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文档简介

1、课题一 旋转编码器一、旋转编码器介绍 1、作用: 通过测量被测物体的旋转角度并将测量到的旋转角度转化为脉冲电信号输出 2、编码器分类 (1)模拟量编码器 旋转变压器和Sin/Cos 编码器 (2)数字编码器 增量编码器 A, A/, B, B/, C, C/ 增量型编码器”输出两个A、B 脉冲信号,和一个Z(L)零位信号,A、B 脉冲互差90 度相位角。通过脉冲计数可以知道位置,角度和圈数增量,通过A,B 脉冲信号超前或滞后可以知道方向,停电后必须从约定的基准重新开始计数。增量型编码器表示位置,角度和圈数需要做后处理,重新投电要做“复零”操作。绝对值编码器 格雷码和二进制码 绝对型编码器使用某

2、种方式表示并记忆物体的绝对位置,角度和圈数。即一旦位置,角度和圈数固定,什么时候编码器的值都唯一固定,包括停电后送电。3、增量编码器结构示意图4、技术数据(1)分辨率,即编码器工作时每圈输出的脉冲数(2)电气接口编码器输出方式常见有推拉输出(F 型HTL 格式)、电压输出(E)、集电极开路(C,常见C 为NPN型管输出,C2为PNP型管输出)、长线驱动器输出(3)增量型编码器通常有三路信号输出(差分有六路信号):A,B 和Z,一般采用TTL 电平,A 脉冲在前,B 脉冲在后,A,B 脉冲相差90 度,每圈发出一个Z 脉冲,可作为参考机械零位。一般利用A 超前B 或B 超前A 进行判向。 (4)

3、一般编码器的工作电源有三种:5Vdc、5-13 Vdc 或11-26Vdc(5)常用的脉冲编码器每转输出的脉冲数有: 脉冲编码器 每转脉冲位移量(mm) 2000 p/r 2,3,4,6,8 2500 p/r 5,10 3000 p/r 3,6,12高分辨率的脉冲编码器 脉冲编码器 每转脉冲位移量(mm) 20000 p/r 2,3,4,6,8 25000 p/r 5,10 30000 p/r 3,6,12二、PLC高速计数器高速计数器顾名思义是用来对较高频率的信号计数器。这是和普通计数器比较而言的,普通的计数器的工作受扫描频率的限制,只能对低于扫描频率的信号计数。高速计数器采用中断方式工作,

4、不受扫描周期的限制,与扫描周期无关。(一)高速计数器与普通计数器的主要差别在于以下几点。1、对外部信号计数,工作在中断工作方式由于待计量的高频信号都是来自机外,可编程控制器都设有专用的输入端子及控制端子。一般是在输入口中设置一些带有特殊功能的端子,它们既可完成普通端子的功能中,又能接收高频信号。为了满足控制准确性的需要,计数器的计数、启动、复位及数值控制功能都能采取中断方式工作。2、计数范围较大,计数频率较高一般高速计数器均为32位加减计数器。最高计数频率一般可达到10KhZ。3、工作设置较灵活从计数器的工作要素来说,高速计数器的工作设置比较灵活。高速计数器除了具有普通计数器通过软件完成启动、

5、复位、使用特种辅助继电器改变计数方向等功能外,还可通过机外信号实现对其工作状态的控制,如启动、复位、改变计数方向等。4、使用专用的工作指令普通计数器工作时,一般是达到设定值,其触点动作,再通过程序安排其触点实现对其他器件的控制。高速计数器除了普通计数器的这一工作方式外,还具有专门的控制指令,可不通过本身的触点,以中断工作方式直接完成对其他器件的控制。(二)高速计数器类型1、高速计数器之一单相单输入高速计数器U表示增计数输入,D表示减计数输入 R:复置输入, S:激活输入2、高速计数器之二单相双输入高速计数器3、高速计数器之三双相高速计数器(三)、PLC高速计数器指令 1高速计数器置位指令HSC

6、S 当常开触点X10断开时,不执行HSCS操作;当常开触点X10闭合时,当高速计数器C255的当前值等于设定常数值K100,就将Y10立即置1。 2高速计数器复位指令HSCR 当常开触点X10断开时,不执行HSCR操作;当常开触点X10闭合时,当高速计数器C245的当前值等于设定常数值K400,就将以中断方式将输出线圈Y10立即置0,并且采用I/O立即刷新方式将Y10的输出切断。 3高速计数器区间比较指令HSZ 当常开触点X10断开时,不执行区间比较;当常开触点X10闭合时执行区间比较。三、旋转编码器与PLC的接线图四、应用1、用旋转编码器测量线速度(1)电机的输出轴直径为50mm,带动布料,

7、转速为每分钟1500转,每秒钟25转,转一圈走(50×3.1415)mm。(2)在轴端装旋转编码器,编码器每转1024个脉冲,每秒最多25600个脉冲,每个脉冲走(50×3.1415)÷1024 mm(3)用PLC的高速计数器计算每秒的脉冲数P,则线速度=P×60×50×31415÷(10000×1024×1000)米/分钟(4)编程:选用高速计数器输入端X0,工作模式为增计数,查表可知,选用1相1计数输入的计数器(对应C235)2、工程中常需要进行准确的长度测量及定长控制,如箔材或线材的生产线,钢板的开

8、平冲剪等。长度的测量常使用光电编码器或接近开关形成高频脉冲,再用高速计数器对脉冲计数课题二 步进电机步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。您可以通过控制上位控制系统发出的脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。一、步进电机构成步进电机主要由两部分构成:定子和转子。它们均由磁性材料构成,其上分别有六个、四个磁极 。 步进电机按照电机结构分为三种:永磁式(PM)、 反应式(VR)和混合式(HB)。1、永磁

9、式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度 或15度2、反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。3、混进合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相、三相和五相:两相步距角一般为1.8度,三相步距角为0.9度,而五相步距角一般为 0.72度。混进合式步进是工业运动控制应用最常见的电机。二、步进电机工作原理步进电机伺服系统是典型的开环控制系统,在此系统中,步进电机受驱动线路控制,将进给脉冲序列转换成为具有一定方向、大小和速度的机械转角位移,并通过齿轮和丝杠带动工作台移动。 A 相通电 B相通电 C相通电三相单三拍 A®B&#

10、174;C®A三相单双六拍 A®AB®B®BC®C®CA®A三相双三拍 AB ® BC ® CA ® AB特点: (1)来一个脉冲,转一个步距角。 (2)控制脉冲频率,可控制电机转速。 (3)改变脉冲顺序,改变方向。三、步进电机的指标术语1、步进电机的静态指标术语(1)相数:产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。(2)拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示,或指电机转过一个齿距角所需脉冲数,以三相电机为例,有三相单拍运行方式即A-B-C-A。(3)步距角:对应一个脉

11、冲信号,电机转子转过的角位移用表示。=360度/(转子齿数*运行拍数),以常规二、四相,转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为=360度/(50*4)=1.8度(俗称整步),八拍运行时步距角为=360度/(50*8)=0.9度(俗称半步)。(4)定位转矩:电机在不通电状态下,电机转子自身的锁定力矩(由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的)(5)静转矩:电机在额定静态电作用下,电机不作旋转运动时,电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积(几何尺寸)的标准,与驱动电压及驱动电源等无关。 (6)保持转矩(HOLDING TORQUE)是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重

12、要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如,当人们说2N.m的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。2、步进电机动态指标及术语:(1)步距角精度:步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示:误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同,四拍运行时应在5%之内,八拍运行时应在15%以内。(2)失步:电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。称之为失步。(3)失调角:转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度,电机运转必存在

13、失调角,由失调角产生的误差,采用细分驱动是不能解决的。(4)最大空载起动频率:电机在某种驱动形式、电压及额定电流下,在不加负载的情况下,能够直接起动的最大频率。(5)最大空载的运行频率:电机在某种驱动形式,电压及额定电流下,电机不带负载的最高转速频率。(6)运行矩频特性:电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性,这是电机诸多动态曲线中最重要的,也是电机选择的根本依据。如下图所示: 矩频特性曲线上每一频率所对应的转矩称为动态转矩。 动态转矩除了和步进电机结构及材料有关外,还与步进电机绕组连接、驱动电路、驱动电压有密切的关系。其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。电机

14、一旦选定,电机的静力矩确定,而动态力矩却不然,电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流(而非静态电流),平均电流越大,电机输出力矩越大,即电机的频率特性越硬。如下图所示:其中,曲线3电流最大、或电压最高;曲线1电流最小、或电压最低,曲线与负载的交点为负载的最大速度点。要使平均电流大,尽可能提高驱动电压,使采用小电感大电流的电机。(7)电机的共振点:步进电机均有固定的共振区域,二、四相感应子式步进电机的共振区一般在180-250pps之间(步距角1.8度)或在400pps左右(步距角为0.9度),电机驱动电压越高,电机电流越大,负载越轻,电机体积越小,则共振区向上偏移,反之亦然,为使电机输出电矩

15、大,不失步和整个系统的噪音降低,一般工作点均应偏移共振区较多。(8)电机正反转控制:当电机绕组通电时序为AB-BC-CA时为正转,通电时序为CA-BC-AB时为反转。四、步进电机控制步进电机的使用需要有相应的驱动系统及控制系统与之匹配,典型系统示意图如下:1、步进电机的驱动系统(驱动器)五、PLC控制步进电机正反转PLC中Y0、Y1是高速脉冲输出点,它可以最高输出频率为100KHz。在编程过程中要使用脉冲指令。1、脉冲输出指令PLSY(无加减速的脉冲输出) 说明: (1)S1. 指定输出频率 (10100000Hz).(2)S2. 指定输出脉冲数(3)D. 指定脉冲输出点 (固定以Y00,Y0

16、1为脉冲输出点, 以Y02,Y03为方向输出点)。(4)(D)PLSY指令的脉冲数由(D01,D00) 指定。(5)PLSY用以产生一指定脉冲数,16位: 1 32,767个脉冲, 32位: 1 2,147,483,647个脉冲。(6)此指令只能使用一次,且应使用晶体管输出型式。(7)脉冲导通周期 (duty cycle) 50% ON 50% OFF。(8)执行过程中, 若更动 S2. 的数值不予考虑, 须待下一次输出才有效。 指令执行完毕M8029 ON。(9)若 S2. 指定为 “0” , 则无限制的产生脉冲。2、参考程序六、步进电机与PLC的连接图七、步进电机应用在机械手、机器人中除定

17、时控制之外,经常用到定位控制。定位控制常以步进电机驱动执行机构,定位控制可分为角度控制和位移控制。1角度控制 角度控制是使某一转轴旋转一定的角度,例如机械手的手臂需转动18°。若选用三相六拍的步进电机,步距角为1.5°,步进电机转动12步(1.5°×12=18°)即可。在实施控制时,只要使PLC(或单片机)发12次驱动脉冲,就可使步进电机旋转12步,机械手的手臂转动18°。2、位移控制 在更多的场合下,需要用步进电机控制物体的直线位移,例如机床上刀架的移动和进刀。在用步进电机控制直线位移时,一般多使用滚动丝杆进行传动,把步进电机的旋转

18、变成运动物体的直线运动。假设滚动丝杆每转一圈,运动物体平移4mm,采用三相六拍步进电机,步距角为1.5°,则可以推出: 平移1mm旋转90°步进电机60步 于是可知,步进电机转动1步,物体平移16.7m。因此,若需平移20mm,步进电机应转动1200步。准确地控制好输出驱动脉冲的次数,就可得到精确的位移。课题三: 可编程序控制器之间的485通讯一、PLC设置 1、数据模式设置(M8161) M8161=ON为8位数据处理模式 M8161=OFF为16位数据处理模式 2、通信参数设置(D8120)内容01Bit0数据长度7 bit8 bitBit1奇偶(00):none (01):odd (11):evenBit2B

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