運(yùn)動控制實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、成績屋哪疙#城市學(xué)院CITY COLLEGE KUNMING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY運(yùn)動控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告課程名稱運(yùn)動控制技術(shù)與運(yùn)用專業(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(xiàng)目一11.1項(xiàng)目名稱11.2電梯模型設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 11.3電梯模型設(shè)計(jì)分析及設(shè)計(jì)思路 11.4電梯模型設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)說明 21.5電梯模型設(shè)計(jì)完整電路原理分析 31.6電梯模型設(shè)計(jì)制作、調(diào)試情況 101.7電梯模型設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)成果 10項(xiàng)目二112.1項(xiàng)目名稱112.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 112.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)題目分析及設(shè)計(jì)思路 112.

2、4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)說明 112.5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)完整電路原理分析 122.6步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)制作、調(diào)試情況 132.7實(shí)訓(xùn)成果13實(shí)訓(xùn)心得體會14附錄14項(xiàng)目一 1.1項(xiàng)目名稱 電梯模型控制 1.2電梯模型設(shè)計(jì)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

3、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，三樓乘客要向下，則按AX3此時(shí)電梯的運(yùn)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(gè)信號時(shí)，米用首個(gè)信號定向，同向信號定向，同向信 號先執(zhí)行，一個(gè)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(duì)方式，則電梯下行至二 樓一上行至四樓一下行至一樓。而用同向先執(zhí)行方式，則為電梯下行至一樓一上 行至二樓一上行至四樓。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

4、呼梯信吃，如果該呼梯信號為呼梯向（K5）,則當(dāng)電梯到達(dá)三樓時(shí)停站順路 載客；如果呼梯信號為呼梯向下（K4），則不能停站，而是先到四樓后再返回到 三樓停站。五、一個(gè)方向的任務(wù)執(zhí)行完要換向時(shí)，依據(jù)最遠(yuǎn)站換向原則。例如，電梯在 一樓根據(jù)二樓指令向上，此時(shí)三樓、四樓分別在呼梯向下信號。電梯到達(dá)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(shí)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(jì)的思路、理由或依據(jù)；2. 選擇、確定組成控制系統(tǒng)的各個(gè)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

5、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。如采用單片機(jī)控制，給出單片機(jī)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(yàn)證設(shè)計(jì)、制作是否正確。1.3電梯模型設(shè)計(jì)分析及設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)：1.同時(shí)呼梯信吃指令的登記設(shè)計(jì)（例如：一樓、二樓、三樓 同時(shí)呼梯），輸出保持，直至各信號被運(yùn)行，清除信號登記；2.電梯最短路徑運(yùn)行模式設(shè)計(jì)（即最高效率運(yùn)行）3.設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮電梯的停層時(shí)間（為了模擬電 梯開門和關(guān)門時(shí)間）和平層（與電梯地板平齊）。注意事項(xiàng)：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

6、 S7 200電源輸入公共端和輸出公共端分別至 +24V和+5V;方案一：利用三菱梯形圖仿真軟件編輯電梯運(yùn)行梯形圖，下載編輯好的程序至三 菱PLC中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件電梯模型搭硬件電路，控制電梯的模擬運(yùn)行； 方案二：利用西門子PLCS7200編程軟件編輯電梯運(yùn)行程序，下載已編輯好的 程序至西門子PLC S7-200/CPU 226中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件電梯模型搭硬件電路， 控制電梯的模擬運(yùn)行；1.4電梯模型設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)說明方案確定：由于實(shí)驗(yàn)室只擁有西門子PLC S7- 200/CPU 226實(shí)驗(yàn)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PLCS7-200編程軟件編輯電梯運(yùn)行

7、程序，然后下載已編輯好的程序至西門子PLC S7-200/CPU226中，根據(jù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室電梯模型搭硬件電路，控制電梯的模擬運(yùn)行。電路系統(tǒng)框圖及框圖原理：框圖原理：通過計(jì)算機(jī)將已編輯好的電梯程序下載至S7200/CPU226 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(jìn)行與 開關(guān)量實(shí)驗(yàn)板電梯實(shí)物模型對應(yīng)開關(guān)端口進(jìn)行連線，最后連接輸入輸出公共端， 注意開關(guān)量實(shí)驗(yàn)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(jì)完整電路原理分析 完整PLC接口圖：第3頁共14頁S7-200/CPU226SQl SQ2 SQ3 SQ4 SBl SB2 SB3 SB4

8、SB5 SBd SB7 SB8 SB9 SB10第#頁共14頁第#頁共14頁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)SQ110.0一層上行呼梯SB5I1.0二層位置開關(guān):SQ210.1二層上行呼梯SB6I1.1三層位置開關(guān):SQ3I0.2三層上行呼梯SB7I1.2四層位置開關(guān):SQ4I0.3二層下行呼梯SB8I1.3一層指令開關(guān)SB1I0.4三層下行呼梯SB9I1.4二層指令開關(guān)SB2I0.5四層下行呼梯SB10I1.5三層指令開關(guān)SB3I0.6四層指令開關(guān)SB4I0.7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1L3Q0.01一層上行呼梯L7Q

9、1.0二層指令登記L4Q0.1二層上行呼梯L8Q1.1三層指令登記L5Q0.2三層上行呼梯L9Q1.2四層指令登記:L6Q0.3 n二層下行呼梯L10Q1.3上行指示L1Q0.4三層下行呼梯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 n開門模擬L13Q1.6下行驅(qū)動KM2線圈Q0.7關(guān)門模擬L14Q1.7第#頁共14頁P(yáng)LC程序流程圖:Y拽入電動機(jī)M1串入阻抗降壓啟動短接阻抗M1低速運(yùn)行M1低速，串入阻抗制動分兩級短接阻抗，M1低速運(yùn)行行開關(guān)門電動機(jī)M2停轉(zhuǎn)，控制過程結(jié)束丫第5頁共14頁第10頁共14頁將計(jì)算機(jī)中利用西門子專用 PLC編程軟件編好的

10、四層電梯模型程序下載至 PLC S7 200中，（下載程序時(shí)需將PLC置于STOP犬態(tài)），之后，按照PLC輸出 輸入地址分配表進(jìn)行輸入輸出端口與開關(guān)量實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(jìn) 行相應(yīng)接線；2.電梯不運(yùn)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(xiǎn)燒壞，更換保險(xiǎn)；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，使得程序按照規(guī)定 要求運(yùn)行。1.7電梯模型設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)成果當(dāng)電梯處于

11、基站，關(guān)門等運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，此時(shí)按基站外呼按鈕，信號經(jīng)按鈕傳 輸?shù)絇LC，經(jīng)PLC判斷為本層開門，再將信號傳輸?shù)?M2開關(guān)門電動機(jī)（程序模 擬延時(shí)3秒）輸出開門信號，電梯開門。經(jīng)延時(shí)，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(shí)顯示板上的開門顯示發(fā)光二極管點(diǎn)亮，開門結(jié)束后熄火。關(guān)門時(shí)關(guān)門顯示發(fā)光二極管點(diǎn)亮， 關(guān)門結(jié)束后熄火。如果內(nèi)選指令選四層 按鈕，則指令經(jīng)串行傳輸?shù)絇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(diǎn)亮，電梯定為向上運(yùn)行。PLC核實(shí)信號后，可將運(yùn)行信號傳輸?shù)礁鱾€(gè)工作部位并發(fā)出運(yùn)行指令。電梯開始按給定曲線 運(yùn)行，其給定速度信號不斷與速度

12、反饋信號比較，不斷校正，使電梯運(yùn)行的速度曲線盡量符合理想的運(yùn)行曲線，使電梯運(yùn)行平穩(wěn)。電梯每到一個(gè)樓層限位開關(guān)， 開關(guān)便接通一次，層樓指示變化一次。運(yùn)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(shí)，PLC發(fā)出換速信號，電梯開始減速運(yùn)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(shí)，關(guān)門時(shí)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(yùn)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(xiàng)目二2.1項(xiàng)目名稱步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動2.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求內(nèi)

13、容：用三個(gè)發(fā)光管指示燈代替步進(jìn)電機(jī)的三相繞組，試設(shè)計(jì)、制作一個(gè)“單三拍” 驅(qū)動控制電路，使步進(jìn)電機(jī)能在OV、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(jì)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(diǎn)；4. 如果采用了單片機(jī)，給出單片機(jī)程序的流程圖、清單并說明程序的工作原 理。5. 制作實(shí)物電路，驗(yàn)證設(shè)計(jì)、制作是否正確。2.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)題目分析及設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

14、：1.步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動控制的“單三拍”驅(qū)動控制電路的設(shè)計(jì)；2. 步進(jìn)電機(jī)在低電平+0V和高電平+5V的情況下控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向；3.+5V 的控制脈沖控制轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)方案：方案一：使用專門的電機(jī)驅(qū)動芯片 ULN2003A來驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行，驅(qū)動芯片的 優(yōu)點(diǎn)是便于電路的規(guī)?；?，且驅(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(jì)的三相步進(jìn)電機(jī)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(jìn) 電機(jī)驅(qū)動電路驅(qū)動電機(jī)的運(yùn)行。這種方案的電路優(yōu)點(diǎn)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成，使用時(shí)不方便， 連接時(shí)容易出錯

15、。2.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)說明方案的確定：由于實(shí)驗(yàn)室具有+5V的控制脈沖控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以及 0V （可以接地）和+5V的穩(wěn)壓源，因此考慮實(shí)驗(yàn)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(jìn)行設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的單三拍控制電路。電路的系統(tǒng)框圖：2.5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)完整電路原理分析 電路原理圖：D*川方向腳山M爲(wèi)注意事項(xiàng)：1.環(huán)形分配器開始工作時(shí)，先要清零（即先讓CLR=0再讓CLR=1）;2. DIR控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向；3. CLK控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，也即控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；步進(jìn)電機(jī)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，之后接回

16、高電平（用開關(guān)按鈕的常開、常閉觸點(diǎn)分別接地和 +5V即可實(shí)現(xiàn)），對驅(qū)動控制 電路清零，然后對DIR電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制（高電平正轉(zhuǎn)，低電平反轉(zhuǎn)），可 設(shè)任一運(yùn)轉(zhuǎn)方向，最后調(diào)節(jié)時(shí)鐘脈沖，即可控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電機(jī)單三拍驅(qū)動控制電路工作原理說明:定于步進(jìn)電機(jī)三相接線圖如上圖所示：U1、VI、W1接電源，分別有三個(gè)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(jìn)電機(jī)在三相單三拍工作方式運(yùn)行時(shí)，通電順序?yàn)椋篈 B c A;如果給定工作方式為正序換相通電， 步進(jìn)電機(jī)正

17、轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，步進(jìn)電 機(jī)反轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)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(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度越快，否則，速度就越慢。因?yàn)榭刂?V的高速脈沖輸出即可控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速。2.6步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)制作、調(diào)試情況依照步進(jìn)電機(jī)PROTEU原理圖進(jìn)行實(shí)物接線，通過對RS觸發(fā)器R端輸入一 低電平，之后接回咼電平，對驅(qū)動控制電路清零，然后對DIR電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向進(jìn)行 控制，觀察電機(jī)運(yùn)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(jī)運(yùn)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(jī)轉(zhuǎn)速上 升，反之，電機(jī)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

18、有：1、步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，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(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)成果實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)能在OV、5V的電壓控制方向，也即實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的“正轉(zhuǎn)”和“反轉(zhuǎn)”。實(shí)訓(xùn)心得體會：通過對為期四周的運(yùn)動控制實(shí)訓(xùn)的設(shè)計(jì)，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(jì)中的茫然再到后來設(shè)計(jì)成功時(shí)的喜悅， 這個(gè)中滋味只有真正投入到設(shè)計(jì)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(yàn)到了許多以前未體會過的辛苦。 總的來說，受益良多！ 在設(shè)計(jì)過