基于可编程逻辑控制器的协同运动控制系统的研究

摘要

随着科学技术的不断进步，机械产业朝着精密化发展，运动控制也向着精确化和快速化的方向发展，所以开发精准快速的位置控制技术即运动的快速准确定位显得日益重要。因此开发功能强大、实用性好、定位精度高以及使用成本低的运动定位技术具有广阔的应用市场。
　　本文研究的是一个基于可编程逻辑控制器的两轴协同运动控制系统，采用西门子可编程逻辑控制器作为上位控制单元，控制伺服驱动器，进而按照设定的速度和加速度带动滚珠丝杠和工作部件完成定位运动。该系统可用于工业生产的多个方面，而且可以扩展到多维的运动定位系统。
　　论文的主要工作有以下几个部分构成:
　　1、根据使用环境条件、系统的机械强度和运动精度要求，以及运动实现的基本形式，利用相互垂直的滚珠丝杠作为运动的主体，达到了平面定位的要求。
　　2、利用西门子T-CPU协调两轴运动，结合IM174的硬件特性和电气参数构建了两轴协同运动控制系统。
　　3、借助西门子T-CPU的硬件组态和通讯设置，在S7-Technology软件下组态虚拟轴和运动控制轴以及对应的虚拟凸轮盘，实现了协同运动控制，并进一步分析运动定位系统的误差和影响因素。
　　实验结果表明，该运动控制系统性能稳定，自动化程度高，运动速度和位置误差满足设计要求和工业生产的需求。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 选题背景与研究意义

1．1．1 选题背景与课题来源

1．1．2 课题研究的目的及所需要完成对工作

1．1．3 课题的主要意义

1．2 课题所涉及的研究领域、发展现状以及未来趋势

1．2．1 直流和交流控制系统

1．2．2 开环和闭环控制系统

1．2．3 模拟和数字控制系统

1．3 可编程逻辑控制器在运动控制方面的优势

1．4 本文研究的主要内容

2 运动控制系统机械与控制总体方案

2．1 现场环境和厂方要求

2．2 机械部分实现方式的的确定

2．2．1 十字滑块定位系统

2．2．2 陀螺仪式二维运动定位系统

2．2．3 系统的主要特性

2．3 章节小结

3 控制系统的硬件选型

3．1 伺服电机的选型

3．1．1 电机的基本类别

3．1．2 步进电机和伺服电机的比较

3．1．3 伺服电机的选型规则

3．1．4 伺服电机的软件选型方法

3．2 伺服电机控制方案的确定

3．2．1 松下MINAS A5伺服电机简介

3．2．2 伺服电机的控制方式

3．2．3 伺服电机的控制线路和参数设置

3．2．4 支持软件PANATERM

3．3 可编程逻辑控制器的选型

3．3．1 可编程逻辑控制器的简介

3．3．2 西门子可编程逻辑控制器的优势

3．3．3 西门子T-CPU在运动控制方面的优势

3．3．4 IM174模块的硬件介绍

3．4 电气原理图的绘制

3．5 章节小结

4 运动控制系统软件部分的构建以及控制程序的实现

4．1 T-CPU的硬件组态和通讯设置

4．1．1 硬件配置

4．1．2 系统的通讯设置

4．2 Technology组建轴及虚拟凸轮盘

4．2．1 轴的创建以及组态

4．2．2 虚拟凸轮盘的创建以及组态

4．3 可编程逻辑控制器程序的设计

4．4 系统误差的影响因素和误差分析

4．5 章节小结

5 结论

6 展望

参考文献

致谢