運動控制實訓(xùn)報告

1、成績批閱教師日 期 運動控制實訓(xùn)系統(tǒng)實訓(xùn)報告課程名稱 專業(yè)班級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2013 年 12 月 5 日 目錄項目一.11.1項目名稱.11.2電梯模型設(shè)計內(nèi)容及要求.11.3電梯模型設(shè)計分析及設(shè)計思路.11.4電梯模型設(shè)計方案設(shè)計說明.21.5電梯模型設(shè)計完整電路原理分析.31.6電梯模型設(shè)計制作、調(diào)試情況.101.7電梯模型設(shè)計實訓(xùn)成果.10項目二.112.1項目名稱.112.2步進電機驅(qū)動設(shè)計內(nèi)容及要求.112.3步進電機驅(qū)動設(shè)計題目分析及設(shè)計思路.112.4步進電機驅(qū)動設(shè)計方案設(shè)計說明.112.5步進電機驅(qū)動設(shè)計完整電路原理分析.122.6步進電機驅(qū)動設(shè)計制作、調(diào)試情

2、況.132.7實訓(xùn)成果.13實訓(xùn)心得體會.14附錄.14項目一121.1項目名稱電梯模型控制1.2電梯模型設(shè)計內(nèi)容及要求內(nèi)容： 一、接收并登記電梯在樓層以外的所有呼叫指令信號，給予登記并輸出登記信號； 二、根據(jù)最早登記的信號，自動判斷電梯是上行還是下行，這種邏輯判斷稱為電梯的定向。電梯的定向根據(jù)首先登記信吃的性質(zhì)可分為兩種。一種是指令定向，指令定是把指令指出的目的地與當(dāng)前電梯位置比較得出“上行”或“下行”結(jié)論。例如，電梯在二樓，指令為一樓則向下行；指令為四樓則向上行。第二種是呼梯定向，呼梯定向是根據(jù)呼梯信號的來源位置與當(dāng)前電梯位置比較，得出“上行”或“下行”結(jié)論。例如，電梯在二樓，三樓乘客要向

3、下，則按ax3，此時電梯的運行應(yīng)該是向上到三樓接該乘客，所以電梯應(yīng)向上。  三、電梯接收到多個信號時，采用首個信號定向，同向信號定向，同向信號先執(zhí)行，一個方向任務(wù)全部執(zhí)行完后再換向。例如，電梯三樓，依次輸入二樓指令信號、四樓指令信號、一樓指令信號。如用信號排隊方式，則電梯下行至二樓上行至四樓下行至一樓。而用同向先執(zhí)行方式，則為電梯下行至一樓上行至二樓上行至四樓。顯然，第二種方式往返路程短，因而效率高。 四、具有同向截車功能。例如，電梯在一樓，指令為四樓則上行，上行中三樓有呼梯信吃，如果該呼梯信號為呼梯向（k5），則當(dāng)電梯到達三樓時停站順路載客；如果呼梯信號為呼梯向下（k4）

4、，則不能停站，而是先到四樓后再返回到三樓停站。 五、一個方向的任務(wù)執(zhí)行完要換向時，依據(jù)最遠站換向原則。例如，電梯在一樓根據(jù)二樓指令向上，此時三樓、四樓分別在呼梯向下信號。電梯到達二樓停站，下客后繼續(xù)向上。如果到三樓停站換向，則四樓的要求不能兼顧，如果到四樓停站換向，則到三樓可順向截車。電路的形式不限，實訓(xùn)具體要求如下：要求：1. 畫出控制系統(tǒng)的框圖，說明系統(tǒng)方案設(shè)計的思路、理由或依據(jù)；2. 選擇、確定組成控制系統(tǒng)的各個單元，并闡述選擇確定的原則或依據(jù)；3. 畫出完整的電氣原理圖，介紹整體電路的工作原理；4. 如采用plc控制，給出控制程序的流程圖、梯形圖，并說明程序的工作原理。如采用

5、單片機控制，給出單片機程序的流程圖和清單，說明程序的工作原理。5. 制作控制系統(tǒng)電路，驗證設(shè)計、制作是否正確。1.3電梯模型設(shè)計分析及設(shè)計思路設(shè)計技術(shù)要點：1.同時呼梯信吃指令的登記設(shè)計（例如：一樓、二樓、三樓同時呼梯），輸出保持，直至各信號被運行，清除信號登記；2.電梯最短路徑運行模式設(shè)計（即最高效率運行）3.設(shè)計時還需考慮電梯的停層時間（為了模擬電梯開門和關(guān)門時間）和平層（與電梯地板平齊）。注意事項：1.信吃的判別（邏輯判別），例如：根據(jù)信吃判別電梯上行還是下行；2.西門子plc s7200電源輸入公共端和輸出公共端分別至+24v和+5v；方案：方案一：利用三菱梯形圖仿真軟件編輯電梯運行梯

6、形圖，下載編輯好的程序至三菱plc中，根據(jù)實驗室條件電梯模型搭硬件電路，控制電梯的模擬運行；方案二：利用西門子plc s7200編程軟件編輯電梯運行程序，下載已編輯好的程序至西門子plc s7200/cpu 226中，根據(jù)實驗室條件電梯模型搭硬件電路，控制電梯的模擬運行；1.4電梯模型設(shè)計方案設(shè)計說明方案確定：由于實驗室只擁有西門子plc s7200/cpu 226實驗設(shè)備以及西門子專用plc編程軟件，因此，采取方案二，也即利用西門子plc s7200編程軟件編輯電梯運行程序，然后下載已編輯好的程序至西門子plc s7200/cpu 226中，根據(jù)據(jù)實驗室電梯模型搭硬件電路，控制電梯的模擬運行

7、。電路系統(tǒng)框圖及框圖原理：plc輸入端口公共端(+24v)開關(guān)量實驗板電梯實物模型s7200/cpu 226 plc 計算機plc輸出端口公共端(+5v)框圖原理：通過計算機將已編輯好的電梯程序下載至s7200/cpu 226 plc中，然后將plc輸入端口與輸出端口依據(jù)對應(yīng)的plc輸入輸出端口地址對應(yīng)表進行與開關(guān)量實驗板電梯實物模型對應(yīng)開關(guān)端口進行連線，最后連接輸入輸出公共端，注意開關(guān)量實驗板上的-24v公共端和-5v公共端應(yīng)連接至一起。1.5電梯模型設(shè)計完整電路原理分析完整plc接口圖：輸入輸出地址分配表：輸入： 名稱元件名地址編號 名稱 元件名 地址編號一層位置開關(guān) sq1 i0.0一層

8、上行呼梯 sb5 i1.0二層位置開關(guān) sq2 i0.1二層上行呼梯 sb6 i1.1三層位置開關(guān) sq3 i0.2三層上行呼梯 sb7 i1.2四層位置開關(guān) sq4 i0.3二層下行呼梯 sb8 i1.3一層指令開關(guān) sb1 i0.4三層下行呼梯 sb9 i1.4二層指令開關(guān) sb2 i0.5四層下行呼梯 sb10 i1.5三層指令開關(guān) sb3 i0.6四層指令開關(guān) sb4 i0.7輸出： 名稱 元件名地址編號 名稱 元件名地址編號一層指令登記 l3 q0.0一層上行呼梯 l7q1.0二層指令登記 l4q0.1二層上行呼梯 l8q1.1三層指令登記 l5q0.2三層上行呼梯 l9q1.2四層

9、指令登記 l6q0.3二層下行呼梯 l10q1.3上行指示 l1 q0.4三層下行呼梯 l11q1.4下行指示 l2q0.5四層下行呼梯 l12q1.5上行驅(qū)動km1線圈q0.6開門模擬 l13q1.6下行驅(qū)動km2線圈q0.7關(guān)門模擬 l14q1.7plc程序流程圖：用按鈕選擇目的樓層和運行方向 n 門關(guān)閉了嗎？自動關(guān)門 y拽入電動機m1串入阻抗降壓啟動短接阻抗m1低速運行到達預(yù)選樓層了嗎？分兩級短接阻抗，m1低速運行行m1低速，串入阻抗制動 n y n到達停層位置了嗎？ m1反轉(zhuǎn)是否超時停層位置門到位了？m1停轉(zhuǎn)，自動開門 n開關(guān)門電動機m2停轉(zhuǎn)，控制過程結(jié)束 yplc程序：1.6電梯模型

10、設(shè)計制作、調(diào)試情況 將計算機中利用西門子專用plc編程軟件編好的四層電梯模型程序下載至plc s7200中，（下載程序時需將plc置于stop狀態(tài)），之后，按照plc輸出輸入地址分配表進行輸入輸出端口與開關(guān)量實驗板上的模擬小型電梯系統(tǒng)連線，最后，對各模塊供電。供電完畢即可按要求運行，此中遇到的問題有：1.plc輸入輸出模塊公共端如何供電未知，解決此問題的辦法是：參照plc接線指導(dǎo)書進行相應(yīng)接線；2.電梯不運行，解決的辦法：查找電源供電狀況，結(jié)果電源+24v與及+5v沒有電壓輸出，原因是保險燒壞，更換保險；3.模擬電梯模型沒有按照要求樓層停層；解決的辦法：從新檢查程序，更正錯誤程序，使得程序按照

11、規(guī)定要求運行。1.7電梯模型設(shè)計實訓(xùn)成果 當(dāng)電梯處于基站，關(guān)門等運行狀態(tài)時，此時按基站外呼按鈕，信號經(jīng)按鈕傳輸?shù)絧lc，經(jīng)plc判斷為本層開門，再將信號傳輸?shù)絤2開關(guān)門電動機（程序模擬延時3秒）輸出開門信號，電梯開門。經(jīng)延時，電梯自動關(guān)門。也可按關(guān)門按鈕，使電梯提前關(guān)門。開門時顯示板上的開門顯示發(fā)光二極管點亮，開門結(jié)束后熄滅。關(guān)門時關(guān)門顯示發(fā)光二極管點亮，關(guān)門結(jié)束后熄滅。如果內(nèi)選指令選四層按鈕，則指令經(jīng)串行傳輸?shù)絧lc上，顯示屏上的發(fā)光二極管l4閃亮，當(dāng)手離開按鈕后，信號被登記，內(nèi)選按鈕指示燈也點亮，電梯定為向上運行。plc核實信號后，可將運行信號傳輸?shù)礁鱾€工作部位并發(fā)出運行指令。電梯開始按給

12、定曲線運行，其給定速度信號不斷與速度反饋信號比較，不斷校正，使電梯運行的速度曲線盡量符合理想的運行曲線，使電梯運行平穩(wěn)。 電梯每到一個樓層限位開關(guān)，開關(guān)便接通一次，層樓指示變化一次。運行過程中plc里的“先行樓層”不斷尋索樓層呼梯指令信號。當(dāng)“先行樓層”導(dǎo)索到呼梯指令后，上到站鐘gu或下到站鐘gd發(fā)出到站指示，經(jīng)延時，plc發(fā)出換速信號，電梯開始減速運行,制動系統(tǒng)工作，電梯停穩(wěn)。 電梯停穩(wěn)后，發(fā)出開門信號，電梯開門。經(jīng)延時，關(guān)門時間到，發(fā)出關(guān)門信號，電梯又開始關(guān)門。 電梯門關(guān)好后，其運行方向按內(nèi)選指令和外選召喚與內(nèi)選的相對位置而定。如沒有任何指令，電梯就地待命。項

13、目二2.1項目名稱步進電機驅(qū)動2.2步進電機驅(qū)動設(shè)計內(nèi)容及要求內(nèi)容：用三個發(fā)光管指示燈代替步進電機的三相繞組，試設(shè)計、制作一個“單三拍”驅(qū)動控制電路，使步進電機能在0v、5v的電壓控制方向和5v的控制脈沖的作用下“正轉(zhuǎn)”或“反轉(zhuǎn)”。電路形式不限。要求：1.畫出電路的系統(tǒng)框圖，說明電路方案設(shè)計的思路、理由或依據(jù)；2.分單元畫出各單元具體的電路圖，闡述電路的工作原理，介紹電路中主要元器件的作用及其參數(shù)的確定原則或依據(jù)；3.畫出完整的電氣原理圖，介紹整體電路的工作原理、性能或特點；4.如果采用了單片機，給出單片機程序的流程圖、清單并說明程序的工作原理。5.制作實物電路，驗證設(shè)計、制作是否正確。2.3

14、步進電機驅(qū)動設(shè)計題目分析及設(shè)計思路設(shè)計技術(shù)要點：1.步進電機的驅(qū)動控制的“單三拍”驅(qū)動控制電路的設(shè)計；2.步進電機在低電平+0v和高電平+5v的情況下控制步進電機運轉(zhuǎn)方向；3.+5v的控制脈沖控制轉(zhuǎn)速。設(shè)計方案：方案一：使用專門的電機驅(qū)動芯片uln2003a來驅(qū)動電機運行，驅(qū)動芯片的優(yōu)點是便于電路的規(guī)?；桑因?qū)動電路簡單，驅(qū)動信號很穩(wěn)定，不易受外界環(huán)境的干擾，因而設(shè)計的三相步進電機單三拍驅(qū)動控制系統(tǒng)好；方案二：使用數(shù)字芯片與非門（或非門）、rs觸發(fā)器等電子元器件搭建步進電機驅(qū)動電路驅(qū)動電機的運行。這種方案的電路優(yōu)點是使用電子器件連接，電路比較簡單，但易受干擾，信號不穩(wěn)定，不便于較大電路的集

15、成，使用時不方便，連接時容易出錯。2.4步進電機驅(qū)動設(shè)計方案設(shè)計說明方案的確定：由于實驗室具有+5v的控制脈沖控制步進電機的轉(zhuǎn)速，以及0v（可以接地）和+5v的穩(wěn)壓源，因此考慮實驗室條件，選擇方案二，也就是使用數(shù)字芯片與非門、rs觸發(fā)器進行設(shè)計步進電機的單三拍控制電路。電路的系統(tǒng)框圖：2.5步進電機驅(qū)動設(shè)計完整電路原理分析電路原理圖：注意事項：1.環(huán)形分配器開始工作時，先要清零(即先讓clr=0，再讓clr=1)；2.dir控制電機的運轉(zhuǎn)方向；3. clk控制電機的運轉(zhuǎn)頻率，也即控制步進電機的轉(zhuǎn)速；步進電機單三拍控制操作原理說明： 按電路原理圖連接好電路，通過對rs觸發(fā)器r端輸入一低電平，之后

16、接回高電平（用開關(guān)按鈕的常開、常閉觸點分別接地和+5v即可實現(xiàn)），對驅(qū)動控制電路清零，然后對dir電機運轉(zhuǎn)方向進行控制（高電平正轉(zhuǎn)，低電平反轉(zhuǎn)），可設(shè)任一運轉(zhuǎn)方向，最后調(diào)節(jié)時鐘脈沖，即可控制步進電機轉(zhuǎn)速。步進電機單三拍驅(qū)動控制電路工作原理說明：步進電機三相接線圖如上圖所示：u1、v1、w1接電源，分別有三個控制開關(guān)，分別是：清零控制、輸出脈沖頻率控制、方向控制。如果給處于錯齒狀態(tài)的相通電，則轉(zhuǎn)子在電磁力的作用下，將向磁導(dǎo)率最大（即最小磁阻）位置轉(zhuǎn)動，即向趨于對齒的狀態(tài)轉(zhuǎn)動。 三相步進電機在三相單三拍工作方式運行時，通電順序為：abca;如果給定工作方式為正序換相通電，步進電機正轉(zhuǎn)，如果按反序通

17、電換相，步進電機反轉(zhuǎn)。步進電機運轉(zhuǎn)的速度是由輸入到a、b、c三相繞組的頻率所決定的。脈沖的頻率越高，電機的運轉(zhuǎn)速度越快，否則，速度就越慢。因為控制5v的高速脈沖輸出即可控制步進電機轉(zhuǎn)速。2.6步進電機驅(qū)動設(shè)計制作、調(diào)試情況 依照步進電機proteus原理圖進行實物接線，通過對rs觸發(fā)器r端輸入一低電平，之后接回高電平，對驅(qū)動控制電路清零，然后對dir電機運轉(zhuǎn)方向進行控制，觀察電機運轉(zhuǎn)方向可否改變（即是否正傳和反轉(zhuǎn)），最后，調(diào)節(jié)控制脈沖頻率觀察電機運轉(zhuǎn)速度是否發(fā)生改變？若隨著輸出脈沖頻率的增大，電機轉(zhuǎn)速上升，反之，電機轉(zhuǎn)速則下降，那么調(diào)速成功。在此制作過程做遇到的問題有：1、步進電機運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，

18、出現(xiàn)失步和跳步的現(xiàn)象；解決問題的辦法：重新檢查所焊接（或連接的電路），發(fā)現(xiàn)其中一與非門連接電路存在缺焊情況。2.7步進電機驅(qū)動設(shè)計實訓(xùn)成果實現(xiàn)了步進電機的“單三拍”驅(qū)動控制，轉(zhuǎn)速控制（5v輸出脈沖頻率）以及使步進電機能在0v、5v的電壓控制方向，也即實現(xiàn)了步進電機的“正轉(zhuǎn)”和“反轉(zhuǎn)”。實訓(xùn)心得體會： 通過對為期四周的運動控制實訓(xùn)的設(shè)計，從中受益頗多。很感激老師的辛勤指導(dǎo)，從開始的興趣昂然的查資料到設(shè)計中的茫然再到后來設(shè)計成功時的喜悅，這個中滋味只有真正投入到設(shè)計當(dāng)中去才能深切的體會到。 在此，我學(xué)到了很多書上所學(xué)不到的，也體驗到了許多以前未體會過的辛苦?？偟膩碚f，受益良多！在設(shè)計過程中，遇到了好多問題，在此要感謝我的指導(dǎo)老師以及相互交流的同學(xué)，他們