无轴传动控制实验平台的开发研究

摘要

在印刷业领域，无轴传动技术已经不再陌生，逐渐成为国际认同的新概念。无轴传动技术提高了印刷的灵活性，改善了印刷的质量，简化了机械部件，提供了较大的机械灵活性，降低了预处理时间，使得印刷机在高速运转时更加平稳，消除了传统机械轴和齿轮箱传动的限制和缺陷从而改进了印刷质量，降低了制造成本。人们从有轴技术的概念中走出来后，以极快的速度接受了无轴技术，并成为了当前数控技术研究的热点。
　　 由于现有的无轴传动技术基本上用于印刷或纺织机械，印刷机就作为了研究无轴传动技术的必要设备，但现有条件下，无轴传动研究机构中昂贵的印刷机械配备并不能得到普及，于是需要开发一套无轴传动控制实验平台，用于无轴传动印刷设备中的功能测试，以相互独立的伺服电机组模拟印刷机上的胶印和柔印机组，进行模拟印刷机离线实验：即测试无轴传动系统的运动和逻辑控制算法，在工控机上运行控制程序控制伺服电机的启动、停止、加速、减速等运动功能；测试无轴传动控制算法的可行性和可靠性；测试SERCOS从站的硬件和控制算法，Profibus I/O从站数字量输入输出功能等。将研究出的无轴传动技术成果投入到实际的生产中，进一步完善无轴传动技术在印刷业上的应用。
　　 本课题的具体工作先使用3D绘图软件SolidWorks设计出控制实验台规格，在工厂制作完成该实验台后再以软PLC技术为平台，基于SERCOS接口技术，设计无轴传动控制实验平台的软硬件部分，采用以工控机和现场总线通讯卡为主的开放式控制平台，其中用SERCOS总线实现运动控制，Profibus总线实现逻辑控制，并采用符合IEC61131-3国际标准的软PLC软件CoDeSys为开发和调试工具，完成无轴控制系统平台的软件开发，最终实现无轴伺服电机组高速，高精度的运动和逻辑控制。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.1.1 课题来源

1.1.2 无轴传动技术研究现状与发展趋势

1.1.3 研究目的及意义

1.2 无轴传动技术概述

1.2.1 印刷机的共轴传动技术

1.2.2 刷机的无轴传动技术

1.3 论文结构及主要内容

第2章 无轴传动控制实验平台的硬件结构

2.1 实验平台的构建

2.2 本试验平台所用交流伺服电机简介

2.3 交流伺服驱动器的使用

2.3.1 系统基本配置连接

2.3.2 驱动器面板示意图及各接口信号定义

2.3.3 连接与配线

2.3.4 接线和屏蔽

2.3.5 驱动器和电动机接线

2.3.6 试运转的安全规范

2.4 本章小结

第3章 无轴控制实验平台的现场总线控制

3.1 实验平台的运动控制现场总线

3.2 实验平台的逻辑控制

3.3 开发控制系统现场总线硬件平台

3.4 本章小节

第4章 CoDeSys软件体系介绍

4.1 软件体系结构

4.2 CoDeSys的五种语言

4.3 软件中的功能组件及模块

4.3.1 运动控制及其组件

4.3.2 HMI（Human Machine Interface）人机界面

4.3.3 PLC配置（PLC Configuration）

4.3.4 库文件管理

4.3.5 TASK任务调度

4.4 本章小节

第5章 CoDeSys设计平台的关键技术

5.1 运动、逻辑控制流程

5.2 同步运动控制

5.3 单轴运动控制模块

5.4 逻辑控制程序的编写

5.4.1 上使能逻辑控制

5.4.2 准备控制

5.4.3 运行控制

5.4.4 低速控制

5.4.5 点动控制

5.4.6 停止控制

5.5 程序运行中的监控方法

5.5.1 I/O模块的状态监控

5.5.2 全局变量状态监控

5.6 本章小节

第6章 无轴传动控制实验平台的人机界面设计

6.1 可视化界面的编程环境

6.1.1 CoDeSys的可视化编辑器

6.1.2 可视化界面的组成

6.2 人机界面的设计

6.2.1 主界面的设计与运行方法

6.2.2 固定加速度监控界面

6.3 本章小节

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢