基于PLC的液晶屏上料机电控系统设计及研究

摘要

近年来随着我国平板显示产业全球市场份额进一步增大，设备配套能力的提升已经成为平板显示产业下一步健康持续发展的关键。北京清大天达光电科技有限公司根据中国大陆行业现状对G4.5液晶屏切割裂片线进行改造。本文作者参与了改造项目，针对上料机电控系统，主要的研究内容如下:
　　开展了硬件设计，以Q系列PLC为控制核心，采用定位模块、伺服驱动器和伺服电机，设计了具有三个自由度的上料机械手的运动控制系统。基于交流伺服控制原理，根据id=0电流控制的矢量控制策略和基于SVPWM算法的PWM调制方式，建立了采用PI调节方式的位置、速度、电流（转矩）三闭环交流伺服系统位置控制模型。Simulink仿真结果表明，设计的伺服系统模型中电机运动响应和位置跟踪性能良好，符合机械手定位控制要求。根据伺服系统模型设置伺服驱动器控制参数，在开机后机械手在PLC内置程序控制下完成上料过程。
　　开展了软件设计，采用PLC结构化编程工具GX Wors2设计了上料机电控系统控制程序，实现了上料机械手的手动、自动上料功能以及对上料过程的控制。采用LabVIEW开发平台设计上位机监控画面，实现了工艺参数的在线设置和读取;采用生产者消费者模式的框架结构编制了伺服电机控制程序，通过Modbus协议与下位机伺服驱动器通信，对电机手动、自动运行参数进行配置，实现了对机械手上料工况的实时监控。结果表明，该上料机人机交互方便快捷。
　　在液晶屏上料机生产制造后，对机械手在X轴方向的定位精度做测试实验，结果表明，机械手在X轴方向平均定位精度和重复定位精度分别达到3.7um/mm和0.7um，符合位置控制要求。

目录

声明

摘要

1．1 课题的来源

1．2 课题研究的背景

1．3 可编程控制器PLC技术发展

1．4 伺服控制技术发展

1．5 论文研究内容及章节安排

2．1 系统工作环境

2．2 系统总体要求

2．3 系统硬件结构

2．3．1 PLC模块

2．3．2 电机模块

2．3．3 人机交互

2．4 系统软件结构

2．4．1 PLC控制程序

2．4．2 上位机软件

2．5 本章总结

第三章 系统硬件设计及建模、仿真

3．1．1 CPU的选择

3．1．2 基板的选择

3．1．3 电源模块选择

3．1．4 I／O模块的选择及地址分配

3．1．5 定位模块的选择

3．2 伺服控制系统设计

3．2．1 伺服系统的构成

3．2．2 伺服系统位置控制原理

3．2．3 机械手伺服控制

3．3 永磁同步电机

3．3．1 电机模型

3．3．2 伺服系统控制方式

3．3．3 矢量控制策略

3．3．4 伺服系统闭环模型设计

3．3．5 调节器设计

3．3．6 伺服系统仿真及分析

3．4 电子齿轮比设计

3．5 伺服系统硬件设计

3．5．1 伺服系统接线

3．5．2 伺服系统数据传输

3．5．3 伺服电机脉冲控制方法

3．5．4 伺服驱动器参数设置

3．6 上位机

3．7 传感器的应用

3．8 本章小结

第四章 系统软件设计

4．1 PLC软件设计

4．1．1 PLC编程语言

4．1．2 PLC编程及调试软件

4．1．3 PLC程序设计

4．2 Labview软件设计

4．3 本章总结

5．1 上料机实物调试注意事项

5．2 上料机调试

5．3 定位精度和重复定位精度检测

5．4 本章总结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢