伺服电机控制实验装置设计--电气设计毕业设计.doc

《伺服电机控制实验装置设计--电气设计毕业设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《伺服电机控制实验装置设计--电气设计毕业设计.doc（34页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、伺服电机控制实验装置设计电气设计 摘 要 本设计主要内容为设计制作“金”字号伺服控制实验台。以伺服电机、伺服电机驱动器为核心元件，通过伺服驱动器设定出伺服电机所需的各项参量，以达到控制要求。采用台达ASD-A0421-AB系列驱动器，伺服电机为ECMA-C30604ES，并通过台达DVP40ES00T2系列PLC给出多种控制信号，在实验平台上完成伺服电机对异步电机速度的跟随、正反转等动作，实现双伺服电机的联动。尽可能体现出伺服电机在执行控制中的各项特性、优点。同时在试验台上实现DOP-AE系列人机界面的监控。关键词 伺服电机；伺服驱动器；可编程控制器；变频器；编码器The Design of

2、Servo Motor Control Experiment DeviceThe Design of Electrical System Abstract: The design is aim to make Teaching Experiments Device “JIN”. Based on the device, the system regards the servo motor and servo motor drive as the core components .Though setting some parameters in the Servo drive, it can

3、attain the control requirement. Using DELTA ASD-A0421 drive and servo motor ECMA-C30604ES, it can achieve double servo motor follow, positive and negative action ect, it can also achieve the linkage of the double servo motor in the device. It can reflect the characteristics and advantages of the ser

4、vo motor in the system. It can achieve the monitoring of man-machine interface DOP - AE series.Key words: Servo motor；Servo drive；PLC；Frequency converters；Ncoder目 录1 引言11.1 课题研究的意义11.2 课题研究涉及的国内外研究的现状11.3 课题研究的目的12 课题研究的硬件设计22.1 Delta伺服驱动器、伺服电机22.1.1 伺服硬件安装22.1.2 周边装置配线32.1.3 单项电源接线32.1.4 CN I/O接线器端

5、子Layout42.1.5 脉冲命令输入接线42.1.6 标准模式接线方式52.1.7 伺服驱动器参数设置82.2 可编程控制器PLC92.2.1 DVP-40EH系列PLC硬件安装92.2.2 DVP-40EH系列PLC配线连接102.2.3 WPLSoft软件112.2.4 参数设置122.3 人机界面监控122.3.1 人机界面硬件安装132.3.2 ScreenEditor软件132.4 DeltaVFD-B系列变频器142.4.1 变频器硬件安装142.4.2 变频器配线152.4.3 变频器参数设置162.5 欧姆龙增量式编码器172.5.1 编码器硬件安装172.5.2 编码器配

6、线173 控制任务的实现183.1 电源模块183.2 三相异步电动机与编码器连接193.3 PLC与增量式编码器连接193.3.1 硬件高速计数器的系统架构203.3.2 计数行为模式选择203.4 PLC与伺服驱动器连接213.4.1 台达EH系列PLC与ASDA-AB系列伺服驱动器搭配接线图213.4.2 参数设定213.5人机界面与计算机及PLC通信223.5.1 COM Port上下载223.5.2 Bypass模式223.5.3 参数设定234 实验结果分析235 总结24参考文献25附录一：实验台回路接线图26附录二：“金”字号实验台27附录三：“金”字号实验台正视图28附录四：

7、“金”字号实验台上视图29附录五：“金”字号实验台侧视图30致谢31伺服电机控制实验装置设计-电气设计1 引言1.1 课题研究的意义现代伺服控制电机系统技术融合了电机、计算机、电力电子、自动控制、精密机械、新材料和新科技等多种高新技术，是现代武器装备、工业自动化、办公自动化和家庭生活自动化等不可缺少的重要技术。微控制技术、功率电子技术，材料技术和电机控制理论的发展使传动技术由直流传动逐步过渡到交流传动。相应地，伺服技术的研究重点由直流伺服技术转向交流伺服技术。伺服电机不同于一般的变频调速电机，它除了实现调速功能外，还要实现位置、加速度、转矩的控制，而且动态特性也常常高于一般的变频调速电机。完成

8、“金”字号试验台主要以伺服电机的跟随以及正、反转等简单的动作实现为目标，以掌握自动化控制工程设计能力和安装调试能力为目的。完成毕业设计的同时，也填补实验室缺少伺服教学研究试验台的空白。1.2 课题研究涉及的国内外研究的现状在国内，伺服电机在工农业方面的应用越来越广泛，同时随着近些年的国内出现的航空热和对军事高度机动化的要求，对传动和运动控制都提出了更高的要求，因此伺服系统的研究需要也逐渐凸显出来。在国外伺服控制不仅应用于普通的工业和农业医疗等，在卫星和导弹的准确定位方面也起着越来越重要的作用，这种新型的控制系统已悄然改变着国外的生产的模式1。我们国家的伺服控制系统的研究较国外晚一些，但是台达公

9、司也推出了一些比较好的伺服控制系统。但跟国外还是有差距的，主要体现在控制的精度上，随着国内经济的发展，国内设备对控制精度的要求越来越高，现成的控制系统仍有许多需要改进和完善的地方，因此要不断地改进和技术革新。1.3 课题研究的目的作为高等院校，是自动化新技术和新设备的研究和应用的先行者，所以很多高校已经开始伺服控制技术的研制和学科建设。而自主研制伺服控制实验装置则是具有产学研究性质的学科建设方式。通过这次设计使自己对伺服控制进行更加深入的学习；以及了解伺服控制在PLC程序中如何实现的；并将控制效果在实验设备上进行验证，切实看见控制的效果；同时对在本次设计过程中应用到的人机界面、变频器、三相异步

10、电动机、编码器等有一定的了解，为以后学习自动化奠定了基础。2 课题研究的硬件设计2.1 Delta伺服驱动器、伺服电机ADSA-AB系列为开放性（open type）伺服驱动器，本驱动器利用精密的反馈控制及结合高速运算能力的数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP），控制IGBT产生精确的电流输出，用来驱动三项永磁式同步交流伺服电机（PMSM）达到精确定位。ECMA系列伺服马达支持低、中、高三种惯量，可解决客户在不同扭力应用上的需求。支持标准Modbus通讯读写，可与台达PLC, HMI构成通讯控制架构。本系列可适用于各种机械加工行业或产业机械。多用于机械加工中

11、心的刀库控制，分度装配系统、封口机、剪床机、送料机、雕刻机、车床、高速卷绕机、检测机、切割机、PCB点胶机、成型机等。“金”字号试验台使用两台型号均为ASD-A0421-AB（AC Servo Drive A系列；额定输出功率：400W；输入电压及相数：220V单项；编码器分辨率：2500ppr；支持ECMA电机机种）伺服驱动器。选用10A断路器，20A保险丝。 两台型号为ECMA-C30604ES（电子换相式交流伺服电机；额定电压及转速：220/3000rpm；感应形态：2500ppr；电机框架尺寸：60mm；额定输出功率：200W；键槽无刹车无油封；标准轴颈）电机。2.1.1 伺服硬件安装

12、安装方向必须依规定，否则会造成故障原因。为了使冷却循环效果良好，安装交流伺服驱动器时，其上下左右与相邻的物品和挡板必须保持足够的空间，否则会造成故障原因。交流伺服驱动器在安装时其排气孔不可封住，也不可倾倒放置，否则会造成故障。安装示意如图1所示。 图1 安装示意图为了使散热风扇能够有比较低风阻有效的散热，请使用者遵守一台与多台交流伺服驱动器安装的距离建议。2.1.2 周边装置配线安装注意事项：（1）检查R、S、T与L1、L2的电源和接线是否正确。（2）确认伺服电机输出U、V、W端子相序接线是否正确，接线电机可能不转或乱转。（3）使用外部回生电阻，需要P、D端开始，外部回生电阻应接于P、C端，若

13、使用内部电阻时，则需将P、D端短路且P、C端开路。（4）异警或紧急停止时，利用ALARM或者是WARM输出将电磁接触器（MC）断电，以切断伺服驱动器电源。周边装置接线如图2所示。图2 周边装置接线图2.1.3 单项电源接线伺服驱动器电源接线法分为单项和三相两种，单项仅容许用于1.5KW及以下机种，图中，Power ON为a接点，OFF与Alarm Processing为b接点。1MC/x为电磁接触器线圈，1MC/a为断电保持，1MC为主回路电源接点。“金”字号试验台采用单项电源接线法，如图3所示。图3 单项电源接线法（400W及以下适用）2.1.4 CN I/O接线器端子LayoutCN1接线

14、器（公）背面接线端如图4所示。图4 CN1接线器（公）背面接线端2.1.5 脉冲命令输入接线 在“金”字号实验台具体连接方式如图5所示。图5 PLC与伺服驱动器脉冲连接图2.1.6 标准模式接线方式伺服驱动器标准接线有位置（Pt）模式、位置（Pr）模式、速度模式、扭矩模式。可以使伺服电机在不同的模式下接受相应的命令，以完成精确的定速，定位。位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。位置模式标准接线如图6、7所示。图6位置

15、（Pt）模式标准接线图7 位置（Pr）模式标准接线速度控制模式是通过模拟量的输入或脉冲的频率都进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加整个系统的定位精度。速度模式标准接线如图8所示。图8 速度模式标准接线转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话

16、，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。扭矩模式标准接线图如图9所示。图9 扭矩模式标准接线2.1.7 伺服驱动器参数设置参数定义分为下列五大群组，通讯地址分别由群组字符及二参数字符的十六位组合而成

17、，参数群组定义如下(金字号实验台伺服驱动器实际参数设置见3.3.2)：l P0-xx 监控参数l P1-xx 基本参数l P2-xx 扩展参数l P3-xx 通讯参数l P4-xx 诊断参数2.2 可编程控制器PLC可编程控制器也叫工控机，（即：工业控制计算机）是家庭计算机的上位计算机，也叫PLC机。定义是PLC是一种数字操作系统，专为工业环境而设计的。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。按输出接线分PLC有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出3种形式。鉴于“金”字号试验台目的在于进行伺服控制设计，特选用台达EH

18、（晶体管）PLC。DVP-40EHOOTS系列为高速精密定位主机；主机点数：40；最大I/O点数：512点；程序容量：16KSteps；指令执行速度：0.24S（基本指令）；通讯端口：内置RS232与RS485，兼容MODBUSASCII/RTU通讯协议；数据存储器：10000字符；档案存储器：10000字符；高速脉冲输出：20与32点数机种支持2点200kHz(YO,Y2);40点数机种支持2组AB相200kHz脉冲输出（Y0，Y1）（Y2，Y3），与2点200kHz脉冲输出（Y4，Y6）；内置四组硬件高速计数器；应用范围：高速三轴伺服焊接机高速裁板机棒材送料机生产线分散监控系统等。2.2.

19、1 DVP-40EH系列PLC硬件安装DIN铝轨的安装方法适合35mm的DIN铝轨，主机欲挂于铝轨上时，先将PLC下方的固定塑料片压入，再将PLC由上方挂上再往下压即可。欲取下PLC时，PLC底部下的固定塑料片，以起子插入凹槽，向上撑开即可，该固定机构塑料片为保持型，当所有的固定片撑开后，再将PLC往外取出。直接锁螺丝方式请依产品外型尺寸并使用M4螺丝。PLC具体尺寸如图10所示。图10 EH40PLC尺寸图PLC安装时，请装配与封闭的控制箱内，应保持四周各有不少于50mm的空间，以确保PLC散热能正常。2.2.2 DVP-40EH系列PLC配线连接（1）电源端输入配线DVP-EH系列PLC电

20、源输入为交流输入，在使用上应注意下列事项： 交流电源输入电压，范围宽度（100VAC240VAC），电源请接于L、N两端，如果将AC110V或220V接至+24V端或输入端，将造成PLC严重损坏，请使用者特别注意。 主机及I/O扩展机得交流电源输入时请同时作ON或OFF的动作。 主机的接地端使用1.6mm以上的电线接地。 当停电时间低于10ms时，PLC不受影响继续运行，当停电时间过长或电源电压下降将使PLC停止运行，输出全部OFF，当电源回复正常时，PLC也自动回复运行。（PLC内部具有停电保持的辅助继电器及内存器，使用者在作程序设计规划时应特别注意使用）。电源接线端如图11所示。图11 电

21、源接线图（2）输入点配线输入点信号为直流电源DC输入，接点如图12所示。 图12 输入点配线图（3）输出点配线DVP系列PLC晶体管输出模块如图13所示。图13输出点配线图 直流电源供应； 紧急停止； 电路回路保护用保险丝； 空端子； 因晶体管模块输出均为开集极输出（Open Collector），若Y0设置为脉冲串输出（使用PLSY指令），为确保晶体管模块能够动作正常，其输出提升电阻，必须维持输出电流大于0.1A。 因晶体管模块输出均为开集极输出（Open Collector），若Y0设置为脉冲串输出（使用PLSY指令），为确保晶体管模块能够动作正常，其输出提升电阻，必须维持输出电流大于0.

22、1A。 互斥输出：利用外部电路形成互锁，配合PLC内部程序，确保任何异常突发状况发生时，均有安全的保护措施。2.2.3 WPLSoft软件WPLSoft为台达电子-可编程序控制器DVP系列在WINDOWS操作系统环境下所使用之程序编程软件。WPLSoft除了一般PLC程序的规划及WINDOWS的一般编辑功能（例如：剪切、粘贴、复制、多窗口）外，另提供多种中/英文批注编辑及其它便利功能（例如：寄存器编辑、设定、文件读取、存盘及各接点图标监测与设定等等）。安装要求如表1所示。表1 WPLSoft安装要求2.2.4参数设置根据PLC技术手册，PLC通讯参数需要按照一下内容设定，确保PLC的通讯正常，

23、具体参数如图14所示。图14 PLC通讯参数设置2.3人机界面监控人机界面（HumanMachine Interaction，简称HMI），是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。是指人和机器在信息交换和功能上接触或互相影响的领域或称界面所说人机结合面，信息交换，功能接触或互相影响，指人和机器的硬接触和软触，此结合面不仅包括点线面的直接接触，还包括远距离的信息传递与控制的作用空间。人机结合面是人机系统中的中心一环节，主要由安全工程学的分支学科安全人机工程学去研究和提出解决的依据，并过安全工程设备工程学，安全管理工程学以及安全系统工程学去研究具体的解决方法手段

24、措施安全人机学。它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。现在大量运用在工业与商业上，简单的区分为“输入”（Input）与“输出”（Ouput）两种，输入指的是由人来进行机械或设备的操作，如把手、开关、门、指令(命令)的下达或保养维护等，而输出指的是由机械或设备发出来的通知，如故障、警告、操作说明提示等，好的人机接口会帮助使用者更简单、更正确、更迅速的操作机械，也能使机械发挥最大的效能并延长使用寿命，而目前市面上所指的人机接口则多界狭义的指在软件人性化的操作接口上。“金”字号试验台使用一台型号为DOP-A57BSTD（机种：台达A系列；面板尺寸

25、：5.7吋显示器；面板类型：8色灰度蓝白STN；控制界面：触控面板；电源：DC+24V）触摸屏2.3.1人机界面硬件安装人机界面的安装如图15所示。左图尺寸单位：mm图15 人机界面安装尺寸2.3.2 ScreenEditor软件人机界面编辑软件Screen Editor提供方便好用的模拟功能，使用者可于人及程序的设计过程中，先行于电脑端进行程序模拟动作与除错。而在人机软件里提供两种模拟功能，分别为离线模拟与线上模拟。当使用者编辑与编译完人机的程序后，直接使用电脑（不连接控制器）进行模拟人机画面动作是否正确。当使用者编辑与编辑完人机的程序后，直接使用电脑连接控制器，先行模拟人机动作是否正确。S

26、creen Editor软件安装要求如表2所示。表2 ScreenEditor软件安装要求2.4 DeltaVFD-B系列变频器变频器的英文译名是VFD（Variable-frequency Drive），变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/过压/过载保护等功能。VFD-B系列变频器为台达高机能，是新一代高功能无感测向量型交流电机驱动器。具有功能齐全、调速精度高、稳定性好及可应用范围广等特点。可广泛应用于建筑、石化、冶金、钢铁、能源、电力、楼宇、环保等国民经济各行各业。本设计使用一

27、台型号为VFD007B43A（VFD-B系列；1HP；适用最大电机0.75KW；输入电压：230V3-PHASE；A版本）变频器。台达变频器跟PLC一样有不同的系列，在使用时要选用适合自己设计要求的产品，我此次设计使用的是VFD-B系列的。在使用时要仔细看它的配线图，不要接错线，不然会烧坏变频器。下面我简单的对几个重要的端子介绍一下：R,S,T(R/L1，S/L2，T/L3)为商用电源输入端，根据你的需要接电源。U,V,W（U/T1，V/T2，W/T3）为交流电机驱动器输出与感应电动机接续。P1，P2为功率改善DC电抗器连接端，安装时请将短路片拆除，P-B,P2/B1-B2，刹车电阻连接端子，

28、请依选用表选购，P2-N,P2/B1-N刹车制动模组选择端。常用的控制端子为：FWD（正转运转-停止指令），REV（反转运转-停止指令），JOG（寸动运转-停止指令），EF（外部异常输入），TRG（外部计数输入）6。认真阅读说明书，选择相应的异步电机与其连接。接线端子练好后，调试一下，看异步电机是否能正常工作，如果能，改变变频器的输出频率，观察异步电机的速度的变化。2.4.1变频器硬件安装交流电机驱动器应使用螺钉垂直安装，放于固定结构体上，请勿倒装、斜装、或水平安装。同时电器运转时，会产生大量热量，驱动器安装应注意通风散热，以防止电机驱动器的周围温度超过规范值。请勿将各种纤维、纸片、木片或金属

29、碎块等异物进入交流电机驱动器或粘附於散热风扇上，否则可能发生火灾事故。交流电机驱动器的安装尺寸如图16所示。图16 安装尺寸图2.4.2变频器配线电源一定要连接於交流电机驱动器的主回路电源端子R/L1,S/L2,T/L3。如果将电源错误连接於其它端子，则将损坏交流电机驱动器。另外应确认电源应在铭牌标示的允许电压/电流范围内。通电后如要改变接线，首先应关掉电源，并必须注意回路直接部分滤波电容完成放电需要一定时间。为避免危险，要等待充电指示灯熄灭，再用直流电压表测试。确认电压值小于25Vdc安全电压后，才能开始作业，否则，由于有残留电压，电路短路时会发生火花，所以最好在无电压条件下进行作业。VFD

30、-B交流电机驱动器的标准配线如图17所示。图17 VFD-B交流电机驱动器的标准配线图2.4.3变频器参数设置依参数的属性区分为12个参数群，使用参数设定上更容易，在大部分的应用中，使用者可根据参数中相关参数设定，完成启动前的设定。12个参数群如下所示。00：用户参数 06：保护参数01：基本参数 07：电机参数02：操作方式参数 08：特殊参数03：输出功能参数 09：通讯参数04：输入功能参数 10：回授控制参数05：多段速以及自动程序运转参数 11：多组电机控制参数结合本次设计，具体参数设定如下：l 01-00：50l 01-01：50l 01-02：220l 01-03：0.1l 02

31、-00：002.5欧姆龙增量式编码器编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。编码器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码器光栅的线数决定。需要提高分辨率时，可利用90度相位差的A、B两路信号进行倍频或更换高分辨率编码器。“金”字号试验台使用一台欧姆龙E6B2-CWZ6C1000P/R0.5M（增量式；24V；1000P/R；NPN开路集电极）编码器，用于读

32、取异步电机转速信号。2.5.1编码器硬件安装E6B2-CWZ6C增量式编码器尺寸如图18所示。图18 E6B2-CWZ6C尺寸图2.5.2编码器配线表3 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注：1、屏蔽线的外芯不能与内部以及外壳连接。2、A相、B相、Z相都为同一回路。3、通常GND要接到0V，或者请接地。3控制任务的实现“金”字号试验台主要完成在PLC控制下两台伺服电机的正、反转以及联动动作的实现，同时由人机界面实现设备的运转监控。设计过程中结合实际情况，加入了交流变频器以及编码器。最终实现了由PLC根据编码器采集的变频器控制的三相异步电机转速信

33、号控制两台伺服电机完成实际速度跟随动作。同时试验台也可作为PLC、变频器、伺服单独的试验台，实现教学研究。原理如图19所示。图19 “金”字号实验台程序流程图上述论文中对“金”字号试验台用的部分设备单独做了介绍，以下将分别论述在整个课题研究过程中的主要通信和连接内容，以及控制任务的实现设计。3.1 电源模块 “金”字号试验台共安装有DVP-EH PLC一台，AB系列伺服驱动器两台，VFD-B变频器一台，根据供电情况，“金”字号试验台需要单项220V交流电、三相380V交流电以及24直流电。其中由PLC可以引出24V直流电，为了节约成本，所需的24V直流电由此引出。并从实验室电源处引用其他设备所

34、需电源。3.2三相异步电动机与编码器连接“金”字号试验台使用一台轴颈14mm电机，而编码器轴颈为6mm，同时编码器自带具有缓冲功能的内径6mm的塑料管。为实现电机与编码器的对接。特到机电系设计制作以个联轴器，具体尺寸如图20所示。图20 联轴器尺寸图3.3 PLC与增量式编码器连接EH系列PLC的高速计数器功能实现编码器计数。EH机种支持的高速计数器，C235-C240为程序中断型高速计数器，计数总频率为20KHz，单独使用，计数频率可达到10KHz。C241C254为硬件高速计数器（HHSC），EH机种四个HHSC（HHSC0-3），HHSC,1脉冲输入频率可达200KHz，HHSC2,3可

35、达20KHz（单相或AB相均可），40EH机种HHSC0,1,2,3都可达到200KHz。其中C251-C254使用2相2输入计数模式，又称为AB相模式，参考模式如表4所示。表4 PLC计数器模式分配表 输入型式X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13X14X15X16X17C251ABRSC252ABRSC253ABRSC254ABRSA：A相输入 B：B相输入 S：启动输入 R：复位输入 “金”字号实验台采用C251高速计数器，连线方式如图21所示。图21 E6B2-CWZ6C增量式编码器接线图3.3.1 硬件高速计数器的系统架构（1）HHSC0-3均设置有由外部输入的复位

36、（Reset），启动（Start）的信号，同时也可通过内部特M，M1272/M1274/M1276/M1279的设置，作为启动信号。（2）使用高速计数器，若R及S的外部控制信号输入不使用，可以利用M1264/M1266/M1268/M1270及M1265/M1267/M1269/M1271设为True，将该输入信号的动作关闭，而其对应的外部输入可再作为一般输入点使用。（3）使用特M作为高速计数器，START/RESET控制输入，动作会受扫描周期影响。3.3.2计数行为模式选择EH的硬件高数计数器依计数模式不同，以特D1225-D1228设置，具有以下计数行为模式如下：表5 计数器模式3.4 P

37、LC与伺服驱动器连接3.4.1 台达EH系列PLC与ASDA-AB系列伺服驱动器搭配接线图ASDA-AB系列与PLC连线包括归原点、寸动、加减速时间设定、相对位置定位、绝对位置定位、监控脉冲数。本次毕业设计最终是要完成伺服电机的速度跟踪，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，最终确定PLC与伺服驱动器的接线如图22所示。图22 PLC与伺服驱动器接线图3.4.2参数设定l P1-00=2（脉冲输入加符号）l P1-01=0（内部位置寄存器控制模式Pt设定）l P2-10=101（SON伺服启动，内定值DI1）l P2-11=104（清楚脉冲计数功能，接点接于

38、DI2）l P2-15=102（清除异常，接点接于DI5）l 其它相关设定：P1-34,P1-35,P1-36（加减速设定）3.5人机界面与计算机及PLC通信3.5.1 COM Port上下载台达人机除了可使用USB上下载画面资料外，也提供了使用COM Port上下载的功能。在Screen Editor中，可由设定模组参数选项中选择要使用USB或是COM Port上下载画面资料。点击“Download Port”后，会出现COM Port选单，可选择要使用哪个COM Port接收画面资料，选择好之后，人机便会咨询是否要使用Bypass模式，选择NO，人机便会开始等待电脑传送画面资料，此时按下软

39、件的下载，便可开始下载画面资料。使用USB下载资料需要USB数据线，结合人机界面需设定模组参数如图23所示。图23 通讯参数设置3.5.2 Bypass模式透过Bypass模式，可以直接将电脑传送过来的资料由人机COM接收，再由人机另一个COM传送出去。利用此功能，当在做系统规划时，便可直接透过人机更新控制器的程序。举例来说，当人机COM1连接PLC，若在程序规划过程中需要更新PLC程序，并不需要将连接在COM1的PLC移除，再把PLC接到电脑上更新程序。可以直接使用Bypass模式将PLC程序透过COM2传到人机，再由COM1将PLC程序下载到PLC。点击“Download Port”后，会

40、出现COM Port选单，可选择要使用哪个COM Port接收画面资料，选择好之后，人机便会咨询是否要使用Bypass模式，选择YES,人机便会进入Bypass模式。按下CANCEL则结束Bypass模式。3.5.3 参数设定根据人机界面技术手册，“金”字号使用的人机界面需要与PLC通讯时需要设定一下通讯参数，以确保通讯正常。具体参数参数如图24所示。图24 参数设置4实验结果分析本次设计为伺服电机控制实验装置的设计，根据设计要求分别实现了伺服电机的正、反、双伺服电机的联动以及伺服电机跟随动作。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，

41、由于PLC中有四个硬件高速计数器模块（HHSC0-3），他们分别有不同的读写I/O点，因此在使用过程中需要与程序编程过程机密集合，防止I/O点的重复使用。伺服电机运转模式有速度、位置以及扭矩模式，不同的模式有不同的配线方式以及参数设置。本次设计主要使用到位置模式，因此配线要严格按照位置模式的配线连接。调试过程中出现电机转速异常、转向相反以及停转等现象，注意检查伺服驱动器的连线和参数设定是否准确。PLC为伺服驱动器提供脉冲信号实现伺服电机的定位和定速。接线过程中一定要确保Y0、Y1的准确连接，否则电机可能实现转向相反或者停转现象。人机界面实现对电机转速和方向的监控，主要是通过对PLC程序的读取和

42、修改，因此在对人机界面进行编程过程中，一定注意与PLC的正确通信。同时在“金”字号试验台由于设备较多，电源也用到了380V、220V的交流电和24V直流电，因此注意用电安全，保证接触良好的同时也要防止信号间的干扰。5总结本次设计为伺服电机控制实验装置的设计，主要完成在PLC控制下，两台伺服电机实现正、反转及联动动作。经过将近十四周的努力，最终完成了“金”字号试验台的硬件安装。经过调试运行，基本实现毕业设计所有要求。同时毕业设计中在“金”字号试验台加入变频器、三项异步异步电机、编码器设备。完成毕业设计的同时，也增加了设计难度，但这并没有使我感到害怕，反而在设计过程中使我感觉到了我在一些专业知识上

43、的匮乏，增加我求知的欲望，通过毕业设计使我对四年来所学的专业知识进行了系统而全面的总结。但我知道自动化的知识远不止这些，相信离开学校之后，我将继续努力，工作的同时，继续学习专业知识。争取在自动化专业有所建树。经过本次毕业设计，自己从中学到很多东西，虽然此次设计所用到的设备自己并没有在课堂上学过，接触到的都是些新东西，但凭着我对欧姆龙和西门子的了解，学起台达PLC来也很容易上手，这不仅仅是对我学过的专业知识的一次巩固，也是对自动化设备的一次直接接触，了解了自动化设备在工业中的实际应用和安装，同时也培养了自己的团队精神，我和自己的另一个搭档分工合作，碰到问题共同解决，收到了很好的效果，团队的力量是

44、强大的，单凭一个人的力量有些事情是做不成的，同时还树立了自己工作能力的信心，对自己以后学习、生活及工作有非常重要的影响。通过设计，提高了自己的动手能力、全面思考问题的能力以及把握未来自动化技术的发展方向。当然从本次毕业设计中自己也从中找出了自己缺点以及优点。缺点是自己眼高手低，遇事想当然，不能熟练灵活得运用专业知识，思考问题不全面，不能充分的结合实际，相信自己会在以后的工作及生活中渐渐的弥补自身缺点，并发挥自己的优点。此外，在本次毕业设计中，得到了学校自动化教研室的老师以及同专业和电子系同学的帮助，在此一同表示感谢。参 考 文 献1邓秋香，使鹏举.触摸屏的原理和应用M.北京：机械工业出版社 2

45、007.32胡崇岳.旋转编码器的原理和应用J.上海:上海多普机电,2007.3张培仁，孙力.伺服驱动器的应用介绍M.北京：清华大学出版社，2007.4王辉.触摸屏通信协议设置J.上海:复旦大学出版社,2007 5刘立仁.PLC的发展与应用实例M.北京:机械工业出版社,1998. 6Y.Kawakami,TJam.Newdesign Methodof Decoupling Control Systemfor Vector ControledInductionMotor.Kawabata,20047D.Vaes,W.souverijins,J.Decuyper,J.Swevers,P.Sas.De

46、couplingfeedbackcontrolforimprovedmultivari-ablevibrationtestrigtracking.ProceedingsofISMA20028王敏强.伺服电机驱动器技术与应用M.北京：机械工业出版社，20039王明生，聂靖浩.伺服电机的原理与应用M.北京：机械工业出版社，200410王爱玲，叶明生.伺服电机与异步电机的区别介绍M.武汉：武汉理工大学出版社，200311ASDA-AB伺服驱动器应用技术手册2007.312DVP PLC应用技术手册【硬件篇】 2007.313DVP PLC应用技术手册【程序篇】 2007.314DOP系列人机界面使用手册2006.615VFD-B高机能、向量控制交流电机驱动器使用手册2007.3附录一：实验台回路接线图附录二：“金”字号实验台附录三：“金”字号实验台正视图附录四：“金”字号实验台上视图附录五：“金”字号实验台侧视图致谢