基于西门子T-CPU实现二维平面定位控制系统的研究

论文摘要

随着科学技术的不断进步,机械产业朝着精密化发展,零件的微小化与运动位移的微量化是未来的主要研究方向之一,其精准的位置控制即精密定位技术显得日益重要。因此研究开发功能实用,定位精度高以及性价比优的定位运动平台控制系统具有广阔的应用前景。本文研制的是一个基于T-CPU控制伺服电机从而实现二维平面寻轨的系统,该平台具有快速和精准的在X-Y平面定位功能,该系统可以应用在工业生产的多个方面,而且在该系统的基础上可以实现在多维空间寻轨的功能。论文的主要工作由以下三部分组成：1、系统机械部分设计：结合系统使用环境的特点设计了机械传动机构,该结构采用了双螺旋摆动机构从而实现在二维平面上的精确定位。2、系统通讯部分设计：控制部分与驱动部分的通讯采用PROFIBUS DP,总线协议。利用OPC协议来实现工厂级的通讯,实现不同软件之间方便地交换数据。3、系统软件部分设计：首先在S7-Technology软件下组态主轴、从轴以及其对应的虚拟凸轮盘；然后编写PLC程序,通过控制凸轮盘来实现轴与轴之间的协同运动,从而实现二维精确定位。实验表明,整个自动控制系统结构简单,自动化程度高,控制精度高,设定轨迹与实际运动轨迹之间同步性好,机械控制误差<0.1mm,符合精确定位的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 选题背景与研究意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 本课题研究目的
• 1.1.3 课题的主要意义
• 1.2 本课题及所属研究领域在国内外研究历史、现状及发展趋势
• 1.3 西门子T-CPU的优势及其应用
• 1.3.1 PLC的发展
• 1.3.2 T-CPU的集成技术
• 1.3.3 应用领域
• 1.3.4 组态和编程
• 1.4 论文主要研究内容及结构组织
• 2 机械定位系统的总体设计
• 2.1 十字滑块二维定位系统
• 2.2 陀螺仪式二维定位系统
• 2.3 系统的特性
• 2.4 本章小结
• 3 系统硬件选型和组态
• 3.1 伺服电机基本知识及选型
• 3.1.1 电机的分类
• 3.1.2 交流伺服电机的基本知识
• 3.1.3 交流伺服电机的性能
• 3.1.4 交流伺服电机的选型
• 3.2 驱动器的选型
• 3.2.1 S120模块
• 3.2.2 ADI4模块
• 3.3 可编程逻辑控制器PLC
• 3.3.1 PLC的由来
• 3.3.2 PLC的特点与发展
• 3.3.3 PLC的分类
• 3.3.4 PLC的硬件组成
• 3.4 PLC的选型
• 3.4.1 西门子T-CPU
• 3.4.2 PLC的组态
• 3.4.3 MPI组态
• 3.4.4 FROFIBUS组态
• 3.4.5 编码器的组态
• 3.5 利用S7-Technology组态各凸轮及轴
• 3.5.1 凸轮简介和组态
• 3.5.2 轴的组态
• 3.6 本章小结
• 4 OPC通讯
• 4.1 OPC产生的背景
• 4.2 OPC简介
• 4.3 OPC的使用
• 4.3.1 OPC服务器与OPC客户端通讯
• 4.3.2 OPC DA服务器的DCOM配置
• 4.3.3 利用WinCC建立OPC服务器
• 4.4 本章小结
• 5 PLC程序设计
• 5.1 PLC控制软件的设计
• 5.1.1 初始化设计
• 5.1.2 回零设计
• 5.1.3 手动操作
• 5.1.4 自动操作
• 5.1.5 监控报警设计
• 5.2 人机界面的设置
• 5.2.1 西门子HMI软件设置
• 5.2.2 西门子HMI软件设计
• 5.2.3 系统运行结果与讨论
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 7 展望
• 8 参考文献
• 9 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 10 致谢