于PLC的伺服系统的运动控制系统设计毕业论文设计

1、南京化工职业技术学院毕业论文设计题目：基于PLC的伺服系统的运动控制系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果， 也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名：日 期：指导教师签名：日 期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（

2、论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规

3、定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年 月 日导师签名：年月指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优良中及格不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优良中及格不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优良中及格不及格5、

4、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优良中及格不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优良中及格不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优良中及格不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优良中及格不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优良中及格不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符

5、合撰写规范？ 优良中及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优良中及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优良中及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优良中及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情

6、况 优良中及格不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优良中及格不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优良中及格不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优良中及格不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义优良中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优良中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优良中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签名）年月日I摘要本文采用运动控制系统，

7、完成三菱电机杯竞赛的关于伺服电机如何实现系统的运动控制系统。运动控制模型包括：安装台面、XY伺服轴、旋转工作盘三大部分。运动控制（Motion Control） 通常是指在复杂条件下, 将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动, 实现机械运动精确的位置控制、速度控制加速度控制、转矩或力的控制。该系统由两工位运动控制系统组成：2 套伺服放大器及伺服电机、QD75系统模块、变频器、三菱可编程序控制器、触摸屏等组成。通过个人计算机与PLC 通讯输入运行程序，设定运行参数后，QD75P2 系统模块控制伺服放大器的输出，之后伺服放大器给伺服电机输出信号，伺服电机反馈信号到伺服放大器，从而驱动跟踪圆

8、盘上的磁珠转动；负载圆盘是通过变频器控制的三相异步电动机控制运行速度。工作盘是由交流变频控制，工作盘上可用双面胶固定多个磁钢（?） ；图中上端为XY十字工作台（伺服电机控制），考虑到机械强度的问题，Y轴有两个平行轴固定，其中左侧的为主动驱动轴，右侧为从动轴；X轴平面装有霍尔传感器；上方为旋转工作台，工作盘由交流电机（电机的速度由变频器控制）带着转动工作时，在工作盘放入磁钢，当工作盘转动时，X轴上部安装的传感器须一直能够对应到磁钢（XY轴随动，传感器保持检测到磁钢而不脱开）。构建“PLC+伺服放大器+伺服电机+触摸屏”的运动控制系统。电气运动控制是由电力拖动发展而来的, 电力拖动或电气传动是对以

9、电动机为对象的控制系统的通称。从电力拖动开始, 经历四十多年的发展过程, 现代运动控制已成为一个以控制理论为基础，涵盖电机技术、电力电子技术（电力电子器件、电力电子线路）、微电子技术、传感器检测技术、信息处理技术、自动控制技术、微计算机技术和计算机仿真和辅助制造（CAM）技术等许多学科, 且多种不同学科交叉应用的控制技术。运动控制系统多种多样, 但从基本结构上看, 一个典型的现代运动控制系统的硬件主要由上位计算机、运动控制器、功率驱动装置、电动机、执行机构和传感器反馈检测装置等部分组成。其中的运动控制器是指以中央逻辑控制单元为核心, 以传感器为信号敏感元件 , 以电机或动力装置和执行单元为控制

10、对象的一种控制装置它的主要任务是根据运动控制的的逻辑、数学运算, 为电机或其它动力和执行装置提供正确的控制信号。关键词 ： 伺服电机；系统 ；控制目录第一章绪论11.1 伺服系统的研究背景及意义1.2 私服系统的发展1.3 伺服系统的国内外研究现状1.4 课题研究目的第二章 系统总体设计方案52.1 系统总体设计2.2 各功能模块概述2.2.1. 三菱可编程控制器PLC2.2.2. 三菱触摸屏GOT2.2.3. 三菱QD75系统模块2.2.4. 三菱变频器FR-E7002.2.5. 三菱伺服放大器+伺服电机2.2.6. 三菱DA 转换模块第三章 系统的设计. 83.1. 系统硬件构建3.2.

11、系统软件设计3.2.1 工作流程图3.2.2 主要软元件配置3.2.3 程序分析与设计3.3. 变频器的配置参数3.4. 伺服系统的配置参数3.5. 触摸屏的编制第四章 系统调试23第五章 总结 24附录 .25参考文献.27III第一章绪论1.1 伺服系统的研究意义伺服系统是使物体的位置、方位、 状态等输出被控量能够跟随输入目标或给定值任意变化的自动控制系统，是控制理论、电力电子技术、电机技术、微电子技术、检测技术等学科相互发展融合的产物，是自动化学科及工业生产领域重要的分支。在机械制造行业、冶金工业，交通运输以及军事上都得到了广泛的应用。伺服系统强调对控制命令的快速跟踪和响应，所以伺服控制

12、系统可以认为是随动控制系统，既可以是转速的随动控制，也可以是位置的随动控制。在广义的角度上看，电动机的调速系统也可以认为是伺服控制的一种，只不过在调速系统中，强调的被调量是电动机的转速，更加有效的实现功率变换。而伺服系统则强调忠实跟踪给定信号，即按控制器发出的控制命令而动作，并产生足够的力或力矩，使被驱动的机械获得期望的运动速度和位姿。伺服系统的发展经历了由液压伺服到电气伺服的过程。在电气伺服系统中，按驱动装置的执行元件电动机类型来分，通常分为直流伺服系统和交流伺服系统两大类。六十年代以后，特别是七十年代以来，随着电力电子学、微电子学、传感技术、永磁技术和控制理论的惊人发展，尤其是先进控制策略

13、的成功应用，交流伺服系统的研究和应用取得了举世瞩目的发展，己具备良好的技术性能，其动、 静态特性已完全可与直流伺服系统相媲美，交流伺服系统取代直流伺服系统己成定局。其中交流永磁同步电机(PMSM)又以其结构简单、气隙磁密高、功率密度大、转动惯量小的优点，成为研究的热点。和直流电机相比，交流永磁同步电机没有直流电机的换向器和电刷等缺点，和其他类型交流电动机相比，它由于没有励磁电流，因而功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好。现已广泛用于数控机床、工业机器人、超大规模集成电路制造、柔性制造系统、载人宇宙飞船、电动工具以及家用电器等高科技领域。另一方面，高速

14、数字信号处理芯片(DSP) 的快速发展也对伺服系统的发展起到了推动作用。DSP强大的数据处理能力和高运行速度使得先进的控制技术如矢量控制、直接转矩控制等得以实现。并且DSP芯片内部集成了A/D 转换、数字输入/输出、串口通信、电机控制PWM信号输出等接口，使得伺服系统硬件设计更加灵活、简易。鉴于以上情况，本文对基于DSP的永磁同步伺服电机的速度伺服系统进行了研究。对交流伺服系统的深入研究，对于我国制造业，国防工业，空间技术的发展，缩小与世界先进国家的差距，能源节约都有着重要的意义。1.2 伺服系统的发展电机控制系统按照驱动电机的类型主要分为直流传动系统和交流传动系统。在70 年代直流伺服电机己

15、经实用化了，在各类机电一体化产品中，大量使用着各种结构的直流伺服电动机。传统直流电动机采用的是机械式换向且存在电刷，使其在应用过程中面临着以下一些难以克服的缺点: (1 )维护工作量大、维护成本高；(2) 使用寿命短、可靠性低；(3) 结构复杂、体积大、转动惯量大、响应速度慢；(4) 易对其它设备产生干扰、现场环境适应能力差；从而极大地限制了其在高精度、高性能要求的伺服驱动场合的应用。而交流传动系统的执行机构一般采用感应电机和同步电机。 感应电动机，特别是鼠笼型异步电动机一直是传统驱动系统的执行元件，其结构简单、价格便宜、效率较高，但存在着散热和参数容易波动等问题。感应式异步伺服电动机制造容易

16、、价格低，不需要特殊维护。但控制上采用矢量变换控制，因而系统比较复杂。转子电阻随温度变化而影响磁场定向的准确性。同时， 低速运行时发热比较严重，而低速运行又往往是机床进给机构经常所处的运行状态。这种类型的交流伺服系统容易进行弱磁控制，实现高速运行，这是一个显著的特点。在交流伺服系统的发展初期，感应式异步电动机交流伺服系统曾一度得到发展和应用，但由于存在上述一些问题，这种系统在机床的进给机构驱动中并未得到普遍的应用。与感应电机相比，由于永磁同步电机具有结构简单、体积小、效率高、功率因数高、转矩电流比高、 转动惯量低、易于散热及维护保养等优点特别是随着永磁材料价格的下降、材料磁性能的提高，以及新型

17、永磁材料的出现，在中小功率、高精度、高可靠性、宽调速范围的伺服系统中以永磁同步电机作为执行机构是越来越多，其应用领域逐步推广，尤其在航空、航大、数控机床、加工中心、机器人等场合已获得广泛的应用。1.3 伺服系统的国内外发展现状以前对永磁同步电机的研究由于条件的限制主要停留在固定频率下对电机运行状态的控制研究，主要针对是电机速度稳定以后的一些特性的研究以及在起动过程中的变化性能研究。同步电机起动时是通过对三相绕组供电产生磁场从而先提供了转矩来对转子实现加速，并且逐渐将转子速度与输入的电压频率同步，从而实现了电机的同步旋转。1980年以后随着逆变器的发展壮大，国外的一些科研工作者把目光投向利用逆变

18、器对永磁同步电机的控制。逆变器供电的永磁同步电机与直接起动的永磁同步电机的结构基本相同，但在大多数情况下无阻尼绕组。在逆变器供电情况下，永磁同步电机的原有特性将会受到影响，其稳态特性和暂态特性与恒定频率下的永磁同步电机相比有不同的特点。随着对永磁同步电机调速系统性能要求的不断提高，需要设计出高效率、高力矩惯量比、 高能量密度的永磁同步电机，G.R.Slemon等人针对调速系统快速动态性能和高效率的要求，提出了现代永磁同步电机的设计方法。80 年代以来，国外很多大公司，如美国的AE 公司、德国的西门子公司、科尔摩根公司，日本的富士通、松下、安川等对交流伺服控制器作了深入的研究，并推出一系列的产品

19、，和国内相比领先一步并占据多年的交流伺服驱动市场。为了打破这种局面，而后在我国的各个大学及研究所加强对这方面的研发和投入，以华中科技大学为首的高校、 以北京机床研究所、中科院沈阳自动化研究所为主的国家高科技研究所等也逐步开始研究伺服驱动控制器，而且小有成果，适时地推出我们自主研发的交流伺服系统， 这样才彻底打破了坚冰，结束了外国公司一统天下的局面。但是在国内毕竟伺服驱动仍然是一个难题，也只有少数有能力单位才能开发以正弦波为反电动势的永磁伺服系统而且只能做成小功率级的，不能满足大型工业控制的要求，很多高科技企业由于多种原因的制约，其生产地东西是以无刷直流伺服系统为主，定位在低端用户上，可靠性较差

20、，并不能完全满足要求。在技术壁垒的妨碍下，我国当时在高性能、大功率、高精度的正弦波PMSM 电机伺服系统研发方面显得很苍白，无法和日本，德国，美国的大公司相竞争，从而导致国内大型性能高的永磁伺服市场被这些公司占据。这样看来， 尽管取得了一些成绩，但是我国伺服控制器的研发及设计还在起步阶段，和外国先进技术厂商和集团企业里还有很大的差距，尤其是在控制算法上海需要更多人的努力，一些先进技矢量控制方法还落后很多，以至于控制效率不高。在这里，就需要国内从事这方面开发的技术骨干能够加倍努力，奋勇前进，为集体为国家在交流伺服驱动的领域里打下中国人的印记，最终在世界伺服控制的领域占据一席之地。1.4 课题研究

21、目的加强当代大学生创新意识、合作精神、实践能力培养，是当前高等教育教学改革的重要内容之一。以竞赛为载体，推动大学生的课外科技活动，将对深入开展高等学校教学改革，促进学生基础知识教育与综合能力培养、理论与实践的有机结合等方面起到积极地推动作用。为此， 三菱电机自动化（ 中国 ） 有限公司与中国各高校合作共同发起， 每年开展一次面向高校在校学生（ 包括本科生、研究生和高职生） 的科技竞赛活动“三菱电机自动化杯”大学生自动化大赛，为优秀人才脱颖而出创造条件。作为全球自动化领域的领导厂商，三菱电机以其优秀的自动化产品和技术服务于全球各行业用户。在中国， 三菱电机是最早进入的国际品牌之一，三菱电机的自动

22、化产品正广泛应用于中国的各行各业。如今，成千上万的三菱PLC、变频器、伺服、CNC、网络化控制系统、低压电器等产品在中国工业的各个领域运行良好，为中国经济发展做出了杰出贡献。本次自动化系统应用竞赛，旨在促进大学生工程应用能力的提高；激发当代大学生学习工程技术的兴趣；培养创新能力、协作精神；提高自我管理能力、沟通技巧；体现 “学以致用”的理念； 考核学生的实际制作与调试技能；加强校际交流、校企合作。26第二章 系统总体设计方案2.1 伺服系统的总体设计整个系统应该包含系统组成、设计、调试、总结等部分。系统组成部分要包含整个控制系统中所用到的各个设备，系统设计部分需包含系统硬件设计、软件设计、变频

23、器的配置参数、伺服系统的配置参数以及触摸屏的编制。实现过程：通过个人计算机与PLC 通讯输入运行程序，设定运行参数后，QD75P2系统模块控制伺服放大器的输出，之后伺服放大器给伺服电机输出信号，伺服电机反馈信号到伺服放大器，从而驱动跟踪圆盘上的磁珠转动；负载圆盘是通过变频器控制的三相异步电动机控制运行速度。工作盘是由交流变频控制，工作盘上可用双面胶固定多个磁钢（?） ；图中上端为XY十字工作台（伺服电机控制），考虑到机械强度的问题， Y轴有两个平行轴固定，其中左侧的为主动驱动轴，右侧为从动轴；X轴平面装有霍尔传感器；上方为旋转工作台，工作盘由交流电机（电机的速度由变频器控制）带着转动工作时，在

24、工作盘放入磁钢，当工作盘转动时，X轴上部安装的传感器须一直能够对应到磁钢（XY轴随动，传感器保持检测到磁钢而不脱开）。构建“PLC+伺服放大器+伺服电机+触摸屏”的运动控制系统。2.2 各功能模块概述2.2.1 可编程控制器PLC三菱机公司推出的大型PLC,CPU类型有基本型CPU， 高性能型CPU， 过程控制CPU,运动控制CPU, 冗余CPU等。可以满足各种复杂的控制需求。三菱电机中G事业的快速发展，为了更好地满足国内用户对三菱PLC Q系列产品高性能、低成本的要求，三菱电机自动化特推出经济型QUTES ET型 PLC，即一款以自带64点高密度混合单元的 5 槽 Q00JCOU SE；另一

25、款自带 T2 块 16 点开关量输入及2 块 16 点开关量输出的8槽 Q00JCPU-S8 SE，其性能指标与 TQ00J完全兼容，也完全支持GX-Developer 等软件，故具有极佳的性价比。它具有可靠性高，抗干扰能力强，配套齐全，功能完善，适用性强，易学易用，深受工程技术人员欢迎，系统设计周期短，维护方便，改造容易，体积小，重量轻，能耗底等特点。使用的与Q 系列的CPU 连接的软件是：GX-Developer。2.2.2 HMI-触摸屏GOT三菱触摸屏是三菱电机自动化产品中重要的产品线。电子微电技术飞速发展，工程师到现场作业人员对人机交互的要求日益提高。触摸屏从一般通用机械到大型复杂的

26、控制系统得到了广泛应用。三菱触摸屏以其高性能，适中的价格应和了中G工控行业的需要，在国内得到了广泛的应用。三菱触摸屏产品在中G得到了不断的发展。今年在中 G地区与全球同步推出了性能更高，世界范围内技术领先的新型人机界面GT1000系列。F900系列三菱触摸屏: 是三菱电机公司推出小型高性能触摸屏，体积小巧性能可靠，在小型机械电子设备中得到了广泛的应用。A900系列三菱触摸屏: 有 256色，16色， 8色等多种机型，供不同需要的用户选择。显示效果出众，有良好的通讯兼容性。深受中G用户喜爱。GOT1000系列: 是三菱电机公司最新隆重推出新一代人机界面产品。显示·运算·通讯，

27、综合性能的高速化性能全面提升。GOT1000又分为GT15系列和GT11系列两个系列。其中GT15为高性能机型，GT11为基本功能机型。它们均采用64位处理器，内置有USB接口。对应GOT1000系列的画面设计软件为GT Designer2 Version2软件。在本次方案设计中采用三菱公司GT1155-QSBD-C，一个带触摸屏的彩色（液晶）显示器， 可以自由布置各种显示及控制器件，方便明了，不仅取代了常规主令控制器件，省去PLC 的输入输出点连接，实现人机对话，而且具有界面外观新颖，在应用中还可以进行多屏画面的切换，展现各种图案和信息量。2.2.3 QD75 系统模块2.2.3 变频器交流

28、变频调速日益完善，调速方便简单成为电机调速主流。三菱变频器以其高性能， 适中的价格应和了中G工控行业的需要，在国内得到了广泛的应用。节能的需要为三菱变频器的应用带来了巨大的契机，三菱变频驱动产品在中G得到了更大的发展。三菱变频器主要有以下几个系列：FR-S500系列变频器: 三菱电机公司推出的简单易用型变频器，广泛就用于一般调速场合。可以提供RS-485通信功能。具有极高的性价比。FR-E500系列三菱变频器: 一款小型高性能通用型变频器，采用磁通矢量控制可以实现1HZ运行150%转距输出，内置RS-485通信接口，柔性PWM实现低噪音运行。FR-A700系列三菱变频器: 三菱电机公司推出的新

29、一代多功能重负载用变频器。发挥无传感器矢量控制最高性能，采用了长寿命设计，网络功能更加丰富，支持支持 CC-LINK 通 讯 （ 选 件 ） SSCNET （ 选 件 ） RS-485 通 讯 及 各 种 主 要 网 络（ Device-Net,Profibus-DP ）。在本次方案中采用三菱公司FR-E700，控制负载圆盘的运行速度，其结构简单、可靠性强、调速范围宽等。2.2.5 伺服系统系统由个人计算机、可编程控制器、伺服电机、伺服放大器构成，通过计算机对PLC进行控制，由PLC输入信号给伺服放大器进一步实现对伺服电机的控制，从而达到运动控制的目的。2.2.6 D/A 转换模块将来自可编程

30、控制器的数值转换成模拟量值（电压） 并输出的模拟量特殊功能模块。本次所用的是Q00J-Q62DA。N第三章 系统设计3.1 系统硬件构建根据本次创新大赛的要求，始终本着满足安全、可靠的基本控制原则完成设计。1）系统模型（见下图3-1 所示）3-1 系统模型2）主电路图a.系统控制装置主电路如图3-2 所示。3-2运动控制装置电气原理图b系统的电气控制接线图（如图3-3 所示）3-3 整个系统的电气控制接线图c.电气布置图图 3-4 电气布置图3. 2 系统软件设计1）软件设计主要是程序的编制。在编写程序之前，必须新建工程，如图4-5 所示。3-5 创建新工程新工程创建完成后，GX软件I/O 参

31、数设置点击参数PLC参数I/O 分配，根据控制台上的PLC模块选择PLC“类型”然后根据点数写“起始XY”。如图2-6所示：图 3-6 GX 软件 I/O 参数设置2) D/A转换模块的主要性能参数设定见表3-1 ：表 3-1 ： D/A转换模块的主要性能参数项目参数备注电压输入 电流输入输入点数2 通道通道输入方式必须一致输入要求DC -10V10VDC 4-20mA输入超限会报错输入极限DC -12V12VDC 21mAI/O 点数2点编程指令TO另外， D/A模块的编写程序时，对于参数设置应在GXD eveloper 软中加以设置，如图 3-7 所示：3-7 D/A 参数设置3.2.1

32、系统工作流程图1) 如图 3-8 所示是运动控制显示系统正常运行时的流程图3-8 工作流程图3.2.2 PLC系统编程主要软元件配置见表3-2。表 3-2： 主要软元件配置模块编号软元件地址作用备注1SM400PLC准备就绪2X0QD75准备就绪3X1同步标志4X20正转5X21反转6X23复位6X24紧急停止7X28伺服电机运动方向：上8X29伺服电机运动方向：下9X2A伺服电机运动方向：左10X2B伺服电机运动方向：右11Y4轴一停止12Y5轴二停止3.2.3 程序分析与设计工作程序共分为六大块a. 程序初始化QD75模块在0 通道，PLC的 CPU先向QD75发送Y0信号， 表示PLC准

33、备PLC完成，然后QD75反馈信号X0、 X1 表明QD75准备就绪和同步完成。中间通过紧急停止Y24Y40、 Y41 两个继电器。表明软件和硬件全部准备完成。b. 速度选择通过X25、 X26、 X27三个开关选择低速、中速、高速写入到速度存储D60中，后面通过M550把 D60中的数据写入K1518、 K1618两个轴的jog 速度 。在通过D61 显示在触摸屏上对应的轴一轴二的速度。c. 复位操作上面中间继电器Y40、 Y41 的状态为ON， 通过触摸屏复位开关使得X23为 ON， 然后置M550为 ON，把QD75的复位指令9001 写入D32、 D42执行机械原点回归，通过QD75专

34、用指令ZP.PSTRT、1 ZP.PSTRT2运行“u0”通道中D30、 D40中存储的9001 步骤指令， 从而PLC成功把信号发给伺服放大器，伺服放大器控制伺服电机机械原点复位，当复位完成后M100、 M190的状态全部置ON，继续下面步骤。后面速度写入、速度显示都得以执行。两个电机所在的坐标。并将其除以一万方便显示。也可以当自动出错后，通过手动控制。QD75的步骤1，使伺服系统运行到圆上的一点。d. 运行监视与显示为了更好的监视伺服电机的运行状态，我们从 H0通道中的K800、 K900中读取出为了更加方便的控制电机系统，还设置了手动控制，可以通过外部手动调节，e. 三相异步电动机控制圆

35、盘的运行系统的圆盘是由三相异步电动机控制，会出现正转和反转两种情况。我队就加入X20、 X21 两个开关来分别置位M15、 M16为 ON,M15、 M16形成互锁。M15为 ON后，把 2 写入到 D22中， 再用QD75的专用指令ZP.PSTRT1" u0" D20 M20，轴一运行第二个步骤，轴二在GX-Configurtor qp 中设定成差补，辅助轴一运行轨迹为圆。正转完成后M20为 ON，复位M15、 M16。方便再一次正反转。后面加上了紧急停止按钮，在紧急停止可是使得电机在运行中立即停止，以保护人身及设备的安全，而停止按钮X22是停止下面将程序要运行的动作。整

36、个伺服系统中在触摸屏中有Y44做为运行指示灯。f. 数模转换首先是PLC的数模转换，输出-10V10V电压调节变频器的输出，从而改变三相异步电动机的转速；然后是输出的-10V10V 电压调节变频器的输出，从而改变三相异步电动机的转速、转向。通过 TO H6 K0 H0 K1 指令往DA模块中的X0中写入0，允许DA模块进行数模转换。而置Y69为 ON是允许DA模块允许输出电压。向 D71 中写入变换的数据，然后通过指令TO H6 K1 D71 K2把 D71 的数据变成电压信号，从ch1 通道输出到变频器2, 、 5 接口。3.4. 伺服系统的配置参数见表3-4表 3-3 变频器的配置参数运行

37、之前所需设定的参数参数编号名称范围设定值Pr0转矩提升0 30%0Pr1上限频率0 120H120Pr2下限频率0 120 H 0Pr3基准频率0 400 H 50Pr4高速0 400 H 80Pr5中速0 400 H 50Pr6低速0 400 H 10Pr7加速时间0 36001Pr8减速时间0 36001Pr9电子过电流保护0 500 0.05Pr79操作模式选择0、1、 2、 3、 4、 6、 72Pr125端子2 设定增益0 400 H 50Pr 126端子4 设定增益0 400 H 50Pr 160用户参数读取选择0、 1 、 99990D/A 模块输出数字显示参数设定Pr73模拟量

38、输入选择0、 1、 10、 1110（ 0 10V且极性可逆）Pr184RES端子功能选择0 54（ AU信号接通）C5端子4 设定偏置频率0 400H0HC6端子4 设定偏置0 3000HC7端子4 设定增益0 3000H表 3-4 伺服系统的配置参数293.5 触摸屏 GOT 编制本次制作中，首先用操作监控画面的软件(GT Desinger2)制作GOT 的画面；然后将制作的监控画面数据下载到GOT 中；然后与PLC CPU 连接运行，开始进行运动控制。本系统采用PLC 与触摸屏的传送路径接口是RS 232。编制触摸屏时，应该设定系统环境，设定型号，确定画面的定格，如下图3-9及图 3-1

39、0所示523-10 设定画面图例：M0为主站中软元件所以其网络参数设置为其他站，网路号为如图 4-11 所示：3-9 设 定 系 统 环 境0，站号为0。3-11 触摸屏通讯参数设置GOT触摸屏主界面图如3-12：3-12 系统系统主界面第四章 系统调试1、调试准备线路连接完成,系统程序已经编制结束,准备好调试所用工具见表4-1表 4-1 调试工具表序号工具名称型号数量1笔记本电脑戴尔、宏基22USB 电缆SC-09(USB)13Q-PLC 编程电缆QC30R214HMI 编程电缆GT09-C30USB-5P12、硬件调试a. 通电前检查：对照原理图，确认全部低压与高压控制回路间无不正确的连接

40、；确认全部PLC的输出无 “短路” 现象； 检查设备电源输入，并确认与电气控制原理图设计要求相符。b. 通电检查：首先将PLC运行开关置“ STOP”， 并确认电气控制系统的全部断路器均置于“ OFF”；合上总电源开关，（按照电气控制原理图）依次检测各线路连接点的电压，确认符合原理图要求；确认全部输入信号的电源电压已经符合PLC输入信号的要求。c.PLC输入输出信号的连接检查：确认全部输入、输出点外部无短路，且输出点的外部电源电压已经符合PLC对应输出信号的要求，通过软件对PLC输出进行强制ON/OF，检查输出端连接的执行元F件动作情况。3、软件调试a. 检查PLC内部程序，确认输入程序正确；

41、b. 接通PLC电源，将PLC运行开关置于“RUN”，使PLC进入运行状态；c. 通过GT软件检查触摸屏画面设置是否符合要求，检查内部参数设置是否正确；d. 合上系统的电源开关，检查系统各组成单元是否有报错信息。第五章 总结为了实现系统的快速响应和灵活性。1、我们选择了一台三菱Q00J系列的PLC，并根据电气系统控制接线在网孔板上展示出电路。元件尽量布置严格按电气规范要求完成。工作台上的交流电源连接线分置线槽是为了减少对信号线的干扰，元器件的金属外壳也可靠接地了。2、根据任务编写系统的PLC控制程序，绘制触摸屏操作界面图，配置正确的通信，确保整个系统能够协调一致工作。3、通过三菱GX Deve

42、loper 软件和 GT Designer2 画面编制软件，分别设计PLC和 GOT的程序，最终实现在触摸屏界面上的理想控制。使其能够按照具体要求实现伺服系统，可以通过触摸屏上的按钮进行系统控制，可以有效的控制伺服系统显示。最终实现任务并将结果通过触摸屏完美的展示出来，圆满完成任务。附录：主要设备及元器件清单附表 1： 主要元器件清单一览表标准代 号名称类 别型号每台件数规格1CPUAQ12PHCPU12主基板AQ38B-E13电源模块AQ61P14QPLC 存储卡1MAQ2MEM-1MBS15数字量输入模块AQX4116数字量输出模块AQY41P17系统模块AQD75P218数字量输入/输出

43、模块用插头AA6CON139U1U2伺服放大器AMR-J3-10A210伺服放大器CN1 插头AMR-J3-J3CN1211伺服电机AHF-KP13212编码器电缆AMR-J3-ENCBL2M-A2- L213动力电缆AMR-PWS1CBL2M-A2-L214软件AGX -Configurator-QP115QPLC 编程电缆A116QF1电源开关BC65N-C20A/2P1额定电流20A17GB1开关型稳压电源BDR-120-241AC220V/DC24V 5A18QF2断路器BC65N-C06A/1P1额定电流6A/10A20KA1KA2直流继电器带座BMY4NJ/DC24V221SQ1S

44、Q6磁簧开关CGH-KB-1.56一长开、一长闭出线长1.5m22终端固定件CGD623接地形接线端子CJ42-2.5D524电源端子CTG-COM20125聚录乙烯软铜线CBVR/500V30m40m20m20m20.3MM 蓝色0.3MM 2 白色20.75MM 红色1.5MM 2黄绿色226SA1带灯选择按钮BLA42(S)XD2-10/24V27SB1带灯按钮BLA42(B)PD-11/DC24VG28ES1带灯紧停按钮BLA42(B)PD-11/DC24VW29H2指示灯BAD17-16/DC24V R30SB5摇柄开关BLA42C4AF-40/B附表2： 主要设备及元器件清单一览表

45、项目型号数量个人计算机戴尔，宏基2台可编程控制器Q00J1台伺服电机HFKP132台变频器FR-E7001台伺服放大器MR-J3-10A一台通讯线USB1根软件GX Developer2套软件GT Designer22套异形管及编号管若干端子排若干螺丝、螺帽、导轨若干参考文献1. 池昌敏 ; 脑神经外科微创手术辅助系统的设计D; 哈尔滨工程大学;2007 年2. 周耀兵 ; 三轴转台伺服控制研究D; 哈尔滨工程大学;2007 年3. 陈兴建 ; 数控纤维缠绕张力的模糊PID 控制系统研究D; 南京航空航天大学;2007 年4. 李彩芝 ; 基于PMAC数普兼容式车床开放式数控系统的开发与研究D

46、; 兰州理工大学;2007 年5. 刘军 ; 钢球表面缺陷检测仪的嵌入式控制系统D; 哈尔滨理工大学;2007 年6. 吴玉年 ; 临界角法在聚焦伺服系统中的应用D; 长春理工大学;2008 年7. 车双良 ; 高精度光电测控系统及其控制策略研究D; 西北工业大学;2009 年8. 李显 , 殷苏民 ; 基于PMAC的玻璃雕刻机数控系统的研究和开发J; 兰州工业高等专科学校学报;200920089. 段海滨 , 王道波 , 尧放哉 ; 一种大负载三轴电动仿真测试转台的设计与实现J; 南京航空航天大学学10. 王永青 , 徐鸿书 , 刘勇 ; 基于DSP的多轴控制器的研究J; 组合机床与自动化加

47、工技术;2007 年学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者（本人签名）：年 月 日学位论文出版授权书本 人及导师完全同意中国博士学位论文全文数据库出版章程、 中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程（ 以下简称“章程”），愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在中国博士学位论文全文数据库 、 中国优秀硕士学位论文全文数据库中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNK中I国知识资源总库，在中国博硕士学位论文评价数据库中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。论文密级： 公开 保密 （ _年 _月至_年 _月）（ 保密的 学位论文 在解密 后应遵守此协议）作者签名： 导师