課程設(shè)計基于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實驗步驟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床設(shè)計13六；參考文獻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模塊與變頻器進行串行通信，變頻器按照設(shè)定值工作，同時，電機帶動編碼器旋轉(zhuǎn)，以編碼器的脈沖輸出

2、作為反饋信號，作為PLC高數(shù)計數(shù)器的數(shù)器信號，可以準確計算出電機轉(zhuǎn)數(shù)，從而實現(xiàn)電機準確閉環(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實現(xiàn)對當前位置的檢測，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；控制要求電機上同軸連旋轉(zhuǎn)編碼器，變頻器控制電機。變頻器按照設(shè)定值工作，帶動電機運行，同時電機帶動編碼盤旋轉(zhuǎn)，電機每旋轉(zhuǎn)一圈，從編碼盤脈沖端輸出500個脈沖信號到PLC的高速計數(shù)器端X0，這樣就可以根據(jù)計數(shù)器所計脈沖數(shù)計算出電機轉(zhuǎn)數(shù)，當計數(shù)器到設(shè)定閥值后執(zhí)行減速段程序段，控制電機減速至停止，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)錯誤并且進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)定值變頻器進入到報警停止狀態(tài)*2.發(fā)生接收一個錯誤數(shù)據(jù)時變頻器給計算機返回再試數(shù)據(jù)， 如果連續(xù)數(shù)據(jù)錯誤次數(shù)達到或超過參數(shù)設(shè)定值變頻器進入到報警停止狀態(tài)PLC到變頻器通信請求數(shù)據(jù)格式如下：圖3 通信數(shù)據(jù)格式運行指令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實驗步驟1、 按下表對變頻器進行參數(shù)設(shè)置：Pr.8Pr.30Pr.79n1n2n3N 4n 5n 6n 7n 8n 9n10n1101014

4、8100.0010在改其他參數(shù)時，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，將“RUN/STOP”開關(guān)撥到“RUN”。3、點擊標準工具條上的“軟件測試”快捷項（或選擇“在線”菜單下“調(diào)試”項中的“軟件測試”項），進入軟件測試對話框。（1）在“字軟元件/緩沖存儲”區(qū)欄中的“軟元件”項中鍵入D10，設(shè)置D10的值，確定電機的起始轉(zhuǎn)速。輸入設(shè)定值N，N為十進制數(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

5、要過大或過小，否則電機將不易受到PLC的控制。（2）在“字軟元件/緩沖存儲”區(qū)欄中的“軟元件”項中鍵入D0，設(shè)置D0的值，確定電機的轉(zhuǎn)數(shù)。（如輸入十進制數(shù)“100”，則電機將在啟動的條件下轉(zhuǎn)動100圈后停止運行）。由于電機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強制ON控制電機轉(zhuǎn)動。電機將在轉(zhuǎn)動設(shè)定圈數(shù)后停止運行。如想在此過程中讓其停止，點擊“強制OFF”便可。 4.2調(diào)試中的問題；1. 首先對變頻器的設(shè)置時，要先將n10該為0,掉電后再打開變頻器才能對變頻器的參數(shù)進行設(shè)定2. 在調(diào)試時一開始發(fā)現(xiàn)PLC由STOP到RUN時，只有PLC的SD燈在亮，而

6、RD燈不亮，后來檢查程序后發(fā)現(xiàn)在發(fā)送校驗碼時出現(xiàn)了錯誤，原來的程序是將累加的和的高兩位做了校驗和，而需要的校驗和是低兩位，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C235不能對外部脈沖進行計數(shù)，后面換了一臺PLC做實驗又可以計數(shù)了。所以是前一臺PLC的計數(shù)器有點問題。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，主要用于露天臺階式開挖鉆鑿邊坡預(yù)裂孔、爆破孔和邊坡錨桿孔。針對重型鑿巖鉆車ROC848HC存在的如下問題提出改進方案：1）鉆臂定位精度、效率和自動化程度不高。2）液壓鑿巖機檔位有限，無法根據(jù)巖石具體情況實現(xiàn)無級、調(diào)頻、調(diào)

7、幅鉆進。3）純液壓式預(yù)防卡釬系統(tǒng)對，類卡釬判別所需時間長，預(yù)防效果不很理想。基于PLC的改進控制方案：1）機械鉆臂加裝角度、位置傳感器，采用電液比例和脈寬調(diào)制的方法，應(yīng)用PLC對鉆臂定位實現(xiàn)閉環(huán)控制，并在觸摸屏上實時顯示鉆臂位置和鉆進情況。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，實現(xiàn)自適應(yīng)鑿巖的液壓沖擊器無級調(diào)速方案。設(shè)計出一種新型可無級、調(diào)頻、調(diào)幅的前腔常壓、壓力反饋式液壓沖擊器方案，對其進行理論分析并建立了數(shù)學(xué)模型。針對現(xiàn)有沖擊器只有三個沖擊檔位的具體情況，利用PLC的高速運算功能，在鑿巖過程中對沖擊油壓、鉆進油壓和轉(zhuǎn)釬流量這三個參數(shù)采用試行登山法進行

8、自尋優(yōu)控制，以提高鉆孔效率。3）對鑿巖過程中的卡釬種類進行理論分析，提出了利用PLC，根據(jù)轉(zhuǎn)釬和鉆進油壓變化速率的卡釬判別方案，更迅速地對卡釬種類進行判別，更好地實現(xiàn)二路反饋三級防卡的預(yù)防卡釬方案。 同時采用PLC改進原鉆機電路控制系統(tǒng)，省略了該機電路中的一些輔助繼電器、時間繼電器、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；采用觸摸屏進行人機交互，改善了操作界面，簡化了操作面板，更好地對整機運行狀況實行監(jiān)控。5.2，基于PLC控制的三軸鉆專用機床設(shè)計以加工刮板運輸機的重要零件刮板的三軸鉆專用機床為研究對象，完成了機床的總體設(shè)計、主軸箱設(shè)計、進給系統(tǒng)設(shè)計和PLC控制系

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