测控执行器报告.docx
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测控执行器报告
课程名称实验名称实验日期学生专业学生学号学生姓名实验室名称教师姓名
实验报告
机电执行器
机电执行器课程实验
2014年1月07日
测控技术与仪器
1001170101
陈静
机械工程学院420室
何云峰
南京理工大学机械工程学院
实验一步进电机实验
一、实验目的
1.了解步进电机工作原理
2.了解可编程序控制器的组成及工作原理，以及PLC各端口
3.熟悉对步进电机转向、速度、行程进行控制的方法
二、实验原理
1.步进电机
步进电机是一种电脉冲信号转换成机械角位移的机电执行元件。
当有脉冲信号输入时，步进电机就一步一步的转动，每个输入脉冲对应电机的一个固定转角，故称为步进电机。
步进电机属于同步电机，多数情况用做伺服电机，且控制简单，工作可靠，能够得到较高的精度。
它是唯一能够以开环结构用于数控机床的伺服电动机。
可编程控制器是在继电器控制和计算机控制基础上发展起来的新型工业自动控制装置。
因此，PLC实际上就是一种工业控制微机，因而它的硬件结构与一般微机控制系统相似，其主体由微处理器（CPU、存储器、输入模块、输出模块、电源及编程器组件构成。
本实验主要利用PLC的特殊功能一一脉冲输出控制对步进电机进行控制。
通过PLC控制器的脉冲输出端对步进电机驱动器进行驱动，从而实现步进电机的控制。
2.步进电机细分选择
用户可以通过驱动器面板上的第1、2、3、4四位拨码开关选择细分模式
SW1
SW2
SW3
删4
誓转步数
步距甬
SW1
SW2
SW3
$加
每转步数
步距角
ON
ON
ON
ON
30000步转
Q.012
OFF
OFF
ON
OFF
3200步转
0.113
OFF
ON
ON
ON
10000涉/转
0.036
ON
ON
OFF
OFF
2OT0步寤
0.180
ON
ON
ON
OFF
8000歩轄
0045
OFF
ON
OFF
OFF
1600歩转
0225
ON
OFF
ON
ON
7500步,■'转
0.046
OFF
ON
OFF
ON
1000步:
转
OFF
ON
ON
OFF
6400步•'转
0.056
ON
OFF
OFF
OFF
800步:
转
0.450
OFF
OFF
ON
ON
6000步騎
0.060
ON
OFF
OFF
Ohl
600步;转
0.&00
ON
ON
OFF
ON
5000步转
0.072
DFT
OFF
OFF
ON
500歩,;转
0.720
ON
OFF
ON
OFF
4000步转
0.090
OFF
OFF
OFF
OFF
400歩，转
0.900
3.步进电机单/双脉冲选择
通过驱动器侧板第5位开关可选择单脉冲（第5位为“ON）或双脉冲模式
（第5位为“OFF）,本实验采用单脉冲模式，此模式下步进脉冲由脉冲端口接入，由方向端口的电平高低决定电机的运转方向。
图1.2驱动器侧板
4.按钮配置各触动按钮的配置如下图1.3所示，丝杠螺母上下两个开关分别为I0.4和I0.5
图1.3按钮配置图
三、实验要求
1.根据实验内容及运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。
2.实验运行要求：
（1）按下“正转”按钮，电机开始正转。
“正转”和“反转”按钮切换步进电机
的旋转方向，驱动电磁铁上下运动。
（2）电机驱动电磁铁向下运动直至触碰到拨动开关后向上运动10cm再向下运动5cm后停止。
四、实验内容及步骤
//配置常开按钮10.0，
设置其为上升沿触发
//SMB67为控制传送指令，十六
进制85转换为二进制10000101,
即表示启用PTO模式，PTO多个
段操作，每刻度1us，不更新脉冲计数值，更新周期。
//SMW68为周期传送指令
//SMD72为脉冲传送指令，程序
中周期为800us，20000个脉冲。
//Q0.1控制电机转动方向，
Q0.1=1，电机正转，电磁铁上行
Q0.1=0，电机反转，电磁铁下行
//配置常开按钮10.2,按下
按钮，电机停止转动
//同样使用上升沿触发
//配置常用开关I0.3
//传送指令配置与常用开关
I0.1的配置相同
//Q0.1控制电机转动方向，
Q0.1=1，电机正转，电磁铁上行
Q0.1=0，电机反转，电磁铁下行
程序中Q0.1由10
//配置常用开关I0.5
设置其为上升沿触发
//当电磁铁向下运动直至接触到工作台下方的触动开关，电机停止转动，同时Q0.1置1，调整电机转动方向
//电磁铁向下运动直至触碰到下面的触动开关后，向上运动10cm
//引入中间寄存器M0.1并置1，目的是防止在其他PTO空闲的时候电磁铁执行下一个程序即电磁铁向下运动5cm
//SW1-SW4均为OFF查
文献知电机为400步/转,传动比为10:
1，丝杠螺母螺距为20mm经计算实现
10cm需20000个脉冲
//配置SM66.7,电机处于空闲状态SM66.7=1,中间寄存器M0.仁1,二
者同时控制电磁铁向
上运动5cm
//同时Q0.1、SM66.7
和M0.1清零，以便其他程序运行。
//SW1-SW4均为OFF，
查文献知电机为400步
/转，传动比为10:
1，
丝杠螺母螺距为20mm经计算实现5cm需
10000个脉冲。
五、实验感想
本次实验我了解了步进电机的工作原理和可编程序控制器的组成及工作原理，以及
PLC各端口，并熟悉掌握了对步进电机转向、速度和行程进行控制的方法。
在实验过程中，运行程序中经常会出现电机停止不动但发出刺耳声响的现象，第一次检查电路发现
控制程序既让电机转动，又让电机停止转动，二者发生矛盾，改正后发现电机仍然处于上述错误状态，后经老师指点发现频率设置过高，电机无法达到该要求，降低频率后电机正常运行。
此次实验我受益匪浅，得到了很多书本上没有学到的知识，并初步掌握了该软件的使用方法，对我以后毕业设计和读研深造都有很大的帮助，同时感谢何云峰老师的悉心指导。
六、讨论及思考
1.步进电机的工作原理是什么，如何实现电机的起、停和正反转？
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
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，从而达到调速的目的。
通过接触器来改变电机进线的相序从而控制电机正反转，比如说一开始相序为
A-B-C为正转，通过接触器后相序变为A-C-B，电机就会反转了。
2.PLC控制器中的PTO与PW关系。
（1）PTO功能按照给定的脉冲个数和周期输出一串方波，占空比为50%。
PTO可以产生单段脉冲或通过使用脉冲包络产生多段脉冲。
必须为其设定脉冲个数和周期。
（2）PW功能产生一个占空比变化周期固定的脉冲输出。
3.PLC控制器继电器输出频率能否满足步进电机驱动要求？
能够满足要求。
PLC输出脉冲，方向及使能信号，步进驱动器接受上述信号来控制步进电机得正反转、速度和位置。
实验二常用低压电器实验
、实验目的
1.了解常用低压电器的工作原理
2.了解常用低压电器的联线方式
3.熟悉常用低压电器的使用和控制方法
二、实验原理
本实验涉及的常用低压电器包括：
按钮开关、行程开关、继电器。
按钮是用人工操
作，并具有贮能（弹簧）复位的主令电器。
它的结构虽然最简单，都是应用最为广泛的一种电器，在低压控制电路中，用于给出控制信号，或用于电气的联锁线路等。
行程开关是用以反应工作机械的行程，发出命令以控制其运动方向或行程大小的主令电器。
它
以机械行程直接驱动为输入信号，将机械信号转变为电信号，以实现对机械的电气控制。
继电器是一种自动电器，继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的电器。
利用按钮开关实现不同电路的通断；利用行程开关感知步进电机带动的螺母行程位移量，以使控制电路发出停止、正转或反转信号，控制步进电机的起停和正反转。
利用行程开关感知步进电机带动的螺母行程位移量，得到行程到位与否的控制信号，如果到位，则给继电器信号，让继电器发出控制信号，使电磁铁线圈得电，产生吸附工件的动作。
三、实验器材
图2.1PLC控制器图2.2按钮配置图
图2.3步进电机驱动丝杠螺母
四、实验要求
根据实验内容及运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。
实验运行要求：
按下“吸合”按钮线圈通电，再次按下“吸合”按钮线圈断电，得
到吸合信号线圈通电，失去吸合信号线圈失电。
五、实验内容及步骤
程序注釋
//SM0.1为特姝寄存器
网絡1网络标题
//伸用SM667来配置和控制PTO/PW操作
1礙注釋
///u1viw・f丿t*i-iLi1——i.,fi11j工i|jy1io/1vvII',
SM0.1
"1
:
SMGG7
<
M0L1
1
其中SM66.7是PTO空闲状态位
当SM66.7=0时，表示在进程中；
当SM66.7=1时，表示PTO空闲。
//引入中间寄存器并清零
I冏略注耀I
10.10
设置其为上升沿触发
//SMB67为控制传送指令，十六
进制85转换为二进制10000101,
即表示启用PTO模式，PTO多个
段操作，每刻度1us，不更新脉冲计数值，更新周期。
//SMW68为周期传送指令
//SMD72为脉冲传送指令，程序
中周期为800us，20000个脉冲。
//Q0.1控制电机转动方向，
Q0.1=1，电机正转，电磁铁上行
Q0.1=0，电机反转，电磁铁下行
//配置常开按钮I0.2，按下
按钮，电机停止转动
//同样使用上升沿触发
//配置常用开关10.3
//传送指令配置与常用开关
I0.1的配置相同
//Q0.1控制电机转动方向，
Q0.1=1，电机正转，电磁铁上行
Q0.1=0，电机反转，电磁铁下行
程序中Q0.1由10
五、讨论及思考
1.按钮开关、行程开关、继电器的工作原理。
（1）按钮开关：
当人工按下按钮帽时，动触头向下运动，与常闭静触头分开，
而与常开静触头闭合，当按钮帽上的压力去掉以后，在复位弹簧的作用下，动触头向上运动，恢复到原始位置，即常开触头断开，常闭触头接通。
（2）行程开关：
操作头接受机械设备发出的动作信号，并将此信号传递到触头系统，触头系统将操作头传来的机械信号通过本身的转换动作，变换为电信号，输出到有关控制电路，使之作出必要的反应。
（3）继电器：
利用各种物理量的变化，将电量或非电量信号转化为电磁力（有
触头式）或使输出状态发生阶跃变化（无触头式），从而通过其触头或突变量促使在同一电路或另一电路中的其它器件或装置动作的一种控制元件。
2.各低压电器的联线方式是什么？
（1）按钮开关：
根据需要可以装配成一常开一常闭到六常开六常闭形式。
接线
时，也可以只接常开触头或只接常闭触头。
（2）行程开关：
串联到执行元件上
（3）继电器：
不同类型的继电器联线方式不同，根据需要可以装配成多种形式
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