基于PLC控制的润滑实验机正弦运动的实现PPT课件.ppt

1 基于PLC控制的润滑实验机正弦运动的实现 报告人 肖明辉 2020 3 26 2 contents 一 摘要 二 正弦运动控制方案的确定 三 系统设计 五 总结 四 正弦运动的实现及误差分析 毕业设计论文 2020 3 26 3 一 摘要 正弦运动形式下油膜厚度的测量是润滑学实验研究的重要内容 传统的试验系统多使用偏心轮机构实现此类运动 本文介绍了利用PLC控制伺服电机实现正弦运动的控制方案 包括控制方案的确定 基于FX3U 16MT型PLC的伺服电机控制系统的软硬件设计 最后在光弹流实验机上进行了实际测量并给出结果 毕业设计论文 2020 3 26 4 二 正弦运动控制方案的确定 正弦运动的实现 形式单一 可操作性差 体积庞大 质量笨重 PC 运动控制卡 伺服电机 VB中Timer控件计时精度不够理想 PC PLC 伺服电机 PLC中时间继电器计时精度高 控制系统稳定 PC PLC作上位机控制伺服电机来实现正弦往复运动 毕业设计论文 2020 3 26 5 三 系统设计 1 硬件部分的设计 电气控制系统框图如下图1所示 工控机 运动控制器 伺服电机 伺服放大器 实验机主轴 图1 电气控制系统图 系统组件型号配置如表1所示 表1 系统组件型号配置 毕业设计论文 2020 3 26 6 PLC与伺服放大器MR J2 S40A主要接线如下图2所示 MR J2 S40A交流伺服驱动器有三种驱动方式 CW CCW脉冲指令方式 正交脉冲指令方式和脉冲 方向方式 在本论文中选用脉冲 方向方式控制伺服电机正反转 图2 FX3U 16MT与伺服放大器器接线 毕业设计论文 2020 3 26 7 随着细分程度的增大 电机的运动也更逼近柔和曲线 如图3 2 PLC程序的设计 使用三菱GXDeveloper软件开发程序 控制过程如下 首先把整个控制过程分成N段 在这个N段内速度由0增加到最大值 每段的速度 Y0作脉冲输出 Y7输出继电器决定方向 当速度由正数减小为零时Y7发出低电平 速度由负数变为零时Y7发出高电平 从来实现了伺服电机速度正弦反复运动的变化 图3 正弦运动拟合曲线 毕业设计论文 2020 3 26 8 程序梯形图如下所示 毕业设计论文 2020 3 26 9 程序段指令表如下所示 毕业设计论文 2020 3 26 10 四 正弦运动的实现及误差分析 从程序中设定正弦运动的周期为1s 每个周期分为20段 振幅为40um 试验台输出速度由CCD采集的连续的油膜干涉图像可得 将捕捉得到的干涉图样传到计算机利用实验室自行开发的基于LABVIEW环境的专用图像处理软件MBI进行图像处理 MBI软件工作界面如图4所示 图4 MBI软件工作界面 毕业设计论文 2020 3 26 11 取钢球划痕上A点为研究对象 图5中的箭头表示了钢球的运动方向 通过正向运动和反向运动对比 可以直观地看出A点进行往复运动 A 图5CCD采集往复运动干涉条纹图样 毕业设计论文 2020 3 26 12 通过MBI软件分析得到参考点A的时间 位移图像 如图6所示 从位移来看 因为实验台中同步带和联轴器均为柔性部件 故实际输出位移振幅略小于理论输入值 但波形与理论正弦波有较好的一致性 稳定性也令人满意 1s 图6理论振幅40um时参考点A的时间 位移图 38 348 毕业设计论文 2020 3 26 13 图7 不同理论振幅下传动系数i与振幅的关系 为了得出实际 理论振幅最大值间存在的传动系数i 通过改变正弦运动振幅 得出在不同理论振幅下传动系数i与振幅的关系如图7所示 经作者多次实验证实 相同工况下i约等于0 911 毕业设计论文 2020 3 26 14 五 总结 本文实现了实验台运动控制部件的正弦往复运动 使实验台的工作条件更接近于实际工况 并在实际的伺服系统上进行了实验研究 给出了实验结果 达到了预期的效果 至于如何利用PLC实现更多更复杂的运动则有待于进一步研究 毕业设计论文 2020 3 26 15 1 在新点接触实验机上重复测传动系数 2 用SHC600完成纯滑条件下油