伺服电机随动控制系统设计实验报告

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1、伺服电机随动控制系统设计实验报告黄仁志16012119同组人员：刘宇航一.实验要求利用实验室小型编程控制器PLC设计一个随动系统。在一旋转圆盘上放一枚硬币，控制XY轴伺服电机使其相连接的传感器探头跟随硬币做圆周运动。旋转圆盘有三相电机驱动，三相电机的驱动由实验室变频器完成。另外，XY轴伺服电机的伺服放大器可以由PLC运动模块控制。其中转速等数据的控制通过触摸屏实现。二.实验目的1.掌握PLC的基本编程，熟悉其编程思想2.了解变频器的使用3.了解FX3U-20SSC-H运动模块的基本功能5.了解触摸屏的使用4.理解伺服系统的结构组成和设计方法。三.实验原理本实验主要利

2、用实验箱中的FX3U-64MR/ES-A基本单元，2个MR-J4-10B伺服放大器，一个FX3U-20SSC-H运动控制模块，FR-E720S-0.4K-CHT变频器。FX3U-64MR/ES-A基本单元完成对硬币信号的检测，控制变频器输出电压的频率，控制运动控制模块的控制参数等。运动控制模块主要负责控制两个伺服放大器，变频器的输出电压去控制圆盘的转速。通过硬币信号的检测实时改变运动模块中圆周运动的半径和速度，最终实现传感器探头对硬币的随动。四.实验器材1.FX3U-64MR/ES-A基本单元2.FX3U-20SSC-H运动模块3.MR-J4-10B伺服放大器4.H

3、G-KR13J伺服电机5.FR-E720S-0.4K-CHT变频器6.GS2107-WTBD触摸屏。五.实验设计方案1.触摸屏设计GTDesigner3是触摸屏的画面设计软件，可进行工程和画面创建、图形绘制、对象配置和设置、公共设置以及数据传输等，并且集成有GTSimulator3仿真软件，具有仿真模拟功能。本实验为了直观显示和操作，设计了一个人机界面，将对变频器的操作以按钮的形式展现给操作者。结合变频器的操作，触摸屏主要实现以下几个功能：1.正转2.反转3.高速，中速，低速的选择4复位5输出停止。2.接近开关的使用原点信号处面板，BN、BK、BU是接近开关的端子。

4、接近开关即对接近它物件有“感知”能力的元件，若磁体物体接近它，则其输出接通。装置内采用的是三线NPN型的，将BN和BU端子与PLC24V、0V相连，BK端子引入PLC的输入端，则当圆盘上金属物件靠近接近开关（大约2mm范围内），则BK端子输出低电平，则PLC即可知道此时的位置。1.变频器本实验采用功能强大的三菱通用变频器FR-E700。该变频器为用户控制运行提供两种解决方案：1.从控制面板实施启动·停止操作（PU运行）2.从端子实施启动、停止操作（外部运行）。实验初期我们利用其控制面板进行控制了解其性能以及参数的的影响，经过一系列的接触和积累之后，我们选择外部运行模

5、式。这两种控制模式的切换是通过Pr.79参数的设置来完成的。结合本实验要求，我只需要改变圆盘的转速来演示随动性能，对于变频器的频率变化要求不高。综合考虑，我们最后选择外部运行方式中的“通过开关发出启动指令、频率指令（3速设定）”。其中3速设定的频率具体值由Pr.4～Pr.6确定。2.运动模块FX3U-20SSC-H运动模块是适用于SSCNETⅢ的专用功能模块。20SSC-H能够通过支持SSCNETⅢ的伺服放大器完成定位控制。1.支持两轴控制1个20SSC-H模块能够控制两轴，能够完成单速定位和单速中断定位，也能进行直线插补和圆弧插补操作2.使用SSCNETⅢ连接伺服

6、放大器A.20SSC-H直接通过SSCNETⅢ连接伺服放大器（MR-J3-B).B.通过SSCNETⅢ光纤连接20SSC-H和伺服放大器可以减少配线（最远50m)。本试验中要求XY轴伺服电机控制连接的传感器做圆周运动。该操作完全可以通过FX3U-20SSC-H运动模块控制两个伺服放大器进行圆弧插补操作。为此对于定位模块的使用主要集中在圆弧操作的使用上。通过对运动模块的了解，其圆弧插补功能只能通过定位表实现，为此我们之前必须通过FXConfigurator-FP将定位表信息绕写到运动模块中。然后通过PLC启动表操作。但这种方式只能实现固定半径的圆周运动，无法解决随动系

7、统中特殊情况。一般情况则需要通过顺序程序设定定位表参数，由于诸多外界因素，我们只完成了固定半径的圆周运动。特别注意的时，对于运动模块的位置参数中“原点回归自锁”必须合理设置！3.伺服放大器MR-J4-10B伺服放大器主要负责对伺服电机的功率驱动，为了配合运动模块，需要对伺服放大器进行参数设置。主要设置“试运行切断开关、控制轴无效开关、轴编号辅助设定开关与轴选择旋转式开关”，使其参数为运动模块相适应。4.PLC程序设计PLC程序主要完成对于硬币信号的处理，控制变频器，以及启动运动控制模块的表操作实现圆弧插补等。一.实验接线实验接线主要涉及电源部分等基本设置，对于调