当前位置：文档之家 › THPFXC-1A型小车运动控制系统实训模型实训指导书

THPFXC-1A型小车运动控制系统实训模型实训指导书

  • 格式：doc
  • 大小：1.83 MB
  • 文档页数：29

1 Tianhuang Teaching Apparatuses 天煌教仪

THPFXC-1A型

小车运动控制系统实训模型 实训指导书

天煌教仪 浙江天煌科技实业有限公司 2

目 录 实训一 传感器特性认识 ................................................ 3 实训二 直流电机特性认识 .............................................. 6 实训三 小车手动运行控制 .............................................. 8 实训四 小车自动运行控制 ............................................. 11 实训五 小车综合运行控制 ............................................. 13 附录一 THPFXC-1A型小车运动控制系统实训模型使用说明书 ................ 15

3

实训一 传感器特性认识 一、实训目的 了解认识传感器的测量结构及传感器的工作原理与检测过程； 二、实训设备 1.THPFXC-1A型 小车运动实训模型 一套 2.导线 若干 三、实训原理 (一)传感器定义 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是当今控制系统中实现自动化、系统化、智能化的首要环节。 (二)传感器的主要技术指标 检测距离：被测物体按一定方式移动时，从基准位置(传感器的感应表面)到传感器动作时测得的位置的空间距离。 复位距离：被测物体按一定方式移动时，从基准位置(传感器的感应表面)到传感器最远可动作时测得的位置的空间距离。 差动距离：复位距离与检测距离之差。

响应时间：从物体进入可检测区间到传感器有信号输出之间的时间差T1，或从物体推出可检测区间到传感器输出信号消失之间的时间差T2。 4

(三)电感式传感器 电感式传感器由三大部分组成：LC高频振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标物体接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致电感式传感器振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的参数变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，进而控制开关的通或断。这种传感器所能检测的物体必须是金属物体。其工作流程框图如下：

(四)电容式传感器 电容式传感器的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，两者构成一个电容器，该电容接入后级RC振荡器中；当被测物体靠近电容式传感器时，该电容器的容量增加，使振荡器开始振荡，通过后级电路的处理，将停振和振荡两种信号转换成开关信号，从而起到了检测有无物体存在的目的。

(五)光电式传感器 光电式传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现检测物体有无的接近开关；其集发射器和接收器于一体，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。 5

四、实训步骤 1.在“THPFXC-1A型 小车运动实训模型”中找到电感式、电容式、光电式传感器，记录其外形及数据输出格式； 2.手动运行小车（将小车模型通电后，短接“慢速”、“电机正传[或电机反转]”与电源COM端），使塑料、铝质检测体分别靠近电感式传感器及电容式传感器，记录其各自得 “检测距离”及 “复位距离”，并比较两种传感器对不同材料的监测能力。 3.重复上一步骤，使塑料、铝质检测体的不同监测面靠近光电式传感器，观察并记录光电传感器对不同夹角的监测面的响应状况。 五、实训总结 将记录的实训数据加以整理，总结各种传感器的监测特性。 6

实训二 直流电机特性认识 一、实训目的 了解直流减速电机的工作原理与控制方式； 二、实训设备 1.THPFXC-1A型 小车运动实训模型 一套 2.导线 若干 三、实训原理 (一)直流电机 实现将直流电能转换为机械能的电机被称为直流电动机。由定子和转子两部分组成，其间有一定的气隙。其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。直流电机的转子则由电枢、换向器（又称整流子）和转轴等部件构成。其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。电枢铁心由硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽，电枢绕组则嵌置于这些槽中。换向器是一种机械整流部件。由换向片叠成圆筒形后，以金属夹件或塑料成型为一个整体。各换向片间互相绝缘。

上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。如用外部直流电源，经电刷换向器装置将直流电流引向电枢绕组，则此电流与主磁极N.S.产生的磁场互相作用，产生转矩，驱动转子与连接于其上的机械负载工作，此时电机作直流 7

电动机运行。 (二)直流齿轮减速电机 直流齿轮减速电机是一般直流微型电机安装上齿轮减速箱组合而成。其具有以下特性： 1.转矩大 一般直流微型电机的转矩非常小，带有大负载时，很容易堵转，从而不适合带动工业控制中的负载。由于加上齿轮减速箱之后，将力矩放大为减速比的大小倍数，从而可以达到0.5～54Kg.cm的转矩（0.05～5.4N.m）。 2.速度低 直流微型电机的转速一般为1500～23000转/min，转速在工业控制中的应用领域不大，在工业控制中转速在1～300转/min的速度应用比较多。 3.简化设计和节约空间 由于减速箱和电机结合在一起，所以体积很小，使用安装空间很小，而且不用再设计减速机构。 四、实训步骤 1.在“THPFXC-1A型 小车运动实训模型”中找到直流减速电机，记录其铭牌数据； 2.将小车模型通电后，短接“慢速”、“快速”及“电机正传[或电机反转]”与电源COM端，选择“慢速”时，控制电路加在电机控制端的电压为DC 12V，选择“快速”时，控制电路加在电机控制端的电压为DC 24V，比较在两种状态下电机的运行速率与运行方向的异同点。 3.通过网络、书面资料及其他途经查询不同的直流减速电机在工业中的不同应用。 8

实训三 小车手动运行控制 一、实训目的 1.了解和认识现代直线运动控制系统的组成； 2.掌握可编程控制器在实际小车手动运行控制系统中的应用。 二、实训设备 1.THPFXC-1A型 小车运动实训模型 一套 2.可编程控制器（含数字量10入/8出以上） 一台 3.安装有PLC编程软件的计算机 一台 4.PLC编程电缆 一根 5.实训导线 若干 三、控制要求 系统启动，进入手动状态，点动“1、2、3、4”定位按钮时，小车能运动至指定位置。如：当小车停止在3号位置右侧时，点动“3”号定位按钮，小车左行至3号位置；当小车停止在3号位置左侧时，点动“3”号定位按钮，小车右行至3号位置； 四、程序流程图

开 始

手动=1？Y

"1信号"=1？

"2信号"=1？NN"3信号"=1？"4信号"=1？NY小车位于1号位置右侧？Y小车左行至1位置

小车左行至2位置YY

小车右行至2位置

小车位于2号位置右侧？NY小车位于2号位置左侧？

小车位于3号位置左侧？YN小车位于3号位置右侧？

小车右行至3位置YY

小车左行至3位置

Y小车右行至4位置

NY小车位于4号位置左侧？

NN

NN

小车复位至可检测位置 9

五、端口分配及接线图 序号 PLC地址 PLC-OUT 对象-IN 面板端子 功能说明 1. COM1 +24V DC24V电源+ 2. COM2 +24V DC24V电源+ 3. IN0 1 “１”号键值信号输出 4. IN1 2 “２”号键值信号输出 5. IN2 3 “３”号键值信号输出 6. IN3 4 “４”号键值信号输出 7. IN4 A（传感器信号） 左侧电感式传感器信号输出 8. IN5 B（传感器信号） 电容式传感器信号输出 9. IN6 C（传感器信号） 光电式传感器信号输出 10. IN7 D（传感器信号） 右侧电感式传感器信号输出 11. IN8 手/自动 手动／自动模式选择开关 12. IN9 启动/停止 启动/停止选择开关 13. OUT0 OUT0 IN0 A（位置显示） 数码显示控制端子A 14. OUT1 OUT1 IN1 B（位置显示） 数码显示控制端子B 15. OUT2 OUT2 IN2 C（位置显示） 数码显示控制端子C 16. OUT3 OUT3 IN3 电机正转 电机电源端附加正向电压 17. OUT4 OUT4 IN4 电机反转 电机电源端附加反向电压 18. OUT5 OUT5 IN5 快速 电机电源端附加＋24V电压 19. OUT6 OUT6 IN6 慢速 电机电源端附加＋12V电压 20. OUT7 OUT7 IN7 报警 系统报警信号输出 21. +VDC V+ +24V DC24V电源+24V 22. COM COM GND DC24V电源 GND

合集下载

运动控制平台—实验指导书

运动控制平台—实验指导书

实验1 了解运动控制实验系统1．1 实验目的1、了解运动控制系统中的步进电机，伺服电机，变频电机，及其他们的驱动，并掌握步进电机与伺服电机的区别。

2、掌握运动控制系统的基本控制原理，与方框图，知道运动控制卡是运动控制系统的核心。

3、了解电机的面板控制，在有些工业控制过程中，能在程序控制无响应的状态下用面板进行紧急停止运动。

1．2 实验设备1、运动控制系统实验平台一台。

2、微型计算机一台。

1．3 概述此多轴运动控制实验平台是基于“PC+运动控制卡”模式的综合性实验平台，对各类控制电机实施单轴和多轴混合运动控制。

该实验平台是学生了解和掌握现代机电控制的基本原理，熟悉现代机电一体化产品控制系统的入门工具。

通过该平台的实物教学和实际编程操作，学生可以掌握现代各类控制电机基本控制原理、运动控制的基本概念、运动控制系统的集成方法，从而提高学生综合解决问题的能力。

1．4 运动控制系统组成PC机（上位机）、运动控制器（下位机）、接口板、24V直流电源、交流伺服电机驱动器、交流伺服电机、步进电机驱动器、步进电机、变频调速电机驱动器、变频调速电机、导线及电缆。

运动控制实验台结构图如下：图1.1系统硬件方框图*上图中直流电源为24V，直流稳压电源，为接口卡与步进电机驱动器提供电压。

伺服电机（及其驱动器）：伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

交流伺服电机的工作原理：伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。

伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。

步进电机（及其驱动器）：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

运动控制工程基础实验指导书

运动控制工程基础实验指导书

运动控制工程基础实验指导书实验目的该实验指导书旨在帮助学生掌握运动控制工程的基本知识和技能，通过实际操作提升学生对运动控制工程的理解和实践能力。

实验要求1. 学生需提前研究相关的理论知识，包括运动控制算法、控制器的原理和示波器的使用方法。

2. 学生需具备一定的电路基础和编程基础，能够独立完成实验设备的搭建和程序的编写。

3. 学生需按照实验指导书的步骤进行实验，并记录实验数据和观察结果。

实验设备1. 运动控制器：型号 XYZ-1232. 电机：型号 ABC-4563. 示波器：型号 DEF-789实验步骤1. 连接电路：将运动控制器与电机和示波器正确连接，并确保电路连接稳固。

2. 编写程序：使用指定的编程软件编写控制程序，实现电机的运动控制。

3. 调试程序：通过示波器观察电机的运动情况，调试程序以确保电机的运动符合预期。

4. 记录数据：记录实验中的关键数据，包括电机的运动速度、加速度等参数。

5. 分析结果：根据实验数据和观察结果，分析电机的运动特性和控制效果。

实验注意事项1. 进行实验时需注意安全，避免电路短路和故障，遵守实验室安全规定。

2. 实验过程中如遇到问题，应及时寻求指导老师的帮助。

3. 完成实验后，应将实验设备归位并保持实验室整洁。

实验评估本实验将根据学生的实验数据和报告来评估学生对运动控制工程的理解和实践能力。

学生需撰写实验报告，包括实验目的、步骤、数据和结果分析等内容。

参考资料- 《运动控制工程实践指南》- 《控制理论基础》教材第三章以上为《运动控制工程基础实验指导书完整版》的内容，请学生按照指导书的要求进行实验。

运动控制实验指导书

运动控制实验指导书

运动控制实验指导书李忠明叶平北京邮电大学机电工程实验教学中心2014实验系统介绍GXY系列工作台集成有4轴运动控制器、电机及其驱动、电控箱、运动平台等部件。

各部件全部设计成相对独立的模块，便于面向不同实验进行重组。

机械部分是一个采用滚珠丝杠传动的模块化十字工作台，用于实现目标轨迹和动作。

为了纪录运动轨迹和动作效果，专门配备了笔架和绘图装置，笔架可抬起或下降，其升降运动由电磁铁通、断电实现，电磁铁的通断电信号由控制卡通过IO口给出。

执行装置根据驱动和控制精度的要求可以分别选用交流伺服电机，直流伺服电机和步进电机。

直流伺服电机具有起动转矩大、体积小、重量轻、转矩和转速容易控制、效率高的优点。

但维护困难，使用寿命短，速度受到限制。

交流伺服电机具有高速，高加速度，无电刷维护，环境要求低等优点，但驱动电路复杂，价格高。

一般伺服电机和驱动器组成一个速度闭环控制系统，用户则根据需要可通过运动控制器构造一个位置（半）闭环控制系统。

步进电机不需要传感器，不需要反馈，用于实现开环控制；步进电机可以直接用数字信号进行控制，与计算机的接口比较容易；没有电刷，维护方便、寿命长；启动、停止、正转、反转容易控制。

步进电机的缺点是能量转换效率低，易失步（输入脉冲而电机不转动）等。

当采用交流伺服电机作为执行装置时，安装在电机轴上的增量码盘充当位置传感器，用于间接测量机械部分的移动距离，如果要直接测量机械部分移动位移，则必须额外安装光栅尺等直线位移测量装置。

控制装置由PC机、GT-400-SV（或GT-400-SG）运动控制卡和相应驱动器等组成。

运动控制卡接受PC机发出的位置和轨迹指令，进行规划处理，转化成伺服驱动器可以接受的指令格式，发给伺服驱动器，由伺服驱动器进行处理和放大，输出给执行装置。

控制装置和电机（执行装置）之间的连接示意如下图1-6所示：图1-6 GT运动控制器典型应用实验一运动控制器的调整－PID控制1.1 实验目的了解数字滤波器的基本控制作用，掌握调整数字滤波器的一般步骤和方法，调节运动控制器的滤波器参数，使电机运动达到要求的性能。

实训指导书(学生)-推荐下载

实训指导书(学生)-推荐下载

项目一小车自动往返控制一、课题目的：1．了解状态转移图及步进指令的功能；2．了解状态转移编程的几种方法；3．掌握送料小车自动运行的控制。

二、控制要求：图1-1所示为送料小车自动运行控制示意图。

小车的原位处于后端，小车在原位压下后限位开关，若闭合启动按钮后小车前进，直到前限位开关闭合后，打开翻斗门（装料），延时8s后小车向后运行，直到后限位开关闭合时，打开小车底门（卸料），暂停6s，完成一次运行的全过程。

要求在小车启动后，能实现连续往返动作的自动循环控制。

当按下停止按钮，小车立即停止当前工作，迅速返回原位，并停止在原位，等待再次按下启动按钮后才能进入自动运行状态。

图1-1 送料小车示意图三、内容与设计：1、确定输入输出分配表2、绘制PLC接线图3、程序设计（1）顺序功能图（2）指令语句表项目二 工业用洗衣机控制一、课题目的：1．了解跳转结构编程的方法；2．了解循环结构编程的方法；3．掌握全自动工业洗衣机的控制编程；二、控制要求：全自动洗衣机结构示意图如图3-1所示。

波轮式全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安装的。

外桶固定，作为盛水用，内桶可以旋转，作为脱水（甩干）用。

内桶的四周有许多小孔，使内、外桶的水流相通。

洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。

进水时，控制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时，使排水电磁阀打开将水由外桶排到机外。

洗涤和脱水由同一台电动机拖动，通过电磁离合器来控制，将动力传递给洗涤波轮或甩干桶(内桶)。

电磁离合器失电，电动机带动洗涤波轮实现正、反转，进行洗涤；电磁离合器得电，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干（此时波轮不转）。

水位高低分别由高低水位开关进行检测。

启动按钮用来启动洗衣机工作。

洗衣机接通电源后，按下启动按钮，洗衣机开始进水。

当水位达到高水位时，停止进水并开始正向洗涤。

正向洗涤5s 以后，停止2s ，然后开始反向洗涤，反向洗涤5s 以后，停止2s ，如此反复进行。