運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、成績(jī)批閱教師日 期 運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告課程名稱 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2013 年 12 月 5 日 目錄項(xiàng)目一.11.1項(xiàng)目名稱.11.2電梯模型設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求.11.3電梯模型設(shè)計(jì)分析及設(shè)計(jì)思路.11.4電梯模型設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)說明.21.5電梯模型設(shè)計(jì)完整電路原理分析.31.6電梯模型設(shè)計(jì)制作、調(diào)試情況.101.7電梯模型設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)成果.10項(xiàng)目二.112.1項(xiàng)目名稱.112.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求.112.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)題目分析及設(shè)計(jì)思路.112.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)說明.112.5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)完整電路原理分析.122.6步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)制作、調(diào)試情

2、況.132.7實(shí)訓(xùn)成果.13實(shí)訓(xùn)心得體會(huì).14附錄.14項(xiàng)目一121.1項(xiàng)目名稱電梯模型控制1.2電梯模型設(shè)計(jì)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(hào)，給予登記并輸出登記信號(hào)； 二、根據(jù)最早登記的信號(hào)，自動(dòng)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(dāng)前電梯位置比較得出“上行”或“下行”結(jié)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(hào)的來源位置與當(dāng)前電梯位置比較，得出“上行”或“下行”結(jié)論。例如，電梯在二樓，三樓乘客要向

3、下，則按ax3，此時(shí)電梯的運(yùn)行應(yīng)該是向上到三樓接該乘客，所以電梯應(yīng)向上。 三、電梯接收到多個(gè)信號(hào)時(shí)，采用首個(gè)信號(hào)定向，同向信號(hào)定向，同向信號(hào)先執(zhí)行，一個(gè)方向任務(wù)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(hào)、四樓指令信號(hào)、一樓指令信號(hào)。如用信號(hào)排隊(duì)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(hào)為呼梯向（k5），則當(dāng)電梯到達(dá)三樓時(shí)停站順路載客；如果呼梯信號(hào)為呼梯向下（k4），則不能停站，而是先到四

4、樓后再返回到三樓停站。五、一個(gè)方向的任務(wù)執(zhí)行完要換向時(shí)，依據(jù)最遠(yuǎn)站換向原則。例如，電梯在一樓根據(jù)二樓指令向上，此時(shí)三樓、四樓分別在呼梯向下信號(hào)。電梯到達(dá)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(shí)訓(xùn)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(shè)計(jì)的思路、理由或依據(jù)；2. 選擇、確定組成控制系統(tǒng)的各個(gè)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、梯形圖，并說明程序的工作原理。如采用單片機(jī)控制，給出單片機(jī)程序的流程圖和

5、清單，說明程序的工作原理。5. 制作控制系統(tǒng)電路，驗(yàn)證設(shè)計(jì)、制作是否正確。1.3電梯模型設(shè)計(jì)分析及設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)：1.同時(shí)呼梯信吃指令的登記設(shè)計(jì)（例如：一樓、二樓、三樓同時(shí)呼梯），輸出保持，直至各信號(hào)被運(yùn)行，清除信號(hào)登記；2.電梯最短路徑運(yùn)行模式設(shè)計(jì)（即最高效率運(yùn)行）3.設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮電梯的停層時(shí)間（為了模擬電梯開門和關(guān)門時(shí)間）和平層（與電梯地板平齊）。注意事項(xiàng)：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和+5v；方案：方案一：利用三菱梯形圖仿真軟件編輯電梯運(yùn)行梯形圖，下載編輯好的程序至三菱plc中

6、，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件電梯模型搭硬件電路，控制電梯的模擬運(yùn)行；方案二：利用西門子plc s7200編程軟件編輯電梯運(yùn)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(shí)驗(yàn)室條件電梯模型搭硬件電路，控制電梯的模擬運(yùn)行；1.4電梯模型設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)說明方案確定：由于實(shí)驗(yàn)室只擁有西門子plc s7200/cpu 226實(shí)驗(yàn)設(shè)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(yùn)行程序，然后下載已編輯好的程序至西門子plc s7200/cpu 226中，根據(jù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室電梯模型搭硬件電路，控制電梯的模擬運(yùn)行。電路系統(tǒng)框圖及框圖原理：plc輸入

7、端口公共端(+24v)開關(guān)量實(shí)驗(yàn)板電梯實(shí)物模型s7200/cpu 226 plc 計(jì)算機(jī)plc輸出端口公共端(+5v)框圖原理：通過計(jì)算機(jī)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(duì)應(yīng)的plc輸入輸出端口地址對(duì)應(yīng)表進(jìn)行與開關(guān)量實(shí)驗(yàn)板電梯實(shí)物模型對(duì)應(yīng)開關(guān)端口進(jìn)行連線，最后連接輸入輸出公共端，注意開關(guān)量實(shí)驗(yàn)板上的-24v公共端和-5v公共端應(yīng)連接至一起。1.5電梯模型設(shè)計(jì)完整電路原理分析完整plc接口圖：輸入輸出地址分配表：輸入： 名稱元件名地址編號(hào) 名稱 元件名 地址編號(hào)一層位置開關(guān) sq1 i0.0一層上行呼梯 sb5 i1.0二層位置開

8、關(guān) sq2 i0.1二層上行呼梯 sb6 i1.1三層位置開關(guān) sq3 i0.2三層上行呼梯 sb7 i1.2四層位置開關(guān) sq4 i0.3二層下行呼梯 sb8 i1.3一層指令開關(guān) sb1 i0.4三層下行呼梯 sb9 i1.4二層指令開關(guān) sb2 i0.5四層下行呼梯 sb10 i1.5三層指令開關(guān) sb3 i0.6四層指令開關(guān) sb4 i0.7輸出： 名稱 元件名地址編號(hào) 名稱 元件名地址編號(hào)一層指令登記 l3 q0.0一層上行呼梯 l7q1.0二層指令登記 l4q0.1二層上行呼梯 l8q1.1三層指令登記 l5q0.2三層上行呼梯 l9q1.2四層指令登記 l6q0.3二層下行呼梯

9、l10q1.3上行指示 l1 q0.4三層下行呼梯 l11q1.4下行指示 l2q0.5四層下行呼梯 l12q1.5上行驅(qū)動(dòng)km1線圈q0.6開門模擬 l13q1.6下行驅(qū)動(dòng)km2線圈q0.7關(guān)門模擬 l14q1.7plc程序流程圖：用按鈕選擇目的樓層和運(yùn)行方向 n 門關(guān)閉了嗎？自動(dòng)關(guān)門 y拽入電動(dòng)機(jī)m1串入阻抗降壓?jiǎn)?dòng)短接阻抗m1低速運(yùn)行到達(dá)預(yù)選樓層了嗎？分兩級(jí)短接阻抗，m1低速運(yùn)行行m1低速，串入阻抗制動(dòng) n y n到達(dá)停層位置了嗎？ m1反轉(zhuǎn)是否超時(shí)停層位置門到位了？m1停轉(zhuǎn)，自動(dòng)開門 n開關(guān)門電動(dòng)機(jī)m2停轉(zhuǎn)，控制過程結(jié)束 yplc程序：1.6電梯模型設(shè)計(jì)制作、調(diào)試情況 將計(jì)算機(jī)中利用西

10、門子專用plc編程軟件編好的四層電梯模型程序下載至plc s7200中，（下載程序時(shí)需將plc置于stop狀態(tài)），之后，按照plc輸出輸入地址分配表進(jìn)行輸入輸出端口與開關(guān)量實(shí)驗(yàn)板上的模擬小型電梯系統(tǒng)連線，最后，對(duì)各模塊供電。供電完畢即可按要求運(yùn)行，此中遇到的問題有：1.plc輸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plc接線指導(dǎo)書進(jìn)行相應(yīng)接線；2.電梯不運(yùn)行，解決的辦法：查找電源供電狀況，結(jié)果電源+24v與及+5v沒有電壓輸出，原因是保險(xiǎn)燒壞，更換保險(xiǎn)；3.模擬電梯模型沒有按照要求樓層停層；解決的辦法：從新檢查程序，更正錯(cuò)誤程序，使得程序按照規(guī)定要求運(yùn)行。1.7電梯模型設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)

11、成果 當(dāng)電梯處于基站，關(guān)門等運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，此時(shí)按基站外呼按鈕，信號(hào)經(jīng)按鈕傳輸?shù)絧lc，經(jīng)plc判斷為本層開門，再將信號(hào)傳輸?shù)絤2開關(guān)門電動(dòng)機(jī)（程序模擬延時(shí)3秒）輸出開門信號(hào)，電梯開門。經(jīng)延時(shí)，電梯自動(dòng)關(guān)門。也可按關(guān)門按鈕，使電梯提前關(guān)門。開門時(shí)顯示板上的開門顯示發(fā)光二極管點(diǎn)亮，開門結(jié)束后熄滅。關(guān)門時(shí)關(guān)門顯示發(fā)光二極管點(diǎn)亮，關(guān)門結(jié)束后熄滅。如果內(nèi)選指令選四層按鈕，則指令經(jīng)串行傳輸?shù)絧lc上，顯示屏上的發(fā)光二極管l4閃亮，當(dāng)手離開按鈕后，信號(hào)被登記，內(nèi)選按鈕指示燈也點(diǎn)亮，電梯定為向上運(yùn)行。plc核實(shí)信號(hào)后，可將運(yùn)行信號(hào)傳輸?shù)礁鱾€(gè)工作部位并發(fā)出運(yùn)行指令。電梯開始按給定曲線運(yùn)行，其給定速度信號(hào)不斷與速度

12、反饋信號(hào)比較，不斷校正，使電梯運(yùn)行的速度曲線盡量符合理想的運(yùn)行曲線，使電梯運(yùn)行平穩(wěn)。電梯每到一個(gè)樓層限位開關(guān)，開關(guān)便接通一次，層樓指示變化一次。運(yùn)行過程中plc里的“先行樓層”不斷尋索樓層呼梯指令信號(hào)。當(dāng)“先行樓層”導(dǎo)索到呼梯指令后，上到站鐘gu或下到站鐘gd發(fā)出到站指示，經(jīng)延時(shí)，plc發(fā)出換速信號(hào)，電梯開始減速運(yùn)行,制動(dòng)系統(tǒng)工作，電梯停穩(wěn)。電梯停穩(wěn)后，發(fā)出開門信號(hào)，電梯開門。經(jīng)延時(shí)，關(guān)門時(shí)間到，發(fā)出關(guān)門信號(hào)，電梯又開始關(guān)門。電梯門關(guān)好后，其運(yùn)行方向按內(nèi)選指令和外選召喚與內(nèi)選的相對(duì)位置而定。如沒有任何指令，電梯就地待命。項(xiàng)目二2.1項(xiàng)目名稱步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)2.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求內(nèi)容：用三

13、個(gè)發(fā)光管指示燈代替步進(jìn)電機(jī)的三相繞組，試設(shè)計(jì)、制作一個(gè)“單三拍”驅(qū)動(dòng)控制電路，使步進(jìn)電機(jī)能在0v、5v的電壓控制方向和5v的控制脈沖的作用下“正轉(zhuǎn)”或“反轉(zhuǎn)”。電路形式不限。要求：1.畫出電路的系統(tǒng)框圖，說明電路方案設(shè)計(jì)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(diǎn)；4.如果采用了單片機(jī)，給出單片機(jī)程序的流程圖、清單并說明程序的工作原理。5.制作實(shí)物電路，驗(yàn)證設(shè)計(jì)、制作是否正確。2.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)題目分析及設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)：1.步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制的

14、“單三拍”驅(qū)動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)；2.步進(jìn)電機(jī)在低電平+0v和高電平+5v的情況下控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向；3.+5v的控制脈沖控制轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)方案：方案一：使用專門的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片uln2003a來驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)芯片的優(yōu)點(diǎn)是便于電路的規(guī)?；桑因?qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)信號(hào)很穩(wěn)定，不易受外界環(huán)境的干擾，因而設(shè)計(jì)的三相步進(jìn)電機(jī)單三拍驅(qū)動(dòng)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(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行。這種方案的電路優(yōu)點(diǎn)是使用電子器件連接，電路比較簡(jiǎn)單，但易受干擾，信號(hào)不穩(wěn)定，不便于較大電路的集成，使用時(shí)不方便，連接時(shí)容易出錯(cuò)。2.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)說明方案

15、的確定：由于實(shí)驗(yàn)室具有+5v的控制脈沖控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以及0v（可以接地）和+5v的穩(wěn)壓源，因此考慮實(shí)驗(yàn)室條件，選擇方案二，也就是使用數(shù)字芯片與非門、rs觸發(fā)器進(jìn)行設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的單三拍控制電路。電路的系統(tǒng)框圖：2.5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)完整電路原理分析電路原理圖：注意事項(xiàng)：1.環(huán)形分配器開始工作時(shí)，先要清零(即先讓clr=0，再讓clr=1)；2.dir控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向；3. clk控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，也即控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；步進(jìn)電機(jī)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(duì)rs觸發(fā)器r端輸入一低電平，之后接回高電平（用開關(guān)按鈕的常開、常閉觸點(diǎn)分別接地和+5v即可實(shí)現(xiàn)），對(duì)驅(qū)動(dòng)

16、控制電路清零，然后對(duì)dir電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制（高電平正轉(zhuǎn)，低電平反轉(zhuǎn)），可設(shè)任一運(yùn)轉(zhuǎn)方向，最后調(diào)節(jié)時(shí)鐘脈沖，即可控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電機(jī)單三拍驅(qū)動(dòng)控制電路工作原理說明：步進(jìn)電機(jī)三相接線圖如上圖所示：u1、v1、w1接電源，分別有三個(gè)控制開關(guān)，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(cuò)齒狀態(tài)的相通電，則轉(zhuǎn)子在電磁力的作用下，將向磁導(dǎo)率最大（即最小磁阻）位置轉(zhuǎn)動(dòng)，即向趨于對(duì)齒的狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)。 三相步進(jìn)電機(jī)在三相單三拍工作方式運(yùn)行時(shí)，通電順序?yàn)椋篴bca;如果給定工作方式為正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度是由輸入到a、b、c三相繞組的頻

17、率所決定的。脈沖的頻率越高，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度越快，否則，速度就越慢。因?yàn)榭刂?v的高速脈沖輸出即可控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速。2.6步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)制作、調(diào)試情況 依照步進(jìn)電機(jī)proteus原理圖進(jìn)行實(shí)物接線，通過對(duì)rs觸發(fā)器r端輸入一低電平，之后接回高電平，對(duì)驅(qū)動(dòng)控制電路清零，然后對(duì)dir電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制，觀察電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向可否改變（即是否正傳和反轉(zhuǎn)），最后，調(diào)節(jié)控制脈沖頻率觀察電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度是否發(fā)生改變？若隨著輸出脈沖頻率的增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，反之，電機(jī)轉(zhuǎn)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(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)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(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)成果實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的“單三拍”驅(qū)動(dòng)控制，轉(zhuǎn)速控制（5v輸出脈沖頻率）以及使步進(jìn)電機(jī)能在0v、5v的電壓控制方向，也即實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的“正轉(zhuǎn)”和“反轉(zhuǎn)”。實(shí)訓(xùn)心得體會(huì)： 通過對(duì)為期四周的運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)的設(shè)計(jì)，從中受益頗多。很感激老師的辛勤指導(dǎo)，從開始的興趣昂然的查資料到設(shè)計(jì)中的茫然再到后來設(shè)計(jì)成功時(shí)的喜悅，這個(gè)中滋味只有真正投入到設(shè)計(jì)當(dāng)中去才能深切的體會(huì)到。在此，我學(xué)到了很多書上所學(xué)不到的，也體驗(yàn)到了許多以前未體會(huì)過的辛苦。總的來說，受益良多！在設(shè)計(jì)過程