《机电控制综合实践》报告年至年第学期学院：机械学院专业：机械电子工程班级：报告人：学号：指导教师：印松汪烨张蕾钱华起止日期提交日期：机电控制综合实践（一）设计要求系统主要采用增量式编码器 1000ppr/2500ppr、E10系列200W伺服电机、CTSD E10-B2012-M000步科驱动器、Kinco步科两相步进电机和2M420步进驱动器来控制平台上X 轴、Y轴的移动。
还可以通过 TK6070iK 触摸屏在线控制 X、Y 轴方向上自动和点动的运动，同时触摸屏可在线实时显示在 X、Y 轴上的位移及速度，此外还包括任意位置任意时间的暂停、回零操作和实现按照输入的位移值、速度运动。
系统设计中采用不带“DOG” 点搜索”的回零方式，但是设计了零点和近点，采用了带有 DZRN 回零指令可实现任意状态时回零。
平台在两轴上按照一般速度运动，当达到近点位置时平台改为爬行速度继续运动到零点。
运动时，可以通过触摸屏在线实时控制平台的运动包括 X、Y 轴上的单独和同时运动，X、Y 轴上的单独和同时回零，任意位置的暂停和回零。
在设计期间，组员查阅了大量关于系统设备的参数和功用以及 PLC 的程序指令才能实现这些看似简单的运动，也由此可以看出 PLC 程序软件的功能强大。
(二)设计框图(三)硬件分析1、可编程控制器FX3U-32MFX3U系列是三菱电机适应用户需求开发出来的第三代微型可编程控制器。
它在诸多方面进行了增强。
首先，FX3U系列PLC的基本功能得到了大幅度的提升。
1． CPU处理速度达到了0.065us/基本指令。
2．内置了高达64K步的大容量RAM存储器。
3．通过CC-Link网络的扩展可以实现***多达384点的控制。
4．大幅增加了内部软元件的数量。
FX3U系列PLC中集成了多项业界领先的功能：1．晶体管输出型的基本单元内置了3轴独立100kHz的定位功能，并且增加了新的定位指令：不带DOG搜索的原点回归（ZRN），中断单速定位（DVIT）和表格设定定位（TBL），从而使得定位控制功能更加强大，使用更为方便。
2．FX3U系列专门增强了通信的功能，其内置的编程口可以达到115.2kbps的高速通信，而且可以同时使用3个通信口（包括编程口在内）。
2、CTSD E10-B2012-M000伺服驱动器型号：2M420名称：2M420步进驱动器详细资料及性能指标：2M420细分型两相混合式步进电机驱动器，采用直流20-40v供电，电流小于3A外径42~57毫米的两相混合式步进电机。
此驱动器采用DSP交流伺服驱动器的电流环进行细分控制，电机的转矩波动最小，低速运行很平稳，几乎没有震动和噪音。
高速时力矩也大大高于其它两相驱动器，定位精度高。
广泛适用于纺织机械，激光打标机，激光内雕机，测试设备，电子是设备上。
主要特点：平均电流控制，两相正弦电流驱动输出，直流20-40v供电光电隔离信号输入/输出，有过压、欠压、过流、相同短路保护功能十五档细分和自动半流功能八档输出相电流设置具有脱机命令输人端子电机的扭矩与它的转速有关，而与电机没转的步数无关；高启动转；速高速力矩大。
3、Kinco步科两相2M420步进电机技术参数型号：2S56Q-02741步距角 1.8°± 5%相电流 (A) 1.5保持扭矩 (Nm) 0.5 阻尼扭矩 (Nm) 0.02相电阻 (?) 1.8?10% 相电感 (mH)4.1±20%电机惯量(kg.cm)20.14 电机长度 L(mm)41引线数量 4 绝缘等级 B耐压等级300V AC 1秒最大轴向负载(N) 15最大径向负载 (N) 75 工作环境温度-20°C～ 50°C表面温升最高 80°C (两相接通额定电流) 绝缘阻抗最小100M?, 500V DC重量 (kg) 0.42 引出线长度 (mm) 300±10* 300±54、增量式编码器 1000ppr/2500ppr 增量型编码器由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。
由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转和反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。
编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。
分辨率―编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。
5、E10系列200W伺服电机型号说明E10 200W输入电源主电源单相 220VAC ?15%，50/60Hz控制电源 24VDC ±15%编码器反馈增量式编码器 1000ppr/2500ppr冷却方式 200W、400W自然冷却，400W以上风冷控制方式采用 FOC（磁场定位控制）和 SVPWM（空间矢量调制）通讯功能基于RS-485的ModBus协议，支持广播，CANOPEN协议制动电阻内置制动电阻/可外部制动电阻(主要应用在急速启停场合)保护功能过压、欠压、过流、过载、过热、过速、位置偏差过大、编码器反馈错误、制动率过大、行程超限、EEPROM错误显示及操作 5为指示灯，可外接伺服调试器参数设置 MagicWorks Tuner软件性能速度变动率负载变动率 0～100%:0.1%以下(在额定转速下)电压变动率额定电压±15%:0%(在额定转速下)温度变动率 25?25℃:?0.1%以下(在额定转速下)频率特性 100Hz(JL=JM时)集成PLC控制功能可选输入输出信号位置输出输出类型集电极开路输出，不能分频数字输入7路DI伺服使能、解除报警、顺/逆时针行程限位、内部速度选择、转矩限制选择、齿轮比切换、模式切换、增益切换、脉冲输入禁止、零速锁定、位置偏差清除，可通过IO复用功能寄存器选择数字输出4路DO伺服准备好、报警输出、转矩限制输出、定位完成、速度到达、零速检测输出、制动器解除输出，可通过IO复用功能寄存器选择模拟量输入 1路输入(12位A/D) 模拟量输出－－IP等级 IP20 安装地点无腐蚀性气体、易燃气体、油雾或尘埃等安装方式垂直安装标高海拔≤1000m额定功率(W) 200 伺服电机型号CTSD M16-B2012-M100 适配驱动器CTSD E10-B2012-M000 额定线电压(V) 220额定线电流(A) 1.5 额定转速(rpm) 3000额定力矩(Nm) 0.637 峰值力矩(Nm) 1.3反电势(V/1000rpm) 28 力矩系数(Nm/A) 0.42转子惯量(Kg穖2) 0.17?10-4 绕组(线间)电阻(?) 11.6绕组(线间)电感(mH) 22 电气时间常数(ms) 1.9重量(Kg) 1.11 位置反馈2500ppr绝缘等级Class B（130℃）防护等级IP64使用环境环境温度： -20℃～ +50℃环境湿度：相对湿度<90%（不结霜条件）电机绕组插座绕组引线U(红) V(黄) W(蓝) PE(黄绿/黑)插座编号 1 2 3 4编码器插座信号引线5V 0V B+ Z- U+ Z+ U- A+ V+ W+ V- A- B- W- PE插座编号 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 1颜色红黑绿黄黑棕黄棕黑蓝灰白灰黑蓝黑绿黑白黑E系列E10经济型伺服驱动器1功率0.2～1.0KW；2单相220VAC供电；3支持位置控制、速度控制和转矩控制模式；4内置位置表格功能和多段速功能；5面向应用的控制功能，包括色标捕捉定长运行功能等；6支持RS485 Modbus 协议；7可选支持CANopen总线。
8E10系列200W伺服电机6、TK6100I 触摸屏显示显示类型10”TFT分辨率 (WxH dots) 800 x 480显示亮度 (cd/m2) 300 对比度500:01:00背光类型LED 背光寿命30,000小时显示色彩65536 触控面板类型4线模拟电阻式内存Flash储存器 (MB) 128 DRAM (MB) 64处理器32Bit RISC 400MHz 通讯端口SD 卡插槽无USB 主设备无Mini USB 下载口USB 2.0 x 1以太网络无COM连接端口 Com1: RS-232/RS-485 2w/4w, Com3: RS-485 2w 声音输出无电源输入电源24±20%VDC电源功耗300mA@24VDC 抗震10 to 25Hz(X,Y,Z 方向 2G30分钟) 规格外壳材质工业塑料重量 (kg) 约1.3 kg操作环境防护等级NEMA4 / IP65 欧盟CE认证EN 55022:2006,Class A EN 61000-3-2:2006,EN 61000-3-3:1995+A1:2001+A2:2005 EN 55024:1998+A1:2001+A2:20037、机电综合实践装置（1套）8、万用表（1台）9、实验工具（若干）10、实验连接导线（若干）三、主要元器件名细表五、列出PLC I/O地址分配表，编写PLC程序（包括注释）(一) PLC I/O 地址分配表1、梯形图如下：2、触摸屏设计①主界面②手动控制界面③自动控制界面④各部分功能X轴手动回零Y轴手动回零X、Y轴手动进给位移、速度显示位移、速度设置X、Y轴同时回零手动自动模式切换暂停按钮六、调试流程（包括调试过程中存在的问题、解决问题的思路及办法）调试流程：调试中遇到的问题与反思：1、单轴的自动往复运动，通过接近开关使方向输出端得失电，使得运动到接近开关时，自动反向。
2、不带“DOG 点搜索”的回零：采用的是 DZRN 指令，刚开始后面几个参数一直设的不好，原点回归速度过大，容易事电机空转。
近点与零点的位置不能太近，为了解决这一问题，我们调整了接近开关的位置。
3、随着程序的增多，前后的干扰增大，因为ＰＬＣ是采用扫描的方式读程序，为了避免前后干扰，尽量采用一个输出，多个开关设置的方式。
4、增量方式：采用的是ＤＲＶＡ指令，刚开始一直往反方向运动，为了解决这一问题，改变了驱动器的输出脉冲Ａ＋、Ａ－。
5、在调试中一定要把监视打开，这样可以很方便的找到问题出在哪里，结果错在哪儿，就去找相应程序的状态，这样有便于纠错。