开题报告---基于plc的高可靠性伺服电机测速系统设计

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1、毕业设计/论文开题报告课题名称基于PLC的高可靠性伺服电机测速系统设计类　别毕业设计系　别机电与自动化学院1课题设计的目的和意义1.1课题设计的目的伺服电机的位置闭环控制,是利用电机后端光电码盘产生的脉冲信号，与指令的脉冲信号比较,经调节器输出控制电机运行。高可靠性的速度测量是非常重要的，本课题要求采用PLC测量电机运行位置，并运用相关算法，计算出电机的运动转速。从目前的市场的发展来看，用户对伺服驱动技术的要求越来越高，伺服电机系统将会越来越呈现出交流化、全数字化等特点，精确的速度测量系统是实现伺服电机高精度控制的重要环节。近年来，PLC正改变着工厂自动控制的面貌。继

2、电器接触式的传统控制正面临巨大挑战。推广和普及PC技术对我国工矿企业的技术改造、提高工业自动化水平和生产效率有十分重要的现实意义。本课题要求采用PLC测量电机运行位置，并运用相关算法，计算出电机的运动转速。1.2课题设计的意义电机转速测量装置是工业自动化设备的重要组成部分。根据工业环境下高可靠性的特点，提出了在自动化设备运行的PLC上增加部分硬件，实现转速测量。这样既解决了测试装置的可靠性问题，又降低了系统的成本，是一种较为理想的方案。传统的转速测量方法较多，但都普遍存在硬件成本高、测量精度和可靠性较低﹑测试过程复杂等缺点。本课题介绍一种以PLC为控制中心，结合光电码

3、盘，设计一种高可靠性的测速系统。常用的以直流伺服电动机为控制对象的直流伺服驱动系统，几十年来一直占据着“伺服驱动”的主导地位，发挥了及其重要的作用，也为广大从事自动化工作的科技人员所熟悉。但近十年来，由于高性能16位单片微机以及高速功率开关奇迹的出现和应用，使得过去难以想象能赋予实现的、以交流伺服电动机（永磁同步伺服电动机和一部伺服电动机）为控制对象的交流伺服驱动系统，今天借助于新的控制方法得以实现，且迅速被推广应用，并逐步发展成为“伺服驱动”的主导系统，特别是那些要求高精度、高效率以及高质量技工的场合，交流伺服驱动系统具有独到的使用优势。2课题设计的主要内容伺服电机

4、的位置闭环控制,是利用电机后端光电码盘产生的脉冲信号，与指令的脉冲信号比较,经调节器输出控制电机运行。高可靠性的速度测量是非常重要的，本课题要求采用PLC测量电机运行位置，并运用相关算法，计算出电机的运动转速。（1）了解光电码盘工作原理及电机旋转时与光电码盘之间的关系，通过光电码盘发出的脉冲数判断电机运行位置和转速；（2）采用PLC测量装置，记下光电码盘在一定时间内所产生的脉冲数，实现对电机位置和转速的测量；（3）掌握光电码盘与PLC之间硬件的连接以及PLC驱动数显表的连接方式；（4）掌握PLC梯形图软件编程，通过计算，得到电机的运转速度以及PLC驱动数显表的编程方法

5、。3设计方案（1）光电编码器的工作原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移转换成脉冲或数量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分开低开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示：通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。下面介绍投射式传感器。投射式传感器测量频率波形图假设一周安装了Z个磁片，电机转速为n（r/min），计数N个脉冲检测时间为t（s

6、），则电机转速为n=60N/Zt（r/min）（2）硬件结构系统是利用控制设备运行PLC的两个晶体管输出电荷一个高速输入点，增加转速显示单元组成转速测量装置，如图3所示。其中信号检测单元由光电素子（EE-SX670A型）和光电码盘组成。光电码盘将电机转速转成电脉冲信号，光电素子产生光源和吸收透过码盘后的电脉冲，输入到PLC的高速输入端（如X0），PLC（三菱FX2N系列），执行程序计算t时间内脉冲数，驱动输出转速SDA信号（如：Y14）和时钟SCK信号（如：Y15），使PLC专用数显表（HLP2型）显示。HLP2型数码显示表采用两线串行传输方式，只用两个PLC输出端口

7、就可以完成复杂的数据传送。PLC程序中任意指定的数据，如数量、时间、温度、压力等通过计数器、计时器、数据寄存器等将数据送入指定的显示缓冲区内，经驱动子程序通过两个输入端口送入编码至PLC外部的数显表上。（3）系统软件设计为实现高可靠性测速及显示，本系统功能流程主要主要包括初始化、数据采集取样、数据运算处理、驱动输出、转速显示、如图4所示。（4）PLC驱动数显表的编程方法以三菱PLC编程为例子说明编程的具体方法（见图5）。编程过程可分为5部分：1.产生时钟脉冲，利用PLC产生的特定时钟脉冲。2.将待显示数据送入数据通道，将控制通道复位。如MOVKn为待