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1、毕业设计方案毕业设计方案题目基于plc的伺服系统的控制与设计学院控制科学与工程学院专业自动化班级自动化0601学生陈普学号20060301004指导教师张智杰二〇一〇年四月二日-8-济南大学毕业设计方案-8-济南大学毕业设计方案学院控制科学与工程学院专业自动化学生陈普学号20060301004设计题目基于plc的伺服系统的控制与设计一、选题背景与意义1、国内外研究现状、水平及存在的问题：通过plc控制伺服电机能够获得精准的定位。同时也有的通过步进电机来获取定位。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接受一个脉冲信号，他就驱动步进电机按
2、设定的方向转动一个固定的角度，他的旋转式以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差的特点，广泛应用开环控制。但是，相比伺服电机的闭环控制，控制精度不够。伺服系统的发展经历了由液压到电气的过程,电气伺服系统根据所驱动电机类型分为直流（DC）伺服系统和交流（AC）伺服系统。交流伺服系统按其采用的驱动电机类型又可分为永磁同步（SM型）电动机交流伺服系统和感应式异步（IM型）电动机交流伺服
3、系统。由于直流伺服电动机存在机械结构复杂,维修工作量大包括电刷、换向器等则成为直流伺服驱动技术发展的瓶颈。随着微处理技术、大功率电力电子技术的成熟和电机永磁材料的发展和成本降低,交流伺服系统得到长足发展并将逐步取代直流伺服系统随着电机理论、永磁材料、电力电子技术、控制理论和计算机技术的惊人发展,交流伺服系统的研究和应用,自20世纪70年代末以来,取得了举世瞩目的进展,已具备有宽调速范围、高稳速精度、快动态响应及四象限运行等良好的技术性能,其动、静态特性已完全可以与直流伺服系统相媲美。多年来,“交流取代直流伺服”这一愿望正逐渐变为现实,并不断有新的研究成果
4、和新产品出现。近十年来,国内外日益完善的永磁交流伺服系统不断涌现,性能指标不断提高,应用范围不断大。纵观目前国内市场现状,国外知名品牌的永磁交流伺服系统仍占据了国内绝大多数中、高端应用领域,而国内成熟产品主要应用在中、低端设备领域中,如简易数控机床、服装加工机械、包装机械等等,究其原因是国外知名品牌的产品具有较明显的技术优势。总之，伺服系统正朝着交流化、全数字化、采用新型电力电子半导体器件、高度集成化、智能化、模块化和网络化的方向发展。2、选题的目的、意义：（1）采用PLC的伺服控制是运动控制的一种重要方式，特别是在精确定位控制中大量应用。本课题结合剪板
5、机后靠系统的控制，对PLC及伺服系统进行深入学习。-8-济南大学毕业设计方案（2）通过本题进一步欧姆龙plc、三菱伺服系统、欧姆龙触摸屏以及plc与伺服系统接口设计的学习，加强理论知识在实践中的应用。二、设计内容1.设计内容的研究：（1）硬件设计Plc和伺服驱动器之间是信号通讯线，伺服驱动器和伺服电机之间既有从伺服电机到伺服驱动器编码器反馈线，还有从伺服驱动器到伺服电机的动力线。系统的方框图如下图所示：图1系统方框图伺服驱动器与伺服电机的连接：图2伺服驱动与伺服电机的连线图伺服驱动器和伺服编码器的连接：-8-济南大学毕业设计方案图3伺服驱动与伺服编码的连
6、线图伺服系统(servo system)亦称随动系统，属于自动控制系统中的一种，它用来控制被控对象的转角(或位移)，使其能自动地、连续地、精确地复规输入指令的变化规律。它通常是具有负反馈的闭环控制系统，有的场合也可以用开环控制来实现其功能。在实际应用中一般以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，例如数控机床等。使用在伺服系统中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量较大等特点，这类专用的电机称为伺服电机。其基本工作原理和普通的交直流电机没有什么不同。该类电机的专用驱动单元称为伺服驱动单元，有时简称为伺服，一般其内部包括转矩（电流）、速度和/或
7、位置闭环。其工作原理简单的说就是在开环控制的交直流电机的基础上将速度和位置信号通过旋转编码器、旋转变压器等反馈给驱动器做闭环负反馈的PID调节控制。再加上驱动器内部的电流闭环，通过这3个闭环调节，使电机的输出对设定值追随的准确性和时间响应特性都提高很多。伺服系统是个动态的随动系统，达到的稳态平衡也是动态的平衡。通过以上连接，加上简单的脉冲可以实现伺服电机的正反转以及转速的调节。（2）软件设计本设计是在基于plc控制的剪板机后靠系统伺服定位的研究与应用基础上对基于plc的伺服系统的控制与设计进行研究。（3）通讯①plc与伺服驱动器之间的通讯-8-济南大学毕
8、业设计方案伺服驱动器的输入脉冲信号由plc程序决定，根据伺服电机旋转一圈对应的水
