基于D425的两轴控制系统的设计与调试毕业设计.doc
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1、 学号 127301132 苏州市职业大学 毕业设计 题目题目 基于 D425 的两轴控制系统设计与调试 学生姓名: 吴波 专业班级: 12 电气自动化技术 1 班 学院 (部): 电子信息工程学院 校内指导教师: 邓建平(副教授) 校外指导教师:熊元平(生产部经理) 完成日期: 2015 年 5 月 摘摘 要要 运动控制,简而言之,运动控制是机械传动装置由计算机控制的,但也可以 说是机械运动部件的速度和位置控制,完成相应的操作根据规定轨迹和运动参 数。计算机技术和微电子技术的发展,促进机电一体化技术的进步。因此,运动 控制技术也发展迅速,新产品和新技术,各种运动控制的出现在一条连续的线, 产
2、品结构和生产结构的变化 。 本文主要是运用西门子 D425 模块、simotion D 系统控制伺服电机的速度, 相对运动的速度与速度比,实现对伺服电机的高精度控制,传感器能够准确的 反馈电机的运行状态。 关键词:两轴控制 伺服驱动 D425 苏州市职业大学电子信息工程学院毕业设计 1 AbstractAbstract Servo control. In short, motion control is a mechanical drive device controlled by the computer, but also can be said to control the speed
3、and position of moving mechanical parts, to complete the corresponding operation according to the provisions of the trajectory and motion parameters. Therefore, the motion control technology is also developing rapidly, new products and new technology, the emergence of a variety of motion control in
4、a continuous line. This article mainly is to use Siemens D425 module, system simotion D control servo motor to complete a predetermined orbit. Keywords: two axis control servo drive D425 目目 录录 1 1 概述概述 .1 1.1 伺服控制系统应用现状 1 1.1.1 运动控制技术的发展现状 1 1.1.2 典型运动控制技术应用现状 .2 1.2 西门子 D4XX 系列运动控制模块 3 1.3 SIMOTION
5、 运动控制系统 4 1.4 本课题的实验意义 4 1.5 论文内容及主要工作 .5 2 2 硬件系统设计硬件系统设计 6 2.1 方案设计 6 2.2 运动控制系统选型 .7 2.2.1 西门子 D4 系列选型.7 2.2.2 伺服电机选型.8 3 3 软件系统设计软件系统设计12 3.1 方案设计 12 3.2 组态建立 12 3.3SIMOTION D 轴配置 14 3.4 编程 16 3.5 测试程序运行 22 结论结论 .23 致谢致谢 .24 参考文献参考文献 .25 苏州市职业大学电子信息工程学院毕业设计 1 1 1 概述概述 1.11.1 伺服控制系统应用现状伺服控制系统应用现状
6、 1 1 .1.1.1.1 运动控制技术的发展现状运动控制技术的发展现状 运动控制系统是机械运动的驱动装置,电机为控制对象,控制器为核心, 与执行器,电力电子装置的电力改造,电气传动控制系统的引导下自动控制理 论。这种系统来控制电机的转矩,速度和角度,将电能转换成机械能,进行机 械运动要求的运动。 在电气时代,汽车已在现代化的生产和生活中起着非常重要的作用。不仅 在交通运输,医疗保健,商业和办公,并在家电和消费电子产品,各种电机的 广泛应用。从直流到交流电机控制系统,开环闭环,从模拟到数字,是基于网 络的发展过程中 PC 机和运动控制的伺服控制系统,每个进程的发展在很大程度 上,促进了运动控制
7、系统的发展。 近年来,伺服驱动控制的产品开始走向了机械类的舞台上,所以机械了的 产品的数量和质量成为了我们最关心的问题。因此,近年来许多厂商开始使用 通用伺服驱动控制系统,使得通用伺服驱动控制产品在之前许多冷门的产业中 逐渐的发展起来了。 1.1.21.1.2 典型运动控制技术应用现状典型运动控制技术应用现状 随着机电一体化技术的发展, 运动控制技术越来越受到重视。各种运动控 制的新技术、 新产品层出不穷。下面列举几种有代表性的运动控制技术。 1. 全闭环交流伺服驱动技术 在某些要求的定位精度和机电一体化产品的动态响应,范围广泛的数字交 流伺服系统中的应用。采样后的光电编码器的电机驱动轴端的位
8、置伺服系统, 提供位置和速度的驱动器和电机之间的闭环控制系统。位置控制区分好和良好 苏州市职业大学电子信息工程学院毕业设计 2 的可靠性之间。最近,日本一家公司推出了全新的、以实现全闭环数字伺服系统 的高精度。由于直接驱动,避免了启动电机,变频调速,并与弹性变形、摩擦 磨损和间隙滞后的中间传动环节,大大提高了传动刚度。 2. 直线电机驱动技术 最近,直线电机在机床进给伺服系统中的应用,已经成为世界关注的机床 工具行业。在机床进给系统中,驱动方式是所谓的零传动!。这是因为零传动 方式,达到原来的旋转电机驱动方式不能满足良好的性能和特点:第一,快速 响应。高精度。直线驱动系统由于机械机构如螺丝被取
9、消,以减少进入补时阶 段跟踪误差由于传动系统滞后引起的传动误差,从而大大提高机床的定位精度。 三传动刚度大。由于直接驱动,避免了启动电机,变频调速,并与弹性变形、 摩擦磨损和间隙滞后的中间传动环节,大大提高了传动刚度。第四,速度和减 速过程短。五,行程长度不受限制。通过串联线性电机导轨上,可延长行程长 度。六是安静的。运动如取消机械摩擦螺杆零件,并引导和滚动导轨可以使用 或磁浮轨道,运行时的噪音大大降低。七效率高。这样的系统被广泛应用在磁 悬浮列车,高精密机床和其他设备。 3 可编程计算机控制器技术 继电器控制系统的优点结构简单、价格低廉、抗干扰能力强,至今还在许多 简单的机械设备中使用。但继
10、电器控制系统也有缺点如灵活性差;另外,机械 性触点的工作频率低,易损坏,随着电气控制系统的发展可编程计算机控制器 出现了。可编程计算机控制器是应用扫描周期与实际周期间隔从外部控制房, 满足实时控制的要求。传统的单任务主要扫描时钟,使用 PLC 监控程序要处理或 逻辑操作指令与程序本身和外部状态刷新 I/O 通道采集和处理,直接搜索,LED 控制速度在实际意义上是依赖于应用程序的大小,结果当然是与 I/O 通道在高 速实时控制的要求。它使用一个时间共享机制的构建 multitask ITS 应用软件 平台的运动,这样应用程序的运行周期的长度有什么做的程序,但确定的是由 操作系统的周期。它想,因此
11、,应用扫描周期与实际周期间隔从外部控制房, 满足实时控制的要求。基于 PCC 操作系统,多任务的应用模块,应用软件开发 项目带大的便利。因为它可以很容易根据不同的功能要求的部件的控制项目, 苏州市职业大学电子信息工程学院毕业设计 3 如运动控制,数据采集,告警,PI D 算术来调整,控制程序和通信控制模块的 模块是由分别独立运行,论文和一些相关数据和论文保鲜后降压模块之间的独 立机构和调试,你可以下载到 CPU 的 PCC,在多任务操作系统在调度管理运行 在并行,实现控制要求的项目。PCC 的强大优势在工业控制和可编程控制器, embodies工业控制计算机和分布式工业控制系统(DCS)融合科
12、技发展的趋势, 虽然这仍然是相对年轻的一年新的科技,但其发展潜力不能小视 1.21.2 西门子西门子 D4XXD4XX 系列运动控制模块系列运动控制模块 西门子 D425 运动控制模块 ,西门子 D435 运动控制模块,西门子 D445 运动控 制模块: SIMOTION D425SIMOTION D435SIMOTION D445-1 最大轴数163264 插补循环时钟2.0 ms1.0 ms0.5 ms DRIVE-CliQ 接口数44 6 其中的显示和诊断用于显示运行状态和错误的 LED 。含有 3 测量接口, 并且有维护开关和模式选择开关,内置 I/O8 点数字量输入,通讯接口为 2
13、x PRO- FIBUS DP 和 2 x USB,附加接口(非数据传输)24V 电子电源端子,数据备份 可存储至少 5 天。 1.31.3 SimotionSimotion 运动控制系统运动控制系统 在许多机械制造领域中都有一个原则,尤其是依靠运动控制的机器,其运 动越复杂,对速度及精度的要求也越高。 之前这些运动任务是有机系原件以及若干电子装置来完成。但是如果我们 想使功能有稍微的变化都意味着我们要更换元件 新的结构 配置 参数设置及编 程。全面的自动化系统可以取代这些独立与元件,它可以针对不同任务提供相 应的解决方案。如图 1.1 所示系统性的电子元件代替传统的机械元件。 苏州市职业大学
14、电子信息工程学院毕业设计 4 图图 1.11.1 元件图元件图 1.41.4 本课题的意义本课题的意义 通过采用西门子先进运动控制系统的实验设备,实现了伺服电机的基本运 动功能,具体有以下几点: 1 定位精度高 定位系统通过西门子集成的控制模块,能够对伺服电机进行高精度的 控制,实现精准的定位。 2 操作简单 3 实时监控 伺服电机自带的传感器能够准确的反馈电机的运行状态以及位置。 1.51.5 论文内容及主要工作论文内容及主要工作 西门子 D425 运动控制系统的组态及设计 本课题以西门子的先进运动控制系统设备为平台,并通过伺服驱动控制器 进一步控制伺服电机,利用西门子的软件,对系统的硬件及
15、软件进行组态,并 且将触摸屏添加到系统中,最终实现利用触摸屏来控制伺服电机。 西门子 D425 运动控制系统实现基本运动功能 基于之前的系统组态,在软件中进行编程,控制伺服电机的速度、相对运 动的速度与位置、绝对运动的速度与位置以及同步运动的速度与速度比,实现 了基运动功能。 苏州市职业大学电子信息工程学院毕业设计 5 2 2 硬件系统设计硬件系统设计 2.12.1 方案设计方案设计 本课题以西门子的先进运动控制系统设备为平台,并通过伺服驱动控制器进一步 控制伺服电机,利用西门子 D425,对系统的硬件及软件进行组态,并且将触摸屏添加 到系统中,最终要能够实现控制伺服电机的速度和相对速度,实现
16、对伺服电机的高精 度控制,传感器要能够准确的反馈伺服电机的运行状态,触摸屏要能够体现整个运动 控制系统的数据变化,并且能够准确的控制电机。 . 图 2.1 方案设计 苏州市职业大学电子信息工程学院毕业设计 6 .2.2.2.2 运动控制系统选型运动控制系统选型 2.212.21 西门子西门子 D4D4 系列选型系列选型 作为运动控制系统的代表,西门子将逻辑控制 运动控制(定位、同步等) 以及工艺控制(压力、温度控制等)集成在同一个系统中。西门子提供了三种 硬件平台:用于控制器的 SIMOTION C 平台,用于驱动器的 SIMOTION D 平台, 用于 PC 的 SIMOTION P 平台
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