機械電子工程畢業(yè)論文-交直流電動機閉環(huán)控制系統(tǒng)的實驗平臺搭建

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　交直流電動機閉環(huán)控制系統(tǒng)的實驗平臺搭建</p><p><b>　　誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導教師

2、的指導下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設計任務書</b></p><p>　　設計題目： 交直流電動機閉環(huán)控制系統(tǒng)的實驗平臺搭建 </p><p><b

3、>　　1．課題意義及目標</b></p><p>　　控制系統(tǒng)測試平臺所包含的理論知識是我們大學四年中不同階段所學知識的一個綜合承載體。通過對它的分析和研究，能夠使得我們對大學所學的知識有一個很好的復習和鞏固，同時還能夠有一定的延伸。因此這將會是一個非常有意義的過程。 </p><p><b>　　2．主要任務</b></p>&

4、lt;p>　　1、結(jié)合機電一體化實驗室控制系統(tǒng)平臺，研究該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理。</p><p>　　2、完成電路圖和安裝圖設計工作。</p><p><b>　　3、維護實驗室。</b></p><p><b>　　3．主要參考資料</b></p><p>　　[1]張建民,機電一體化系統(tǒng)

5、設計[M].修訂版.北京:理工大學出版社，2008.</p><p>　　[2]陳波時,電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].北京:機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[3]胡壽松，自動控制原理[M].北京:國防工業(yè)出版社，2011 </p><p><b>　　4．進度安排</b></p><p>　　審核人：

6、 年 月 </p><p>　　交直流電動機閉環(huán)控制系統(tǒng)的實驗平臺搭建</p><p>　　摘 要：電動機測試平臺是目前最小電機系統(tǒng)之一，通過對它的結(jié)構(gòu)和工作原理的分析，能夠使得學習者對機電一體化技術(shù)有一個全新的認識。所研究的試驗臺是由四套獨立不同種類的電機測試系統(tǒng)組成的實驗平臺組，因此在這里主要以步進電機實驗平臺的搭建來說明。首先，根據(jù)測試平臺

7、要完成的測試內(nèi)容如：步進電動機的調(diào)速、加載以及定位等來選擇測試平臺所需要的主要組成部件。其次，就是對測試平臺機械部分工裝進行詳細的說明以及主要構(gòu)件的設計。最后，對步進電機測試平臺的控制系統(tǒng)選擇以PLC與IPC來組成的優(yōu)越性的說明，并且完成硬件的選型和控制系統(tǒng)的設計最后搭建起該測試平臺。</p><p>　　關(guān)鍵詞：二相混合步進電動機，S7-200PLC，測試平臺</p><p>　　The

8、 Building of Ac/Dc Motor Closed Loop Control System Testing Platform</p><p>　　Abstract: motor testing platform is one of the smallest motor systems. Through analyzing its structure and working principle, lea

9、rners can have a thoroughly understanding on Mechatronics Technology. The test bed, an experimental platform group, consists of four different kinds of motor testing systems. Therefore, the author illustrated it through

10、the building of stepper motor experimental platform.firstly, the author selected the main components that testing platform needs according to the test </p><p>　　Keywords: two-phase hybrid stepper motor，S7-20

11、0PLC，testing platform</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1緒論3</b></p><p>　　1.1研究的背景和意義3</p><p>　　1.2論文的主要研究的工作4</p><p>　　2電機測試平臺分析6

12、</p><p>　　2.1步進電動機的分析6</p><p>　　2.2主要部件的選擇9</p><p>　　2.2.1電機驅(qū)動器的選擇9</p><p>　　2.2.2磁粉制動器的選擇11</p><p>　　2.2.3傳感器的選擇12</p><p>　　2.3測試平臺的電路圖和

13、安裝圖的設計13</p><p>　　3測試系統(tǒng)機械部分的設計14</p><p>　　3.1機械系統(tǒng)部件的設計14</p><p>　　3.2主要部件的安裝與調(diào)試15</p><p>　　4電機測試平臺控制系統(tǒng)的設計17</p><p>　　4.1控制系統(tǒng)分析17</p><p>

14、　　4.2控制系統(tǒng)設計20</p><p>　　4.2.1控制系統(tǒng)的硬件配置20</p><p>　　4.2.2控制系統(tǒng)的軟件設計21</p><p><b>　　5結(jié)論33</b></p><p><b>　　參考文獻34</b></p><p><b>

15、;　　致謝35</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1研究的背景和意義</p><p>　　傳統(tǒng)的交直流電動機的主要功能是完成能量轉(zhuǎn)換，同時這也是衡量電機性能好壞的最重要的指標。傳統(tǒng)的交直流電動機自從出現(xiàn)就為人們的生活帶來很大的福利，但是隨著社會各行各業(yè)飛速的發(fā)展，對電機又提出了許多新的要求

16、，除了能夠高效率的轉(zhuǎn)換能量以外還要能夠按照人們想象的方式運動。如實現(xiàn)對電機角速度和角位移的控制。而步進電動機就是為迎合人們的這種需要而出現(xiàn)的，同時它也是最早與人工智能控制相結(jié)合的電動機。在二十世紀六七十年代，隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展和高性能材料的應用，科學家們提出了一個新的步進電動機的研究水平，使得適合眾多領(lǐng)域的步進電動機應運而生。而作為永磁式步進電動機和反應式不進電動結(jié)合而來的混合式步進電動機，應用更廣、發(fā)展更迅速。在而二十世紀六七十年

17、代后期，各個工業(yè)發(fā)達國家都將混合式步進電動機作為以一種新興產(chǎn)業(yè)來發(fā)展，使其成為了電動機大家庭中的正式一員。</p><p>　　步進電動機是一種相對比較特殊的電動機，他是依靠接收到的離散的電脈沖信號來控制步進電動機的運轉(zhuǎn)，因此單純的使用通常的直流或交流電源是不能驅(qū)動步進電動機的運轉(zhuǎn)的，它需要專門的驅(qū)動器來為其提供離散的電脈沖信號。每輸送一個電脈沖信號步進電動機就轉(zhuǎn)過一定的角度，實現(xiàn)由脈沖到位移的信號轉(zhuǎn)換。并且步進

18、電動機的這種驅(qū)動能力是不受外界因素影響的，在能力范圍內(nèi)，位移量和點脈沖個數(shù)成線性關(guān)系。因此在數(shù)字控制系統(tǒng)的自動控制中，步進電動機因其定位精確、容易控制、工作可靠得到了廣泛的應用。在工業(yè)以外的其他行業(yè)如:實驗教學、輕工業(yè)、以及石油的行業(yè)也得到了越來越廣泛的應用。工業(yè)生產(chǎn)能否順利高效的進行與步進電機的運行狀況有著直接的關(guān)系，所以我們必須有相應的電機測試平臺來測試電機的主要參數(shù)、性能和運行情況。</p><p>　　隨

19、著步進電動機的廣泛應用，生活中的方方面面都已經(jīng)離不開它的存在。而伴隨而來的就是對電機質(zhì)量和性能的好標準要求。因此我們必須了解步進電動機的重要的性能參數(shù)，來對電機做出改進和升級。這就需要有相應的測試系統(tǒng)為步進電動機的質(zhì)量改進和性能優(yōu)化提供數(shù)據(jù)保障。隨著這些年來專家和學者們的不斷努力以及一些新興技術(shù)的發(fā)展所帶來的依托，電動機性能測試系統(tǒng)有了很大的改進和提升。特別是隨著日益成熟的計算機技術(shù)和大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，PC控制測試技術(shù)日益成為主流測

20、試方法，并且向著更加完善、更加成熟的方向發(fā)展著。</p><p>　　在以前通常會采用一般的指針式儀表，就需要大量的人工操作，例如需要人工讀數(shù)以及處理數(shù)據(jù)然后繪制出相應的曲線或圖形，這是最傳統(tǒng)的電機測試方法。因此存在著很大的弊端，大量的工作都是人工來完成，這就需要測試人員擁有較高的工作經(jīng)驗和高度集中注意力去應對儀表和測試中的一些突發(fā)情況，即使這些條件都滿足，仍然難以保證數(shù)據(jù)的精確度。同時存在著工作效率低，勞動量比

21、較大的缺點。 </p><p>　　還有另外一種比較完善的測量方法。那就是采用一些數(shù)字電壓表、光電智能測速儀以及數(shù)字轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀表等這些相對先進一些的儀器。這類測試大多是由單片機來控制完成的。相比較前一種測試方案來說，不僅測量精度較高，而且自動化程度相對比較高，大大的減少了人為因素的干擾，但是仍舊存在著一些弊端。例如：對測試系統(tǒng)反應比較遲緩，數(shù)據(jù)生成較慢；不具有數(shù)據(jù)處理以及圖像生成的能力。</p>&

22、lt;p>　　在PLC控制不斷優(yōu)化的今天，再結(jié)合計算機輔助控制所組成的測試系統(tǒng)已經(jīng)成為目前來說最高效、快捷的測試方法。首先采用可編程控制器PLC作為主要的控制器，，因為PLC具有強大的控制功能，可以根據(jù)不同的需要來編寫相應的程序，體積小、安裝方便、并且有強勁的通訊能力。其次是計算機輔助監(jiān)控系統(tǒng)的功能越來越強大，能夠存儲實驗過程中的各種數(shù)據(jù)并且進行分析，最后通過比較直觀的方式呈現(xiàn)給操作人員。同時兩者具有故障診斷能力，在出現(xiàn)問題時可以

23、迅速的解決，這樣不僅效率大大的提高，而且得出的結(jié)果的精度相當?shù)母?。因此研究該測試系統(tǒng)具有很高的實用價值和很好的推廣前景。</p><p>　　1.2論文的主要研究的工作</p><p>　　這篇文章是在經(jīng)過查閱大量的參考資料并且借鑒了現(xiàn)有的一些比較先進的電機測試平臺的基礎上來進行研究的。對測試平臺的整體結(jié)構(gòu)進行了設計，同時繪制出了電路連接圖和接線圖，構(gòu)建出了基于先進的MCGS觸摸屏系統(tǒng)輔助

24、PLC控制的新型控制系統(tǒng)?？梢詫崿F(xiàn)對步進電動機的啟停、換向、加減速的調(diào)節(jié)，對電流電壓檢測等功能并且可以繪制速度和位置曲線。論文從以下三個主要方面來進行了詳細的論述：</p><p>　?、烹姍C測試平臺的構(gòu)建。主要測試對象（步進電動機）的詳細剖析，一些主要組成部件的選擇以及安裝圖的設計。</p><p>　?、齐姍C測試平臺的機械部分的設計。主要包括主要測試平臺的主要零部件的設計和機械部分的安

25、裝和調(diào)整。</p><p>　?、请姍C測試平臺的控制系統(tǒng)的設計。主要包括控制系統(tǒng)硬件設施的選擇和系統(tǒng)電氣原理設計，PLC控制程序的編寫以及人機界面的設計。</p><p><b>　　2電機測試平臺分析</b></p><p>　　2.1步進電動機的分析</p><p>　　電磁力為大多數(shù)電動機的動力源泉。步進電動機的運

26、動也同樣需要電磁力，但是有所不同的地方在于它所需要的電磁力是由通電的定子繞組產(chǎn)生的磁場對由磁性材料按照一定形狀做成的轉(zhuǎn)子磁極的吸引力形成的。而交流電動機工作時，定子繞組通電產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場使得轉(zhuǎn)子在其中不停的做切割磁感線運動，因此在其內(nèi)部會形成感應電流。當轉(zhuǎn)子中有感應電流通過時，就會在其周圍形成感應磁場，與通電的定子繞組產(chǎn)生的變化磁場相互作用，從而形成工作所需要的作用力。因為只有在一定的強度的感應電流才能夠形成足夠強的磁場與原

27、磁場相互作用，這就要求交流電動機的旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)速上有一定的限制要求。</p><p>　　對于所有的電動機來說，由于他們的工作原理的差異以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面的區(qū)別，使得電動機產(chǎn)生的作用力可以分為兩種表現(xiàn)形式：一種形式表現(xiàn)為兩個磁場間的相互作用導致了磁場力的產(chǎn)生；另一種形式表現(xiàn)為作用力則是由定/轉(zhuǎn)子間氣隙磁阻的變化產(chǎn)生的，當定子繞組通電時，產(chǎn)生一個單相磁場作用于轉(zhuǎn)子，由于磁場在轉(zhuǎn)子和定子之間的分布要遵循磁阻最小的原則（

28、或磁導最大原則），即磁通總是沿著磁阻最小（磁導最大）的路徑閉合，因此，當轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場的磁極軸線與定子磁極的軸線不重合時，便會有磁阻力作用在轉(zhuǎn)子上并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使其趨于磁阻最小的位置，即兩軸線重合位置，這類似于磁鐵吸引鐵質(zhì)物質(zhì)的現(xiàn)象[1]。對于第一種形式中的定子與轉(zhuǎn)子之間的相互作用的兩個磁場的來源有兩種形式：一種是由磁鐵產(chǎn)生的固定磁場，另一種是由電流通過定子或轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的。如交流電動機，其定子磁場由外加電源產(chǎn)生的電流通過定子繞組產(chǎn)生，轉(zhuǎn)子

29、磁場由感應電流產(chǎn)生。而某些直流電動機，則是定子由磁鐵做成，轉(zhuǎn)子繞組則是由電流通過產(chǎn)生磁場；同步電動機則是定子由電流通過定子繞組產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子由磁鐵（或電磁鐵）做成[2]。以上兩種產(chǎn)生力矩的方式都被用于步進電動機，其中勵磁式步進電動機是</p><p>　　因為步進電動機的工作與內(nèi)部的感應電流沒有關(guān)系，所以可以從步進電動機的構(gòu)造入手，進行一定的改變，并且通過控制流經(jīng)定子繞組的電流，來實現(xiàn)對步進電動機工作的操控。使其

30、在位置和轉(zhuǎn)動方面都能夠滿足人們對步進電動機的要求。而且通過結(jié)構(gòu)上面的設計和改變，可以方便的實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，即實現(xiàn)每輸入一個電脈沖信號，步進電動機就會有一個相應的角位移出現(xiàn)。由于其工作電源是脈沖電壓，因此步進電動機又稱為脈沖電動機。</p><p>　　步進電動機是通過接受專門的驅(qū)動器輸送來的脈沖信號來運動的，因此適合于作用于數(shù)字系統(tǒng)中作為伺服元件。因為步進電動機特殊的工作原理，可以使得步進電動機的轉(zhuǎn)速有一個很大的變化空

31、間，并且能夠快速的完成一寫電動機最基本的動作。例如：啟動、制動和正反轉(zhuǎn)等。步進電動機在設計條件下工作時，各種性能參數(shù)都相對比較的穩(wěn)定，無論外界的因素怎么樣的變化對它都不會有太大的影響。混合式步進電動機是步進電機中性能最為突出的一種，它是結(jié)合了另外兩種步進電動機的工作原理而設計出來的，同時具備兩者的長處?？梢宰龅讲骄嘈《?qū)動轉(zhuǎn)矩大。它又分為兩相、三相和五相,兩相步進角一般為1.8度,三相步進角一般為1.2度,而五相步進角一般為0.72度[

32、3]。本測試平臺就選擇的就是兩相混合式步進電機作為測試對象。因在此著重以兩相混合式步進電機為對象加以分析。</p><p>　　圖2.1.1 步進電機結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2.1.2 步進電機繞組接線圖</p><p>　　如上圖所示A,B兩相繞組沿徑向分相，在N極和S極四個方向分別有2（組）*4（個）平面形狀不規(guī)則、凸起的定子環(huán)繞，以小于9以內(nèi)的數(shù)來對其進

33、行編號，磁極分為兩組，一組稱為A極相，另一組稱為B極相，奇數(shù)分布在A上，偶數(shù)分布在B上，不僅如此，電機的由于要保證穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此不同的磁極都有不同的固定組件，最常見的是五個齒固定有序排列在電機定子上。轉(zhuǎn)子方面，圓形空心磁鐵與幾個方形鐵芯相結(jié)合，在中心處是圓形磁鐵，轉(zhuǎn)動過程中得磁，一般情況下都是兩個固定鐵芯并且分別分布在相對的磁極。因內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要，每個磁鐵上面都會帶有一些小齒，這些齒交叉互補，前一個鐵芯的齒尖剛好和后一個鐵芯的齒槽相對應。

34、轉(zhuǎn)子內(nèi)部均勻排列多個齒，數(shù)量為標準數(shù)，定子與轉(zhuǎn)子的齒間距要保持一致。</p><p>　　當這組電機按A^A→B^B→^AA→^BB→A^A由上到下，由前到后的排列依次通電后，它們正好構(gòu)成一組環(huán)繞，就像循環(huán)組合，此結(jié)構(gòu)需要4個定點，但是只有一支線圈導通即可。當i流經(jīng)線圈內(nèi)部時，會改變電動勢，電動勢此時變?yōu)榇艅觿荩捎谀芰块g的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)子內(nèi)部的永磁鐵與這種轉(zhuǎn)化能量彼此作用產(chǎn)生作用力，這就為電機的轉(zhuǎn)動提供了原動力，還會

35、改變電磁的轉(zhuǎn)矩。電機內(nèi)部的線圈得電產(chǎn)生磁場，磁極異性相互吸引，此時轉(zhuǎn)子與定子真好產(chǎn)生相對磁極，相互吸引，這兩結(jié)構(gòu)組是齒對齒，定子繞組磁極3與轉(zhuǎn)子是齒對槽，定子繞組磁極5與轉(zhuǎn)子是齒對齒，定子繞組磁極7轉(zhuǎn)子是齒對槽每個齒間都是分布、交叉互補排列，因此在轉(zhuǎn)子的S極端，定子繞組磁極1＇產(chǎn)生S極磁場對轉(zhuǎn)子S極產(chǎn)生排斥，因此定子繞組磁極1＇。4因子 轉(zhuǎn) 子 上 共 有 50個 齒 ,其 齒 距 角 為360/50=7.2,定子每個極距所占

36、，此時繼續(xù)得電，N極上齒的排列保持不變，根據(jù)磁極的變化齒的排列方式變?yōu)閷?。磁力線是沿轉(zhuǎn)子N端→A(1)S磁極→導磁環(huán)→A()N磁極→ 轉(zhuǎn)子S端→轉(zhuǎn)子N端,成一閉合曲線。在不同的相，得電和失電會將定子轉(zhuǎn)子互斥排列、磁極打亂，有不同的組合方式，例</p><p>　　該測試平臺選擇了四宏電機有限公司生產(chǎn)的兩相混合式57系57BYGH255-3004B小型步進電動機。</p><p>　　2.

37、2主要部件的選擇</p><p>　　2.2.1電機驅(qū)動器的選擇</p><p>　　步進電動機單獨存在時是無法正常運轉(zhuǎn)的。由于它特殊的工作原理，使得它必須在其他輔助元件的驅(qū)動下才能正常工作。而步進電動機驅(qū)動器和脈沖信號發(fā)生器就是組成驅(qū)動系統(tǒng)的兩個重要組成部分，驅(qū)動器能夠?qū)斔偷拿}沖信號在輸送給電動機前做預處理，從而電機的定子繞組的通電情況能夠按照一定的規(guī)律進行，達到操控的目的。對于整個驅(qū)

38、動系統(tǒng)來說，每一個組成部分的工作能力的好壞都能夠直接的影響到整體的正常運行以及效率的高低。因此對步進電動機驅(qū)動器的選擇方面應該相當?shù)纳髦亍?lt;/p><p>　　本測試平臺選擇了上海四宏電機有限公司生產(chǎn)的AKS230細分驅(qū)動器。該驅(qū)動器具有很多性能突出的地方。該細分驅(qū)動器是專門為目前市場上應用比較多并且也非常受歡迎的混合式步進電動機而設計研發(fā)出來的。主要針對的是混合式步進電動機中的兩相和四相，本測試系統(tǒng)的測試對象就

39、選擇的是四宏電機的57系列中的57BYGH255-3004B，因此特別的吻合。除此之外，由于它利用的是最新型的雙極性電流保持恒定數(shù)值的斬波技術(shù)，這樣就會使得電機的運行環(huán)境相對的比較穩(wěn)定：振動小、精度高、噪聲低。同時它在研發(fā)的時候就為用戶設計了許多不同的細分模式，以供用戶根據(jù)具體情況來選擇，并且開放性非常的好，用戶可以根據(jù)需要對驅(qū)動器的微型電腦進行相應的設定。很人性化同時也非常適用于實驗室測試平臺中。</p><p&g

40、t;　　圖2.2.1 AKS230實物圖</p><p>　　電機驅(qū)動器通過向步進電動機提供脈沖頻率信號和的高低電平信號，以此來達到對電動機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和位置的控制。如上圖所示，該驅(qū)動器的VCC+，GND端為外接直流電源，直流電壓范圍為+20V～+45V。20~40VDC.注：在使用的時候一定要不要讓工作電壓高于四十伏特，以防止在運行的過程中燒壞了模塊, A+，A-端和 B+，B-端為電動機的兩相接口, CP+、

41、CP-：為步進電脈沖輸入端口（上升沿有效，持續(xù)時間＞10μS）, CW+、CW-：是對電機運轉(zhuǎn)方向控制端口，通過對該端子上的高低電平信號的控制來改變電機運轉(zhuǎn)的方向, REST+、REST-：為急停復位端口。</p><p>　　在驅(qū)動器上的紅色部分為驅(qū)動器輸出電流以及驅(qū)動器微步細分數(shù)設定的區(qū)域?？偣灿蠸W1～SW8這八個可以供用戶隨意設定的撥碼開關(guān)，其實前三個撥碼開關(guān)是對驅(qū)動器輸出電流的數(shù)值進行改變用的；SW4是

42、一個特殊功能撥碼開關(guān)，它具有自動半流功能，在通常情況下，為了降低整個驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)熱情況，是系統(tǒng)能夠在一個相對穩(wěn)定的情況下進行；SW5～SW8是對驅(qū)動器微步細分數(shù)設定的撥碼開關(guān)，該部件為用戶提供了七種不同的模式以供用戶自由選擇。具體的輸出電流設定和微步細分數(shù)的設定如下表所示，實驗者在根據(jù)自己需要更換使用數(shù)據(jù)時，應先斷開電源使部件停止。</p><p>　　表2.2.1 細分數(shù)和電流選擇表</p>&l

43、t;p>　　2.2.2磁粉制動器的選擇</p><p>　　該測試系統(tǒng)選擇磁粉制動器來改變負載調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。由于它采用了特殊的結(jié)構(gòu)和工作原理，使得它所傳遞的轉(zhuǎn)矩與激磁電流成線性關(guān)系，可以實現(xiàn)高精度的控制，響應速度快，結(jié)構(gòu)簡單。同時可以輕松的進行大范圍的控制。運行平穩(wěn)，在啟動、運行、制動狀態(tài)下，無振動、無污染、無沖擊、無噪聲。優(yōu)越的耐久性，因采用了耐熱、耐磨耗、耐氧化、耐腐蝕的超合金磁粉因此使用壽命也很長。磁粉制

44、動器除了單純用于啟動、制動之外，還可作速度調(diào)節(jié)、位置控制、過載保護、微動和定位等多種用途。磁粉制動器主要構(gòu)成部分為：內(nèi)外兩個由軸承支撐的旋轉(zhuǎn)體、通有變化電流的線圈以及磁粉。其中起最主要作用的就是磁粉了，激磁線圈在通電的時候會使得磁粉磁化，然后迅速的鏈接在一起成為傳動轉(zhuǎn)矩的新型元件。其工作原理大致可表述為：在沒有變化的電流通過線圈時，則磁粉沒有被磁化會自由的分布在磁粉制動器的內(nèi)部，如果主動轉(zhuǎn)子有旋轉(zhuǎn)，則磁粉由于主轉(zhuǎn)子運動所產(chǎn)生的作用力的作

45、用都分布在主動轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上；當有變化的電流通過線圈時，產(chǎn)生的電磁作用使得磁粉磁化，自由分布的磁粉鏈接起內(nèi)外兩個由軸承支撐的旋轉(zhuǎn)體，使得轉(zhuǎn)矩在他們兩者之間進行傳遞，從而起到減速制動的作用。本測試平臺所選是由蘭陵機</p><p>　　表2.2.2 磁粉制動器詳細參數(shù)表</p><p>　　圖2.2.2 磁粉制動器尺寸圖</p><p>　　2.2.3傳感器的選擇<

46、;/p><p>　　在現(xiàn)代的電機測試中，傳感器的起著越來越重要的作用。為了對電機中的電量和非電量進行檢測，就需要把這些被測量轉(zhuǎn)換成容易比較并且容易傳送的信息。而傳感器在測試系統(tǒng)中就起到這樣的作用。它能夠非常靈敏的捕捉到實驗過程中的各種需要檢測的實驗動態(tài)變化，，并且迅速的做出反應，將這些變化的信息轉(zhuǎn)化成為控制系統(tǒng)所能接收的電信號輸送給控制系統(tǒng)。成為控制系統(tǒng)和測試對象之間的橋梁，形成閉環(huán)。</p><

47、p>　　本測試平臺選擇旋轉(zhuǎn)編碼器作為傳感器。旋轉(zhuǎn)編碼器是一種光電式旋轉(zhuǎn)測量轉(zhuǎn)速裝置并且配合PWM技術(shù)可以達到快速調(diào)速。它是通過感應測試對象（步進電動機）運轉(zhuǎn)過程中的機械參數(shù)，并且快速的將這些信息轉(zhuǎn)化為可編程控制器所能接收的高速脈沖信號。當可編程控制器接收到這些信息的時候，就會啟動它的數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊并且將這些信息儲存起來以供用戶參考。旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出方式有兩種，即單線方式和雙線方式。但是在大多數(shù)情況下都會選擇第二種輸出方式，因為這種方

48、式不僅可以得出電機的旋轉(zhuǎn)速度而且還可以知道它是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。</p><p>　　從編碼器的結(jié)構(gòu)上分析，在它的中心有一個由光學玻璃制成，在上面刻有許多同心碼，每個碼道上都有按一定規(guī)律排列的透光和不透光部分的部件，結(jié)合自身的光電發(fā)射和接受部件，在使用時可以得到將周波平均分成四組的正弦波信號，分別標記為A,B,C,D。將C、D信號反向疊加在A、B兩相上，便可以實現(xiàn)增強穩(wěn)定信號。同時可以通過對比A、B兩相的先后，就可以

49、知道編碼器的旋轉(zhuǎn)方向。該測試平臺所選擇的傳感器是由HENGXIANG OPTICAL生產(chǎn)的K38-J6C2000B8C2旋轉(zhuǎn)編碼器。</p><p>　　圖2.2.3 旋轉(zhuǎn)編碼器尺寸圖</p><p>　　2.3測試平臺的電路圖和安裝圖的設計</p><p>　　測試平臺的的電路圖和安裝圖在附件CAD設計圖紙上有詳細的說明。因此在這里就不予以介紹了。</p&g

50、t;<p>　　3測試系統(tǒng)機械部分的設計</p><p>　　本測試平臺是由機械系統(tǒng)和電路控制系統(tǒng)兩大部分組成的，在整個測試平臺中這兩部分起著至關(guān)重要的作用。在上一章中已經(jīng)對機械系統(tǒng)所需要的主要部件做了選擇。本章重點在于這些部件的安裝和調(diào)試工作，因為所選擇的測試對象是小型的混合式步進電動機，所以為了保證測試方案的可行性和測試數(shù)據(jù)的精確性，這就對機械系統(tǒng)的安裝提出了很高的要求，而系統(tǒng)的穩(wěn)定性則是最為重

51、要的部分。</p><p>　　3.1機械系統(tǒng)部件的設計</p><p>　?。?）測試臺底座設計：</p><p>　　按照測試系統(tǒng)的要求對機械系統(tǒng)搭載的底座設計如下，測試平臺底座是采用鑄鐵加工而成的。測試平臺底座中間的十個孔是分別用來與旋轉(zhuǎn)編碼器的工裝底座、步進電機的工裝底座以及磁粉制動器的機座連接的。尺寸與所選部件的安裝尺寸一致。因為被測試的步進電機在運行時會

52、處于局部高低溫環(huán)境，所以安裝底板的結(jié)構(gòu)為上中下三層不同的材料構(gòu)成：上層為鑄鐵材料構(gòu)成，中層為隔熱材料構(gòu)成，下層仍然為鑄鐵材料構(gòu)成。同時為了將底板的熱變形程度減到最小，在上層的表面還附著一層熱反射材料。整個測試平臺底座是經(jīng)過一次加工成型的，保證了安裝底板的平面度的要求，使得個部件可以精密的安裝，避免了誤差對實驗的準確性造成的影響。下圖為測試臺底座設計圖。</p><p>　　圖3.1.1 測試底板設計圖</p

53、><p>　?。?）測試臺工裝裝配圖：</p><p>　　結(jié)合上面的測試平臺機械系統(tǒng)部件的選型和主要部件的設計后，組裝成如下的機械系統(tǒng)。</p><p>　　圖3.1.2 測試平臺機械系統(tǒng)工裝圖</p><p>　　3.2主要部件的安裝與調(diào)試</p><p>　　因為該測試平臺所選的被測步進電動機為雙軸輸出，所以將旋轉(zhuǎn)編

54、碼器和磁粉制動器分別安裝在步進電動機的兩邊。所選的旋轉(zhuǎn)編碼器為盲孔式的因此通過力矩銷釘直接與步進電機的轉(zhuǎn)軸連接，在連接的時候要嚴格保證中心線在同一個高度以及他們的同軸度要求，否則長期使用會給編碼器造成損壞同時也會給測量帶來很大的誤差。磁粉制動器傳動軸必須要按照水平的方式進行工裝，安裝精度為GB中的H8/f8。它與步進電動機的另外一邊的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器進行銜接，要求在工裝過程中保證同軸度保持在0.05mm左右。具體的解決方式為：</p

55、><p>　?、賹τ谘b配誤差，在安裝好機械部件之后要檢查旋轉(zhuǎn)編碼器、不進電動、磁粉制動器 它們?nèi)齻€的中心線是否在同一高度，如果不在的話要進行微調(diào)，保證同軸度小于0.05mm，然后將它們各自牢固的固定在自己的支撐架上，不允許有松動，工裝配合面的尺寸加工精度要求小于0.01mm。</p><p>　?、趯τ谙到y(tǒng)剛度的問題，測試平臺的底座必須滿足剛度要求，為測試過程提供一個相對平穩(wěn)的環(huán)境，不會應為在

56、測試過程中電機的振動和發(fā)熱現(xiàn)象，使整個測試環(huán)境不穩(wěn)定，依次來影響到測試數(shù)據(jù)的準確性和精度。</p><p>　?、蹖τ诼?lián)軸器的選擇，在進行實驗的過程中可能會因為電機的發(fā)熱而導致測試環(huán)境的溫度發(fā)生變化從而引發(fā)變形問題。使得軸向，徑向的誤差發(fā)生，出現(xiàn)垂直度和同軸度的問題。這就需要使用彈性聯(lián)軸器，來解決上述問題的發(fā)生。但是在工裝的時候要保證同軸度必須小于0.2mm，如果超過了0.2mm就不能使用彈性聯(lián)軸器了。</

57、p><p>　　4電機測試平臺控制系統(tǒng)的設計</p><p><b>　　4.1控制系統(tǒng)分析</b></p><p>　　該測試平臺是為了滿足廣大學生能夠?qū)Σ竭M電機有一個全面而直觀的認識而設計的實驗用設備，因此對控制系統(tǒng)主要有一下幾個方面的要求：</p><p>　　⑴安全性的要求：因為是面向廣大學生用戶的教學用設備，所以安

58、全性應該放在首位。在整個實驗進行發(fā)的過程中控制系統(tǒng)應該保證運行是安全穩(wěn)定的，必須保證事故的發(fā)生率為零。因此當設備在運行的過程中有突發(fā)情況發(fā)生時，系統(tǒng)能夠自動報警并且能夠自動斷開電源連接，是設備停止運轉(zhuǎn)。</p><p>　?、瓶删S護性的要求：控制系統(tǒng)應該具有良好的故障診斷功能當測試平臺的某一個部位發(fā)生故障的時候，用戶就可以根據(jù)控制系統(tǒng)的自我診斷功能及時的發(fā)現(xiàn)問題突發(fā)的地方，迅速的排除故障時系統(tǒng)恢復運行。</

59、p><p>　?、菍崟r性的要求:控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r的監(jiān)測和控制電機測試的過程并且對測試過程中的各種信號進行實時采集并完成做處理，例如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、脈沖個數(shù)等，操作人員只需要通過人機界面就可以看到所有的實驗數(shù)據(jù)并且完成對整個現(xiàn)場設備的控制。</p><p>　　綜上所述，控制系統(tǒng)應該具備實時控制功能，控制系統(tǒng)通過向測試平臺的各個執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送指令來控制整個測試系統(tǒng)的運行，能夠通過人機界面來設定轉(zhuǎn)速值，

60、加載力矩值等各參數(shù)，當做出簡單的改動就可以得到不同的實驗結(jié)果；畫面顯示功能，所有的測試數(shù)據(jù)都能夠在人機界面上通過表格或曲線圖的形式顯現(xiàn)出來；報警顯示功能，當現(xiàn)場設備運行超出允許范圍或是運行發(fā)生故障時，控制系統(tǒng)能以聲光信號報警，提醒操作人員注意，排除故障。</p><p>　　在此基礎上確定了以PLC為主要的控制器，這是因為PLC具有的性能有點很貼切控制系統(tǒng)的要求（①可靠性高，抗干擾能力強。正是由于這一突出的特點，

61、PLC成為了現(xiàn)代電器監(jiān)測和控制系統(tǒng)的首選。PLC無論是在其硬件還是軟件都具有非常完善的抗干擾措施，幾乎能適應各種工業(yè)現(xiàn)場的要求，并且平均安全使用壽命可達10萬小時以上。②可以滿足大多數(shù)情況下的需要，可變性比較強并且在硬件結(jié)構(gòu)上可以根據(jù)實際需要隨意拼接，設計者可以根據(jù)需要靈活選用。③編程方便，易于使用。PLC的編程可采用與繼電控制電路極為相似的梯形圖語言，直觀易懂。④控制系統(tǒng)設計、安裝、調(diào)試方便。PLC中含有大量的“軟元件”，并且可以通過

62、編程代替繁瑣的接線，節(jié)省了空間使得整體結(jié)構(gòu)得到大大的簡化。設計人員可以直接通過編程，催控制系統(tǒng)進行模擬調(diào)試。⑤維修工作量小。PLC具有完善的自診斷、履歷信息存儲監(jiān)視功能?？删幊炭刂破鲗ψ陨砀鱾€部分的狀態(tài)都有顯示，因此無論出現(xiàn)什么情況都可以在第一時間查找到并予以解決）</p><p>　　以PLC和IPC相結(jié)合的控制為整個測試平臺的控制系統(tǒng)。由于PLC 的人機接口功能相對比較較差，為此系統(tǒng)選用專門為工業(yè)現(xiàn)場設計的工

63、業(yè)控制計算機來彌補這一缺點。工業(yè)控制計算機簡稱工控機或 IPC，它適應工業(yè)現(xiàn)場的強烈震動，強電磁場干擾等特點，且可以進行長期的連續(xù)作業(yè)，其軟件資源豐富，人機接口功能極強。并且計算機的軟件和硬件資源十分強大，用戶可以很方便的進行系統(tǒng)開發(fā)和功能擴展，更可以利用計算機的 Windows 操作系統(tǒng)，方便地管理各個試驗過程以及有效控制。 根據(jù)系統(tǒng)的測試臺試驗要求，使用 IPC 作為上位機，用 PLC 作為核心控制器， PLC 與工控機使用數(shù)據(jù)通訊

64、設備連接起來，上位機監(jiān)控畫面的編寫通過使用組態(tài)軟件來完成，同時實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控和人機接口通訊兩個功能。在此電機測試控制系統(tǒng)中，檢測與采集各個信號以及控制各個試驗部件的運行情況由 PLC 來完成此功能，系統(tǒng)的實時檢測和顯示控制由 IPC 和組態(tài)軟件來完成，控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制各個試驗過程和集中管理各種試驗數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能完成對試驗數(shù)據(jù)的采集、顯示和存儲，能夠?qū)ο到y(tǒng)進行自動檢測、自動控制等功能?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。</p>

65、<p>　　圖4.1.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　在整個測試系統(tǒng)中，主要由可編程控制器來完成對整體的控制。一方面，要控制有步進電動機和步進電動機驅(qū)動器所組成的驅(qū)動系統(tǒng)的運行，使得步進電動機的一些性能參數(shù)得以表現(xiàn)出來，然后通過旋轉(zhuǎn)編碼器將這些信息轉(zhuǎn)換成為電脈沖信號輸送給PLC，PLC再將這些信息傳遞給組態(tài)軟件和工控機所組成的人機界面顯示給用戶。另一方面，要控制程控電流源與磁粉制動器的組合，來實

66、現(xiàn)測試過程中對測試對象的加載工作。下圖為控制系統(tǒng)的電氣示意圖。</p><p>　　圖4.1.2 控制系統(tǒng)電氣示意圖</p><p><b>　　4.2控制系統(tǒng)設計</b></p><p>　　4.2.1控制系統(tǒng)的硬件配置</p><p>　?。?）PLC的選型原則</p><p>　　對于整個測

67、試平臺來說，PLC的能力的高低直接影響著整個測試系統(tǒng)能否實現(xiàn)。因此在對PLC的選型上應該著重研究，在選擇PLC的型號時應該注意以下幾點：</p><p>　　①對儲存容量的選擇。一般對控制系統(tǒng)所需要的存儲容量沒有確切的數(shù)字，只能通過估算的方法的出來。算法為輸出總點數(shù)×5＋輸入總點數(shù)×10；如果系統(tǒng)有模擬量的輸入與輸出，則每一路模擬量大概需要80～100字；每個借口通信大約需要200字的容量，最

68、后還需要留出大約60%的富余量。</p><p>　　②信號輸送點個數(shù)的選擇。根據(jù)實際情況需要的點數(shù)再加上12%～22%的空余部分總點數(shù)就構(gòu)成了所需要的總點數(shù)。</p><p>　?、蹖斎?輸出響應時間的選擇。在PLC控制系統(tǒng)中，如果掃描的時間大于系統(tǒng)信號保持的時間，這樣被測信號就不能被掃描到，導致被測信號丟失。因此掃描處理信號的時間越短越好。但是由于輸送電路的滯后現(xiàn)象等因素的存在，使得

69、PLC的輸入/輸出響應時間出現(xiàn)了一定的延遲，開關(guān)量對信號的影響非常的小，基本上不用考慮在影響因素之內(nèi)，但是控制系統(tǒng)中又不都是開關(guān)量，還有模擬量的存在，它的輸入/輸出響應的時間就比較的長，這樣就容易造成信號丟失，特別是在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，這種現(xiàn)象更為突出。</p><p>　?、躊LC主要有兩種不同的組成形式，分別為箱式和模塊式。前一種組成形式價格便宜而模塊式PLC雖然價格相對較貴但是更人性化一些，因此用戶可以根據(jù)實

70、際的需要來選則合適的結(jié)構(gòu)形式的PLC。 </p><p>　　（2）PLC 的選型 </p><p>　　根據(jù)測試平臺控制系統(tǒng)的任務要求，本測試平臺選擇了西門子公司生產(chǎn)的S7-200小型PLC,它在中小型控制電路中應用的時分的廣泛。其控制模塊配置為1 個 CPU 模塊：CPU 224XP CN(6ES7 214-2AD23-0XB8), 該 CPU 集成 14 輸入/10 輸出共 24 個

71、數(shù)字量 I/O 點，可連接 7 個擴展模塊，最大擴展至 168 路數(shù)字量 I/O點或 35 路模擬量 I/O 點，13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，2 路獨立的 100kHz 高速脈沖輸出，6 個獨立的 100kHz 高速計數(shù)器，1 個 RS485 通訊/編程口，同時還具有很多種通訊方式供選擇所以在與外部設備連接通訊方面比較多元化，適用面也比較的廣。 1 個輸出位控模塊：EM253CN（6ES7 253-1AA22-0XA0），提供四種

72、不同的原點尋找方式，因此該型號PLC在位置控制方面絕對會有相當不錯的表現(xiàn)。</p><p><b>　?。?）工控機的選擇</b></p><p>　　該電機測試平臺所選擇的上位機為北京昆侖通態(tài)自動化科技有限公司生產(chǎn)的TPC7062KS,它是一套以嵌入式低功耗CPU為核心（主頻400MHz）的高性能嵌入式一體化觸摸屏。RAM為64M，屏幕的大小為7inch,并且還提前

73、裝載了與之相適應的組態(tài)軟件，可以根據(jù)實際需要設置相應界面和編寫相應的系統(tǒng)，因此具有強大的功能，同時結(jié)構(gòu)簡單安裝方便，很適合應用于教學設備中來使用。</p><p>　?。?）PLC與工控機的連接</p><p>　　在該電機測試系統(tǒng)中，IPC和PLC只有通過硬件順利的連接在一起才能完整靈活的控制和數(shù)據(jù)的傳遞。但是在該控制系統(tǒng)中，所選擇的上位機的串行接口為RS232，所選的西門子PLC的串行

74、接口為RS485，所以要想讓兩者實現(xiàn)溝通就必須想辦法將兩者連接在一起。目前比較適合的解決方法有采用RS485/RS232轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換或者使用西門子公司生產(chǎn)的PC/PPI電纜進行RS485/RS232的通訊接口的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　4.2.2控制系統(tǒng)的軟件設計</p><p><b>　?、臥LC程序</b></p><p>　　PLC

75、軟件程序的編寫是通過STEP 7-Micro/WIN V4.0來完成的。STEP 7-Micro/WIN V4.0是西門子公司為S7-200系列PLC專門開發(fā)出來的編程軟件，具有很強大的功能和人性化的操作界面，用戶在使用時能夠很輕松的入手，并且編程語言非常的豐富。例如： </p><p><b>　?、偬菪螆D編程語言 </b></p><p>　　該 LAD(Ladd

76、er Programming)語言經(jīng)歷多種變化和發(fā)展，最終趨于一種成熟的編程語言。它是以relay-contactor控制系統(tǒng)為的結(jié)構(gòu)圖為基礎演化來的圖形語言，并在此基礎上逐漸發(fā)展和完善，成為了可編程控制器的一中匯編語言。它功能強大，通俗易懂，對操作人員來說很容易上手，這就為工作者節(jié)約了大量的時間而提高了工作效率，并且它對開關(guān)control系統(tǒng)有著更加顯著的優(yōu)勢。 </p><p><b>　?、谡Z句表

77、 </b></p><p>　　計算機作為信息技術(shù)和高科技的產(chǎn)物。它的匯編語言和各種符號語言運用方面都已經(jīng)近乎完善了。而語句表 STL(Statement List)就采用了與之相類似的編程語言，用戶可以直觀地根據(jù)梯形圖寫出助記符語言。 </p><p><b>　?、酃δ軌K圖 </b></p><p>　　功能塊圖 FBD（Fun

78、ction Block Diagram）又稱為思維盒指令。它是一種和電子線路中的思維門電路相似的一種PLC編程語言。通過一些聯(lián)系相對緊密的框圖來代表各種控制條件。 </p><p>　　本文使用 STEP 7-Micro/WIN V4.0 作為編程軟件，控制程序的編寫采用梯形圖編程語言。具體的程序流程如下圖：</p><p>　　圖4.2.1 控制程序塊梯形圖1</p>&l

79、t;p>　　圖4.2.2 控制程序塊梯形圖2</p><p>　　圖4.2.3 控制程序塊梯形圖3</p><p>　　圖4.2.4 控制程序塊梯形圖4</p><p>　　圖4.2.5 控制程序塊梯形圖5</p><p>　　圖4.2.6 控制程序塊梯形圖6</p><p>　　圖4.2.7 控制程序塊梯形圖7

80、</p><p>　　圖4.2.9 控制程序塊梯形圖9</p><p>　　圖4.2.10 控制程序塊梯形圖10</p><p>　　圖4.2.11 控制程序塊梯形圖11</p><p>　　圖4.2.12 控制程序塊梯形圖12</p><p>　　圖4.2.13 控制程序塊梯形圖13</p><p

81、>　　圖4.2.14 控制程序塊梯形圖14</p><p>　　圖4.2.15 控制程序塊梯形圖15</p><p>　　圖4.2.16 控制程序塊梯形圖16</p><p>　　圖4.2.17 控制程序塊梯形圖17</p><p>　　圖4.2.18 控制程序塊梯形圖18</p><p>　　圖4.2.19 控

82、制程序塊梯形圖19</p><p>　　圖表 0.1控制程序塊梯形圖20</p><p>　　⑵PLC內(nèi)部地址分配</p><p>　　在編寫PLC的程序流程圖的時候，對 PLC 內(nèi)部內(nèi)存區(qū)的地址進行了合理分</p><p>　　配，具體情況如下表。</p><p>　　表4.2.1 內(nèi)部內(nèi)存儲地址分配表</p&

83、gt;<p><b>　?、菧y試試驗界面設計</b></p><p>　　該上位機顯示系統(tǒng)采用了MCGS嵌入式組態(tài)軟件，因為①簡單靈活的可視化操作界面。MCGS嵌入版采用全中文、可視化、面向窗口的開發(fā)界面，符合中國人的使用習慣和要求。通過一個個窗口的形式，用戶可以根據(jù)實際的需要來設置不同的工作界面，來滿足同一個實驗不同的測試項目，都能夠清晰直觀的展現(xiàn)給用戶。用戶可以使用系統(tǒng)的缺

84、省構(gòu)架，也可以根據(jù)需要自己組態(tài)配置，生成各種類型和風格的圖形界面。②在其內(nèi)部提供有與外部硬件設備相聯(lián)連接的專用的組件工具箱。通過系統(tǒng)的設定來給予組件相關(guān)的功能來達到對外部與之相聯(lián)接的部件的管理。同時組件工具箱中的組件彼此之間沒有什么依賴關(guān)系，因此在對局部做出改動的時候?qū)τ谡w不會造成影響。③MCGS嵌入版有獨特的“運行策略”窗口，因此設計者可以根據(jù)實際的需要來進行選擇，這樣就能夠?qū)⑾鄬碗s的運行過程分開簡化成為一個個相對簡化的部分同時再

85、結(jié)合它的實時數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換。從而使復雜的過程順暢的進行下去。下圖為針對本測試系統(tǒng)設計出的電機特性測試界面。</p><p>　　圖4.2.21 上位機觸摸屏的主界面</p><p>　　圖4.2.22 加載實驗界面</p><p>　　圖4.2.23 定位實驗界面</p><p>　　圖4.2.24 調(diào)速實驗界面</p>&

86、lt;p><b>　　5結(jié)論</b></p><p>　　通過對步進電機測試平臺結(jié)構(gòu)和功能的預先設想，然后對預想的測試平臺的各個環(huán)節(jié)的可實現(xiàn)性進行了分析。在其滿足可實現(xiàn)的基礎上，首先完成了對測試平臺的主要組成部件的選型和工作原理的分析，說明各部件在整個測試平臺中做起的作用；其次完成了對測試平臺的機械部分的工裝，根據(jù)各部件的尺寸選擇合適的連接件同時在工裝的過程中要滿足每一個部件的安轉(zhuǎn)注意

87、事項和要求；最后是對由PLC和IPC組成的控制系統(tǒng)的設計和連接，根據(jù)測試平臺所要完成的實驗內(nèi)容設計的PLC控制程序的編制以及上位機人機界面畫面的設計。按照預先設計好的接線圖和安裝圖連接在一起組成了最后的步進電機測試平臺。</p><p>　　該測試步進電機測試平臺能夠完成預想的一些實驗內(nèi)容：</p><p>　?、偻ㄟ^簡單的按鈕開關(guān)就可以實現(xiàn)電機的啟動、停止、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制。</p

88、><p>　?、谠摐y試平臺可以來完成步進電機的調(diào)速實驗。使實驗者能夠了解步進電機調(diào)速的方法，了解目標頻率和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系等等。</p><p>　?、墼摐y試平臺可以完成步進電機的加載實驗。使實驗者了解電機的輸出轉(zhuǎn)矩與電機功率及速度的關(guān)系。實驗者可以通過上位機顯示屏上所設計好的加載實驗界面進行整個實驗流程的控制，通過觸摸屏上的拖動滑塊來改變磁粉制動器所提供的負載大小來達到對實驗的調(diào)節(jié)和控制。該測

89、試平臺步進電動機最大輸出轉(zhuǎn)矩為1N·M,當負載大于1N·M時，如果電機無法輸入更大的轉(zhuǎn)矩來平衡負載轉(zhuǎn)矩。這時，電機就會發(fā)生堵轉(zhuǎn)。為防止步進電動機發(fā)生堵轉(zhuǎn)，本平臺將可調(diào)節(jié)的加載值設置為0～0.75N·M之間。</p><p>　?、茉摐y試平臺可以來完成步進電機的定位實驗。使實驗者了解步進電機的定位控制原理。實驗者可以通過上位機觸摸屏設計好的定位實驗控制界面來完成對整個實驗的控制過程。根

90、據(jù)步進電機驅(qū)動器的細分計算出需要給定控制器的脈沖個數(shù)，并將該數(shù)值輸入至定位實驗對應的輸入框內(nèi)令電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，根據(jù)定位實驗窗口顯示的數(shù)值來驗證是否正確。參考文獻</p><p>　　[1]孫冠群，控制電機與特種電機及其控制系統(tǒng)[M].北京:北京大學出版社，2010</p><p>　　[2] 許敬濤, 中小型異步電機自動測試裝置的研制[D]：[碩士學位論文]. 廣州：華南理工大學，1995

91、.5. </p><p>　　[3]張建民,機電一體化系統(tǒng)設計[M].修訂版.北京:理工大學出版社，2008.</p><p>　　[4]張周,常用機電設備液壓與氣動控制系統(tǒng)安裝調(diào)試與維護[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2010.</p><p>　　[5]陳波時,電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].北京:機械工業(yè)出版社，2004</p><p&

92、gt;　　[6]胡壽松，自動控制原理[M].北京:國防工業(yè)出版社，2011 </p><p>　　[7]陳堅，電力電子學—電力電子變換和控制技術(shù)[M].北京:高等教育出版社，2004，(第2版).</p><p>　　[8]徐德金，電機學[M].北京:機械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[9]張世銘,電力拖動直流調(diào)速系統(tǒng)[M].武漢:華中科技大學出版社，1

93、994.</p><p>　　[10]王離九,電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].武漢:華中科技大學出版社，1991.</p><p>　　[11]高正中等, 西門子 S7-200CN PLC編程技術(shù)及工程應用[D]. 北京：電子工業(yè)出</p><p>　　版社，2010.1.</p><p>　　[12] 程子華等,視頻學工控-西門子 S7-20

94、0 PLC 應用技術(shù)[D]. 北京：人民郵電出版社，2010.11.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　首先在這里我最想感謝的就是我的父母，在我的求學之路上他們給了我他們所能給予的一切，在我的日常生活中點點滴滴小事都在為我細心考慮著，而他們對我的唯一的期許就是希望我能健康快樂的生活。這就是我的父母，我最愛的人。馬上就要畢業(yè)走上社會開始我自

95、己的人生之旅了，不再是一個知趣未退的孩子了。我希望他們能夠一直這樣健康快樂的生活著，等來著我用接下來的青春來回報他們給予我的愛。</p><p>　　再次我要感謝在這次畢業(yè)設計中給予我無私幫助的李燁老師?？赡苡捎诖髮W四年的生活過的有點愜意了，所以在學業(yè)上出現(xiàn)的漏洞比較的多因此在得到這個課題的時候還是很頭疼的。但是李老師在第一次與我們碰面的時候就給了我們很大的信心，同時在接下來的日子了給予了我細心的指導，在他的幫助

96、和督促下我才能順利的完成我的畢業(yè)設計課題。同時他博學的知識儲備和風趣的語言風格給我收獲頗豐，所以在此我要向李老師表達我最真摯的謝意。同時我要感謝的是在百忙之中能夠抽出時間審閱我的這篇論文的老師你們辛苦了。</p><p>　　最后我要感謝是我的母校，因為在這里我學會了好多也成長了好的；因為在這里我才能認識這么對愛我的同學和老師；因為在這里我的人生才能有這么一段美好的回憶。所以我要感謝你我的母校我曾經(jīng)灑下青春的地方