運動控制實訓報告

1、 成績 批閱教師 期 日 運動控制實訓系統(tǒng)實訓報告 課程名稱 專業(yè)班級 學 號 學生姓名 指導教師 日 5 月 12 年 2013 目錄 項目一.1 1.1項目名稱.1 1.2電梯模型設計內(nèi)容及要求.1 1.3電梯模型設計分析及設計思路.1 1.4電梯模型設計方案設計說明.2 1.5電梯模型設計完整電路原理分析.3 1.6電梯模型設計制作、調(diào)試情況.10 1.7電梯模型設計實訓成果.10 項目二.11 2.1項目名稱.11 2.2步進電機驅(qū)動設計內(nèi)容及要求.11 2.3步進電機驅(qū)動設計題目分析及設計思路.11 2.4步進電機驅(qū)動設計方案設計說明.11 2.5步進電機驅(qū)動設計完整電路原理分析.1

2、2 2.6步進電機驅(qū)動設計制作、調(diào)試情況.13 2.7實訓成果.13 實訓心得體會.14 附錄.14 項目一 1.1項目名稱 電梯模型控制 1.2電梯模型設計內(nèi)容及要求 內(nèi)容： 一、接收并登記電梯在樓層以外的所有呼叫指令信號，給予登記并輸出登記信號； 二、根據(jù)最早登記的信號，自動判斷電梯是上行還是下行，這種邏輯判斷稱為電梯的定向。電梯的定向根據(jù)首先登記信吃的性質(zhì)可分為兩種。一種是指令定向，指令定是把指令指出的目的地與當前電梯位置比較得出“上行”或“下行”結論。例如，電梯在二樓，指令為一樓則向下行；指令為四樓則向上行。第二種是呼梯定向，呼梯定向是根據(jù)呼梯信號的來源位置與當前電梯位置比較，得出“上

3、行”或“下行”結論。例如，電梯在二樓，三樓乘客要向下，則按AX3，此時電梯的運行應該是向上到三樓接該乘客，所以電梯應向上。 三、電梯接收到多個信號時，采用首個信號定向，同向信號定向，同向信 號先執(zhí)行，一個方向任務全部執(zhí)行完后再換向。例如，電梯三樓，依次輸入二樓指令信號、四樓指令信號、一樓指令信號。如用信號排隊方式，則電梯下行至二樓上行至四樓下行至一樓。而用同向先執(zhí)行方式，則為電梯下行至一樓上行至二樓上行至四樓。顯然，第二種方式往返路程短，因而效率高。 四、具有同向截車功能。例如，電梯在一樓，指令為四樓則上行，上行中三樓有呼梯信吃，如果該呼梯信號為呼梯向（K5），則當電梯到達三樓時停站順路載客；

4、如果呼梯信號為呼梯向下（K4），則不能停站，而是先到四樓后再返回到三樓停站。 五、一個方向的任務執(zhí)行完要換向時，依據(jù)最遠站換向原則。例如，電梯在一樓根據(jù)二樓指令向上，此時三樓、四樓分別在呼梯向下信號。電梯到達二樓停站，下客后繼續(xù)向上。如果到三樓停站換向，則四樓的要求不能兼顧，如果到四樓停站換向，則到三樓可順向截車。 電路的形式不限，實訓具體要求如下： 要求： 1. 畫出控制系統(tǒng)的框圖，說明系統(tǒng)方案設計的思路、理由或依據(jù)； 2. 選擇、確定組成控制系統(tǒng)的各個單元，并闡述選擇確定的原則或依據(jù)； 3. 畫出完整的電氣原理圖，介紹整體電路的工作原理； 4. 如采用PLC控制，給出控制程序的流程圖、梯形

5、圖，并說明程序的工作原理。如采用單片機控制，給出單片機程序的流程圖和清單，說明程序的工作原理。 制作控制系統(tǒng)電路，驗證設計、制作是否正確。5. 1.3電梯模型設計分析及設計思路 設計技術要點：1.同時呼梯信吃指令的登記設計（例如：一樓、二樓、三樓同時呼梯），輸出保持，直至各信號被運行，清除信號登記；2.電梯最短路徑運行模式設計（即最高效率運行）3.設計時還需考慮電梯的停層時間（為了模擬電梯開門和關門時間）和平層（與電梯地板平齊）。 1 頁14 共 頁 第注意事項：1.信吃的判別（邏輯判別），例如：根據(jù)信吃判別電梯上行還是下行；2.西門子PLC S7200電源輸入公共端和輸出公共端分別至+24V

6、和+5V； 方案： 方案一：利用三菱梯形圖仿真軟件編輯電梯運行梯形圖，下載編輯好的程序至三菱PLC中，根據(jù)實驗室條件電梯模型搭硬件電路，控制電梯的模擬運行； 方案二：利用西門子PLC S7200編程軟件編輯電梯運行程序，下載已編輯好的程序至西門子PLC S7200/CPU 226中，根據(jù)實驗室條件電梯模型搭硬件電路，控制電梯的模擬運行； 1.4電梯模型設計方案設計說明 方案確定：由于實驗室只擁有西門子PLC S7200/CPU 226實驗設備以及西門子專用PLC編程軟件，因此，采取方案二，也即利用西門子PLC S7200編程軟件編輯電梯運行程序，然后下載已編輯好的程序至西門子PLC S7200

7、/CPU 226中，根據(jù)據(jù)實驗室電梯模型搭硬件電路，控制電梯的模擬運行。 電路系統(tǒng)框圖及框圖原理： PLC輸入端口公共端(+24V) S7200/CPU 開關量實驗板 輸入： 計算機 226 PLC 電梯實物模型 PLC輸出端口公共端(+5V) 框圖原理：通過計算機將已編輯好的電梯程序下載至S7200/CPU 226 PLC中，然后將PLC輸入端口與輸出端口依據(jù)對應的PLC輸入輸出端口地址對應表進行與開關量實驗板電梯實物模型對應開關端口進行連線，最后連接輸入輸出公共端，注意開關量實驗板上的-24V公共端和-5V公共端應連接至一起。 2 頁14 共 頁 第1.5電梯模型設計完整電路原理分析 完整

8、PLC接口圖： 輸入輸出地址分配表： 名稱 元件名 地址編號 名稱 元件名 地址編號 一層位置開關 SQ1 I0.0 一層上行呼梯 SB5 I1.0 二層位置開關 SQ2 I0.1 二層上行呼梯 SB6 I1.1 三層位置開關 SQ3 I0.2 三層上行呼梯 SB7 I1.2 四層位置開關 SQ4 I0.3 二層下行呼梯 SB8 I1.3 一層指令開關 SB1 I0.4 三層下行呼梯 SB9 I1.4 二層指令開關 SB2 I0.5 四層下行呼梯 SB10 I1.5 三層指令開關 SB3 I0.6 四層指令開關 SB4 I0.7 輸出： 名稱 元件名 地址編號 名稱 元件名 地址編號一層指令登

9、記 L3 Q0.0 一層上行呼梯 N L7 Q1.0 二層指令登記 M1停轉，自動開門 L4 Q0.1 二層上行呼梯 門到位了？ L8 Q1.1 三層指令登記 L5 Q0.2 三層上行呼梯 L9 Q1.2 四層指令登記 L6 Q0.3 二層下行呼梯 L10 Q1.3 上行指示 L1 Q0.4 三層下行呼梯 L11 Y Q1.4 下行指示開關門電動機 L2 M2停轉，控制過程結束Q0.5 四層下行呼梯 L12 Q1.5 上行驅(qū)動 KM1線圈 Q0.6 開門模擬 L13 Q1.6 下行驅(qū)動 KM2線圈 Q0.7 關門模擬 L14 Q1.7 3 頁14 共 頁 第PLC程序流程圖： 用按鈕選擇目的樓

10、層和運行方向 N 門關閉了嗎？ 自動關門 Y 拽入電動機M1串入阻抗降壓啟動 短接阻抗M1低速運行 N 到達預選樓層了嗎？ Y M1低速，串入阻抗制動 分兩級短接阻抗，M1低速運行行 N 到達停層位置了嗎？ M1反轉 是否超時停層位置 4 頁14 共 頁 第PLC程序： 5 頁14 共 頁 第 6 頁14 共 頁 第 7 頁14 共 頁 第 8 頁14 共 頁 第 9 頁14 共 頁 第 電梯模型設計制作、調(diào)試情況1.6 編程軟件編好的四層電梯模型程序下載至PLC將計算機中利用西門子專用輸出PLCSTOP狀態(tài)），之后，按照（下載程序時需將PLC S7200中，PLC置于輸入地址分配表進行輸入輸

11、出端口與開關量實驗板上的模擬小型電梯系統(tǒng)連線，輸1.PLC最后，對各模塊供電。供電完畢即可按要求運行，此中遇到的問題有：接線指導書進PLC入輸出模塊公共端如何供電未知，解決此問題的辦法是：參照+24V行相應接線；2.電梯不運行，解決的辦法：查找電源供電狀況，結果電源模擬電梯模型沒有按照+5V沒有電壓輸出，原因是保險燒壞，更換保險；3.與及要求樓層停層；解決的辦法：從新檢查程序，更正錯誤程序，使得程序按照規(guī)定 要求運行。 電梯模型設計實訓成果1.7 當電梯處于基站，關門等運行狀態(tài)時，此時按基站外呼按鈕，信號經(jīng)按鈕傳開關門電動機（程序模M2PLC判斷為本層開門，再將信號傳輸?shù)捷數(shù)絇LC，經(jīng)秒）輸出

12、開門信號，電梯開門。經(jīng)延時，電梯自動關門。也可按關門按3擬延時開門結束后開門時顯示板上的開門顯示發(fā)光二極管點亮，鈕，使電梯提前關門。如果內(nèi)選指令選四層關門時關門顯示發(fā)光二極管點亮，關門結束后熄滅。熄滅。閃亮，當手離開上，顯示屏上的發(fā)光二極管L4按鈕，則指令經(jīng)串行傳輸?shù)絇LC核實信按鈕后，信號被登記，內(nèi)選按鈕指示燈也點亮，電梯定為向上運行。PLC電梯開始按給定曲線號后，可將運行信號傳輸?shù)礁鱾€工作部位并發(fā)出運行指令。使電梯運行的速度不斷校正，運行，其給定速度信號不斷與速度反饋信號比較，電梯每到一個樓層限位開關， 曲線盡量符合理想的運行曲線，使電梯運行平穩(wěn)。里的“先行樓層”不斷尋PLC開關便接通一次

13、，層樓指示變化一次。運行過程中或下到GU索樓層呼梯指令信號。當“先行樓層”導索到呼梯指令后，上到站鐘制動系發(fā)出換速信號，電梯開始減速運行,發(fā)出到站指示，經(jīng)延時，站鐘GDPLC電梯停穩(wěn)后，發(fā)出開門信號，電梯開門。經(jīng)延時，關門時統(tǒng)工作，電梯停穩(wěn)。 間到，發(fā)出關門信號，電梯又開始關門。如沒其運行方向按內(nèi)選指令和外選召喚與內(nèi)選的相對位置而定。電梯門關好后， 有任何指令，電梯就地待命。 10 頁14 共 頁 第項目二 2.1項目名稱 步進電機驅(qū)動 2.2步進電機驅(qū)動設計內(nèi)容及要求 內(nèi)容： 用三個發(fā)光管指示燈代替步進電機的三相繞組，試設計、制作一個“單三拍”驅(qū)動控制電路，使步進電機能在0V、5V的電壓控制

14、方向和5V的控制脈沖的作用 。電路形式不限。下“正轉”或“反轉”： 要求1.畫出電路的系統(tǒng)框圖，說明電路方案設計的思路、理由或依據(jù)； 2.分單元畫出各單元具體的電路圖，闡述電路的工作原理，介紹電路中主要元器件的作用及其參數(shù)的確定原則或依據(jù)； 3.畫出完整的電氣原理圖，介紹整體電路的工作原理、性能或特點； 4.如果采用了單片機，給出單片機程序的流程圖、清單并說明程序的工作原理。 制作實物電路，驗證設計、制作是否正確。5.2.3步進電機驅(qū)動設計題目分析及設計思路 設計技術要點：1.步進電機的驅(qū)動控制的“單三拍”驅(qū)動控制電路的設計；2.步進電機在低電平+0V和高電平+5V的情況下控制步進電機運轉方向

15、；3.+5V 的控制脈沖控制轉速。設計方案： 方案一：使用專門的電機驅(qū)動芯片ULN2003A來驅(qū)動電機運行，驅(qū)動芯片的優(yōu)點是便于電路的規(guī)模化集成，且驅(qū)動電路簡單，驅(qū)動信號很穩(wěn)定，不易受外界環(huán)境的干擾，因而設計的三相步進電機單三拍驅(qū)動控制系統(tǒng)好； 方案二：使用數(shù)字芯片與非門（或非門）、RS觸發(fā)器等電子元器件搭建步進電機驅(qū)動電路驅(qū)動電機的運行。這種方案的電路優(yōu)點是使用電子器件連接，電路比較簡單，但易受干擾，信號不穩(wěn)定，不便于較大電路的集成，使用時不方便，連接時容易出錯。 2.4步進電機驅(qū)動設計方案設計說明 方案的確定：由于實驗室具有+5V的控制脈沖控制步進電機的轉速，以及0V（可以接地）和+5V的

16、穩(wěn)壓源，因此考慮實驗室條件，選擇方案二，也就是使用 觸發(fā)器進行設計步進電機的單三拍控制電路。數(shù)字芯片與非門、RS電路的系統(tǒng)框圖： 脈沖微機環(huán)形分配器功放步進電機運動方向控制 11 頁14 共 頁 第2.5步進電機驅(qū)動設計完整電路原理分析 電路原理圖： 注意事項：；CLR=1)即先讓CLR=0，再讓環(huán)形分配器開始工作時，先要清零1.( 控制電機的運轉方向；2.DIR 控制電機的運轉頻率，也即控制步進電機的轉速；3.CLK步進電機單三拍控制操作原理說明： 按電路原理圖連接好電路，通過對RS觸發(fā)器R端輸入一低電平，之后接回高電平（用開關按鈕的常開、常閉觸點分別接地和+5V即可實現(xiàn)），對驅(qū)動控制電路清

17、零，然后對DIR電機運轉方向進行控制（高電平正轉，低電平反轉），可 設任一運轉方向，最后調(diào)節(jié)時鐘脈沖，即可控制步進電機轉速。 12 頁14 共 頁 第 步進電機單三拍驅(qū)動控制電路工作原理說明： 步進電機三相接線圖如上圖所示：U1、V1、W1接電源，分別有三個控制開關，分別是：清零控制、輸出脈沖頻率控制、方向控制。如果給處于錯齒狀態(tài)的相通電，則轉子在電磁力的作用下，將向磁導率最大（即最小磁阻）位置轉動，即向趨于對齒的狀態(tài)轉動。 三相步進電機在三相單三拍工作方式運行時，通電順序為：ABCA;如果給定工作方式為正序換相通電，步進電機正轉，如果按反序通電換相，步進電機反轉。步進電機運轉的速度是由輸入到

18、A、B、C三相繞組的頻率所決定的。脈沖的頻率越高，電機的運轉速度越快，否則，速度就越慢。因為控制5V的高速脈沖輸出即可控制步進電機轉速。 2.6步進電機驅(qū)動設計制作、調(diào)試情況 依照步進電機PROTEUS原理圖進行實物接線，通過對RS觸發(fā)器R端輸入一低電平，之后接回高電平，對驅(qū)動控制電路清零，然后對DIR電機運轉方向進行控制，觀察電機運轉方向可否改變（即是否正傳和反轉），最后，調(diào)節(jié)控制脈沖頻率觀察電機運轉速度是否發(fā)生改變？若隨著輸出脈沖頻率的增大，電機轉速上升，反之，電機轉速則下降，那么調(diào)速成功。 在此制作過程做遇到的問題有：1、步進電機運轉不穩(wěn)定，出現(xiàn)失步和跳步的現(xiàn)象；解決問題的辦法：重新檢查所焊接（或連接的電路），發(fā)現(xiàn)其中一與非門連接電路存在缺焊情況。 2.7步進電機驅(qū)動設計實訓成果 實現(xiàn)了步進電機的“單三拍”驅(qū)動控制，轉速控制（5V輸出脈沖頻率）以及使步進電機能在0V、5V的電壓控制方向，也即實現(xiàn)了步進電機的“正轉”和“反轉”。 13 頁14 共 頁 第 實訓心得體會： 通過對為期四周的運動控制實訓的設計，從中受益頗多。很感激老師的辛勤指導，從開始的興趣昂然的查資料到設計中的茫然再到后來設計成功時的喜悅，這個中滋味只有真正投入到設計當中去才能深切的體會到。 在此，我學到了很多書上所學不到的，也體驗到了許多以前未體會過的辛苦?？偟膩碚f，受益良多！在設計過