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運(yùn)動(dòng)控制與PLC應(yīng)用技術(shù)一體化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)都有什么組成

時(shí)間:2024-04-15 11:22:58

運(yùn)動(dòng)控制與PLC應(yīng)用技術(shù)都是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中不可或缺的技術(shù),它們各自有獨(dú)特的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景,但也可以相互結(jié)合以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制任務(wù)。
 
運(yùn)動(dòng)控制是自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)重要分支,涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子及微處理器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力半導(dǎo)體變流技術(shù)、電動(dòng)機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域。其研究對(duì)象主要是自動(dòng)化設(shè)備中各種運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置、速度、力和軌跡控制。運(yùn)動(dòng)控制器通常用于生成軌跡點(diǎn)(期望輸出)和閉合位置反饋環(huán),控制運(yùn)動(dòng)部件,如液壓泵、氣缸、線性執(zhí)行機(jī)或電機(jī)等??刂品绞酵ǔ0}沖輸出或方向輸出等,編程語(yǔ)言則多為C或C++等高級(jí)語(yǔ)言。
 
而PLC應(yīng)用技術(shù)則是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的重要組成部分,其核心在于使用編程語(yǔ)言編寫邏輯控制程序,以根據(jù)所設(shè)定的規(guī)則控制機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行。PLC廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域,如制造業(yè)、能源行業(yè)、交通運(yùn)輸、建筑等,用于實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)化控制任務(wù)。在制造業(yè)中,PLC可用于控制生產(chǎn)線上的各種設(shè)備,如機(jī)械手臂、輸送帶、激光切割機(jī)等,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)流程,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。PLC的控制方式主要是開關(guān)量輸入和輸出,編程語(yǔ)言則通常為梯形圖等低級(jí)語(yǔ)言。
 
在實(shí)際應(yīng)用中,運(yùn)動(dòng)控制器和PLC可以相互結(jié)合使用。例如,可以將PLC作為主控制器,運(yùn)動(dòng)控制器作為從控制器,以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的運(yùn)動(dòng)控制。這種結(jié)合使得控制系統(tǒng)更為靈活和強(qiáng)大,能夠滿足更復(fù)雜的控制需求。

SG-2型二維運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)


SG-2型二維運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(圖1)



一、概述
運(yùn)動(dòng)控制與PLC應(yīng)用技術(shù)一體化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)組成部分:是集運(yùn)動(dòng)控制卡、單片機(jī)開發(fā)控制板、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、開關(guān)電源、XY控制平臺(tái)及運(yùn)動(dòng)控制軟件于一體的理想教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。XY控制臺(tái)是一個(gè)采用滾珠絲杠傳動(dòng)的模塊化十字工作臺(tái),可以實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)X、Y軸方向的運(yùn)動(dòng)控制,用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)軌跡和動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件包括基于軸的控制、基于坐標(biāo)系的控制、命令編輯和運(yùn)行、數(shù)控代碼編輯和運(yùn)行、復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡控制。
 
二、二維運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)性能
1.定位精度:0.4mm
2.X軸有效行程:230mm;Y軸有效行程:230mm;最大運(yùn)動(dòng)速度:20mm/s;最大運(yùn)動(dòng)加速度:1g
3.輸入電源:220V±10%(50Hz)
4.工作環(huán)境:溫度-10℃~+40℃  相對(duì)濕度<85%(25℃)  海拔<4000m
5.裝置容量:≤1.2kVA
6.外形尺寸:45cm*45cm*75cm
 
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成
二維運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)和電腦桌兩部分組成,結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示:
 
SG-2型二維運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(圖2)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
1.對(duì)象模塊
步進(jìn)電機(jī)二個(gè):采用二個(gè) 2 相步進(jìn)電動(dòng)機(jī),分別為 XY 兩個(gè)方向布置,X 軸運(yùn)動(dòng)行程為 230mm,Y 軸運(yùn)動(dòng)行程為 230mm。
2.51 單片機(jī)開發(fā)控制板
單片機(jī)開發(fā)控制板,主 CPU 為 AT89S52,帶下載接口(編程電纜,編程軟件),所有接口資源引出,供用戶使用。并配置相應(yīng)控制開關(guān)按鈕。
3.運(yùn)動(dòng)控制卡一塊
(1)32 位 PCI 總線,即插即用
(2)所有輸入、輸出均采用光耦隔離,抗干擾性強(qiáng)
(3)2 軸伺服/步進(jìn)電機(jī)控制,每軸可獨(dú)立運(yùn)動(dòng),互不影響
(4)脈沖輸出的頻率誤差小于 0.1% 最大脈沖輸出頻率為 2MHz
(5)脈沖輸出可用單脈沖(脈沖+方向)或雙脈沖(脈沖+脈沖)方式梯形加/減速
(6)任意 2 軸直線插補(bǔ)最大插補(bǔ)速度 1MHz
(7)運(yùn)動(dòng)中可以實(shí)時(shí)讀出邏輯位置、實(shí)際位置、驅(qū)動(dòng)速度24 路數(shù)字輸入,12 路輸出
(8)每軸兩個(gè)限位輸入,可設(shè)置成無(wú)效,作為通用輸入使用支持在一個(gè)系統(tǒng)中使用多達(dá) 16 個(gè)控制卡
(9)支持 DOS、WINDOWS95/98/NT/2000/XP/WINCE 等操作系統(tǒng)
4.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器:二個(gè)
(1)輸出電流:最大電流為 2A
(2)輸出方式:光光耦合器²開路集電極輸出
5.穩(wěn)壓直流電源:一個(gè)
(1)輸出電流:最大輸出電流為 5A 輸出電壓:24V
(2)輸出功率:120w
6.運(yùn)動(dòng)控制卡接口板:一塊
為運(yùn)動(dòng)控制卡提供接口端子,可根據(jù)自己的需要進(jìn)行相應(yīng)的接線,實(shí)現(xiàn)接線的靈活及開放性。
7.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)信號(hào)接口板:一塊
用以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的信號(hào)連接,在同一時(shí)刻只能一種控制起作用。
8.計(jì)算機(jī)一臺(tái)(用戶自備)
用于安裝單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境 KEIL C、編程下載軟件,主要完成程序的編寫、修改、編譯、軟件仿真等功能,最后通過(guò)編程下載軟件裝載到單片機(jī)內(nèi)部 FLASH ROM 中運(yùn)行。還用于運(yùn)行控制卡上位軟件的開發(fā)、運(yùn)行。
硬件配置:基本配置要求 P4 3.OG 以上,內(nèi)存至少為 256M,至少有一個(gè) USB 接口、一個(gè)并行口、一個(gè)Rs232 串口和一個(gè)空閑 PCI 插槽。操作系統(tǒng):Windows系統(tǒng)。
 
9.單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng):
系統(tǒng)配置 2000/xp/win7/win10 等操作平臺(tái)的單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用軟件,支持匯編、C51 語(yǔ)言編譯、調(diào)試;單片機(jī)在線下載軟件等。

2、二維運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
(一)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
1、單片機(jī)的認(rèn)識(shí)和操作實(shí)驗(yàn)
2、單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境KEIL C的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)
3、單片機(jī)在線編程軟件的認(rèn)識(shí)與使用
4、單片機(jī)基本編程練習(xí)實(shí)驗(yàn)
(二)基于51單片機(jī)控制的系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)
6、基于51單片機(jī)控制的單軸實(shí)驗(yàn)
7、基于51單片機(jī)控制的兩軸聯(lián)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)
8、基于51單片機(jī)控制的任意路線物料搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)
(三)基于運(yùn)動(dòng)控制卡控制的系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)
9、基于運(yùn)動(dòng)控制卡控制的單軸實(shí)驗(yàn)
10、基于運(yùn)動(dòng)控制卡控制的兩軸聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)
11、基于運(yùn)動(dòng)控制卡控制的任意路線物料搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)