滑块厚度综合检测平台控制系统软件部分设计毕业论文.doc

本科毕业设计说明书（论文）第1页共37页目次1、绪论.31.1选题背景及意义.312国内外的应用现状.31.3本文的主要工作.42滑块厚度检测系统的整体结构.521检测对象.522测量传动机构.523滑块的检测原理.624分类机构.73检测平台的控制系统设计.831控制系统的工艺要求.832系统的控制要求.933控制系统的I/O点及地址分配.934PLC系统的选型.1135控制系统的硬件组成.113.6控制系统与上位机的通信接口.124控制系统的软件设计.1341上位机软件.1342PLC控制软件.15421PLC主控软件设计.15422步进电机的开环运动控制.164221前级驱动步进电机的输出特性.164.2.2.2前级驱动部分步进电机驱动器的特性.164.2.2.3分类步进电机的矩频特性.174.2.2.4分类步进电机控制器特性.184225PLC对步进电机的控制方法.184PLC与工控机的通信设计.244PLC控制软件的功能设计.264.2.4.1主程序Main.264.2.4.2初始化程序Initial.274.2.4.3分类子程序Micro_SORT.274.2.4.4Run_Motor1.284.2.4.5Stop_Motor1.284.2.4.6报警程序Alarm.294.2.4.7自启动子程序Reset.295系统的可靠性设计.305.1系统接地.305.2接近开关.305.2.1接近开关的主要功能.30本科毕业设计说明书（论文）第2页共37页5.2.2接近开关的定位精度.315.3PLC的输出端保护.325.4SSR及电机的保护.325.5分类口分布的优化设计.325.6软件的优化设计.335.7系统联调.336全文总结.34结论.35致谢.36参考文献.37附件1、控制系统的PLC程序。附件2、论文MicrocomponentThicknessComprehensiveDetectingPlainTestControlSystemDesigning发表于ISTM2005。本科毕业设计说明书（论文）第3页共37页1、绪论1.1选题背景及意义滑块是空气压缩机及空调中的一个关键性部件，其几何尺寸、表面粗糙度、形位公差等精度的高低，严重影响空调制冷制热效果的好坏。如今随着市场对空调及空气压缩机需求的扩大，对滑块的需求量也越来越大，精度要求也越来越高。目前，在加工生产后，主要依靠人工检测的方法，对滑块是否合格进行检验。由于检测精度很高，人工检测的方法存在检测速度慢、效率低、人为因素影响大等问题，检测成为制约生产的关键性一环。为此，研制了这套滑块自动化检测系统。12国内外的应用现状可编程控制器(PLC)是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，它将计算机技术、自动控制技术和通讯技术融为一体，成为实现单机、车间、工厂自动化的核心设备。PLC的控制功能由简单的逻辑控制、顺序控制发展为复杂的连续控制和过程控制，并将微机的数据处理能力强和网络通信能力也集成在一起，成为自动化领域的三大技术支柱(PLC、机器人、CAD/CAM)之一1。随着微电子技术的发展，PLC的功能更加完善和丰富，但成本却在下降。目前在国内外，PLC已广泛应用于钢铁、采矿、建筑、石油、化工、电力、机械制造、汽车、纺织、环保和娱乐等行业16。在工业自动化应用方面，广泛使用PLC实现运动控制、过程控制、顺序控制、数据处理和与其它智能控制设备组成分布式控制系统的通信网络。在现场控制领域，PLC以其抗干扰能力强、可靠性高、结构简单和通用性强的特点，广泛用于实现生产过程的自动化。在机电系统中，PLC作为底层控制命令的执行者，执行管理层的命令。尤其是在工业生产过程中，控制驱动系统比如：电机控制，具有控制精确性高、使用方便的优点。例如：有的使用PLC对机床主轴实现脉动定位控制，实质是对电动机进行脉动控制。通过使电动机的转速稳定在一个较低的平均速度下实现主轴定位，大大提高了定位系统的可靠性，取得很好的定位效果19。有的以交流异步电动机的PLC逻辑控制、位置控制、过程控制、变频控制、数据处理和数据通信的典型应用实例，阐述了PLC在交流异步电动机自动化控制领域的广泛应用和重要作用20。有的使用PLC对三相异本科毕业设计说明书（论文）第4页共37页步电机进行控制，提高了可靠性，减小了控制电路的体积21。还有很多文章是基于PLC的计算机集散控制系统22。计算机集散控制系统(简称DCS)，DCS以其分散控制、集中监控的独特优势迅速得到了企业界的认可，并得以大规模的推广应用。DCS采用分级递阶结构，即从系统工程出发，考虑功能分散、危险分散、提高可靠性、强化系统应用灵活性、减少设备的复杂性与投资成本。尤其在一些流程工业复杂控制对象的控制中，计算机集散控制系统的作用十分明显。利用PLC构成集散控制系统，将计算机管理能力强的优点与PLC成本低、控制功能强的特点结合起来，取得了良好的效果。将PLC应用于生产过程的监控，也是PLC的重要应用之一23。运用计算机控制技术与PLC和回路调节器相配合，按照工艺流程的要求，对整个生产线中的各种电机、阀门等开关和温度、压力、液位等模拟量进行检测控制。用计算机对生产工序进行自动监控和管理提高了企业的生产管理水平和竞争能力。在本项目中，PLC作为直接的控制命令执行者，不但要对系统运行过程中的各种状态进行检测，还要精确控制后级分类机构电机的输出相位。因此、这就需要对PLC的输出进行编程。在Simens公司生产的S7-200系列小型PLC中，专门集成了针对步进电机的控制方式PTO（高速脉冲输出）。这样，只需要用户软件编程就实现了对步进电机的精确控制，大大简化硬件电路的构成24。1.3本文的主要工作依据滑块厚度检测的工艺和检测方法，本文主要在以下几个方面展开了工作：（1）根据系统的控制功能要求设计控制系统的总体方案，并对其可行性进行分析并论证；（2）设计控制系统的硬件电路，并分析硬件的可靠性和安全性；（3）设计和编制控制系统的软件，并通过现场调试证明软件设计的合理性和完善性；（4）定义完善的PLC与上位机的通信协议，并在调试种对其完整性和合理性进行分析验证；（5）对步进电机的性能进行分析，设计较为合理的步进电机控制方案。