PLC運(yùn)動(dòng)控制實(shí)例及解析

前言

　　運(yùn)動(dòng)控制是自動(dòng)化技術(shù)與電氣拖動(dòng)技術(shù)的融合，在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)中起著重要作用。為此我們遵循天津工程師范學(xué)院的辦學(xué)特色，尊重科學(xué)，注重實(shí)踐，結(jié)合筆者多年教學(xué)實(shí)踐和TvT-99系列、TVT-2000系列典型工業(yè)控制的教學(xué)實(shí)物模型編寫了“PLC運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)教程”系列叢書。全套叢書共分《PLC運(yùn)動(dòng)控制實(shí)例及解析（松下）》、《PLC運(yùn)動(dòng)控制實(shí)例及解析（西門子）》、《現(xiàn)代生產(chǎn)物流作業(yè)系統(tǒng)中PLC運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用》三冊(cè)，讀者可按實(shí)際需要進(jìn)行閱讀?！　”緯晕鏖T子S7-200系列PLC為例，主要介紹了可編程序控制器運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)典型的應(yīng)用實(shí)例，分析其控制原理，講解PLC編程、聯(lián)網(wǎng)以及監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。　　全書共分六章，第一章主要介紹了運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的組成，PLC在運(yùn)動(dòng)控制中的應(yīng)用，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)單元的工作原理等；第二章詳細(xì)介紹了西門子S7-200型PLC位置控制單元模塊的基本原理、使用方法和應(yīng)用實(shí)例；第三章介紹了PLC運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ)，并以材料分揀模型作為運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用實(shí)例，詳細(xì)介紹了材料分揀模型的基本結(jié)構(gòu)、主要功能、系統(tǒng)的接線、控制原理、PLC編程方法；第四章以四軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械手模型作為運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用實(shí)例，介紹了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)速度與位置控制原理，限位檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，旋轉(zhuǎn)碼盤與PLC高速計(jì)數(shù)器的定位檢測(cè)，系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)等；第五章以六層組合式電梯模型作為載體，系統(tǒng)介紹了變頻器原理、接線及功能，觸摸屏作為電梯轎廂內(nèi)選控制器的設(shè)計(jì)原理和軟件編程等；第六章以自動(dòng)化立體倉庫為實(shí)例，介紹了模型的結(jié)構(gòu)、硬件配置、控制原理以及PLC的程序設(shè)計(jì)方法等?！　”緯勺鳛楦呗毟邔Ｔ盒W(xué)生學(xué)習(xí)PLC運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的實(shí)訓(xùn)教材，也可供從事自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的工程技術(shù)人員進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)參考。“學(xué)練一體”是本教材的特點(diǎn)。在教學(xué)中宜采用講練結(jié)合的教學(xué)方法，邊講邊練，這樣做很容易將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)的結(jié)合在一起。

內(nèi)容概要

本書是“PLC運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)培訓(xùn)應(yīng)用教程”系列叢書之一，主要內(nèi)容包括：運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、PLC采用位控模塊的運(yùn)動(dòng)控制、PLC運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ)及其在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用、四軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、六層電梯模型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、立體倉庫模型位置控制系統(tǒng)。    本書的工程性與實(shí)踐性較強(qiáng)，簡(jiǎn)明實(shí)用，對(duì)PLC用戶具有較大的參考價(jià)值。本書學(xué)練一體，可作為職業(yè)院校學(xué)生學(xué)習(xí)PLC運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的實(shí)訓(xùn)教材，也可供從事自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的工程技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)參考。

書籍目錄

前言 第一章　運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)   第一節(jié)　運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)簡(jiǎn)介 　　一、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展 　　二、PLC在運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)中的應(yīng)用 　第二節(jié)　運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 　　一、運(yùn)動(dòng)控制器 　　二、電氣伺服機(jī)構(gòu) 　　三、檢測(cè)裝置與機(jī)械裝置 第二章　PLC采用位控模塊的運(yùn)動(dòng)控制 　第一節(jié)　概述 　　一、最大速度和起動(dòng)／停止速度 　　二、加速和減速時(shí)間 　　三、組態(tài)移動(dòng)包絡(luò) 　第二節(jié)　位控模塊的特性及接線 　　一、位控模塊的特性 　　二、位控模塊的接線 　第三節(jié)　位控模塊的編程應(yīng)用 　　一、組態(tài)位控模塊 　　二、位控指令應(yīng)用指導(dǎo) 　第四節(jié)　采用位控單元進(jìn)行位置控制的應(yīng)用實(shí)例 　　一、長(zhǎng)度切割的應(yīng)用實(shí)例1 　　二、長(zhǎng)度切割的應(yīng)用實(shí)例2 第三章　PlC運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)墓礎(chǔ)及其在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用 　第一節(jié)　材料分揀模型的基本結(jié)構(gòu)及主要功能 　　一、材料分揀模型的基本結(jié)構(gòu) 　　二、材料分揀系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行過程及主要功能 　第二節(jié)　PLC運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ)及材料分揀系統(tǒng)的硬件配置 　　一、材料分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 　　二、PLC運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ)及材料分揀系統(tǒng)的硬件配置和控制原理 　第三節(jié)　材料分揀系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì) 　　一、利用PLC的高速計(jì)數(shù)功能完成材料分揀系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 　　二、利用傳感器檢測(cè)技術(shù)完成材料分揀功能的程序設(shè)計(jì) 　　三、組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)置 　　四、系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì) 第四章　四軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 　第一節(jié)　機(jī)械手模型的基本結(jié)構(gòu)及主要功能 　　一、機(jī)械手模型的基本結(jié)構(gòu) 　　二、機(jī)械手模型的主要功能 　第二節(jié)　系統(tǒng)的接線及工作流程 　　一、系統(tǒng)硬件的接線及工作流程 　　二、采用接口單元板的系統(tǒng)接線 　第三節(jié)　系統(tǒng)的硬件配置、原理及應(yīng)用 　　一、光電編碼器的原理與應(yīng)用 　　二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)速度與位置控制系統(tǒng)的原理與應(yīng)用 　　三、光電傳感器檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用 　第四節(jié)　系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì) 　　一、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì) 　　二、機(jī)械手搬運(yùn)控制系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì) 第五章　六層電梯模型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 　第一節(jié)　六層電梯模型的基本結(jié)構(gòu)及主要功能 　　一、六層電梯模型的基本結(jié)構(gòu) 　　二、六層電梯模型的主要控制功能 　第二節(jié)　六層電梯模型電氣控制系統(tǒng)的硬件配置及控制原理 　　一、可編程序控制器 　　二、變頻器 　　三、觸摸屏 　　四、曳引電動(dòng)機(jī) 　　五、光電編碼器 　第三節(jié)　六層電梯模型PLC控制系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)設(shè)置及程序設(shè)計(jì) 　　一、系統(tǒng)各模塊的參數(shù)設(shè)置與接線 　　二、系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì) 第六章　立體倉庫模型位置控制系統(tǒng) 　第一節(jié)　立體倉庫模型的基本結(jié)構(gòu)及主要功能 　　一、立體倉庫模型的基本結(jié)構(gòu) 　　二、立體倉庫模型的主要功能及工作流程 　第二節(jié)　系統(tǒng)的硬件配置及其控制原理 　　一、系統(tǒng)的控制及接線 　　二、直流電動(dòng)機(jī) 　　三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器 　　四、反射式及對(duì)射式傳感器 　　五、并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源 　　六、采用接口單元板的系統(tǒng)接線 　第三節(jié)　系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì) 　　一、PLC控制系統(tǒng)編程應(yīng)用舉例 　　二、倉庫管理的PLC程序設(shè)計(jì) 　　三、自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì) 附錄　常用電氣與氣動(dòng)元器件圖形符號(hào) 　附錄A　常用電氣元器件圖形符號(hào) 　附錄B　常用氣動(dòng)元器件圖形符號(hào) 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　測(cè)角位移或角速度裝置用來測(cè)量電動(dòng)機(jī)軸的角位移θ或角速度w。測(cè)得的信號(hào)反饋至控制端，與指令θr或wr比較后發(fā)出補(bǔ)償指令±△θ或±△w，對(duì)電動(dòng)機(jī)軸的運(yùn)動(dòng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償。測(cè)功率裝置用來測(cè)量電動(dòng)機(jī)的輸入功率。實(shí)測(cè)值與設(shè)定值比較后，發(fā)出補(bǔ)償指令，控制整流器的晶閘管導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)直流電源電壓“u0，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的輸入功率?！　?.交流伺服電動(dòng)機(jī)的選用　　直流伺服電動(dòng)機(jī)有電刷和換向片，需保養(yǎng)和定期清掃。交流伺服電動(dòng)機(jī)是無電刷電動(dòng)機(jī)，無此項(xiàng)維護(hù)保養(yǎng)要求。電刷和換向片還限制了直流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的提高，而交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率不受這種限制，有較寬的調(diào)速范圍（可達(dá)1：100000）和功率范圍。由于交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子無繞組，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，故快速性好。交流伺服系統(tǒng)多為閉環(huán)控制，精度很高。交流伺服電動(dòng)機(jī)本身的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低，但變頻裝置復(fù)雜，價(jià)格昂貴。在選用交流伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)，要綜合考慮工藝對(duì)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的要求以及電動(dòng)機(jī)的特性、價(jià)格等因素?！　∪?、檢測(cè)裝置與機(jī)械裝置　　1.檢測(cè)裝置　　檢測(cè)裝置是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分，其核心是傳感器。檢測(cè)裝置通過傳感器獲取運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的幾何量和物理量的信息，并將這些信息提供給運(yùn)動(dòng)控制器，為運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)控制策略提供依據(jù)?！　∫詡鞲衅鳛楹诵牡臏y(cè)量反饋部分向操作人員或主控制器反映系統(tǒng)狀況，同時(shí)也可以在閉環(huán)控制系統(tǒng)形成反饋回路，將指定的輸出量反饋給運(yùn)動(dòng)控制器，運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)這些信息進(jìn)行控制決策。傳感器主要用來測(cè)量運(yùn)動(dòng)參數(shù)（如位置、速度和加速度等）、力學(xué)參數(shù)（如力和轉(zhuǎn)矩等），也可用于電氣參數(shù)（如電壓和電流等）的測(cè)量。傳感器利用各種物理學(xué)原理，如光電效應(yīng)、光柵效應(yīng)、電磁效應(yīng)、霍爾效應(yīng)等，實(shí)現(xiàn)各個(gè)物理量的檢測(cè)。測(cè)量反饋部分必須測(cè)量準(zhǔn)確及時(shí)，否則會(huì)誤導(dǎo)控制器的決策。準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)測(cè)量反饋部分基本性能的要求。準(zhǔn)確性在一定程度上由傳感器和以傳感器為核心的測(cè)量反饋系統(tǒng)的靜態(tài)特性所描述，而實(shí)時(shí)性取決于動(dòng)態(tài)特性?！　?.機(jī)械裝置　　機(jī)械裝置是電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，如一般工業(yè)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)、水泵及流體，軋機(jī)中的傳送機(jī)構(gòu)，軋輥和軋制中的鋼材，機(jī)床中的主軸、刀架和工件，機(jī)械手和機(jī)器人的手臂、行走機(jī)構(gòu)和施力對(duì)象等。作為電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，它們不僅包括機(jī)械系統(tǒng)的工作部分（如刀具和工件），也包括機(jī)械系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)鏈（如齒輪箱、傳送帶和滾珠絲杠）。這些機(jī)械裝置由于其力學(xué)特性對(duì)系統(tǒng)施加影響，在對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行完整的系統(tǒng)分析時(shí)是不可忽略的組成部分。

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