Исследование цифрового устройства управления двигателем

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность темы. В настоящее время широко наблюдается использование автоматизированных систем и робототехники в промышленности .Тенденция увеличения парка роботов в современном промышленном производстве обусловлена рядом объективных факторов. Как правило, это увеличение производительности труда при сохранении высокого качества продукции и возможность быстрого реагирования на изменения объектов производства и потребительского рынка [1].

Важными вопросами остаются:

- повышение точности выполнения  технологических операций и, как  следствие, улучшение качества;

- исключение влияния человеческого  фактора на поточных производствах,  а также при 

проведении монотонных работ, требующих высокой точности;

- исключение воздействия  вредных факторов на персонал  на производствах с повышенной  опасностью;

Решить многие из них позволит использование в установках сервопривода, управление которым осуществляется посредством микроконтроллера.

Цель работы . Разработать программу управления сервоприводом, который будет использоваться в устройстве изучения свойств поверхности изучаемого объекта. 

Задачи.

1)изучить аппаратные средства  управления на базе ПЛК серии  DVP.

2)изучить сервопривод на базе СП ASD-B2.

3)изучить среду программирования  ПЛК серии DVP WPLSoft.

4)разработать программное обеспечение для микроконтроллера и сервопривода

 

 

 

 

 

1 АППАРАТНЫЕ  СРЕДСТВА

 

1. Программируемые логические контроллеры серии DVP

 

1.1.1 Общие сведения

 

Программируемые логические контроллеры серии DVP являются идеальным средством для построения высокоэффективных систем автоматического управления при минимальных затратах на приобретение оборудования и разработку системы.

Контроллеры способны работать в реальном масштабе времени  и могут быть использованы как для построения узлов локальной автоматики, так и систем распределенного ввода-вывода с организацией обмена данными по RS-485 интерфейсу.

Для удобства отладки и  написания программ разработчики предусмотрели  пакет программирования, который не требует существенных ресурсов компьютера и является простым инструментом для всех категорий специалистов. Используются три языка программирования: LAD (релейно-контактная логика), IL (список инструкций) , SFC (последовательные функциональные схемы).

Серия DVP объединяет в своем составе:

• 6 типов базовых модулей (ЦПУ), отличающихся объемами памяти, быстродействием, количеством встроенных входов-выходов, набором встроенных функций, возможностями расширения системы.

• Широкий спектр модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов.

•10 функциональных карт расширения, обеспечивающих дополнительные возможности. 
Все модули выпускаются в пластиковых корпусах. Монтаж может выполняться на стандартную 35мм профильную шину или на плоскую поверхность. Соединения между модулями выполняются плоскими кабелями или встроенными разъемами.

Контроллеры серии DVP отвечают требованиям международных стандартов UL, CE. Производство DVP сертифицировано по международному стандарту ISO 9001 [3].

 

1.1.2 Обзор процессорных модулей

 

DVP-SS представлен на рис. 1.1.

Сверхкомпактная серия. ЦПУ: 14 точек дискретного ввода/вывода (8DI + 6DO). Модули расширения на 8 и 16 точек ввода/вывода. Модули аналогового ввода/вывода. Два встроенных коммуникационных порта. Большое количество инструкций. Высокоскоростные входы/выходы. Низкая стоимость.

 

Рисунок 1.1.

 

DVP-SA представлен на рис. 1.2.

ЦПУ: 12 точек дискретного  ввода/вывода (8DI + 4DO). Модули расширения общие с серией DVP-SS. Объем памяти программ в 2 раза больше, чем в DVP-SS. Регистров данных в 5 раз больше чем в DVP-SS. Два встроенных потенциометра. Два коммуникационных порта. Большое количество инструкций. Высокоскоростные входы/выходы.

DVP-SX представлен на рис. 1.3.

ЦПУ: 10 точек ввода/вывода (4DI + 2DO + 2AI + 2AO). Встроенный цифровой индикатор, отображающий значение заданного регистра. Имеет такие же функции и характеристики как DVP-SA, плюс процессорный модуль имеет дополнительно 2 аналоговых входа (12 бит) и 2 аналоговых выхода (12 бит).

 

Рисунок 1.2.

Рисунок 1.3.

 

 

DVP-ES представлен на рис. 1.4.

ЦПУ: 14, 24, 32 и 64 точки  дискретного ввода/вывода. Множество модулей расширения с различными комбинациями дискретных точек ввода/вывода (8, 16, 24 и 32 входов/выходов). Два коммуникационных порта. Большое количество инструкций. Высокоскоростные входы/выходы. Низкая стоимость.

DVP-EX представлен на рис 1.5.

ЦПУ: 20 точек ввода/вывода (8DI + 6DO + 4AI + 2AO). Имеет такие же функции и характеристики, как DVP-ES, плюс процессорный модуль имеет дополнительно 4 аналоговых входа (10 бит) и 2 аналоговых выхода (8 бит) Низкая стоимость [3].

 

Рисунок 1.4.

Рисунок 1.5.

 

1.1.3 Встроенные коммуникационные порты

 

Контроллеры DVP имеют два  встроенных последовательных коммуникационных порта (COM1 и COM2) и дополнительный COM3 (в EH серии). Порты могут использоваться для соединения ПЛК с персональным компьютером, операторской панелью  и другими периферийными или  сетевыми устройствами. Спецификация коммуникационных портов дана в таблице 1.1.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.1 - Спецификация коммуникационных портов

 

1.1.4 Специальные модули расширения

 

Модуль аналогового ввода DVP04AD-S (для серий SS/SA/SX) представлен на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6.

 

Тип входа Потенциальный Токовый

Напряжение питания 24 VDC (20.4...28.8VDC)

Кол-во каналов ввода 4 аналоговых входа

Диапазон входного сигнала  ± 10 В ± 20 мА

Диапазон преобразованного сигнала ± 8000 ± 4000

Разрешение 14 бит (1ед=1.25мВ) 13 бит (1ед=5мкА)

Входное сопротивление 200 кОм и выше 250 Ом

Точность 0.5% от полной шкалы при 250С (1% при 0-550С)

Время обновления 3 мс на канал

Изоляция Изолирована цифровая и аналоговая часть.

Между собой каналы не изолированы.

Абсолютный входной диапазон ± 15 В ± 32 мА

Формат цифровых данных 2 х16 бит, 13 значащих бит, среднее значение

Функции диагностики Детектирование верхней и нижней границы

Режим коммуникации RS-485: ASCII/RTU

Соединение с модулем  ЦПУ К одному модулю ЦПУ можно подключить до 8 аналоговых модулей ввода/вывода.

 

Модули аналогового вывода DVP04DA-S и DVP02DA-S (для серий SS/SA/SX) представлен на рис. 1.7.

Рисунок 1.7.

Тип выхода Потенциальный Токовый

Напряжение питания 24 VDC (20.4...28.8VDC)

Кол-во каналов вывода 4 аналоговых выхода, 2 аналоговых выхода

Диапазон входного сигнала  0…10 В 0…20 мА

Диапазон преобразованного сигнала 0…4000 0…4000

Разрешение 12 бит (1ед=2.5мВ) 12 бит (1ед=5мкА)

Выходное сопротивление  0.5 Ом и меньше

Точность 0.5% от полной шкалы при 250С (1% при 0-550С)

Время обновления 3 мс на канал

Выходной ток 20 мА макс. -

Допустимое внешнее сопротивление  1 кОм – 2 МОм 0 - 500 Ом

Изоляция Изолирована цифровая и аналоговая часть.

Между собой каналы не изолированы.

Формат цифровых данных 2 х16 бит, 12 значащих бит

Защита

Потенциальные выходы имеют  защиту от

короткого замыкания, но длительные перегрузки

могут привести к разрушению модуля.

Соединение с модулем  ЦПУ К одному модулю ЦПУ можно подключить до 8 аналоговых модулей ввода/вывода.

 

Температурный модуль (Pt100) DVP04PT-S (для серий SS/SA/SX) представлен на рисунке 1.8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.8.

Тип 0C 0F

Напряжение питания 24 VDC (20.4...28.8VDC)

Кол-во каналов ввода 4 входа

Тип термодатчика Термосопротивление Pt100 (3-х проводное)

Диапазон температур - 200 0C … +600 0C - 328 0F … +1112 0F

Диапазон преобразован-

ного сигнала -2000...6000 -3280...11120

Разрешение 14 бит (1ед=0.10C) 14 бит (1ед=0.180F)

Точность 0.5% от полной шкалы при 250С (1% при 0-550С)

Время обновления 200 мс на канал

Изоляция Изолирована цифровая и аналоговая часть.

Между собой каналы не изолированы.

Формат цифровых данных 2 х16 бит, 13 значащих бит, среднее значение

Функции диагностики Детектирование верхней и нижней границы

Режим коммуникации RS-485: ASCII/RTU

Соединение с модулем  ЦПУ К одному модулю ЦПУ можно подключить до 8 аналоговых модулей ввода/вывода.

 

Модуль аналогового ввода/вывода DVP06ХA-S (для серий SS/SA/SX) представлен на рисунке 1.9.

Рисунок 1.9.

Тип Аналоговые входы, выходы

Напряжение питания 24 VDC (20.4...28.8VDC)

Кол-во каналов ввода/вывода 4 аналоговых входа 2 аналоговых выхода

Диапазон вх./вых. сигнала  ± 10 В ± 20 мА 0…10 В 0…20 мА

Диапазон преобразованного сигнала ± 2000 ± 1000 0…4000

Разрешение 12 бит(5мВ)11 бит(20мкА)12 бит(2.5мВ)12 бит(5мкА)

Вход./вых. сопротивление  200 кОм 250 Ом 0.5 Ом и меньше

Точность 0.5% от полной шкалы при 250С (1% при 0-550С)

Время обновления 3 мс на канал

Выходной ток - 20 мА макс.

Допустимое внешнее

сопротивление - 1 кОм – 2МОм0 - 500Ом

Изоляция Нет.

Абсолютный входной диапазон ± 15 В ± 32 мА -

Формат цифровых данных 2 х16 бит, 13 значащих бит, среднее значение

Функции диагностики Детектирование верхней и нижней границы

Режим коммуникации RS-485: ASCII/RTU

Соединение с модулем  ЦПУ К одному модулю ЦПУ можно подключить до 8 аналоговых модулей ввода/вывода.

 

Температурный модуль (термопары) DVP04TС-S (для серий SS/SA/SX) представлен на рисунке 1.10.

Рисунок 1.10.

Тип 0C 0F

Напряжение питания 24 VDC (20.4...28.8VDC)

Кол-во каналов ввода 4 входа

Тип термодатчика Термопары K(ХА) и J(ЖК) типов

Разрешение 14 бит (1ед=0.1 0C) 14 бит (1ед=0.18 0F)

Точность 0.5% от полной шкалы при 250С (1% при 0-550С)

Время обновления 250 мс на канал

Изоляция Изолирована цифровая и аналоговая часть.

Между собой каналы не изолированы.

Формат цифровых данных 2 х16 бит, 13 значащих бит, среднее значение

Функции диагностики Детектирование верхней и нижней границы

Режим коммуникации RS-485: ASCII/RTU

Соединение с модулем  ЦПУ К одному модулю ЦПУ можно подключить до 8 аналоговых модулей ввода/вывода.

 

Температурный модуль (NTC тип) DVP08RT-S (для  серий SS/SA/SX) представлен на рисунке 1.11.

Рисунок 1.11.

Тип 0C 0F

Напряжение питания 24 VDC (20.4...28.8VDC)

Кол-во каналов ввода 8 входов

Тип термодатчика Термосопротивление с отрицательным

температурным коэффициентом (NTC)

R25=10 кОм: 1) B25/86=3977K (- 20 0C … +100 0C);

2) B25/85=3630K (- 20 0C … +150 0C)

Диапазон преобразованного сигнала

1) -200...1000

2) -200...1500

1) -40...2120

2) -40...3020

Разрешение 12 бит (1ед=0.10C) 12 бит (1ед=0.180F)

Точность 0.5% от полной шкалы при 250С (1% при 0-550С)

Время обновления 200 мс на канал

Изоляция Нет

Формат цифровых данных 2 х16 бит, 13 значащих бит, среднее значение

Функции диагностики Детектирование верхней и нижней границы

Режим коммуникации RS-485: ASCII/RTU

Соединение с модулем  ЦПУ К одному модулю ЦПУ можно подключить до 8 аналоговых модулей ввода/вывода [3].

 

1.2 Сервопривод серии ASD-B

 

1.2.1 Внешний вид сервоусилителя.

Внешний вид сервоусилителя представлен на рисунке 1.12

Рис 1.12

 

1.2.2 Режимы работы сервопривода

 

Сервопривод серии ASDA-B может быть установлен на один из 5-ти одиночных режимов работы или на один из 3-х совмещенных режимов работы. Возможные режимы работы сервопривода показаны в таблице 1.2.1

Таблица 1.2 – Режимы работы сервопривода

Режимы работы

Код режима

Описание режима работы

 

Продолжение таблицы 1.2.

	Управление положением внешним сигналом	P	Управление положением осуществляется внешним импульсным сигналом.
	Управление скоростью	S	Управление скоростью  может осуществляться с помощью  установки задания в параметрах или внешним сигналом -10 ÷ +10 В.Управление фиксированными скоростями осуществляется внешними дискретными сигналами DI (возможно не более трёх заранее заданных скоростей).
	Управление скоростью внутренним заданием	Sz	Управление только фиксированными скоростями осуществляется внешними дискретными сигналами DI (возможно не более трёх заранее заданных скоростей).
	Управление моментом	T	Управление моментом может  осуществляться с помощью установки  задания в параметрах или внешним  сигналом -10 ÷ +10 В.Управление фиксированным  моментом осуществляется внешними дискретными сигналами DI (возможно не более трёх заранее заданных значений момента).
	Управление моментом внутренним заданием	Tz	Управление только фиксированными значениями момента  осуществляется внешними дискретными сигналами DI (возможно не более трёх заранее заданных значений момента).
Совмещённые режимы		S – P	Режим работы по скорости или по положению может быть выбран внешним дискретным сигналом на входе DI (смотрите главу 7 для установки функции дискретных входов).

 

Продолжение таблицы 1.2.

		T - P	Режим работы по моменту или по положению может быть выбран внешним дискретным сигналом на входе DI (смотрите главу 7 для установки функции дискретных входов).
		S - T	Режим работы по скорости или по моменту может быть выбран внешним дискретным сигналом на входе DI (смотрите главу 7 для установки функции дискретных входов).