基于PROFIBUSDP通讯的伺服运动控制系统开发.docx
- 文档编号:8756004
- 上传时间:2023-02-01
- 格式:DOCX
- 页数:76
- 大小:77.12KB
基于PROFIBUSDP通讯的伺服运动控制系统开发.docx
《基于PROFIBUSDP通讯的伺服运动控制系统开发.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于PROFIBUSDP通讯的伺服运动控制系统开发.docx(76页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于PROFIBUSDP通讯的伺服运动控制系统开发
基于PROFIBUS-DP通讯的伺服运动控制系统开发
分类号:
刀≯7乡单位代码:
10422
密级:
铆学号;沙|≯|≥斜
}
⑧∥户囊办季硕士学位论文ThesisIbrMasterDegree
(专业学位)
论文题目:
墟寸泐够彤一甲遍币绚伺艰建矽
握别辱鲥锭.
p胱f驴P肥几杉彳s伽汐烈。
t'ml'l锄舌矽f国栅协刊溯讹
I知川朋认矗励九胁删孑彻凸伙一甲
作者姓名塑垒婆=培养单位垄筮圣垂重隍专业名称垒丝三丝指导教师渴显灭教扳
合作导师
矽哆年j/月叫曰
万方数据
洲Y川2舢眦,,Ⅲ9㈣3删5㈣7㈣3
DissertationSubmittedfortheApplicationof
Master’SDegreeofEngineering
DevelopmentofServoMotionControlSystemBasedonthe
CommunicationMethodofPROFIBUS.DP
Candidate:
ZhangZhichongSpecialty:
MechanicalEngineeringSupervisor:
Prof.FengXianying
ShandongUniversity
May21st,2015
万方数据
原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律责任由本人承担。
论文作者签名:
日期:
丝:
』型
关于学位论文使用授权的声明
本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子版,允许论文被查阅和借阅:
本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。
(保密论文在解密后应遵守此规定)
论文作者签名:
乏醢之7车导师签名7缎期:
万方数据
摘要I
ABSTRACTⅢ
第1章绪论1
1.1课题的背景和研究意义.1
1.1.1PROFIBUS现场总线的概述1
1.1.2论文选题的目的和意义一2
1.2国内外研究现状3
1.2.1国内外PRIFIBUS总线技术研究现状3
1.2.2伺服运动控制系统的发展..4
1.2.3轮胎动平衡检测机中运动控制系统的研究现状5
1.2.4小结6
1.3本课题所做的主要工作.6
第2章伺服运动控制系统总体设计。
9
2.1主轴系统机械结构的设计与分析。
9
2.1.1主轴系统机械结构的功能分析9
2.1.2主轴系统机械部分的方案设计.10
2.1.3主轴系统的控制难点分析13
2.2电气控制系统的总体原理设计14
2.2.1电气控制系统的功能研究.14
2.2.2电气控制系统的控制流程设计方案.15
2.3PROFIBUS.DP协议下的控制数据变换研究16
2.3.1PROFIBUS.DP协议及参数介绍16
2.3.2PROFIBUS—DP协议下的参数地址分配19
2.4本章小结20
第3章伺服运动控制系统的硬件设计2l
万方数据
山东大学硕士学位论文
3.1伺服运动控制系统总体的方案设计21
3.1.1伺服运动控制系统的总体设计.21
3,1.2伺服控制系统的总体方案.21
3.2控制系统控制器硬件设计22
3.2.1PLC选择的流程分析22
3.2.2PLC系统各模块的选定23
3.3伺服控制系统设计29
3.3.1伺服系统总体设计研究29
3.3.2伺服电机的选择设计30
3.3.3伺服驱动器的选择与设计30
3.3.4编码器的选择31
3.3.5伺服系统的线路设计32
3.4人机交互系统的设计33
3.4.1人机交互系统的控制面板分析设计.33
3.4.2触摸屏的选择34
3.5PROFIBUS.DP总线线路设计..35
3.6系统的外围线路设计36
3.6.1运动控制系统一次供电线路设计.37
3.6.2PLC的控制线路设计38
3.7本章小结..40
第4章伺服运动控制系统的软件功能设计
4.1控制系统软件原理分析41
4.2PLC控制程序的设计42
4.2。
l编程工具软件介绍42
4.2.2PLC关键参数的设置43
4.2.3PLC控制程序的编写45
4.3人机交互界面的设计52
4.3.1触摸屏编程软件介绍52
万方数据
4.3.2运动控制系统操作界面的设计.53
4.4本章小结..54
第5章运动控制系统的调试应用及关键问题研究.55
5.1系统调试与实验55
5.1.1空载运动调试55
5.1.2载胎动平衡检测数据分析58
5.2系统关键技术研究60
5.2.1使用软件配置PROFIBU—DP系统60
5.2.2系统的故障分析.6l
5.3本章小结62
总结与展望63
参考文献.65
附蜀乏.69
j目贮谢。
71
万方数据
CoNTENTS
CoNTENTS
ABSTRACT(Chinese)..I
ABSTRACTⅢ
Chapter1Introduction....11.1TheBackgroundandResearchSignificance....1
1.1.1OverviewofPROFIBUS.1
1.1.2TopicGoalandtheSignificanceoftheResearch....21.2ResearchingSituationatHomeandAbroad..31.2.1ResearchingSituationofPROFIBUSatHomeandAbroad.....................3
1.2.2TheDevelopmentoftheServoMotionControlSystem,4
1.2.3ResearchingSituationofMotionControlforDBM................................................5
1.2.4Summary...6
1.3TheMain、1%rk......6
Chapter2OverallDesignofServoMotionControlSystem..。
.9
2.1MechanicalStructuralDesignandAnalysisoftheSpindlesystem9
2.1MechanicalStructuralDesignandAnalysisoftheSpindleSystem9
2.1.2DesignofMechanicalPartoftheSystem10
2.1.3TheDifficultyAnalysisoftheSystemControl13
2.2TheOverallDesignofElectricalControlSystem...............................................142.2.1ResearchontheFunctionoftheElectricalSystem..........,,.........,...............,,..142.2.2ControlProcessDesignofElectricControlSystem....................................15
2.3ResearchonDataTransformationunderPROFIBUS—DPAgreement...,............,,,,..162.3.1IntroductionofPROFIBUS-DPProtocolandParameter16
2.3.2AddressAllocationunderthePROFIBUS-DPAgreement..........,..........,......192.4ChapterSummary...20
Chapter3HardwareDesignoftheServoControlSystem.21
3.1TheOverallDesignofServoMotionControlSystem21
:
;.1.1TheOverallDesignoftheSystem21
万方数据
山东大学硕士学位论文
曼曼曼皇曼曼曼II——一,——————————————nmim曼皇曼曼
3.1.2TheOverallSchemeoftheSystem21
3.2HardwaredesignoftheControllerModule.22
3.2.1PLCSelectionProcessAnalysis..22
3.2.2SelectionofthePLCSystemModule.23
3.3TheDesignofServoSystem..29
3.3.1ResearchonServoSystemOverallDesign.29
3.3。
2TheChoiceofServoMotor,30
3.3.3SelectionandDesignoftheServoDriver30
3.3.4TheSelectionoftheEncoder31
3.3.5CircuitDesignofServoSystem..323.4TheDesignoftheHuman-computerInteractionSystem一333.4.1AnalysisandDesignofControlPaneloftheSystem.33
3.4.2TheSelectionoftheTouchScreen..........................................................................34
3.5TheDesignofthePROFIBUS-DPCiruit..353.6PeripheralCircuitDesignoftheSystem.......363.6.1ThePowerSupplySircuitDesignoftheSystem...................,.............................373.6。
2TheDesignofPLCControlCircuitry38
3.7ChapterSummary40
Chapter4TheSoftWareFunctionDesignoftheSystem.....41
4.1TheSoftwarePrincipleAnalysisofControlSystem..41
4.2TheDesignofthePLCControlProgram..42
4.2.1IntroductionofProgrammingTool.42
4.2.2KeyParametersSettingsofPLC43
4.2.3ThePreparationofthePLCControlProgram..一454.3TheDesignofMan—machineInterface52
4.3.1IntroductionoftheTouchScreenProgrammingSoftware..524.3。
2InterfaceDesignofMotionControlSystem~534.4ChapterSummary.................................................................................................................,54
Chapter5TestandapplicationabouttheSystemandResearchonKeyIssues.555.1SystemTestingandDebugging一.51;
5.1.1NoLoadDebugging.................................................................55
万方数据
CONTENTS
5.1。
2DataAnalysisofLoadingTest....585.2ResearchonKeyTechnologyoftheSystem.....605.2.1SoftwareConfigurationProcessofPROFIBU—DPSystem..................................605.2.2FailureAnalysisoftheSystem............................................................61
5.3ChapterSummary................................................................................................62
SummaryandOutlook63
Referenee..65
TheAppendix69
Thanks.71
万方数据
摘要
摘要
对于轮胎的动平衡性能来说,其检测设备的自动化程度、检测精度直接影响着市场上轮胎的使用性能。
在轮胎动平衡检测设备的各组成工位中,测试工位处于核心的位置。
测试工位的主要组成部分即是主轴电机部分,主轴电机的控制是否稳定直接决定了整个测试系统的精确性。
在国内目前所应用的动平衡检测设备来说,主轴检测系统的结构类型主要有电机驱动带传动结构、小型直驱电机结构等。
电机通过带传动来使主轴旋转较易受到带传动不稳定性的影响,使得最终测出的轮胎动平衡数据不准确,而小型直驱电机旋转性能不稳定,使得测试结果也不准确。
直驱无框架电机的应用与发展为轮胎动平衡检测设备的主轴系统提供了一种新型的设计方法。
它不通过传动装置可以直接带动从动件运动,通过该种电机的应用,我们可以通过直驱电机直接带动轮辋以及轮辋上的轮胎旋转,从而避免了外部传动装置对于最终测量结果的影响。
本论文主要是以开发泥地胎的动平衡检测设备为最终目的,结合了企业的实际需求,开发一套最终应用于该设备上的以PROFIBUS—DP通讯为基础的主轴伺服运动控制系统。
通过工业检测技术、PLC运动控制技术、人机交互技术、数据处理技术等技术的应用,该系统可以准确、稳定地完成以泥地胎为代表的各种轮胎的动平衡检测,这对于轮胎的动平衡检测技术的发展有很大的推动作用。
由于泥地胎动平衡检测机所使用的电机属于直驱电机,为了精确稳定地完成要求的运动以及应用的方便性,需要额外配置编码器、伺服驱动器、PLC以及外部的控制电路。
在硬件系统方面,本系统采用的是科尔摩根无框架的直驱电机以及
$700系列的伺服驱动器,控制核心采用的是三菱Q系YIJPLC模块,人机交互界面采用的是三菱GOT系列触摸屏。
在软件组态方面,除了各控制部件的开发工具之外,还需要上位机的紧密结合。
本文的研究重点就是通过总线技术的应用,使该系统能够完成运动的精确控制,包括定速旋转、固定位置定位、回归原点等功能。
该系统通讯的正确稳定性、PLC参数和控制程序的合理性、伺服参数设置的合理性、系统维护的智能化性能是本系统的研究难点。
通过本控制系统在工业现场的应用,表明该运动控制系统的开发不仅有效解
万方数据
山东大学硕士学位论文
决了目前轮胎动平衡检测设备中存在的测试结果不准确的问题,而且在测试的稳定性、安全性、故障处理的智能化方面也有了很大的提高。
该系统同样可以应用于其他工业自动化设备,具有广阔的工业工程应用前景以及开发价值。
这对于推动我国高档机床制造业、精密装备制造业等类型企业的研发进程具有一定的战略意义。
关键词:
PROFIBUS.DP;直驱电机:
运动控制;动平衡
万方数据
ABSTRACT
ABSTRACT
Forthedynamicbalanceoftire,theautomaticityanddetectionaccuracyofitstestingmachinehaveagreatinfluenceontheusabilityofthetireusedinthemarket.Amongalltheworkstationsofadynamicbalancetestingmachine(DBM),theteststationisthecorepartofthemachine.Asthemostimportantpartoftheteststation,the
stabilityofthespindlemotorplaysadecisiveroletotheaccuracyofthetestsystem.
AmongallthemachinesusedinChina,therearetwokindsofstructuresforthespindlemotor,theyarebelttransmissionstructureandsmalldirect—drivemotorstructure.However,thebelttransmissionstructuremaybeaffectedbytheinstabilityofbelt,whichmakestheresultsofthedynamicunbalanceoftireinaccurate.Besides,thesmalldirect—drivemotorstructureisnotreliable,thusalsomakingthedatainaccurate.
Theuseanddevelopmentofframelessdirectdrivemotorserveanewwayforthedesignofthespindlemotorstructureofthemachine.Thisstructurecouldmakethefollowersmovewithoutanytransmissions.Byusingthiskindofstructure,wecouldmaketherimandthetireonitrotatethroughthemotor,andwecanavoidtheinfluenceonthetestresultoftheexternaltransmissions.
Thispaperaimsatdevelopingadynamicbalancetestingmachineformudtireandcombinestheactualneedsofcompany,andthendevelopsaspindleservomotioncontrolsystemusedinthismachinebasedonthecommunicationmethodofPROFIBUS-DEUsingthetechnologyofindustrialdetection,PLCmotioncontrol,
human—computerinteractionanddataprocess,thissystemcouldtestthedynamic
balanceofallkindsoftiresrepresentedbymudtireaccuratelyandsteadily,whichstronglyimprovesthedevelopmentofthetechnologyofdynamicbalancetestfortire.
Becauseoftheuseofdirectdrivemotorinthedynamicbalancemachine,ifwewanttoaccomplishtherequiredmotions,wealsoneedtodesignthededicatedencoder,servodriver,PLCandexternalcircuitry.Intheaspectofhardwaresystem,thissystemuses
Kollmorgendirectdrivemotorand$700servodriver.MitsubishiQseriesPLCplaysas
thecoreofcontrolpartandtheman-machineinteractivesystemusestheMitsubishiGOTseriestouchscreen.Intermsofthesoftwaresystem,besidesthedevelopmenttoolsofeverypart,wealsoneedtheuseofindustrialpersonalcomputer.Thekeypoint
oftheresearchonthispaperistomakethesystemfinishaccuratemotion
- 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:
- 基于 PROFIBUSDP 通讯 伺服 运动 控制系统 开发
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)