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（优秀毕业全套设计）基于plc的轧辊车床触摸屏控制系统设计（整套下载）

伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小线性度高始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。伺服系统是使物体的位置方位图.伺服电机状态等输出被控量能够跟随输入目标或给定值的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到个脉冲，就会旋转个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到.。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便换碳刷，产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度线数。交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别交流伺服要好些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差的绕组，个是励磁绕组，它始终接在交流电压上另个是控制绕组，联接控制信号电压。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长另种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。该车床使用的交流伺服电动机额定功率为，额定转矩为，额定转速为，额定电流为.。.直流电机的选择识别系统采用的微型直流电机如图.，表.所示图.直流电机表.直流电机主要参数型号类型直流电动机额定电压外形尺寸齿轮箱直径.本章小结元器件的选用是本次设计的重点，元器件的选择对整个系统的运行都有定的影响，另外还要考虑价格因素。本章所选的元器件有系列直流电动机选用型号交流伺服电动机。第章控制系统硬件设计控制系统的硬件设计，主要是根据被控制对象对控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入输出设备，选择合适的类型，并分配点。.确定点数根据第章的主电路分析,统计的点数如表所示表点数的统计类型功能所占点数个输入设备的停止按钮的点动按钮的正转按钮的反转按钮的停止按钮的启动按钮的限位开关的热继电器动合触电的热继电器动合触电速度继电器正转触点速度继电器反转触点输出设备的正转接触器的反转接触器的制动接触器接触器接触器电流表接入中间继电器.的选择根据设计要求可知，点数的选择，不管是输入点数还是输出点数都要留有的余量，根据口分配情况可知输入信号有个，输出信号有个，图.硬件基本组成的简化框图根据点数可选择可编程控制器，以满足控制要求，而且输入输出都留有定的余量。的硬件组成与各部分的作用可编程控制器是种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算顺序控制定时计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成个整体，易于扩充其功能的原则设计。其结构如图.由图可见，的硬件是由主机基本单元扩展模块以及各种外部设备组成，通过各自的端口联成个整体。其主要组成及各部分作用是.是的核心，起神经中枢的作用，主要由运算器控制器寄存器及实现它们之间联系的数据控制及状态总线构成，单元还包括外围芯片总线接口及有关电路。每套至少有个，它按的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路,.存储器存储器分为系统存储器和用户存储器,用户存储器包括用户程序存储器和数据存储器两种，前者用于存放用户程序，后者用来存放用户程序执行过程中使用状态量或数值量，以生成用户数据区。用户存储器内容由用户根据控制需要可读可写，可任意修改删除。可采用高密度低功耗的或与。他在技术指标中的内存容量系指用户存储器容量，是等级的项重要指标系统存储器用于固化生产厂家编写的各种系统工作程序，相当于单片机的监控程序或个人计算机的操作系统，在很大程度上他决定该种的性能和质量，用户无法更改或调用。.输入输出单元单元口单元称为接口电路，程序执行过程中需要用的各种开关量数字量或模拟量等各种外部设备或设定量，都通过输入电路进入。而程序执行结果又是通过输出电路送到控制现场实现外部控制功能。由于生产过程当中的信号电平频率是多种多样的，外部执行机构所需的电平频率也是千差万别的，而处理的信号只是标准电平，其工作节拍又与外部环境不样。所以与通用计算机电路有着类似的作用，即电平变换速度匹配驱动功率放大信号隔离等。不同的是，产品的单元是顾及其工作环境和各种要求而经过精心设计和制造的。通用计算机则要求拥护根据使用条件自行开发，其可靠性抗干扰能力往往达不到系统要求。.输入接口电路各种输入电路大致相同，其输入方式有三种类型种是直流输入或，另种是交流输入或，第三种是交直流输入交直流或。外部输入器件可以是无源触点，如按钮行程开关主令开关等，也可以是有源器件，如各类传感器集电极开路的晶体管接近开关光电开关等。在内部电源容量允许前提下，有源输入器件可采用输出电源，否则必须外设电源。当输入信号为模拟量时，信号必须经过专用的模拟量输入模块进行转换，然后通过输入电路进行。输入信号是通过输入断子经滤波光电隔离进入内部电路。.输出接口电路为适应不同负载需求，各类的输出有三种方式，即继电器输出晶体管输出和晶闸管输出。继电器输出最常用，适用交直流负载，其特点是带负载能力强，但动作频率和响应速度慢。晶体管适应直流负载，其特点是动作频率高，响应速度快，但带负载能力小。晶闸管输出使用交流负载，响应速度快，带载能力不大。外部负载直接与输出端子相联，输出电路的负载电源由用户根据负载要求自行分配。输出电路仅是提供输出通道。同时考虑不同类型，不同性质负载的接线要求，通常输出端口的公共端子是分组设置的。每点共个端子，各组相互隔离。在实际应用中应该注意各类输出端子的输出电流不能超出其额定值，同时还要注意输出电流与负载性质有关，例如型继电器输出的负载能力在电源电压以下时，电阻性负载为点感性负载为点，灯负载为点。.电源单元对供电电源要求不高，可直接采用普通单相交流电。允许电源电压额定值在范围内波动。也有用直流供电。内部有个高质量开关型稳压电源，用于对单元供电，还可以为外部传感器提供电源。的技术指标.系列小型般技术指标般技术指标主要是指产品的工作条件与般工作环境的适应程度。是专为工业控制设计的，充分考虑了工业环境种种恶劣因数。其技术指标如表所示。表般技术指标环境温度环境湿度不结露抗震标准.最大轴方向各抗冲击标准轴方向各个抗噪音干扰用噪音仿真器产生电压为,噪音脉冲宽度为,频率为噪音，在此噪音干扰下正常工作耐压绝缘电压以上，接地第种接地，不能接地时，亦可浮空使用环境禁止腐蚀性气体，严禁尘埃.性能技术指标性能技术指标标志种在硬件和软件反面所具备功能。不同机型差异较大，在选型时要逐考虑该项技术指标能否满足要求。的性能包括输入指标输出指标和电源指标方面。如表所示。表输入技术指标输入电压隔离光电耦合输出电流响应时间表输出技术指标项目继电器输出输出晶体管输出外部电源，最大负载电阻负载点.点，.点.点，.点感性负载灯负载.开路漏电流最小负载响应时间约以下.以下约最大.以下隔离方式继电器隔离光电晶闸管隔离晶体管隔离表电源技术指标项目