组态监控系统整体设计方案毕业论文.doc

组态监控系统整体设计方案毕业论文 目 录 1 绪论 1 1.1 课题研究的背景及意义 1 1.2 课题所涉及的问题在国内外研究的现状 1 1.3 课题设计的主要内容 1 2 组态监控系统整体方案的确定 3 2.1系统硬件设计的整体方案 3 2.2系统软件设计的整体方案 3 3 基于PLC的步进电机组态监控系统硬件设计 5 3.1 步进电机的选型 5 3.2 PLC选型 8 3.3变频器选型 10 3.4 旋转编码器的选型 11 3.5 硬件系统组建 14 4 PLC与变频器的通信 18 4.1 变频器的参数设置 18 4.2 程序连接 18 5 组态监控系统设计 23 5.1 新建工程项目 24 5.3 定义I/O设备 26 5.4 创建实时数据库 27 5.5 动态连接 29 5.6 脚本编辑 33 5.7 组态监控画面 34 6 组态监控系统误差分析与改善 37 6.1 组态监控系统调试结果 37 6.1.1 步进电机对异步电机的理论跟踪效果 37 6.1.2 实际检测结果 37 6.2 误差分析与改善 38 6.2.1 速度信号检测误差及改善 38 6.2.2 PLC程序算法引起的误差及改进方法 39 结束语 40 参考文献 41 附录 42 致谢 49 1 绪论 1.1 课题研究的背景及意义 基于步进电机良好的控制和准确定位特性，步进电机被广泛应用在精确定位方面，诸如数控机床，绘图机，自动控制计算装置等自动控制领域。目前，由可编程序控制器和微机组成的步进电机逻辑控制系统，已成为当今工程项目中采用的系统。采用PLC控制的步进电机可靠性高、维护方便、开发周期短，这种步进电机更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，已成为步进电机的发展方向。用组态软件对系统进行监控，充分发挥组态软件适应性强、、易于扩展、经济自2000年以来，国内监控组态软件产品、技术、市场都取得了飞快的发展，应用领域日益拓展，用户和应用工程师数量不断增多。世纪星In Touch（万维公司）IFix 智能设备公司由美国通用电气公司（GE）和日本Fanuc公司合资组建 图 2-1 系统硬件设计方案图 当给系统通上电源时，点击开始按钮，按正转按钮，异步电机开始转动。利用变频器设置一速度驱动三相异步电机，增量式旋转编码器，测出该速度传给台达PLC的寄存器1。同时PLC发出一定的脉冲控制五相步进电机驱动器，驱动五相步进电机。再利用绝对式旋转编码器，测出五相步进电机的速度，传给PLC的寄存器2。下载到组态软件中，最后通过组态界面把两电机的速度动态的显示出来。 2.2系统软件设计的整体方案 利用组态软件通过上位机向PLC、变频器发送多种控制信号，使异步电机完成相应的动作。运用旋转编码器测出异步电动机的速度反馈给PLC,在PLC的控制作用下使步进电机始终对异步电机的运转状态进行跟随。同时测出步进电机的旋转速度，将异步电机和步进电机的速度实时显示在监控界面之上，最终完成组态监控系统的仿真设计。组态监控系统方案图如图2-2所示 图2-2 系统组态监控设计方案图 本课题是模拟的步进电机跟踪异步电机的组态监控设计，需要建立控制界面。在控制界面上建立有：开始/停止按钮，正转/反转按钮以及电源模块；模拟手操作器；步进电机及步进电机速度显示仪表；异步电机及异步电机速度显示仪表；电机正/反指示灯；用来显示异步电机和步进电机的实时曲线表。通过系列的通讯协议和对象、脚本编辑，完成组态监控系统的仿真设计。 3 基于PLC的步进电机组态监控系统硬件设计 3.1 步进电机的选型 步进电机作为一种感应电机，其工作原理是利用电子电路将直流电变成分时供电、多相时序控制电流。用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。工作时将电脉冲信号转变为角位移或线位移。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，达到调速的目的。 考虑到五相步进电机运行时震荡较小的特点，优先选用了混合式五相步进电机及五相步进驱动器。步进电机的型号为:“88 BYG 5