PLC控制伺服电机总结要点

上传人:ni****g 文档编号:455332189 上传时间:2023-04-13 格式:DOC 页数:28 大小:3.74MB
返回 下载 相关 举报
PLC控制伺服电机总结要点_第1页
第1页 / 共28页
PLC控制伺服电机总结要点_第2页
第2页 / 共28页
PLC控制伺服电机总结要点_第3页
第3页 / 共28页
PLC控制伺服电机总结要点_第4页
第4页 / 共28页
PLC控制伺服电机总结要点_第5页
第5页 / 共28页
点击查看更多>>
资源描述

《PLC控制伺服电机总结要点》由会员分享,可在线阅读,更多相关《PLC控制伺服电机总结要点(28页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。

1、第1章 PLC基础知识1.1 PLC简介1.1.1 PLC的定义 PLC(Programmable Logic Controller)是一种以计算机(微处理器)为核心的通用工业控制装置,专为工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子学系统。目前已经广泛地应用于工业生产的各个领域。早期的可编程序控制器只能用于开关量的逻辑控制,被称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PC。现代可编程序控制器采用微处理(Microprocessor)作为中央处理单元,其功能大大增强,它不仅具有逻辑控制功能,还具有算术运算、模拟量处理和通信联网等功能。PLC的高可

2、靠性到目前为止没有任何一种工业控制设备可以达到,PLC对环境的要求较低,与其它装置的外部连线和电平转换极少,可直接接各种不同类型的接触器或电磁阀等。 这样看来,PC这一名称已经不能准确反映它的特性,于是,人们将其称为可编程序控制器(Programmable Controller),简称PLC。但是近年来个人计算机(Personal Computer)也简称PLC,为了避免混淆,可编程序控制器常被称为PLC。1.1.2 PLC的产生和发展在PLC出现之前,机械控制及工业生产控制是用工业继电器实现的。在一个复杂的控制系统中,可能要使用成千上百个各式各样的继电器,接线、安装的工作量很大。如果控制工艺

3、及要求发生变化,控制柜内的元件和接线也需要作相应的改动,但是这种改造往往费用高、工期长。在一个复杂的继电器控制系统中,如果有一个继电器损坏、甚至某一个继电器的某一点接触点不良,都会导致整个系统工作不正常,由于元件多、线路复杂,查找和排除故障往往很困难。继电器控制的这些固有缺点,各日新月异的工业生产带来了不可逾越的障碍。由此,人们产生了一种寻求新型控制装置的想法。1968年,美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM公司)为了适应汽车型号不断翻新的要求,提出如下设想:能否把计算机功能完备、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,做成一种通用控制装置,并把计算机的

4、编程方法合成程序输入方式加以简化,用面向过程、面向问题的“自然语言”编程,使得不熟悉计算机的人也可以方便使用。这样,使用人员不必在编程上花费大量的精力,而是集中力量去考虑如何发挥该装置的功能和作用。这一设想提出之后,美国数字设备公司(DEC公司)首先响应,于1969年研制出了世界上第一台PLC。此后,这项新技术就迅速发展起来。PLC的发展过程大致如下:第一代:从第一台可编程序控制器诞生到70年代初期。其特点是:CPU有中小型规模集成电路组成,存储器为磁芯存储器;功能简单,主要能完成条件、定时、计数控制;机种单一,没有形成系列;可靠性略高于继电接触器系统;没有成型的编程语言。第二代:70年代初期

5、到70年代末期。其特点是:CPU采用微处理器,存储器采用EPROM,使PLC的技术得到了较大的发展:PLC具有了逻辑运算、定时、计数、数值计算、数据处理、计算机接口和模拟量控制等功能:软件上开发出自诊断程序,可靠性进一步提高;系统开始向标准化、系统化发展;结构上开始有整体式和模块式的区分,整体功能从专用向通用过渡。第三代:70年代末期到80年代中期。单片计算机的出现、半导体存储器进入了工业化生产及大规模集成电路的使用,推进了PLC的进一步发展,使其演变成专用的工业化计算机。其特点是:CPU采用8位和16位微处理器,使PLC的功能和处理速度大大增强;具有通信功能远程I/O能力;增加了多种特殊功能

6、;自诊断功能及容错技术发展迅速;软件方面开发了面向过程的梯形图语言及其变相的语句表(也称逻辑符号);PLC的体积进一步缩小,可靠性大大提高,成本大型化、低成本。第四代:80年代中期到90年代中期。随着计算机技术的飞速发展,促进PLC完全计算机化。PLC全面使用8位、16位微处理芯片的位片式芯片,处理速度也达到1微秒/步。功能上具有高速计数、中断、A/D、D/A、PID等,已能满足过程控制的要求,同时加强了联网的能力。第五代:90年代中期至今。RISC(简称指令系统CPU)芯片在计算机行业大量使用,表面贴装技术和工艺已成熟,使PLC整机的体积大大缩小,PLC使用16位和32位的微处理器芯片。CP

7、U芯片也向专用化发展。具有强大的数值运算、函数运算和大批量数据处理能力;已开发出各种智能化模块;以LCD微现实的人机智能接口普遍使用,高级的已发展到触摸式屏幕;除手持式编程器外,大量使用了笔记本电脑和功能强大的编程软件。目前,为了适应大中型小企业的不同需要,进一步扩大PLC在工业自动化领域的应用范围,PLC正朝着以下两个方向发展:其一:小型PLC向体积缩小、功能增强、速度加快、价格低廉的方向发展,使之能更加广泛地取代继电器控制。其二:大中型PLC向大容量、高可靠性、高速度、多功能、网络化的方向发展,使之能对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。总的趋势是:(1) 中央处理单元处理速度进一步加快

8、。 (2) 控制系统将分散化。(3) 可靠性进一步提高。(4) 控制与管理功能一体化。1.2 PLC的构成PLC的硬件主要由CPU模块、I/O端口组成。1) 中央处理单元CPU是PLC的核心,它是运算、控制中心,将完成以下任务: (1) 接受并存储用户程序和数据。(2) 诊断工作状态。(3) 接受输入信号,送入PLC的数据寄存器保存起来。(4) 读取用户程序,进行解释和执行,完成用户程序中规定的各种操作。2) PLC中的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器3) I/O接口模块的作用是将工业现场装置与CPU模块连接起来,包括开关量I/O接口模块、模拟量I/O接口模块、智能I/O接口模块以及外

9、设通讯接口模块等。图1-1为PLC的硬件组成框图:编程器电源主机CPU输出单元输入单元外设接口I/O扩展口存储器EPROM(系统程序)RAM(用户程序)输入信号输出信号I/O扩展单元图1-11.3 PLC的工作原理 PLC工作过程一般可分为输入采样,程序执行和输出刷新三个主要阶段。PLC按顺序采样所有输入信号并读入到输入映像寄存器中存储,在PLC执行程序时被使用,通过对当前输入输出映像寄存器中的数据进行运算处理,再将其结果写入输出映像寄存器中保存,当PLC刷新输出锁存器时被用作驱动用户设备,至此完成一个扫描周期。PLC的扫描周期一般在100毫秒以内。PLC程序的易修改性,可靠性,通用性,易扩展

10、性,易维护性可和计算机程序相媲美,再加上其体积小,重量轻,安装调试方便,使其设计加工周期大为缩短,维修也方便,还可重复利用。PLC的循环扫描工作过程见图1-2。初始化硬件、内存检查检查结果正常?扫描周期监视时间预置执行用户程序程序结束?扫描周期固定值有固定值设置?等待知道设定的扫描周期为之止算出扫描周期输入触点 输出继电器输出继电器 输出触点外设端口服务NO无YES有设置各异常继电器异常或警告正常异常异常警告图1-2 第2章 伺服系统2.1 伺服电机种类及结构特点“伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思。人们想把“伺服机构”当个得心应手的驯服工具,服从控制信号的要求而动作。在讯号来到之前,转子静止

11、不动;讯号来到之后,转子立即转动;当讯号消失,转子能即时自行停转。由于它的“伺服”性能,因此而得名伺服系统。伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标值(或给定值)的任意变化的自动控制系统。伺服的主要任务是按控制命令的要求,对功率进行放大、变换与调控等处理,使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制得非常灵活方便。通常根据伺服驱动器的种类来分类,有电气式、油压式或电气油压式三种。伺服系统若按功能来分,则有计量伺服和功率伺服系统;模拟伺服和功率伺服系统;位置伺服和加速度伺服系统等。电气式伺服系统根据电气信号可分为DC直流伺服系统和AC交流伺服系统二大类。AC交流伺服系统又有异步电机

12、伺服系统和同步电机伺服系统两种电气伺服技术应用最广,主要原因是控制方便,灵活,容易获得驱动能源,没有公害污染,维护也比较容易。特别是随着电子技术和计算机软件技术的发展,它为电气伺服技术的发展提供了广阔的前景。早在70年代,小惯量的伺服直流电动机已经实用化了。到了70年代末期交流伺服系统开始发展,逐步实用化,AC伺服电动机的应用越来越广,并且还有取代DC伺服系统的趋势成为电气伺服系统的主流。目前交流伺服电动机分为两种:同步型和感应型。同步型(SM):采用永磁结构的同步电动机,又称为无刷直流伺服电动机。其特点:(1) 无接触换向部件。(2) 需要磁极位置监测器(如编码器)。(3) 具有直流伺服电动

13、机的全部优点。感应型(IM):指笼型感应电动机。其特点:(1) 对定子电流的激励分量和转矩分量分别控制。(2) 具有直流伺服电动机的全部优点。伺服系统由位置检测部分、误差放大部分、执行部分及被控对象组成。采用了全封闭无刷结构,以适应实际生产环境不需要定期检查和维修。其定子省去了铸件壳体,结构紧凑、外形小、重量轻。定子铁心较一般电动机开槽多且深,散热效果好,因而传给机械部分的热量小,提高了整个系统的可靠性。转子采用具有精密磁极形状的永久磁铁,因而可实现高转矩/惯量比,动态响应好,运行平稳。转轴安装有高精度的脉冲编码器作检测元件。因此交流伺服电动机以其高性能、大容量日益受到广泛的重视和应用。2.2 交流伺服电机的控制方法 这里只介绍一种IM型伺服电机的控制方法:SPWM(脉宽调制变频)变频调速。这是最近发展起来的,其触发电路是一系列频率可调的脉冲波,脉冲的幅值恒定而宽度可调,因而可以根据U1/f1比值在变频的同时改变电压,并可按一定规律调制脉冲宽度,如按正弦波规律调制,这就是SPWM变频调速。SPWM变频的工作原理可用图2-1加以说明。 u 0 wtx u 0wtx图2-1若希望变频输出为图2-1所示正弦波电压,则它可以用一系列幅值不变的矩形脉冲来等

展开阅读全文
相关资源
正为您匹配相似的精品文档
相关搜索

最新文档


当前位置:首页 > 建筑/环境 > 施工组织

电脑版 |金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号