《毕业设计（论文）运动控制系统实时演示控制平台设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）运动控制系统实时演示控制平台设计（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 运动控制系统实时演示控制平台设计运动控制系统实时演示控制平台设计摘要卷绕控制是一种典型的多电机同步协调控制系统，它广泛应用于纺织1、造纸、印刷和电子加工等行业中。本设计基于schneider运动控制实验室平台，通过一些编程软件实现PLC与伺服电机，变频器的通信，并利用组态软件实时控制和演示电机在工业控制中的卷绕过程。本设计分析了张力在卷绕控制机构中的形成过程，并建立了匀速卷绕过程中的卷绕半径变化，及卷筒半径变化而引起张力变化及张力辊位移变化的数学模型，设计一个闭环反馈控制系统，利用PI控制器控制卷绕机的转速，用户可以通过触摸屏直接在线控制自动卷绕系统的各种运行参数。最后还记录了一定时间内张力
2、辊位移的变化情况，通过调整时间及其超调量的大小来表明系统取得了良好的控制质量。关键词：组态软件，卷绕控制，张力，卷径，PI控制Designing the control platform about Real-time motion control systemAbstractRoll control is a typical synchronized multi-motor control system. It is widely used in textile, paper, printing and electronic processing industry. To achieve t
3、he corresponding between PLC and servo motor, PC and frequency converter through software ,which is based on Schneider laboratory platform. Using real-time control and configuration software shows motor winding in the process of industrial processes. The formation of the tension has been analyzed in
4、 the design. It also builds the models of radius variation, tension variation and the tension roller displacement. We use the PI controller to control the speed. This is the closed-loop feedback control system. User can control the speed of the winding through Touch Screen directly. At last it does
5、some records of displacement of the tension roller, then we can observe adjustment time and its overshoot to judge how effective it controls. Key word: configuration software, wingding control, tension, radius, PI controlI目录摘要IAbstractII1绪论31.1 上位机介绍31.2 设计背景32相关软件和硬件的介绍42.1 Vijeo-Designer42.2Unity
6、Pro编程软件42.3PowerSuite42.4伺服控制器42.5变频器52.6可编程控制器52.5.1 Modicon M340 PLC52.5.2 PLC与PC连接方式52.7触摸屏介绍52.8伺服电机介绍53电机卷绕系统设计错误！未定义书签。4系统各机构规划及环境界面开发74.1组态软件操作模块74.2 电机控制模块94.3 上位机与PLC及触摸屏数据通信模块105卷绕过程中的控制问题135.1 卷绕模型及其求解135.2 张力辊张力仿真模型145.3 通过PI控制器控制转速155.4 控制系统各参数的确定165.5 数据记录及控制效果的观察186总结22参考文献23致谢24附录25译
7、文及原文321 绪论1.1 上位机介绍上位机在工业控制当中又被称为HMI,就是一台计算机，只不过它的作用是监控现场设备的运行状态，当现场设备出现问题在上位机上就能显示出各设备之间的状态（如正常、报警、故障等），HMI对应全称为Human and Machine Interface。“组态”的概念是伴随着集散型控制系统（Distributed Control System简称DCS）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。1.2 设计背景机电一体化已经成为当今世界机械工业技术和产品发展的主要趋向，是我国机械工业发展的必由之路。而机电拖动控制是机电一体化技术的重要组成部分，它接受来自控
8、制系统的指令信号，控制电机去驱动执行元件，是机械运动部件按照指令要求进行运动。近年来，随着工业自动化程度的不断提高，需要对多个电机进行同步协调控制，使其按照设定的规律运行2。如何实现多个电机的协调工作，成了机电拖动控制的关键。工业中，卷绕控制3就是一种典型的多电机同步协调控制系统，它广泛应用于纺织、造纸、印刷和电子加工等行业中。要实现上述的控制，上位机起到了重要的作用。PC技术快速的发展，拥有丰富的软件和硬件资源，软件间的相互操作性不断加强，其中组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。本设计就是运用组态软件，通过PC控制电机的卷绕。该系统采用PC 机控制，建立基于WINDOWS 平台的用户界面，
9、运用组态软件设计控制系统。另外根据卷绕实际过程中卷绕引起的卷绕半径的增大，从而影响线速度，本设计模拟一个张力传感器，根据输入和输出的速度差，得出张力的大小从而反馈给主卷绕电机，来实时控制卷绕的半径，使输入输出速度相同，并且维持张力辊在平衡位置。2 相关软件和硬件的介绍2.1 Vijeo-DesignerVijeo-DesignerVer.4.6.0是由SchneiderElectricIndustriesSAS开发的人机界面（HMI）工程开发软件。它采用类似MicrosoftStudio的设计环境，拥有高级用户界面，带有许多可配置窗口，能够迅速地开发项目。最丰富的图形库：比其它触摸屏软件都丰富
10、（仅ImageLibrary就包含4000多个），客户也可自定义；方便强大的动画制作，只需要设置参数，即可获得流畅的动画效果；组件方式，只要简单配置，就可以直接完成报警、趋势、配方、事件记录。2.2 Unity Pro编程软件Unity Pro中集成了操作员界面工具。操作员界面为调试、启动和维护过程中的自动化过程操作提供了方便。操作员界面给出了一系列信息 (解释性文本，动态值显示，按钮，以及摘要)，这些信息使用户能够快速方便地对PLC变量进行修改和动态监视。操作员界面编辑器提供了所有动画设计以及过程浏览所需的HMI (人机界面)元件。它使得用户可以通过专用的工具设计以下页面：1. 页面（创建操
11、作员画面，可以根据族进行分类。）2. 消息（创建要显示的消息。）3. 对象（几何元素，控制元素，动化元素）。2.3 PowerSuite PowerSuite是一款用来监控和描绘控制部件对电机控制效果的工具软件，它允许用户来定义设备的基本变量，以及设置相关的数据和通信参数。他提供设备运行的方法，使得用户可以编辑或者改变配置和链接设备。最后PowerSuite导航功能可以和各种设备相通信，从而控制，调整和监控设备。 2.4 伺服控制器LXM 05A是一种通用型交流伺服驱动装置。通常由一个上级PLC控制系统来设定、监控给定值。使用选定的Schneider Electric伺服电机，传动系统会得到非
12、常完善而有效的运行。正面安装有显示器和操作按键的输入装置（HMI），可用来进行参数设置。在总线控制驱动中，可以通过HMI或者配置软件UnityPro来进行通讯配置。2.5 变频器由于具有不同的电机控制类型以及大量的内置功能，Altivar 71 系列变频器能够满足最严格的要求，适宜作为要求最高的变频器，它的特点有：极低速度时的转矩与速度的精确性，磁通矢量控制的高动态性能；扩大的频率范围，适合高速电机驱动；提供电压/频率比控制方式，适用于驱动专用电机和变频器进行并联连接；开环模式下同步电机控制方式，能提高静态速度精度并省电；ENA 功能使不平衡机器运行平稳。2.6 可编程控制器2.5.1 Mod
13、icon M340 PLCM340处理器拥有卓越的运算能力和多任务操作系统，支持64个高优先任务，对选定I/O时间进行快速反射动作，保证一些动作能够在几个ms内被执行。M340处理器型号有BMX P34 1000，BMX P34 2010, BMX P34 2020, BMX P34 2030,不同型号处理器对应不同的接口。2.5.2 PLC与PC连接方式USB连接时处理器与PC的默认连接，用USB线作为程序下载通道可以有效的提高下载速度，而且传输十分方便。使用以太网方式与PC机连接，可以有很多优点，传输距离不受限制，便于管理，而且相对USB线可以节约成本。使用以太网的方式连接时，需要首先使用
14、USB线将IP地址下载到PLC。2.7 触摸屏介绍实验室中使用的触摸屏为XBT GT 系列的人机界面产品，型号为XBT GT2330，工作电压24V DC。下面列出该产品的各项特性：1） 屏幕尺寸：5.7英寸，2） 屏幕分辨率：QVGA3） 屏幕颜色：彩色4） 屏幕技术：TFT薄膜晶体管型，也称为主动矩阵型。2.8 伺服电机介绍高动态同步交流伺服电机4为永磁同步电机，专为高动态定位任务设计。与其他交流伺服电机比较，不仅具有低惯量的特性，还可以耐受高负载：不但可以保证良好的加速特性，而且可以减少电机的能量损失和散热。转矩由定子线圈在正弦三相电流系统结合电机磁体产生的磁场中产生。旋转电流系统的产生
15、取决于数字伺服电机或定位控制器的转子位置。基于此目的，通过正余弦编码器监视转子位置。BSH电机具有以下特性：l 高可靠性l 过载保护（通过点击温度监视）l 高工作特性，低惯量，大转矩范围l 高动态性，高过载能力l 正弦EMFl 高压技术=地电流l 简单快速调试（通过自动电机识别）3 系统各机构规划及环境界面开发系统采用上位机实时演示电机传送和卷绕过程，通过下载目标可以在触摸屏上控制整个过程。按此原理搭建的系统结构框架如图2所示。PC机，组态软件Ethernet，CANoponPLC控制器传送伺服电机卷绕伺服电机传送带卷绕机张力传感器图1 系统结构框架触摸屏以太网上位机系统采用人机交互方式5，图形菜单，操作简单，功能强大，方便用户操作。上位机界面包括：组态软件操作模块
