步进电机和交通灯的PLC操纵设计.docx
- 文档编号:10167294
- 上传时间:2023-02-09
- 格式:DOCX
- 页数:24
- 大小:227.97KB
步进电机和交通灯的PLC操纵设计.docx
《步进电机和交通灯的PLC操纵设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《步进电机和交通灯的PLC操纵设计.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
步进电机和交通灯的PLC操纵设计
武汉理工大学华夏学院
信息工程课程设计报告书
课程名称可编程操纵器
课程设计总评成绩
学生姓名、学号
学生专业班级自动化1091
指导教师姓名陈艳三
课程设计起止日期
课程设计大体要求
课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节,通过课程设计,培育学生综合运用先修课程的理论知识和专业技术,解决工程领域某一方面实际问题的能力。
课程设计报告是科学论文写作的基础,不仅能够培育和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力,也是标准课程设计教学要求、反映课程设计教学水平的重要依据。
为了增强课程设计教学治理,提高课程设计教学质量,特拟定如下大体要求。
1.课程设计教学一样可分为设计项目的选题、项目设计方案论证、项目设计结果分析、答辩等4个环节,每一个环节都应有必然的考核要求和考核成绩。
2.课程设计项目的选题要符合本课程设计教学大纲的要求,该项目应能突出学生实践能力、设计能力和创新能力的培育;该项目有必然的有效性,且学生通过尽力在规定的时刻内是能够完成的。
课程设计项目名称、目的及技术要求记录于课程设计报告书一、二项中,课程设计项目的选题考核成绩占10%左右。
3.项目设计方案论证要紧包括可行性设计方案论证、从可行性方案中确信最正确方案,实施最正确方案的软件程序、硬件电路原理图和PCB图。
项目设计方案论证内容记录于课程设计报告书第三项中,项目设计方案论证要紧考核设计方案的正确性、可行性和创新性,考核成绩占30%左右。
4.项目设计结果分析要紧包括项目设计与制作结果的工艺水平,项目测试性能指标的正确性和完整性,项目测试中显现故障或错误缘故的分析和处置方式。
项目设计结果分析记录于课程设计报告书第四项中,考核成绩占25%左右。
5.学生在课程设计进程中应认真阅读与本课程设计项目相关的文献,培育自己的阅读爱好和适应,借以启发自己的思维,提高综合分和明白得能力。
文献阅读摘要记录于课程设计报告书第五项中,考核成绩占10%左右。
6.答辩是课程设计中十分重要的环节,由课程设计指导教师向答辩学生提出2~3个问题,通过答辩可进一步了解学生对课程设计中理论知识和实际技术把握的程度,和对问题的明白得、分析和判定能力。
答辩考核成绩占25%左右。
7.学生应在课程设计周内认真参加项目设计的各个环节,按时完成课程设计报告书交给课程设计指导教师评阅。
课程设计指导教师应认真指导学生课程设计全进程,认真评阅学生的每一份课程设计报告,给出课程设计综合评阅意见和每一个环节的评分成绩(百分制),最后将百分制评分成绩转换为五级分制(优秀、良好、中等、合格、不合格)总评成绩。
8.课程设计报告书是实践教学水平评估的重要资料,应按课程、班级集成存档交实验室统一治理。
一、课程设计项目名称
步进电机操纵
二、项目设计目的及技术要求
1、学习在PLC实验系统中步进电机信号的驱动操纵
2、熟悉软件算法编程的利用方式和调试程序的方式
3、进一步把握写入和编辑用户程序的方式
步骤:
1、在断电的情形下用编程电缆连接PLC的通信口和运算机的串行通信接口COM1;
2、把扁平电缆线连接操纵对象一和EL-PLC-III-M6模块,将步进电机操纵模块插在操纵对象一上,上电,+5V的指示灯应该亮;
3、正常后,西门子按以下方式接线:
PLC输入中央主控上的IN1:
接PLC电平转换的021,而I21接EL-PLC-III-M6模块上的TL5
中央主控上的IN2:
接PLC电平转换的022,而I22接EL-PLC-III-M6模块上的TL6
PLC输出中央主控上的OUT0:
接PLC电平转换模块上的I1,而01接步进电机操纵模块上TL4
中央主控上的OUT1:
接PLC电平转换模块上的I2,而02接步进电机操纵模块上TL3
中央主控上的OUT2:
接PLC电平转换模块上的I3,而03接步进电机操纵模块上TL2
中央主控上的OUT3:
接PLC电平转换模块上的I4,而04接步进电机操纵模块上TL1
注意:
要把PLC电平转换模块的VCC1接24V电源。
4、打开编程软件,用菜单命令“文件”/“打开”,打开实验程序TT13;
5、下载实验程序TT13,成功完成后,使PLC处于运行状态,RUN指示灯亮;
6、按下模块上的正转按钮S1,步进电机遇正转180度,当步进电机转到180度后停止。
7、按下模块上的反转按钮S2后,步进电机遇反转180度,当步进电机转到180度后,停止。
8、能够在程序中修改延时的长短来达到电机转动的角度的目的。
三、项目设计方案论证(可行性方案、最正确方案、软件程序、硬件电路原理图和PCB图)
步进电动机是一种将数字脉冲信号转换成机械角位移或线位移的数模转换元件。
在经历了一个大的进展时期后,目前其进展趋于平缓。
但是,由于电动机的工作原理和其它电动机有专门大的不同,具有其它电动机所没有的特性。
因此,沿着小型、高效、低价的方向进展。
步进电动机由此而得名。
步进电动机的运行是在专用的脉冲电源供电下进行的,其转子走过的步数,或说转子的角位移量,与输入脉冲数严格成正比。
另外,步进电动机动态响应快,操纵性能好,只要改变输入脉冲的顺序,就能够方便地改变其旋转方向。
这些特点使得步进电动机与其它电动机有专门大的不同。
因此,步进电动机的上述特点,使得由它和驱动操纵器组成的开环数控系统,既具有较高的操纵精度,良好的操纵性能,又能稳固靠得住地工作。
因此,在数字操纵系统显现之初,步进电动机经历过一个大的进展时期。
的概述
可编程操纵器(简称PLC)是种数字运算操作的电子系统,是在20世纪60年代末面向工业环境由美国科学家第一研制成功的。
它采纳可编程序的存储器,其内部存贮执行逻辑运算、顺序操纵、计数和算术运算等操作指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控各类类型的机械或生产进程。
可编程序操纵器及其有关设备,都是按易于与工业操纵系统形成一体、易于扩充其功能的原那么设计的。
PLC自产生至今只有30连年的历史,却取得了迅速进展和普遍应用,成为今世工业自动化的要紧支柱之一。
产生和进展进程现代社会要求生产厂家对市场的需求做出迅速的反映,生产出小批量、多品种、多规格、低本钱和高质量的产品。
老式的继电器操纵系统已无法知足这一要求,迫令人们去寻觅一种新的操纵装置取而代之。
PLC实质是一种专用于工业操纵的运算机,其硬件结构大体上与微型运算机相同:
1)中央处置单元(CPU)是PLC的操纵中枢。
它依照PLC系统程序给予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O和警戒按时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。
当PLC投入运行时,第一它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并别离存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,通过命令说明后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄放器内。
等所有的用户程序执行完毕以后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄放器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。
为了进一步提高PLC的靠得住性,最近几年来对大型PLC还采纳双CPU组成冗余系统,或采纳三CPU的表决式系统。
如此,即便某个CPU显现故障,整个系统仍能正常运行。
2)存储器寄存系统软件的存储器称为系统程序存储器。
寄存应用软件的存储器称为用户程序存储器。
3.PLC技术在步进电机操纵中的应用
随着微电子技术和运算机技术的进展,可编程序操纵器有了突飞猛进的进展,其功能已远远超出了逻辑操纵、顺序操纵的范围。
继续沿着小型化的方向进展。
随着电动机本身应用领域的拓宽和各类整机的不断小型化,要求与之配套的电动机也必需愈来愈小。
对电动机进行综合设计。
即把转子位置传感器,减速齿轮等和电动机本体综合设计在一路,如此使其能方便地组成一个闭环系统,因此具有加倍优越的操纵性。
向五相和三相电动机方向进展,目前普遍应用的二相和四相电动机,其振动和噪声较大,而五相和三相电动机具有优势性。
而就这两种电动机而言,五相电动机的驱动电路比三相电动机复杂,因此三相电动机系统的性能价钱比要比五相电动机更好一些。
操纵步进电机最重要的确实是要产生出符合要求的操纵脉冲。
西门子PLC本身带有高速脉冲计数器和高速脉冲发生器,其发出的频率最大为10KHz,能够知足步进电动机的要求。
对PLC提出两个特性要求。
一是在此应用的PLC最好是具有实时刷新技术的PLC,使输出信号的频率能够达到数千赫芝或更高。
其目的是使脉冲能有较高的分派速度,充分利用步进电机的速度响应能力,提高整个系统的快速性。
二是PLC本身的输出端口应该采纳大功率晶体管,以知足步进电机各相绕组数十伏脉冲电压、数安培脉冲电流的驱动要求。
如以下图所示:
PLC
步进电机
输入信号
步进电动机是一种将数字式电脉冲信号转换成机械角位移的机电元件,每一个脉冲信号能够使步进电机前进一步,转过的角度与操纵脉冲的个数呈严格的正比关系。
其运行速度与操纵脉冲频率呈严格的正比关系,正是那个特点,使其能够和现代数字操纵技术相结合,成为比较理想的执行元件。
步进电机要紧应用于开环位置操纵系统中。
目前步进电机在数控机床、运算机外围设备、钟表、包装机械、食物机械中取得普遍的应用。
步进电机由定子和转子两部份组成。
以二相步进电机为例,定子上有两组相对的磁极,每对磁极缠有同一绕组,形成一相。
定子和转子上散布着大小、间距相同的多个小齿。
当步进电机某一相通电形成磁场后,在电磁力的作用下,转子被强行推动到最大磁导率(或最小磁阻)的位置。
步进电机接收到一个脉冲信号,就驱动步进电机转过一个步距角θ,关于一个m相n拍的步进电机来讲,每走完n拍,转子就转过一个齿距角φ,因此齿距角φ与步距角θ的关系为:
从操纵原理上,步进电性能够分为反映式、永磁式和混合式步进电机三大类;依照操纵绕组的相数能够分为两相、三相、四相……。
本次课程设计所利用的步进电机为两相四线步进电机。
操纵步进电机程序设计
符号表
四、项目设计结果分析(分析实验进程中取得的数据、波形、现象或问题的正确性和必然性,分析产生不正确结果的缘故和处置方式)
现象:
启动步进电机,按下模块上的正转按钮S1,步进电机遇正转180度,当步进电机转到180度后停止。
按下模块上的反转按钮S2后,步进电机遇反转180度,当步进电机转到180度后,停止。
另外,当步进电机正传90度后按下S2,步进电机遇立刻反转90度。
也能够工作到PLC设定的步数后停止。
一、课程设计项目名称
交通灯操纵
二、项目设计目的及技术要求
1.进一步熟悉编程软件及方式
2.熟悉顺序操纵编程原理及方式
3.把握按时器利用方式
步骤:
接线:
西门子
PLC输入
中央主控上的IN1接PLC电平转换模块的O21,而I21接操纵对象
一上的插孔TL7,S0
PLC输出
中央主控上的OUT1接PLC电平转换模块的I1,而O1接操纵对象一上的交通灯操纵插孔TL6;
中央主控上的OUT2接PLC电平转换模块的I2,而O2接操纵对象一上的交通灯操纵插孔TL5;
中央主控上的OUT3接PLC电平转换模块的I3,而O3接操纵对象一上的交通灯操纵插孔TL4;
中央主控上的OUT4接PLC电平转换模块的I4,而O4接操纵对象一上的交通灯操纵插孔TL3;
中央主控上的OUT5接PLC电平转换模块的I5,而O5接操纵对象一上的交通灯操纵插孔TL2;
中央主控上的OUT6接PLC电平转换模块的I6,而O6接操纵对象一上的交通灯操纵插孔TL1;
注意:
要把PLC电平转换模块的VCC1接24V电源。
内容:
利用PLC数字量输入、输出操纵红绿灯。
操纵流程表如以下图
启动开关合上
0~1S
南北红灯亮,东西红灯亮,即南北方向和东西方向均等待。
1~4S
南北红灯亮,东西绿灯亮,即南北方向等待,东西方向行驶。
4~5S
南北红灯亮,东西黄灯亮,即南北方向和东西方向均等待。
5~6S
南北红灯亮,东西红灯亮,即南北方向和东西方向均等待。
6~9S
南北绿灯亮,东西红灯亮,即南北方向行使,东西方向等待。
9~10S
南北黄灯亮,东西红灯亮,即南北方向和东西方向均等待。
步骤
一、下载程序TT10,成功完成后,使PLC处于运行状态,RUN指示灯亮;
二、按下启动按钮S0,L15灯亮,开始时,东西和南北的所有灯都是红灯。
然后确实是按着操纵要求来循环显示路口交通信号的信息。
3、操纵模块一上实时的显示南北方向和东西方向车辆的运行情形。
三、项目设计方案论证(可行性方案、最正确方案、软件程序、硬件电路原理图和PCB图)
1.交通灯概述
自从交通灯诞生以来,其内部的电路操纵系统就不断的被改良,设计方式也开始多种多样,从而使交通灯显得加倍智能化。
尤其是近几年来,随着电子与运算机技术的飞速进展,电子电路分析和设计方式有了专门大的改良,电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手腕,而现今PLC技术飞快进展,应用愈来愈广,在工业自动化中的地位极为重要,普遍的应用于各个行业。
随着科技的进展,可编程操纵器的功能日趋完善,加上小型化、价钱低、靠得住性高,在现代工业中的作用加倍突出。
同时交通操纵更是趋向智能化方向进展,LED交通信号灯在持续发光、雨淋、尘埃等恶劣的气候条件下,仍然能维持较好的工作性能,而且价钱更低廉。
北
红红
西黄东
绿
南
南北方向:
左为红灯,中间为黄灯,右为绿灯;
概述
PLC是ProgrammableLogicController的缩写,即可编程逻辑操纵器。
它经历了可编程序矩阵操纵器PMC、可编程序顺序操纵器PSC、可编程序逻辑操纵器PLC和可编程序操纵器PC几个不同时期。
为与个人运算机(PC)相区别,因此此刻仍然将可编程逻辑操纵器简称plc。
它是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。
它采纳可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序操纵、按时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,操纵各类类型的机械或生产进程。
3.交通灯流程
交通灯操纵设计
四、项目设计结果分析(分析实验进程中取得的数据、波形、现象或问题的正确性和必然性,分析产生不正确结果的缘故和处置方式)
现象:
按下启动按钮S0,L15灯亮,开始时,东西和南北的所有灯都是红灯。
然后确实是按着操纵要求来循环显示路口交通信号的信息。
实质上接线中能够不结S0,然后直接接输入,从输入的两个开关上能够实现交通灯的启动和停止。
实际中交通灯无法实现南北、东西方向同时红灯,只会显现南北红灯时候东西绿灯,南北绿灯时候东西红灯,而且一直依照要求循环显示交通路口的信号灯的信息。
五、参考文摘(相关文摘很多于5篇,记录每篇文献的作者姓名.文献名称.文献发行城市:
文献出版社,出版年;文献内容摘要,每篇很多于100字)
【1】阮友德电气操纵与PLC实训教程北京人民邮电出版社2006
摘要:
固态继电器用于操纵直流电动机时候,应在负载两头接入二极管,用来阻断反电势。
操纵交流负载时候,必需估量电压冲击的程度,而且采取相应的爱惜方法(若是加装RC吸收电路或压敏电阻等)。
当操纵电感性负载时候,固态继电器的两头还需加压敏电阻。
【2】刘宝廷程树康步进电动机及其驱动操纵系统哈尔滨哈尔滨工业大学出版社1997
摘要:
转子部件由转子铁芯,水磁材料和轴组成。
转子铁芯通常利用硅钢片,也有利用块状电工钢或粉末冶金材料。
利用硅钢片时候加工制造方式和钉子铁芯相同,需采纳冲压后叠压成型。
转子铁芯必需选用磁损耗小的材料。
块状电压钢的导磁性较好,可是齿轮加工量大;冶金材料可利用模具材料烧制成型,造价相对较低。
【3】廖常初PLC基础及应用北京机械工业出版社2007
摘要:
中央处置单元是可编程逻辑操纵器的操纵中枢。
它依照可编程逻辑操纵器系统程序给予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O和警戒按时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。
当可编程逻辑操纵器投入运行时,第一它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并别离存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,通过命令说明后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄放器内。
等所有的用户程序执行完毕以后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄放器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止。
【4】方承远工厂电气操纵技术北京机械工业出版社2001
摘要:
热继电器的测量元件通常采纳双金属片,由两种具有不同线膨胀系数的金属碾压而成。
主动层采纳膨胀系数较高的镍铬合金,被动层采纳膨胀系数很小的铁镍合金。
当双金属片受热后将向被动层方向弯曲,当弯曲到必然的程度时候,通过动作机构使得触点动作。
电路中的电流大到必然程度时,执行机构发生跃变,即触点发生动作从而切断主电路。
【5】王兆义可编程操纵器教程北京机械工业出版社2003
摘要:
可编程操纵器是一种数字运算的电子系统,专为工业环境下应用而设计。
他采纳可编程序的存储器,用来在内部存储执行逻辑运算、顺序操纵、按时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,操纵各类类型的机械或生产进程。
可编程操纵器及其有关设备,都应该依照易于工业操纵系统联成一个整体,易于扩充的原那么设计。
课程设计评分表
评分项目
评分成绩
1.选题合理、目的明确(10分)
2.设计方案正确,具有可行性、创新性(30分)
3.项目工艺水平及测试性能达到技术要求(25分)
4.参考文摘不少于5篇(10分)
5.答辩(25分)
总分(100分)
答辩记录:
指导教师综合评语:
指导教师(签名)
日期:
年月日
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 步进 电机 交通灯 PLC 操纵 设计