課程設(shè)計(jì)基于PLC通信方式的變頻器閉環(huán)定位控制系統(tǒng)

1、閩南師范大學(xué)課程設(shè)計(jì)課題名稱：基于PLC通信方式的變頻器閉環(huán)定位控制系統(tǒng)目錄關(guān)鍵詞：三菱PLC，變頻器，定位控制，編碼器3一；控制要求4二；硬件部分52.1；系統(tǒng)接線原理圖52.2；電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)曲線5三；軟件部分53.1變頻器通訊協(xié)議53.2梯形圖8四；軟件調(diào)試114.1實(shí)驗(yàn)步驟114.2調(diào)試中的問題；12五；系統(tǒng)應(yīng)用125.1，基于PLC的鑿巖鉆車控制系統(tǒng)125.2，基于PLC控制的三軸鉆專用機(jī)床設(shè)計(jì)13六；參考文獻(xiàn)13摘要；PLC通信方式的變頻器閉環(huán)定位控制系統(tǒng)是以三菱PLC為核心，通過RS-485BD模塊與變頻器進(jìn)行串行通信，變頻器按照設(shè)定值工作，同時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)編碼器旋轉(zhuǎn)，以編碼器的脈沖輸出

2、作為反饋信號(hào)，作為PLC高數(shù)計(jì)數(shù)器的數(shù)器信號(hào)，可以準(zhǔn)確計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)準(zhǔn)確閉環(huán)定位控制。PLC作為控制的核心，主要用來接收編碼器的反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前位置的檢測(cè)，通過和設(shè)定值的比較用通訊功能來控制變頻器關(guān)鍵詞：三菱PLC，變頻器，定位控制，編碼器一；控制要求電機(jī)上同軸連旋轉(zhuǎn)編碼器，變頻器控制電機(jī)。變頻器按照設(shè)定值工作，帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，同時(shí)電機(jī)帶動(dòng)編碼盤旋轉(zhuǎn)，電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一圈，從編碼盤脈沖端輸出500個(gè)脈沖信號(hào)到PLC的高速計(jì)數(shù)器端X0，這樣就可以根據(jù)計(jì)數(shù)器所計(jì)脈沖數(shù)計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器到設(shè)定閥值后執(zhí)行減速段程序段，控制電機(jī)減速至停止，完成定位控制。二；硬件部分2.1；系統(tǒng)接線原理圖2

3、.2；電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)曲線三；軟件部分3.1變頻器通訊協(xié)議圖3 通信協(xié)議*1.如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤并且進(jìn)行再試從用戶程序執(zhí)行再試操作如果連續(xù)再試次數(shù)超過參數(shù)設(shè)定值變頻器進(jìn)入到報(bào)警停止?fàn)顟B(tài)*2.發(fā)生接收一個(gè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)時(shí)變頻器給計(jì)算機(jī)返回再試數(shù)據(jù)，如果連續(xù)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤次數(shù)達(dá)到或超過參數(shù)設(shè)定值變頻器進(jìn)入到報(bào)警停止?fàn)顟B(tài)PLC到變頻器通信請(qǐng)求數(shù)據(jù)格式如下：圖3 通信數(shù)據(jù)格式運(yùn)行指令FAH02正轉(zhuǎn)H00停止頻率寫入EDH0000 H2EE0修改變頻器頻率3.2梯形圖四；軟件調(diào)試4.1實(shí)驗(yàn)步驟1、 按下表對(duì)變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：Pr.8Pr.30Pr.79n1n2n3N 4n 5n 6n 7n 8n 9n10n11010148

4、100.0010在改其他參數(shù)時(shí)，要首先把n10改成0，然后掉電，再開電把變頻器打開，再按PU鍵使PU指示燈，然后改其他參數(shù)，然后掉電。把參數(shù)保存入變頻器，然后上電，再改n10參數(shù)，2、正確將導(dǎo)線連接完畢后，將程序下載到PLC主機(jī)，將“RUN/STOP”開關(guān)撥到“RUN”。3、點(diǎn)擊標(biāo)準(zhǔn)工具條上的“軟件測(cè)試”快捷項(xiàng)（或選擇“在線”菜單下“調(diào)試”項(xiàng)中的“軟件測(cè)試”項(xiàng)），進(jìn)入軟件測(cè)試對(duì)話框。（1）在“字軟元件/緩沖存儲(chǔ)”區(qū)欄中的“軟元件”項(xiàng)中鍵入D10，設(shè)置D10的值，確定電機(jī)的起始轉(zhuǎn)速。輸入設(shè)定值N，N為十進(jìn)制數(shù)，為變頻器設(shè)定的頻率。（如N=30，則變頻器的設(shè)定起始頻率為30Hz）。建議頻率設(shè)定不要

5、過大或過小，否則電機(jī)將不易受到PLC的控制。（2）在“字軟元件/緩沖存儲(chǔ)”區(qū)欄中的“軟元件”項(xiàng)中鍵入D0，設(shè)置D0的值，確定電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)。（如輸入十進(jìn)制數(shù)“100”，則電機(jī)將在啟動(dòng)的條件下轉(zhuǎn)動(dòng)100圈后停止運(yùn)行）。由于電機(jī)本身的性能以及變頻器的特性，定位略有偏差。（3）在位軟元件中的軟元件鍵入M0，由M0強(qiáng)制ON控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)將在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)定圈數(shù)后停止運(yùn)行。如想在此過程中讓其停止，點(diǎn)擊“強(qiáng)制OFF”便可。 4.2調(diào)試中的問題；1. 首先對(duì)變頻器的設(shè)置時(shí)，要先將n10該為0,掉電后再打開變頻器才能對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定2. 在調(diào)試時(shí)一開始發(fā)現(xiàn)PLC由STOP到RUN時(shí)，只有PLC的SD燈在亮，而R

6、D燈不亮，后來檢查程序后發(fā)現(xiàn)在發(fā)送校驗(yàn)碼時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，原來的程序是將累加的和的高兩位做了校驗(yàn)和，而需要的校驗(yàn)和是低兩位，故將程序中的D16做了調(diào)整，之后RD和SD燈都亮了3. 剛開始時(shí)C235不能對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，后面換了一臺(tái)PLC做實(shí)驗(yàn)又可以計(jì)數(shù)了。所以是前一臺(tái)PLC的計(jì)數(shù)器有點(diǎn)問題。五；系統(tǒng)應(yīng)用5.1，基于PLC的鑿巖鉆車控制系統(tǒng)履帶式液壓露天鉆車是一種優(yōu)良的鉆孔設(shè)備，主要用于露天臺(tái)階式開挖鉆鑿邊坡預(yù)裂孔、爆破孔和邊坡錨桿孔。針對(duì)重型鑿巖鉆車ROC848HC存在的如下問題提出改進(jìn)方案：1）鉆臂定位精度、效率和自動(dòng)化程度不高。2）液壓鑿巖機(jī)檔位有限，無法根據(jù)巖石具體情況實(shí)現(xiàn)無級(jí)、調(diào)頻、調(diào)幅

7、鉆進(jìn)。3）純液壓式預(yù)防卡釬系統(tǒng)對(duì)，類卡釬判別所需時(shí)間長，預(yù)防效果不很理想。基于PLC的改進(jìn)控制方案：1）機(jī)械鉆臂加裝角度、位置傳感器，采用電液比例和脈寬調(diào)制的方法，應(yīng)用PLC對(duì)鉆臂定位實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，并在觸摸屏上實(shí)時(shí)顯示鉆臂位置和鉆進(jìn)情況。2）提出了一種基于PLC控制的，配合使用高速開關(guān)閥和插裝閥，根據(jù)釬桿反彈速率，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)鑿巖的液壓沖擊器無級(jí)調(diào)速方案。設(shè)計(jì)出一種新型可無級(jí)、調(diào)頻、調(diào)幅的前腔常壓、壓力反饋式液壓沖擊器方案，對(duì)其進(jìn)行理論分析并建立了數(shù)學(xué)模型。針對(duì)現(xiàn)有沖擊器只有三個(gè)沖擊檔位的具體情況，利用PLC的高速運(yùn)算功能，在鑿巖過程中對(duì)沖擊油壓、鉆進(jìn)油壓和轉(zhuǎn)釬流量這三個(gè)參數(shù)采用試行登山法進(jìn)行自

8、尋優(yōu)控制，以提高鉆孔效率。3）對(duì)鑿巖過程中的卡釬種類進(jìn)行理論分析，提出了利用PLC，根據(jù)轉(zhuǎn)釬和鉆進(jìn)油壓變化速率的卡釬判別方案，更迅速地對(duì)卡釬種類進(jìn)行判別，更好地實(shí)現(xiàn)二路反饋三級(jí)防卡的預(yù)防卡釬方案。 同時(shí)采用PLC改進(jìn)原鉆機(jī)電路控制系統(tǒng)，省略了該機(jī)電路中的一些輔助繼電器、時(shí)間繼電器、脈沖繼電器，從而簡化了電路，提高了控制系統(tǒng)的可靠性、維修簡便性和柔性；采用觸摸屏進(jìn)行人機(jī)交互，改善了操作界面，簡化了操作面板，更好地對(duì)整機(jī)運(yùn)行狀況實(shí)行監(jiān)控。5.2，基于PLC控制的三軸鉆專用機(jī)床設(shè)計(jì)以加工刮板運(yùn)輸機(jī)的重要零件刮板的三軸鉆專用機(jī)床為研究對(duì)象，完成了機(jī)床的總體設(shè)計(jì)、主軸箱設(shè)計(jì)、進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)和PLC控制系統(tǒng)

9、的設(shè)計(jì)。本機(jī)床的工作過程是：當(dāng)裝有工件的專用夾具與機(jī)床工作臺(tái)上的兩個(gè)定位觸點(diǎn)相接觸時(shí)，工件裝夾完成的信號(hào)傳送給機(jī)床控制系統(tǒng)。機(jī)床控制系統(tǒng)發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)床主軸箱快進(jìn)、工進(jìn)1、(鉆孔)、工進(jìn)2(锪孔)，然后機(jī)床主軸箱回零，完成一個(gè)工作循環(huán)。 通過對(duì)國內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行檢索和研究，在分析多軸機(jī)床、立式鉆(銑)床、搖臂鉆床、組合機(jī)床的配置方案和技術(shù)參數(shù)的基礎(chǔ)上，確定了機(jī)床的配置方案，并按工藝要求，確定了機(jī)床的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)，完成了機(jī)床的總體設(shè)計(jì)。 基于對(duì)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、數(shù)控機(jī)床主軸要求的認(rèn)真研究，結(jié)合可調(diào)多軸機(jī)床的調(diào)整方案和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)、主軸組件，并對(duì)主軸箱中重要的傳動(dòng)件和聯(lián)接件進(jìn)行了計(jì)算和校核。 按照數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)了機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)所需硬件進(jìn)行了選擇和驗(yàn)算，并對(duì)機(jī)床的定位精度進(jìn)行了計(jì)算和校核，以滿足工件的加工要求。 對(duì)PLC控制系統(tǒng)中硬件的參數(shù)進(jìn)行匹配，編寫了機(jī)床定位模塊的定位程序和機(jī)床PLC的控制程序，實(shí)現(xiàn)了用PLC控制變頻器對(duì)機(jī)床主軸無級(jí)調(diào)