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1、PLC 运动控制系统设计与实现教案运动控制系统设计与实现教案实训课题 1.皮带传送机的变频调速控制 总计时 2 天实训方法 任务驱动实训法(讲训结合)实训目的(1)了解掌握 PLC 控制工业变频器调速方法和控制方法.(2)掌握 PLC 控制变频器程序编写方法和变频器在不同控制方式中的设置方法.掌握 PLC 控制变频器连线方法实训内容1.PLC 控制变频器的有级调速;2.1 PLC 控制变频器的无级调速:2.2 皮带传送机的 PWM 调速控制;2.3 采用模拟量的变频器无级调速控制;2.4 利用通信协议实现变频器无级调速控制;2.5 PLC 控制变频器的无级调速闭环控制.实训重点及难点 重点:P
2、LC 控制变频器的无级调速难点:PLC 控制变频器的无级调速闭环控制主要仪器设备 TVT-METS3 机电气一体化实训装置电工工具 1 套;导线若干.讲解与实训1.带式传送机的启动和正反转控制采用变频器操作面板的启动和正反转控制任务要求;系统组成;系统接线图;变频器参数设置,本次实训涉及到的变频器参数有P66、P01、P02、P08、P09;接线与运行;分析与思考.带式传送机采用外部按钮的控制任务要求;系统组成;系统接线图;变频器参数设置本次实训涉及到的变频器参数有P66、P01、P02、P08、P09;接线与运行;分析与思考.P66、P01、P02、P08、P09.2.利用 PLC 实现带式
3、传送机的简单控制带式传送机的 PLC 调速控制任务要求;系统组成;系统接线图;变频器参数设置,本次实训涉及到的变频器参数有P66、P01、P02、P08、P09;编写 PLC 控制程序;接线与运行;分析与思考.带式传送机用 PLC 控制的多级调速任务要求;系统组成;系统接线图;变频器参数设置本次实训涉及到的变频器参数有P66、P08、P09、P19、P20、P21、P32、P33、P34、P35、P36、P37、P38;编写 PLC 控制程序;接线与运行与调试;分析与思考.3.采用 PLC 实现带式传送机的无级调速控制带式传送机的 PWM 调速控制任务要求;系统组成;系统接线图;系统的变频器参
4、数设置,本次实训涉及到的变频器参数有 P66、P08、P09、P22、P23、P24;编写 PLC 控制程序,利用向导生成 PWM 子程序;接线与运行与调试;分析与思考.采用模拟量模块实现带式传送机的无级调速控制任务要求;系统组成;系统接线图;变频器参数设置,本次实训涉及到的变频器参数有P66、P08、P09;编写 PLC 控制程序;接线与运行与调试;分析与思考.采用通信协议实现带式传送机的无级调速控制任务要求;系统组成;系统接线图;变频器参数设置;编写PLC控制程序,在程序中使用的是%01#WCSR25001*和%01#WDD0023800238E803*两种形式的代码;接线与运行与调试;分
5、析与思考.变频器参数初始化:将P93设置为1;设定频率:将参数 P08 设定为6;设定变频器运行方式:将P09设定为6.PLC 控制变频器的无级调速闭环控制任务要求;系统组成;系统接线图;变频器参数设置;编写并编译 PLC 控制程序下载到 PLC 中;接线与运行与调试;分析与思考分析与思考:我们第一次使用了编码器,编码器有什么作用?如果不使用编码器,系统是怎么样的系统?.变频器参数初始化:将P93设置为1;设定频率:将参数 P08 设定为6;设定变频器运行方式:将P09设定为6.小结本实训课题主要学习和训练 PLC 控制变频器调速的各种控制方法,应掌握各种方法的优缺点和使用范围;重点掌握 PL
6、C 控制变频器的无级调速;学习的难点是 PLC 控制变频器的无级调速闭环控制.实训课题 2.行走机械手的速度与位置控制总计时 2 天实训方法 任务驱动实训法(讲训结合)实训目的(1)了解掌握 PLC 控制步进电机、伺服电机位置速度控制方法.(2)掌握位控模块的使用方法,掌握旋转编码器使用方法.掌握 PLC 控制步进电机、伺服电机程序编写方法和步进电机、伺服电机在不同控制方式中的设置方法.掌握 PLC 控制步进电机、伺服电机连线方法实训内容 采用光电编码器、高速计数器和直流电动机实现行走机械手的定位控制2.采用步进驱动系统实现行走机械手的速度与位置控制利用步进驱动系统实现机械手的手动多速控制采用
7、步进驱动系统实现机械手取货的速度与位置控制3.采用伺服驱动系统实现行走机械手的速度与位置控制利用伺服驱动系统实现机械手的手动多速控制采用伺服驱动系统实现机械手取货的速度与位置控制4.采用位控模块与伺服驱动实现行走机械手的速度与位置控制实训重点及难点 重点:采用光电编码器、高速计数器和直流电动机实现行走机械手的定位控制;PLC、步进电机系统实现行走机械手的速度与位置控制方法;步进电机与交流伺服电机利用坐标方式控制位置方法.难点:PLC、位控模块与步进电机驱动器使用主要仪器设备 TVT-METS3 机电气一体化实训装置电工工具 1 套;导线若干.讲解与实训采用光电编码器、高速计数器和直流电动机实现
8、行走机械手的定位控制(1)任务要求:系统上电后,机械手自动返回原点,按下启动按钮机械手开始运动,到达 1 号库位后停止 10s,然后再运行到 4 号库位并等待 6s,最后返回原点.(2)系统组成:如图 3-1 所示,由行走机械手、直流电动机、编码器、指示与主令单元及 PLC 主机单元组成手动操作实现行走机机械手的速度控制系统.(3)定位控制的操作步骤:采用光电编码器、高速计数器和直流电动机实现行走机械手的定位控制设置及具体操作步骤如下:1)按图 3-2 所示的系统接线图和表 3-1 所示的系统分配表接好线,图 3-2 中 SQ1 是旋转编码器,SQ2 是原点信号,SQ3 是限位传感器;2)设计
9、PLC程序流程图及编写PLC程序,编译并下载到PLC中,程序流程图如图3-3所示,PLC梯形图程序如图 3-4 所示;3)调试:按下 SB1 机械手开始运动,到达 1 号库位后停止 10s,然后再运行到 4 号库位并等待 6s,最后返回原点,如果上电后机械手不返回原点而是往原点的反方向运行,这时调换一下直流电动机的电源即可.分析与思考总结:1)光电式旋转编码器结构、工作原理,脉冲输出方式及 PLC 计数方法;2)利用 PLC 比较指令定位的方法 3)利用高速计数器中断程序定位的方法2.采用步进驱动系统实现行走机械手的速度与位置控制利用步进驱动系统实现机械手的手动多速控制1)任务要求;系统设有
10、5 个控制按钮,一个启动按钮,一个停止按钮和三个速度控制按钮,三个速度控制按钮分别控制不同的步进速度.按下启动按钮,机械手返回原点;按下速度按钮 1,机械手将会以 100Hz 的速度运行到极限位置,然后以 500Hz 的速度返回原点;按下速度按钮 2,机械手将会以 400Hz 的速度运行到极限位置,然后以 600Hz 的速度返回原点;按下速度按钮 3,机械手将会以 800Hz 的速度运行到极限位置,然后以 1000Hz 的速度返回原点;在机械手运行的过程中按下停止按钮,机械手立即停止运动.2)系统组成:采用手动操作实现行走机械手的速度控制系统构成如图3-10所示,该系统由行走机构、步进电动机、
11、步进电机驱动器、指示与主令单元及 PLC 主机单元组成.3)采用手动操作实现行走机械手的速度控制系统的步进电机驱动器设置及具体操作步骤如下:按图 3-11 所示的系统接线图和表 3-2 所示的系统分配表进行接线;将步进电动机驱动器的电流拨码开关调节到与被控步进电动机额定电流相同的档位,再将步进电动机驱动器的细分调节到8;PLC 程序流程图如图 3-12 所示,编写 PLC 程序并下载到 PLC 中,程序如图 3-13;SB1 是停止按钮,SB2 是启动按钮,SB3、SB4、SB5 分别是三个速度的控制按钮;4)分析与思考;总结:步进电动机的工作原理特点;步进电机的绝对坐标控制;步进电机的相对坐
12、标控制;坐标控制初始原点的确定:采用步进驱动系统实现机械手取货的速度与位置控制(1)任务要求:系统上电时机械手以 500Hz 的速度返回原点,当按下启动按钮后机械手移动到 1号库位取料并以 600Hz 的速度送到 3 号库位,最后再返回到原点.(2)系统组成:如图 3-17 所示,由行走机构、步进电动机、步进电机驱动器、指示与主令单元及PLC 主机单元组成采用步进驱动系统实现机械手取货的位置控制系统.(3)采用步进电动机驱动系统实现行走机械手的定位控制设置及具体操作步骤:1)按图 3-18 所示的接线图和表 3-3 所示的系统分配表进行接线;2)PLC 程序流程图如图 3-19 所示;3)编写
13、 PLC 程序并下载到 PLC 中,其程序如下表单所示;4)调试:按下 SB1 机械手移动到 1 号库位取料并以 600Hz 的速度送到 3 号库位,最后再返回到原点;机械手运行过程中按下 SB2,机械手将停止当前任务.分析与思考:3.采用伺服驱动系统实现行走机械手的速度与位置控制 利用伺服驱动系统实现机械手的手动多速控制1)任务要求:系统设有 5 个控制按钮,一个启动按钮,一个停止按钮和三个速度控制按钮,三个速度控制按钮分别控制不同的速度.按下启动按钮后,机械手返回原点;按下速度按钮 1,机械手将会以 200Hz的速度运行到极限位置,然后以300Hz的速度返回原点;按下速度按钮2,机械手将会
14、以 400Hz的速度运行到极限位置,然后以300Hz的速度返回原点;按下速度按钮3,机械手将会以 900Hz 的速度运行到极限位置,然后以 1500Hz 的速度返回原点;在机械手运行的过程中按下停止按钮,机械手立即停止运动.2)系统组成:采用伺服系统实现行走机机械手的速度控制如图 3-20 所示,该系统由行走机构、伺服电动机、伺服电机驱动器、指示与主令单元及 PLC 主机单元组成.3)伺服电机驱动器设置及具体操作步骤如下:按图 3-21 所示的系统接线图进行接线;打开伺服驱动器编程软件并按图 3-22 所示设置参数,然后下载到驱动器中;编写 PLC 程序:伺服电机的程序设计与步进电动机的程序类
15、似,请参照利用步进驱动系统实现机械手的手动多速控制的程序流程及程序编写,只要在原有程序上稍微改变相应的速度值即可;将 PLC 程序下载到 PLC 并按利用步进驱动系统实现机械手的手动多速控制的方法调试.4)分析与思考:我们在本次实训中应用了伺服电机,下面做简单介绍.伺服电动机的特点伺服电动机在自动控制系统中作执行元件,又称为执行电动机.其接收到的控制信号转换为轴的角位移或角速度输出.改变控制信号的极性和大小,便可改变伺服电动机的转向和转速.这种电动机有信号时就动作,没有信号时就立即停止.伺服电动机具有无自转现象,机械特性和调节特性线性度好,响应速度快等特点.伺服电动机分为交流伺服电动机和直流伺
16、服电动机.交流伺服电动机的工作原理速度与位置控制的伺服驱动系统构成伺服驱动系统的速度与位置控制采用伺服驱动系统实现机械手取货的速度与位置控制实训任务:系统上电时机械手以 500Hz 的速度返回原点,当按下启动按钮后机械手移动到 1号库位取料并以 500Hz 的速度送到 3 号库位,最后再返回到原点.系统组成:采用伺服驱动实现机械手取货的速度与位置控制系统构成如图 3-24 所示,该系统由行走机构、伺服电动机、伺服电机驱动器、指示与主令单元及 PLC 主机单元组成.伺服电机驱动器设置及具体操作步骤如下:1)按图 3-25 所示的系统接线图进行接线;2)打开伺服驱动器编程软件并按图 3-26 所示
17、设置参数,然后下载到驱动器中;3)编写 PLC 程序:伺服电机的程序设计与步进电动机的程序类似,可参照采用步进驱动系统实现机械手取货的速度与位置控制的程序流程及程序编写,只要在原有程序上稍微改变相应的速度值即可;4)将 PLC 程序下载到 PLC 并按采用步进驱动实现机械手取货的速度与位置控制的方法调试.4.采用位控模块与伺服驱动实现行走机械手的速度与位置控制利用位控模块实现简单的定位与速度控制任务要求;系统组成;由行走机构、步进电动机、步进电机驱动器、指示与主令单元、PLC 主机单元、及 EM253 位控模块组成采用位控模块实现行走机械手的速度与位置控制系统.位控单元模块的外观、功能及接线;
18、采用 EM253 位控模块实现行走机械手的速度与位置控制的设置和步骤:1)按图 3-28 和表 3-4 接好线,图 3-28 中接近开关是原点信号传感器;2)设计 PLC 程序流程图如图 3-29 所示;3)利用向导生成位控模块控制程序:双击向导中的EM253位控如图3-30所示,弹出如图3-31所示对话框,然后按照图3-32到图3-45所示设置各种参数,应该注意的是,在图3-32 位控模块配置 2 中点击高级选项后才会出现图 3-33 位控模块配置 3的对话框;4)编写 PLC 主程序并下载到 PLC 中,程序如图 3-46 所示,编程过程中要注意不要使用已经被向导占用的存储空间;5)调试:按下 SB1 械手以 1000 个脉冲/s 的速度移动到 1 号库位等待 2s 后再以 800 个脉冲/s的速度送到 4 号库位等待 3s,最后回到原点,当机械手在运行过程中按下 SB2,机械手将会停止.分析与思考;总结:位控单元模块的速度与位置控制特点EM253 位控模块也是通过控制脉冲输出