基于PLC的运动控制实验装置研究毕业答辩

四、设计思路和流程
明确功能要求
系统总体设计
硬件设计
软件实现
操作界面设计
1、功能要求分析：
本运动实验装置具有点动、点位控制以 及平面演示功能。

点动：选择你要点动的轴及方向 点位：需要输入目标位置的X、Y坐标 平面演示：看着对应的图案选取即可。
2、系统总体设计

总体布局采用X、Y轴分立式结构，装配简单，两 方向运动质量基本相同。X、Y轴的电机带动滚珠 丝杠旋转，通过螺母副带动工作台在X、Y方向上 移动，在平面上画图的装置Z方向固定在机床底座 上，通过手动升降。 如下图所示。
能 源
操作员站
控制器
驱动器
伺服机构
机械装置
检测机构
操作员站 ：发送命令 控制器：实现算法，转换命令为信号 驱动器：放大信号来驱动伺服机构 伺服机构：带动负载实现一定的运动 机械装置：被控对象 检测装置：实现监测，相当于人的眼睛 以上就是一个典型的运动控制系统
2、PLC知识
可编程控制器（Programmable Controller,后又称PLC）是以微处理器为基础， 综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制 技术、数字技术和通讯网络技术发展起来的一种 通用工业自动控制装置。 PLC采用循环扫描工作方式，这种工作方式 是在系统软件控制下，顺次扫描各输入点的状态， 按用户程序进行运算处理，然后顺序向各输出点 发出相应的控制信号。整个过程可分为3个阶段： 输入刷新，用户程序执行，输出刷新。PLC会反 复的执行这个过程。

硬件总体设计 硬件接线示意图如下所示：

软件系统 总体结构 图如右图 所示：

控制部分设计
为了保证精度，实现反馈，再结合现 有设备，选择交流伺服电机，加上配备的驱 动器和编码器，构成了一个半闭环控制系统。 电机和驱动器如下图：
3、硬件设计
本部分主要涉及硬件的选型及组装接线。 工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要 依据。由于本系统用于实验装置，为培养同学动手 能力和精益求精的科学态度，及结合现有设备，选 取松下FPΣ－C32T2型号PLC作为运动控制器，富 士GYS201DC2-T2型号电机 和RYC201D3-VVT2 型号驱动器作为驱动系统，并配备17位增量式编 码器，实现半闭环控制。最终完成了一份接线图。
基于PLC的运动控制实验装置研究
我要讲的有以下几个内容：
这个问题是怎么提出来的 需要做哪些工作 需要具备什么知识 设计思路及流程 收获和体会
一、 问题的提出
1、运动控制技术是机电一体化技术的核心内 容，作为机电专业的学生也是必须掌握的 2、而PLC作为技术成熟的控制器，在工业中 受到了广泛的应用 3、二者结合就构成了基于PLC的运动控制， 因为是为学生而用，故而就是实验装置 4、我们实验室有什么，有的是X-Y轴伺服运 动控制装置，于是就有了将实验室现有装 置改造成基于PLC的运动控制实验室装置
5、操作界面的设计
MCGS 是一套用于快速构造和生成计算 机监控系统的组态软件，利用MCGS组态软件 来设计基于PLC运动控制系统的人机界面，操 作简单易懂，而且更加直观、形象，能够给实 验者带来深刻的印象。
通过MCGS建立的人机界面如下图 所示：
总结
本论文从问题提出到最终完成，经历了系 统涉及知识的讲解、系统总体设计、系统硬件 设计、系统软件设计、操作界面设计等，任务 明确，思路清晰，行文简明扼要，突出重点。 然而由于时间仓促，加上本人首次接触PLC， 所以难免会有些不合理之处，还恳请老师指导 指正。。
致谢
本论文是在肖世德老师悉心指导下完成的。在课 题完成过程中，导师严谨的治学态度时刻感染着我。 特别是在非常时期，导师在学习、生活不断的支持 和鼓励，这才使我能够顺利的完成毕业设计。导师 积极乐观的人生态度和做人的准则将使我终身受益。 在此谨向我的导师致以崇高的敬意和衷心的感谢。 当然本次毕业设计还要感谢孟文老师、熊鹰老师， 以及冯刘中、刘天豪、刘凯、唐小卫、高巍等同学 对我无私的帮助，正是有了你们的帮助，才使我客 服了毕业设计过程中一个又一个的困难，顺利的完 成了毕业设计。
如图所示为实 验室现有的X-Y 轴伺服运动控制 装置
二、我需要做哪些工作
调研准备和资料搜集 控制方案设计
硬件软件设计
完成论文
三、需要具备哪些知识
1、运动控制技术
运动控制通常是指在复杂条件下，将预定的控制 目标转变成为期望的机械运动。运动控制系统使被控 机械实现精确的位置控制、速度控制、加速度控制、 转矩和力的控制，以及这些被控机械量的综合控制。 运动控制系统的控制目标可能为位置控制、速度 控制、加速度控制和转矩控制等
海阔凭鱼跃 天高任鸟飞
剑心岚作品
最后衷心的感谢大学中关爱我、帮助过 我的每一位人，以及在百忙之中评阅论文和 参加答辩的各位老师、教授！谢谢你们！
五 收获和体会
通过本次毕业设计让我学到了不少东西，特别是分析问题、
解决问题的能力。 也许是自己前期工作没做好的原因，这次的毕业设计很让 我很累，同时也让我明白了研究的辛苦和不易。 由于时间很紧，未能完成实物的组装与调试，感觉非常遗 憾。故而论文主要是理论研究，所以到底对与错还是要靠 食物来检验。当然难免会有错误之处，恳请批评指正。 倘若时间允许，可以进一步开发成三维控制，以及更加强 平面部分人机交流，或者用户输入参数，或者用户编制程 序。
4、软件设计
采用的编程软件是松下PLC配套的 FPWIN GR Version 2.4版本，采用的编程语 言是简单易懂的梯形图语言 。程序部分包 括主程序、点动控制程序、点位控制程序、 平面演示程序四部分。
平面演示部分
（1）结合现实汶川地震，首先选取蜡 烛作为平面演示图形。如下图：
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如上页图将图形分成了10段单独的直线和圆弧，根据坐 标值，计算出了每段的脉冲，再利用PLC的F175直线插补和 F176圆弧插补命令编写出了程序，完成了图形的绘制。真心 希望我的“点亮希望”图形能发挥自己的作用。 由于今年是奥运年，所以第二个图形是奥运五环，如下 图，希望奥运加油，中国加油！编程方法同上。