伺服電機控制實驗裝置設(shè)計-程序設(shè)計畢業(yè)論文

1、南 陽 理 工 學(xué) 院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)院（系）：電子與電氣工程系專 業(yè)： 自動化 學(xué) 生： 指導(dǎo)老師： 完成日期 2011 年 5 月 南陽理工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）伺服電機控制實驗裝置設(shè)計程序設(shè)計Servo motor control experiment device designprogramming總計：畢業(yè)設(shè)計（論文）頁表格： 9 個插圖： 12 幅南 陽 理 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）伺服電機控制實驗裝置設(shè)計程序設(shè)計Servo motor control experiment device designprogramming學(xué) 院（系）： 電子系 專 業(yè)

2、： 自動化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 079611 指 導(dǎo) 教 師（職稱）： 評 閱 教 師： 完 成 日 期： 南陽理工學(xué)院 Nanyang Institute of Technology伺服電機控制實驗裝置設(shè)計程序設(shè)計自動化 摘要 該系統(tǒng)是基于臺達PLC和臺達變頻器的伺服電機控制系統(tǒng)設(shè)計，利用變頻器控制異步電機，通過旋轉(zhuǎn)編碼器來間接的測出異步電機的速度，把速度轉(zhuǎn)化為脈沖的形式送給PLC來控制伺服電機，實現(xiàn)伺服電機與異步電機的跟隨功能，并通過人機界面的程序來控制伺服電機的轉(zhuǎn)動形式及修改PLC的內(nèi)部寄存器來改變伺服電機的速度，同時也要設(shè)定好伺服驅(qū)動器的內(nèi)部參數(shù)以達到良好的控制效果。關(guān)鍵詞變頻

3、器；PLC；異步電機;伺服電機；控制精度Design of Servo motor control experiment deviceprogrammingAutomation Specialty NIE YaohuaAbstract: This system is a servo control system which designed based on Delta PLC , Delta Variable-frequency and servo motor, using Delta Variable-frequency to control asynchronous motor. Thr

4、ough the revolving encoder to measure the asynchronous motors speed. Then translate the speed into pulse form to PLC to control servo motor, to realize the function of the servo motor tracking the asynchronous motor absolutely, and through the program of the Human Machine Interface to control the se

5、rvo motors rotating form and change the parameters of Human Machine Interface and Delta Variable-frequency Drive to change the motor speed, also need setting the servo drive internal parameters to achieve good control effect. Key words: Variable-frequency drive; Programmable logic controller; Asynch

6、ronous motor；Servo motor；Control precision；目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc292131831 1 引言 PAGEREF _Toc292131831 h 1 HYPERLINK l _Toc292131832 1.1 伺服控制技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc292131832 h 1 HYPERLINK l _Toc292131833 設(shè)計內(nèi)容和任務(wù)要求 PAGEREF _Toc292131833 h 1 HYPERLINK l _Toc292131834 設(shè)計內(nèi)容 PAGEREF _Toc2921

7、31834 h 1 HYPERLINK l _Toc292131835 任務(wù)要求 PAGEREF _Toc292131835 h 1 HYPERLINK l _Toc292131836 系統(tǒng)設(shè)計可行性分析 PAGEREF _Toc292131836 h 1 HYPERLINK l _Toc292131837 2系統(tǒng)的控制硬件原理 PAGEREF _Toc292131837 h 2 HYPERLINK l _Toc292131838 臺達PLC及其工作原理 PAGEREF _Toc292131838 h 2 HYPERLINK l _Toc292131839 臺達變頻器的介紹 PAGEREF _

8、Toc292131839 h 3 HYPERLINK l _Toc292131840 伺服驅(qū)動器的功能介紹 PAGEREF _Toc292131840 h 3 HYPERLINK l _Toc292131841 伺服電機的工作原理 PAGEREF _Toc292131841 h 4 HYPERLINK l _Toc292131842 人機界面的功能介紹 PAGEREF _Toc292131842 h 5 HYPERLINK l _Toc292131843 3臺達PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計 PAGEREF _Toc292131843 h 6 HYPERLINK l _Toc292131844 基本

9、指令功能介紹 PAGEREF _Toc292131844 h 6 HYPERLINK l _Toc292131845 3.2 應(yīng)用指令功能介紹 PAGEREF _Toc292131845 h 8 HYPERLINK l _Toc292131846 3.3 程序的設(shè)計思路 PAGEREF _Toc292131846 h 9 HYPERLINK l _Toc292131847 3.4 程序的各個模塊功能介紹 PAGEREF _Toc292131847 h 11 HYPERLINK l _Toc292131848 3.4.1 程序流程圖 PAGEREF _Toc292131848 h 11 HYPE

10、RLINK l _Toc292131849 3.4.2 伺服電機正反轉(zhuǎn)及加減速程序設(shè)計 PAGEREF _Toc292131849 h 11 HYPERLINK l _Toc292131850 3.4.3 伺服電機跟隨功能的程序設(shè)計 PAGEREF _Toc292131850 h 12 HYPERLINK l _Toc292131851 4 人機界面程序介紹 PAGEREF _Toc292131851 h 14 HYPERLINK l _Toc292131852 人機界面的設(shè)計制作 PAGEREF _Toc292131852 h 14 HYPERLINK l _Toc292131853 人機界

11、面的程序介紹 PAGEREF _Toc292131853 h 16 HYPERLINK l _Toc292131854 結(jié)束語： PAGEREF _Toc292131854 h 18 HYPERLINK l _Toc292131855 參考文獻 PAGEREF _Toc292131855 h 19 HYPERLINK l _Toc292131856 附錄一：控制設(shè)備硬件圖 PAGEREF _Toc292131856 h 20 HYPERLINK l _Toc292131857 附錄二：控制程序梯形圖 PAGEREF _Toc292131857 h 21 HYPERLINK l _Toc2921

12、31858 致謝 PAGEREF _Toc292131858 h 231 引言1.1 伺服控制技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，伺服控制不僅應(yīng)用于普通的工業(yè)和農(nóng)業(yè)醫(yī)療等，在衛(wèi)星和導(dǎo)彈的準(zhǔn)確定位方面也起著越來越重要的作用，這種新型的控制系統(tǒng)已悄然改變著國外的生產(chǎn)模式。對于經(jīng)濟國防等關(guān)系民生的重要領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。我們國家的伺服控制系統(tǒng)的研究較國外晚一些，但是臺達公司也推出了一些比較好的伺服控制系統(tǒng)。但跟國外還是有差距的，主要體現(xiàn)在控制的精度上，隨著國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)設(shè)備對控制精度的要求越來越高，現(xiàn)成的控制系統(tǒng)仍有許多需要改進和完善的地方，因此要不斷地改進和技術(shù)革新。在國內(nèi)，伺服電機在工農(nóng)業(yè)

13、方面的應(yīng)用越來越廣泛，同時隨著近些年的國內(nèi)出現(xiàn)的航空熱和對軍事高度機動化的要求，對傳動和運動控制都提出了更高的要求，因此伺服系統(tǒng)的研究需要也逐漸凸顯出來1。1.2設(shè)計內(nèi)容和任務(wù)要求設(shè)計內(nèi)容（1）伺服驅(qū)動器和PLC的合理配置，要求信號能夠正常的傳輸。（2）PLC程序的正確編寫，能夠?qū)崿F(xiàn)伺服電機的正反轉(zhuǎn)控制。（3）能夠?qū)崿F(xiàn)伺服運動控制的各種實驗項目的設(shè)計。（4）實現(xiàn)伺服電機跟隨異步電機的控制。任務(wù)要求（1）查找與本研究項目有關(guān)的材料。（2）學(xué)習(xí)伺服控制工作原理及伺服控制的工作過程。（3）設(shè)計伺服控制所需的主控電路及外圍電氣電路等。（4）完成伺服控制實驗項目及程序的調(diào)試。（5）對實驗與測試結(jié)果進行分

14、析和總結(jié)。1.3系統(tǒng)設(shè)計可行性分析（1）研究的必要性：伺服控制技術(shù)的教學(xué)和科研對于自動化專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)是必須的。國內(nèi)雖有多家實驗教學(xué)設(shè)備生產(chǎn)廠家，但價格昂貴，建設(shè)周期長。所以自我研制伺服驅(qū)動實驗裝置對于學(xué)科建設(shè)和學(xué)生培養(yǎng)很有現(xiàn)實意義。（2）設(shè)計原理可行性：臺達的PLC、變頻器、伺服電機、智能儀表等自動化產(chǎn)品在國內(nèi)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，如在恒壓供水、風(fēng)機節(jié)能、造紙、織布印染、工業(yè)洗滌、塑材生產(chǎn)、機械加工、包裝印刷等多個行業(yè)中得到很好的應(yīng)用。價格適當(dāng)，且能完成較為復(fù)雜的控制過程。本課題采用臺達產(chǎn)品組成完整的控制系統(tǒng)是可行的。（3）知識能力的可行性：大學(xué)四年我系統(tǒng)掌握了控制程序設(shè)計能力、電氣設(shè)

15、計能力、傳動技術(shù)等軟硬件設(shè)計能力，初步具備自動化系統(tǒng)設(shè)計能力。（4）實驗條件的可行性：學(xué)院具備該方面的實驗室與實驗測試設(shè)備，有臺達公司具體的工業(yè)級自動化設(shè)備。在老師的精心指導(dǎo)下，按照研究課題設(shè)計要求經(jīng)過設(shè)計、調(diào)試與測試分析，一定能夠按計劃完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)的系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)的要求。2系統(tǒng)的控制硬件原理PLC（Programmable Logic Controller）,乃是一種電子裝置，早起稱為順序控制器“Sequence Controller”,1978 NEMA(National Electrical Manufacture Association) 2美國國家電氣協(xié)會正式命名為Programm

16、able Logic Controller(PLC),其定義為一種電子裝置，主要將外部的輸入裝置如：按鍵，感應(yīng)器，開關(guān)及脈沖等的狀態(tài)讀取后，依據(jù)這些輸入信號的狀態(tài)或數(shù)值并根據(jù)內(nèi)部儲存預(yù)先編好的程序，以微處理機執(zhí)行邏輯，順序，定時，計數(shù)及算式運算，產(chǎn)生相對應(yīng)的輸出信號裝置如：繼電器的開關(guān)，電磁閥及電機驅(qū)動器，控制機械或程序的操作，達到機械控制自動化或加工程序的目的。并藉由外圍的裝置（個人計算機/程序書寫器）輕易地編輯/修改及監(jiān)控裝置狀態(tài)，進行現(xiàn)場程序的維護及試機調(diào)整。而普遍使用于PLC程序設(shè)計的語言，即是梯形圖（Ladder Diagram）程序語言3。梯形圖為第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展出來的自動控

17、制圖形語言，是歷史最久，使用最廣泛的自動控制語言，最初只有A（常開）接點，B（常閉）接點，輸出線圈，定時器，計數(shù)器等基本機構(gòu)裝置（現(xiàn)在使用的配電盤就是），直到可程控器PLC出現(xiàn)后，梯形圖中可表示的裝置，除上述之外，另增加了諸如微分接點，保持線圈等裝置以及傳統(tǒng)配電盤無法達成的應(yīng)用指令，如加，減，乘及除等數(shù)值運算功能。臺達公司的PLC型號有很多，客戶可根據(jù)自己的具體需求來選擇不同型號的PLC。臺達PLC的型號有ES/EX/SS/SA/SX/SC/EH/EH2/SV等4，每種型號的PLC的輸出形式也不太一樣，有晶體管（T）輸出和繼電器（R）輸出，同時其輸入繼電器（Input Relay），輸出繼電器

18、(Output Relay)，內(nèi)部輔助繼電器(Internal Relay)，步進點(Step)，定時器(Timer)，計數(shù)器(Counter)，數(shù)據(jù)寄存器(Data Register)，文件寄存器(File Register)，變址寄存器(Index Register)也是不一樣的，有數(shù)量和大小的不同5。但基本指令沒有什么區(qū)別，都是一樣的，可用梯形圖進行編程，也可用指令語句來編寫。但用指令形式編寫沒有梯形圖使用的廣泛，同時還易造成掃描時間過長。客戶應(yīng)根據(jù)自己的掌握情況來編寫控制程序。其工作時仍然采用循環(huán)掃描的工作方式，依照從上到下，從左到右的形式進行掃描，根據(jù)輸入寄存器的數(shù)據(jù)的變化來刷新輸出

19、寄存器的內(nèi)容。2.2臺達變頻器的介紹臺達變頻器跟PLC一樣有不同的系列，在使用時要選用適合自己設(shè)計要求的產(chǎn)品，我此次設(shè)計使用的是VFD-B系列的。在使用時要仔細看它的配線圖，不要接錯線，不然會燒壞變頻器。下面我簡單的對幾個重要的端子介紹一下：R,S,T(R/L1，S/L2，T/L3)為商用電源輸入端，根據(jù)你的需要接電源。U,V,W（U/T1，V/T2，W/T3）為交流電機驅(qū)動器輸出與感應(yīng)電動機接續(xù)。P1，P2為功率改善DC電抗器連接端，安裝時請將短路片拆除，P-B,P2/B1-B2，剎車電阻連接端子，請依選用表選購，P2-N,P2/B1-N剎車制動模組選擇端。常用的控制端子為：FWD（正轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)

20、-停止指令），REV（反轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)-停止指令），JOG（寸動運轉(zhuǎn)-停止指令），EF（外部異常輸入），TRG（外部計數(shù)輸入）6。認真閱讀說明書，選擇相應(yīng)的異步電機與其連接。接線端子練好后，調(diào)試一下，看異步電機是否能正常工作，如果能，改變變頻器的輸出頻率，觀察異步電機的速度的變化。2.3伺服驅(qū)動器的功能介紹在買伺服驅(qū)動器之前，要先對控制對象有一定的了解，比如所控制的電機型號，以此作為選型的依據(jù)。安裝時仔細閱讀說明書，弄明白每根線的作用和接法。一般伺服有三種控制方式：速度控制方式，轉(zhuǎn)矩控制方式，位置控制方式。在控制方式上用脈沖串和方向信號實現(xiàn)7。速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制的，位置控制是通過發(fā)脈

21、沖來控制的。具體采用什么樣的控制方式要根據(jù)客戶的需求，滿足何種運動功能來選擇。例如，如果你對電機的速度和位置都沒有什么要求，只需要一個恒轉(zhuǎn)矩，那當(dāng)然就要選擇轉(zhuǎn)矩模式。如果對位置和速度有一定的精度要求，而對實時轉(zhuǎn)矩不是很關(guān)心，用轉(zhuǎn)矩模式不太方便，用速度或位置模式比較好。如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能，用速度控制效果會好一點。如果本身要求不是很高，或者，基本沒有實時性的要求，用位置控制方式對上位控制器沒有很高的要求。就伺服驅(qū)動器的響應(yīng)速度來看，轉(zhuǎn)矩模式運算量最小，驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最快；位置模式運算量最大，驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最慢。對運動中的動態(tài)性能有比較高的要求時，需要實時對電機進行

22、調(diào)整。那么如果控制器本身的運算速度很慢（比如PLC，或低端運動控制器），就用位置方式控制。如果控制器運算速度比較快，可以用速度方式，把位置環(huán)從驅(qū)動器移到控制器上，減少驅(qū)動器的工作量，提高效率（比如大部分中高端運動控制器）；如果有更好的上位控制器，還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制，把速度環(huán)也從驅(qū)動器上移開，這一般只是高端專用控制器才能這么干，而且，這時完全不需要使用伺服電機。換一種說法也就是：（1）轉(zhuǎn)矩控制：轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，具體表現(xiàn)為，例如10V對應(yīng)5NM的話，當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V時電機軸輸出為2.5NM，如果電機軸負載低于2.5NM時

23、電機正轉(zhuǎn)，外部負載等于2.5NM時電機不轉(zhuǎn)，大于2.5NM時電機反轉(zhuǎn)（通常在有重力負載的情況下產(chǎn)生）?？梢酝ㄟ^即時的改變模擬量的設(shè)定來改變設(shè)定的力矩大小，也可通過通訊方式改變對應(yīng)的地址的數(shù)值來實現(xiàn)。應(yīng)用主要在對材質(zhì)的受力有嚴格要求的纏繞和放卷的裝置中，例如繞線裝置或拉光纖設(shè)備，轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時更改以確保材質(zhì)的受力不會隨著纏繞半徑的變化而改變。（2）位置控制：位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動速度的大小，通過脈沖的個數(shù)來確定轉(zhuǎn)動的角度，也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進行賦值。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴格的控制，所以一般應(yīng)用于定位裝置。應(yīng)

24、用領(lǐng)域如數(shù)控機床、印刷機械等等8。（3）速度模式：通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進行轉(zhuǎn)動速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時速度模式也可以進行定位，但必須把電機的位置信號或直接負載的位置信號給上位反饋以做運算用。位置模式也支持直接負載外環(huán)檢測位置信號，此時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉(zhuǎn)速，位置信號就由直接的最終負載端的檢測裝置來提供了，這樣的優(yōu)點在于可以減少中間傳動過程中的誤差，增加了整個系統(tǒng)的定位精度。2.4伺服電機的工作原理交流伺服電動機定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動機相似.其定子上裝有兩個位置互差90的繞組，一個是勵磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；另一個是控

25、制繞組L，聯(lián)接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動機又稱兩個伺服電動機9，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小，反應(yīng)迅速，而且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。交流伺服電機的工作原理與分相式單項異步電動機雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大的多，所以伺服電機與單相異步電機相比有三個顯著的特點10：啟動轉(zhuǎn)矩大由于轉(zhuǎn)子電阻大，它可使臨界轉(zhuǎn)差率SO1，這樣不僅使其機械特性更接近于線性，而且具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩。因此，當(dāng)定子一有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，即具有啟動快，靈敏度高的特點。運行范圍廣無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象正常運轉(zhuǎn)的伺服電機，只要失去控制電壓，電機立即停止運轉(zhuǎn)。伺服主要靠脈沖

26、來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)的角度，從而實現(xiàn)位移，因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)精確的定位，可達到。直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。交流伺服電動機在沒有控制電壓時，定

27、子內(nèi)只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場，轉(zhuǎn)子靜止不動。當(dāng)有控制電壓時，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負載恒定的情況下，電動機的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當(dāng)控制電壓的相位相反時，伺服電動機將反轉(zhuǎn)。2.5人機界面的功能介紹工業(yè)人機界面(Industrial Human-machine Interface 或簡稱Industrial HMI)是一種帶微處理器的智能終端，一般用于工業(yè)場合，實現(xiàn)人和機器之間的信息交互，包括文字或圖形顯示以及輸入等功能。目前也有大量的工業(yè)人機界面因其成熟的人機界面技術(shù)和高可靠性而被廣泛用于智能樓宇、智能家居、城市信息管理、醫(yī)院信息管理等非工業(yè)領(lǐng)域，因此，

28、工業(yè)人機界面正在向應(yīng)用范圍更廣的高可靠性智能化信息終端發(fā)展11。帶旁路接觸器接線方案 對于電動機負載長期大于40%的場合，應(yīng)采用帶旁路接觸器的接線方案。這樣可以延長軟啟動器的壽命，避免對電網(wǎng)的諧波污染，還能減少軟啟動器的晶閘管熱損耗。根據(jù)功能的不同，工業(yè)人機界面習(xí)慣上被分為文本顯示器、觸摸屏人機界面和平板電腦三大類。文本顯示器一般采用單片機控制，圖形化顯示功能較弱，成本較低，適合低端的工業(yè)人機界面應(yīng)用。觸摸屏人機界面采用較高等級的嵌入式電腦設(shè)計，目前比較流行的設(shè)計是采用32位的ARM微處理器，主頻一般在100MHz以上，采用Linux或WinCE等嵌入式操作系統(tǒng)。觸摸屏人機界面具備豐富的圖形功

29、能，能夠?qū)崿F(xiàn)各種需求的圖形顯示、數(shù)據(jù)存儲、聯(lián)網(wǎng)通訊等功能，且可靠性高，成本比平板電腦低，體積小，是工業(yè)場合的首選，近期也逐漸替代工業(yè)PC成為主流的智能化信息終端。平板電腦是扁平設(shè)計的工業(yè)PC機，一般采用X86架構(gòu)的設(shè)計，Windows XP操作系統(tǒng)，帶觸摸屏，CPU功能強大，可以完成大量的數(shù)據(jù)運算以及存儲，缺點是成本較高，且部分帶硬盤和風(fēng)扇的設(shè)計降低系統(tǒng)可靠性。臺達觸摸屏是一個使多媒體信息或控制改頭換面的設(shè)備，它賦予多媒體系統(tǒng)以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備，觸摸屏對于各種應(yīng)用領(lǐng)域的電腦已經(jīng)不再是可有可無的東西，而是必不可少的設(shè)備。它極大的簡化了計算機的使用，即使是對計算機一無所

30、知的人，也照樣能夠自信，使計算機展現(xiàn)出更大的魅力。解決了公共信息市場上計算機所無法解決的問題。臺達觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成12；觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而臺達觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標(biāo)，再送給CPU，它同時能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。按照臺達觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，把臺達觸摸屏分為四種，它們分別為電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。每一類觸摸屏都有其各自的優(yōu)缺點，要了解那種觸摸屏適用于那種場合，關(guān)鍵就在于要懂得每一類觸摸屏技術(shù)的工作原理和特點。至于這四種

31、不同觸摸屏的工作原理讀者可查閱相關(guān)的資料。3臺達PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計臺達PLC有基本指令和應(yīng)用指令，基本指令對所有的臺達PLC都適用，只是輸入輸出的點數(shù)的不同，基本指令很重要，下面我就用表格的形式為讀者列出其基本指令及其使用范圍。 表1：載入接點 功能符功能適用機種LD/LDI載入接點ES/EX/SSSA/SX/SCEH/SV支持支持支持操作數(shù)X0-X377Y0-Y377M0-M4095S0-S1023T0-T255C0-C255D0-D9999支持支持支持支持支持支持不支持 表2：串聯(lián)接點 功能符功能適用機種AND/ANI串聯(lián)A接點ES/EX/SSSA/SX/SCEH/SV支持支持支持操

32、作數(shù)X0-X377Y0-Y377M0-M4095S0-S1023T0-T255C0-C255D0-D9999支持支持支持支持支持支持不支持表3：并聯(lián)接點功能符功能適用機種OR/ORI并聯(lián)接點ES/EX/SSSA/SX/SCEH/SV支持支持支持操作數(shù)X0-X377Y0-Y377M0-M4095S0-S1023T0-T255C0-C255D0-D9999支持支持支持支持支持支持不支持表4：輸出驅(qū)動線圈功能符功能適用機種OUT驅(qū)動線圈ES/EX/SSSA/SX/SCEH/SV支持支持支持操作數(shù)X0-X377Y0-Y377M0-M4095S0-S1023T0-T255C0-C255D0-D9999不

33、支持支持支持支持不支持不支持不支持 表5：復(fù)位置位指令功能符功能適用機種SET/RST動作保持/接點或寄存器清除ES/EX/SSSA/SX/SCEH/SV支持支持支持操作數(shù)X0-X377Y0-Y377M0-M4095S0-S1023T0-T255C0-C255D0-D9999不支持支持支持支持不支持/支持不支持/支持不支持/支持對于計數(shù)器指令有16位和32位兩種，讀者可根據(jù)自己的需要選擇，本人在做此設(shè)計時選擇32計數(shù)器，而定時器只有16位的，但有掉電保持和不保持的區(qū)別，還有時基的區(qū)別，例如有時基1ms,10ms,100ms的，我此次選用的定時器時基為1ms,所用的定時器為T246，時基的選擇需

34、要讀者根據(jù)自己的控制要求來選擇。如果定時時間比較長則可選擇時基大的，否則就取小的。計數(shù)器有普通計數(shù)器和高速計數(shù)器的區(qū)別，在采集旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖時要選擇高速計數(shù)器，否則將會出現(xiàn)計數(shù)混亂等問題，把旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信號通過X0和X1送給PLC去處理，對于計數(shù)器和定時器指令我簡單介紹一下，詳見如下表格所示。表6：定時計數(shù)基本指令功能介紹功能符功能適用機種TMR/DCNT16位定時器/32位計數(shù)器ES/EX/SSSA/SX/SCEH/SV支持支持支持T操作數(shù)T-K T0-T255，K0-K32767/T-D T0-T255，D0-D9999C操作數(shù)C-K C200-C255，K-2147483648-K

35、2147483648/C-D C200-C255，D0-D9999其余指令讀者查閱相關(guān)資料進行了解，在此不做過多描述。3.2 應(yīng)用指令功能介紹在介紹完基本指令之后我們已基本掌握臺達PLC的一些基本性能，但若要滿足工程需要，僅靠這些基本指令是很難達到的，需要我們對臺達PLC的應(yīng)用指令要有深刻的理解。臺達PLC提供了內(nèi)容豐富的應(yīng)用指令供讀者選擇，由于篇幅有限，在此我只對此設(shè)計用到的應(yīng)用指令做出一些描述。描述如下：（1）比較指令DCMP S1S2DS1：比較值1。 S2：比較值2。 D:比較結(jié)果。將操作數(shù)S1和S2的內(nèi)容作大小比較，其比較結(jié)果在D作表示。例如下面圖1所示的比較指令的應(yīng)用程序： 圖1：

36、比較指令應(yīng)用程序當(dāng)K0D0現(xiàn)在值時，M0為ON。當(dāng)K0=D0現(xiàn)在值時，M1為ON。當(dāng)K0D2時，M3為ON，否則M3為OFF。此比較指令很重要，就是因為旋轉(zhuǎn)編碼器在旋轉(zhuǎn)的時候因方向的不同致使高速計數(shù)器端所計的數(shù)目的正負不一樣，當(dāng)數(shù)目為負時，要讓其變?yōu)檎龜?shù)。程序段3：如果M3為ON，則置位M4，否則，M4一直處于復(fù)位的狀態(tài)。此處的目的主要是對計數(shù)器里的數(shù)據(jù)如果為負數(shù)時執(zhí)行另外一段程序，并把前一段程序關(guān)閉。程序段4：如果M4處于復(fù)位狀態(tài)，則會執(zhí)行此段程序，會對D2里面的數(shù)據(jù)進行處理，也即是對計數(shù)器所計下的脈沖數(shù)目進行處理。并把處理后的數(shù)據(jù)送到D8。D8內(nèi)也即為異步電機的速度。具體的算法思路是，當(dāng)采

37、樣時間為10ms時候，D2內(nèi)為此時間內(nèi)所采集的脈沖數(shù)目，拿此數(shù)目乘以6000即為以此速度一分鐘內(nèi)采集的脈沖總數(shù)目。然后由于倍頻模式設(shè)置的為二倍頻模式，所以要除以2000，即可得出旋轉(zhuǎn)編碼器的速度，也即為異步電機的速度，因為異步電機和旋轉(zhuǎn)編碼器是通過聯(lián)軸器連接起來的，它們的運動速度一樣。程序段5：然后對D8內(nèi)的數(shù)據(jù)再進一步處理，轉(zhuǎn)化為伺服電機的速度形式。由于當(dāng)脈沖頻率為5000時，伺服電機的速度為30r/min，所以可以知道當(dāng)其速度為1r/min時的脈沖數(shù)目，然后乘以旋轉(zhuǎn)編碼器的速度就可以使伺服電機以與異步電機相同的速度轉(zhuǎn)動。并對計數(shù)器進行復(fù)位。如果不復(fù)位的話，計數(shù)器里的數(shù)目是一直往上升的。程序

38、段6：當(dāng)M1處于閉合狀態(tài)時，如果M4處于復(fù)位狀態(tài)，則即可使伺服電機以與異步電機相同的速度旋轉(zhuǎn)，且方向也相同。M1這個控制開關(guān)通過觸摸屏程序進行操作。在此不做過多敘述，在人機界面程序設(shè)計時再進一步說明。 當(dāng)M4處于置位狀態(tài)時，執(zhí)行此段程序，此段與上段運算程序相比多出一個減法指令，此指令即是為了讓負數(shù)變?yōu)檎龜?shù)。其余與上面的程序大致的數(shù)據(jù)處理過程相同，只是方向發(fā)生了變化。此時D20里面存的是異步電機的速度。此段的程序就是實現(xiàn)伺服電機以與異步電機相同的速度但與前面相反的方向轉(zhuǎn)動。并且要對定時器進行復(fù)位。4 人機界面程序介紹4.1 人機界面的設(shè)計制作臺達觸摸屏以其易于使用、堅固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間

39、等優(yōu)點，使得系統(tǒng)設(shè)計師們越來越多的感到使用臺達觸摸屏的確具有相當(dāng)大的優(yōu)越性。臺達觸摸屏出現(xiàn)在中國市場只有短短的幾年時間，這個新的多媒體設(shè)備還沒有為許多人接觸和了解，包括一些正打算使用臺達觸摸屏的系統(tǒng)設(shè)計師，還都把觸摸屏當(dāng)作可有可無的設(shè)備，從發(fā)達國家觸摸屏的普及歷程和中國多信息業(yè)正處在的階段來看，這種觀念還具有一定的普遍性。臺達觸摸屏是一個使多媒體信息或控制改頭換面的設(shè)備，它賦予多媒體系統(tǒng)以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備，在此畢業(yè)設(shè)計中我們也采用觸摸屏來代替普通的開關(guān)。觸摸屏程序簡單易學(xué)，操作方便，為越來越多的客戶認同，下面我給出我們此次設(shè)計所用型號的觸摸屏的圖片。如下圖4所示：圖

40、4：臺達觸摸屏我們采用的是臺達DOPA系列，此系列集成兩個串行通信接口，分別標(biāo)記為COM1，COM2。其中COM1為RS232，COM2為RS232/RS485（可選）15。其通信接口示意圖如圖5所示：圖5：DOPA系列集成兩個串行通信接口如果讀者仔細觀察的話會發(fā)現(xiàn)臺達觸摸屏還有一個下載端口，此端口與PC機得USB接口相連，在編寫好程序后通過此端口把程序下載到觸摸屏內(nèi)，臺達觸摸屏有自己專用的下載線，下載完成后，再把通信端口與臺達PLC連接起來，待觸摸屏的通信接口與PLC連接好后，我們就要開始建工程項目啦，在編寫之前先要安裝Screen Editor軟件，對于安裝軟件在此不做過多敘述，按照安裝時

41、的提示一步步來就行啦。安裝完軟件后，要新建一個工程項目，按照所用觸摸屏的型號來選擇，我們所用的觸摸屏型號DOP-A57BSTD 8 Gray，例如圖6所示，在編寫程序時注意選好寄存器的類別和地址，這樣才能跟你所編寫的PLC程序相對應(yīng)，比如設(shè)置一個按鈕，對應(yīng)的寄存器為M1，當(dāng)把此按鈕按下時，相當(dāng)于給M1一個高電平，即把M1處接通，當(dāng)松開時，M1變?yōu)榈碗娖?，也即斷開，按鈕的類別讀者可根據(jù)需要來選擇，有點動的和撥碼的等。 圖6：新建一個工程工程建好后一切的準(zhǔn)備工作就算完成啦，接下來就是編寫控制程序，對于此次控制我們做了三個畫面，畫面與畫面之間通過一個轉(zhuǎn)換按鈕可以進行切換，以選擇要操作的畫面。下面就這

42、三個畫面我簡單做一些描述，請讀者看圖7：圖7：Screen 1此處為所做的一個一般信息顯示板和兩個轉(zhuǎn)換按鈕，如果按下跟隨功能按鈕，此畫面就會轉(zhuǎn)入跟隨功能界面，如果按下正反轉(zhuǎn)功能，此畫面就會轉(zhuǎn)入正反轉(zhuǎn)畫面。一般信息顯示板可對一些內(nèi)容做出相應(yīng)的解釋等，如“2011年聶要華王偉設(shè)計的伺服電機控制裝置”即為一般信息顯示，如果按下跟隨功能，此畫面就轉(zhuǎn)入圖8：圖8：Screen 2如果按下正反轉(zhuǎn)功能按鈕，就會轉(zhuǎn)入圖9，也即Screen 3，在這里可進行正反轉(zhuǎn)和加減速的操作。圖9：Screen 3此處所設(shè)均為點動按鈕，點動按鈕即為當(dāng)按下此處時接通，當(dāng)松開此處時斷開，當(dāng)設(shè)定好電機的轉(zhuǎn)動速度時候按下此圖中的按鈕

43、就可以運行，此處最多允許輸入六位數(shù)，這個讀者可根據(jù)需要自行設(shè)定，也可輸入十位等，所鏈接的寄存器為D32和D36，當(dāng)在觸摸屏上輸入數(shù)字時相當(dāng)于把此數(shù)寫進了D32和D36，在控制電機的轉(zhuǎn)動速度時直接把D32和D36當(dāng)做輸出，下面我給出電機的速度離線模擬圖10，離線模擬給廣大用戶帶來很大方便，用戶在編寫完程序后可模擬一下看看是否正確，不正確的話可及時修改，并且很容易發(fā)現(xiàn)錯在哪兒。圖10：運行時的離線模擬圖到這兒關(guān)于觸摸屏的程序我已經(jīng)介紹完啦，觸摸屏的功能比較強大，讀者根據(jù)自己的需要來學(xué)習(xí)，在此不做過多介紹。結(jié)束語： 經(jīng)過本次畢業(yè)設(shè)計，自己從中學(xué)到很多東西，這不僅僅是對我學(xué)過的專業(yè)知識的一次鞏固，也是對自動化設(shè)備的一次直接接觸，了解了自動化設(shè)備在工業(yè)中的實際應(yīng)用和安裝，同時也培養(yǎng)了自己的團隊精神，碰到問題共同解決，收到了很好的效果，團隊的力量是強大的，單憑一個人的力量有些事情是做不成的，同時對自