實(shí)驗(yàn)軌道小車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】

實(shí)驗(yàn)軌道小車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),軌道,小車,運(yùn)動(dòng),控制系統(tǒng),設(shè)計(jì),cad,圖紙,說明書,仿單 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)　 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)年級(jí)： 10級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 題 目： 實(shí)驗(yàn)軌道小車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 日 期： 開題報(bào)告填寫要求 1．開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見； 3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇； 4．有關(guān)年月日等日期，按照如“2012年4月26日”方式填寫。 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫 1500字左右的文獻(xiàn)綜述（包括研究進(jìn)展，選題依據(jù)、目的、意義） 文 獻(xiàn) 綜 述 1、研究進(jìn)展 早期試驗(yàn)軌道小車電氣控制系統(tǒng)多為繼電器—接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長、體積大、成本高等缺陷，無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作，將PLC應(yīng)用[1]到軌道小車電氣控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)軌道小車的自動(dòng)化控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，PLC軌道小車電氣控制系統(tǒng)具有連線簡單，控制速度快，可靠性和可維護(hù)性好，易于安裝、維修和改造等優(yōu)點(diǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，軌道小車不斷擴(kuò)大到各個(gè)領(lǐng)域，從手動(dòng)到自動(dòng)，逐漸形成了機(jī)械化、自動(dòng)化。?? 目前，軌道小車的控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，最早被應(yīng)用的技術(shù)是基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)。在單片機(jī)的基礎(chǔ)上，通過研發(fā)實(shí)現(xiàn)了一種以光電傳感器為敏感原件以AT89C51單片機(jī)為控制核心的電動(dòng)循軌小車的智能控制系統(tǒng)；在基于單片機(jī)的基礎(chǔ)上，使小車的電動(dòng)機(jī)采用PID算法閉環(huán)調(diào)速，形成了對(duì)小車調(diào)速的另一種控制系統(tǒng)。隨著智能控制的不斷發(fā)展，繼而又有人提出了模糊PID控制算法[2]，是控制系統(tǒng)的性能又有了進(jìn)一步的提升；當(dāng)然，還有在工業(yè)中被普遍應(yīng)用的PLC控制系統(tǒng)。 針對(duì)控制系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)在工業(yè)控制中有著非常中重要的作用，由于PLC的功能非常強(qiáng)大，能夠抵抗較強(qiáng)的干擾，可靠性比較高，同時(shí)編程簡單，操作方便，因此在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。目前，隨著科技的不斷進(jìn)步，自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)越來越多的唄應(yīng)用于各種行業(yè)當(dāng)中，西門子控制電機(jī)，基于PLC系統(tǒng)的電機(jī)自動(dòng)控制采用國際標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)[3]，保證了系統(tǒng)的高效性與實(shí)時(shí)性，不但能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)采集的獨(dú)立完成，同時(shí)其抗干擾性的能力比較強(qiáng)，可靠性高，具有非常高的控制精度。 將PLC應(yīng)用到軌道小車電氣控制系統(tǒng)[4]，可實(shí)現(xiàn)軌道小車的自動(dòng)化控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。它功能強(qiáng)大，可擴(kuò)展到多達(dá)128I/O點(diǎn)，且能增加特殊功能模塊或擴(kuò)展板。通信和數(shù)據(jù)連接功能選項(xiàng)使得FX1N在體積、通信和特殊功能模塊等重要的應(yīng)用方面非常完美。本課題主要包括：分析被控對(duì)象和明確系統(tǒng)控制要求；PLC選型；確定系統(tǒng)的I/O[5]設(shè)備的數(shù)量及種類；控制流程設(shè)計(jì)；控制程序設(shè)計(jì)。?PLC在軌道小車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，已經(jīng)在國內(nèi)外工程[6]、工廠中得到實(shí)際應(yīng)用，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值，其智能化和自動(dòng)化的思路值得以后繼續(xù)深入研究和推廣。 實(shí)驗(yàn)軌道小車可以認(rèn)為是半自動(dòng)控制[7]小車的一種，而自能控制小車將是未來的總體趨勢(shì)。目前市場上有應(yīng)用于物流的運(yùn)料只能控制小車，傳統(tǒng)的運(yùn)料小車大都是繼電器控制，而繼電器控制有著接線繁多，故障率高的缺點(diǎn)，且維護(hù)維修不易等缺點(diǎn)。作為目前國內(nèi)控制市場上的主流控制器[8]，plc在市場、技術(shù)、行業(yè)影響等方面有重要作用，利用PLC控制來代替繼電器控制已是大勢(shì)所趨。? 在國際上PLC迅速發(fā)展的形勢(shì)下，我國多數(shù)PLC廠家還沒有擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，能夠參與國際競爭的PLC產(chǎn)品?，其中之一就是研發(fā)實(shí)力不夠。雖然資金投入、生產(chǎn)和質(zhì)量管理等因素也占有非常大的比重，但對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量起著決定性作用的是研發(fā)投入、研發(fā)成果產(chǎn)品化以及生產(chǎn)工藝等。而技術(shù)則是貫穿著其中每一個(gè)環(huán)節(jié)，PLC核心技術(shù)的開發(fā)、產(chǎn)品的后續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)工藝的技術(shù)水平是決定產(chǎn)品質(zhì)量的前提，如何在技術(shù)上進(jìn)一步增強(qiáng)自己的實(shí)力，將是國產(chǎn)品牌取得市場競爭優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。? 依據(jù)得到的樣本分析，初步得出正在使用的眾多PLC的品牌中?，西門子、三菱及omron[9]占據(jù)絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，60%左右的用戶使用了這些品牌的PLC產(chǎn)品，而rockwell/ab[10]、ge-fanuc[11]和富士等品牌也占有相當(dāng)?shù)氖袌龇蓊~。 我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。 2.選題依據(jù) 雖然目前軌道小車很多，但是具有局限性，針對(duì)不同的用途和環(huán)境等都有著較大的影響。本次選題是針對(duì)國家高速列車實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)用途針對(duì)性設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)軌道小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。基于PLC的控制系統(tǒng)能夠精確的控制軌道小車的運(yùn)行速度和運(yùn)行距離，并且操作簡單，運(yùn)行平穩(wěn)，安全性較好，能夠滿足軌道小車裝載精密儀器在實(shí)驗(yàn)室條件下的各項(xiàng)具體參數(shù)要求。 3.選題目的 通過參考其他比較好的控制系統(tǒng)，基于PLC的試驗(yàn)軌道小車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠滿足國家高速列車實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)用途，提高測試條件下小車的運(yùn)行平穩(wěn)精度，為測試條件下測試所得數(shù)據(jù)更加可靠和簡便，改善試驗(yàn)條件下參數(shù)的可靠性和準(zhǔn)確性。 4．選題意義 PLC運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。雖然試驗(yàn)軌道小車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)還只是滿足實(shí)驗(yàn)室用，但基于PLC的控制系統(tǒng)會(huì)被運(yùn)用在各個(gè)行業(yè)，同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。 參考文獻(xiàn) [1]?汪志峰．PLC控制器原理及應(yīng)用[M]．北京?電子工業(yè)出版社??2007。 [2]?楊東,?黃永紅,?張新華,?吉敬華.?用PLC基本指令實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)動(dòng)定位控制的 研究[J].?微計(jì)算機(jī)信息,?2010,?26(2-1):?62-64. 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Chinese?Journal?of?Aeronautics20?(2007)?266-271.? [13]?松下PLC（中國）FP系列用戶手冊(cè).2010? [14]?松下PLC（中國）FP系列編程手冊(cè).2010? [15]?魏大忠,?徐健,?吳任東等.?基于MCT運(yùn)動(dòng)控制器的快速成型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)研究 [J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),?2003(4).?? [16] MS-3直流無刷電機(jī)控制器技術(shù)資料[M.?上海:?常州邁控有限公司 2014.07.? [17]?鄧則名,?鄺穗芳等.?電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].?北京:?機(jī)械工業(yè)出 版社,??2004,?102-199.? [18] 松下GT系列參考手冊(cè).2010 [19] 松下GT系列觸摸屏編程軟件GTWIN操作手冊(cè).2010 2．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 實(shí)驗(yàn)軌道小車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于松下PLC的閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。采用松下PLC邏輯控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)軌道小車運(yùn)動(dòng)速度V、運(yùn)行距離S檢測并反饋的全閉環(huán)控制。松下PLC控制器已經(jīng)使用比較成熟，采用Mewtocol通訊協(xié)議且穩(wěn)定性和安全性可靠，經(jīng)濟(jì)性好，可以選為控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備。該控制系統(tǒng)可以有效地解決控制復(fù)雜、操作不便，控制輸出不穩(wěn)定、控制精度不高等控制系統(tǒng)問題。 本控制系統(tǒng)可以大概分為五個(gè)部分：PLC邏輯控制器部分、直流無刷電機(jī)控制器部分、編碼器檢測反饋部分、觸摸屏人機(jī)交互界面部分、外部硬件控制部分。 ⑴PLC邏輯控制器部分：實(shí)時(shí)接收和處理從編碼器、外部觸發(fā)硬件傳送過來的信號(hào)，內(nèi)部計(jì)算處理數(shù)據(jù)形成相應(yīng)的參數(shù)分別輸送至①模擬量插件：形成相對(duì)應(yīng)的控制電壓，再將控制電壓輸送至直流無刷電機(jī)控制器調(diào)控電機(jī)轉(zhuǎn)速n；②直流無刷控制器：前進(jìn)、后退和制動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)。 ⑵直流無刷控制器部分：接收模擬量插件和PLC傳輸過來的信號(hào)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速n、前進(jìn)、后退和制動(dòng)，即控制實(shí)驗(yàn)軌道小車的運(yùn)行速度V、前進(jìn)、后退和制動(dòng)。 ⑶編碼器檢測反饋部分：實(shí)時(shí)檢測實(shí)驗(yàn)軌道小車的運(yùn)行速度V和運(yùn)行距離S并將數(shù)據(jù)反饋至PLC邏輯控制器。 ⑷觸摸屏人機(jī)交互界面部分：參數(shù)設(shè)置小車運(yùn)行速度V和運(yùn)行距離S參數(shù)，軟件按鈕控制實(shí)驗(yàn)軌道小車的前進(jìn)、后退和制動(dòng)，并實(shí)時(shí)顯示小車的運(yùn)行速度V和運(yùn)行距離S。 ⑸外部硬件控制部分：包括前進(jìn)、后退中的行程開關(guān)和緊急制動(dòng)按鈕。 通過人機(jī)交互界面觸摸屏設(shè)定運(yùn)行速度V和運(yùn)行距離S并以最大且恒定的加速度加速啟動(dòng)，編碼器開始不斷的檢測反饋，比較是否達(dá)到了設(shè)定運(yùn)行速度和運(yùn)行距離，若沒有達(dá)到時(shí)則繼續(xù)以加速，當(dāng)達(dá)到時(shí)則保持運(yùn)行速度運(yùn)行直至達(dá)到指定運(yùn)行距離制動(dòng)停止。該運(yùn)行過程中觸摸屏可實(shí)時(shí)顯示運(yùn)行速度V和運(yùn)行距離S，運(yùn)行遇危險(xiǎn)時(shí)刻可按下硬件的緊急制動(dòng)按鈕，同時(shí)軌道兩端安裝了行程開關(guān)，小車不能在指定地點(diǎn)制動(dòng)而觸碰到行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)被觸發(fā)發(fā)出制動(dòng)信號(hào)，直流無刷控制器控制小車制動(dòng)停止。 閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)通過比較系統(tǒng)行為（輸出）與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能，有效的避免了由于設(shè)備、環(huán)境等外部因素影響產(chǎn)生的誤差，并且能夠較穩(wěn)定的輸出和較精確的達(dá)到技術(shù)要求。 1、 控制系統(tǒng)原理方框圖 ： GT01 觸摸屏 直流無刷 控制器 行程開關(guān) 旋轉(zhuǎn)編碼器 電機(jī)（實(shí)驗(yàn)軌道小車） P L C 緊急制動(dòng)按鈕 2、控制流程圖 指導(dǎo)教師意見： 1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語： 2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 - 8 -