三闭环电机控制系统设计

摘要

本文以详细阐述了MCS-8031为控制芯片，所构成的三闭环直流调速系统，三闭环即转速环，电流环，位置环。包括8031单片机控制电路、复位电路、振荡电路、速度给定电路、光电码盘测速测位置电路、PWM波驱动H桥电路等；在软件的实现上采用PID控制算法模拟ASR,ACR环的作用，并给出程序流程图和具体程序设计。

关键字：单片机直流调速 PID算法

第一章系统结构 (3)

第二章硬件设计 (4)

第一节8031的介绍和ROM扩展 (4)

第二节驱动电路 (5)

第三节给定输入电路 (6)

第四节增量式光电脉冲编码器测速位置 (6)

第五节霍尔传感器测电流 (8)

第六节转速显示电路 (8)

第七节时钟振荡器和复位电路 (9)

第八节电源电路 (10)

第三章系统软件设计 (12)

第一节PWM波产生 (12)

第二节给定速度程序设计 (14)

第三节转速测定 (16)

第四节位置测量 (17)

第五节电流测量程序 (18)

第六节速度显示程序 (18)

第七节PID控制算法 (19)

总结 (25)

参考文献 (26)

第一章系统结构

电子技术的高速发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术进入一个新的阶段。采用单片机控制的调速系统，其控制方案是依靠软件实现的，控制器由可编程功能模块组成，配置和参数调整简单方便，工作稳定。

本系统设计为三闭环调速，即包括电流环，转速环，位置环。测速及位置用固定在主轴上的光电码盘产生脉冲信号，脉冲信号送入8254计数芯片计数，再传输到单片机计算，M/T法可计算出即时速度。这个速度与设定的速度进行比较，得出差值。MCS8031对这个差值进行PID运算，得出控制增量，即用单片机，PID算法实现模拟电路ACR,ASR的功能。计算出PWM输出的占空比，去控制H桥驱动电路，其输出驱动直流电动机。系统硬件结构如下图所示：

第二章 硬件设计

硬件设计部分主要包括了，8031芯片的ROM 扩展， I/O 口的扩展设计，振荡电路和复位电路，H 桥驱动电路，给定输入电路，光电编码器测速、测位置电路，霍尔传感器测电流电路，稳压电源电路，

第一节 8031的介绍和ROM 扩展

本设计采用mcs-8031 单片机8031单片机是Intel 公司生产的MCS-51系列单片机中的一种，除无片内ROM 外，其余特性与MCS-51单片机基本一样，。其结构图如下：

313938373635343332212223242526272829

301110管脚功能介绍：

P0：1.外部扩展存储器时，当做数据总线2.外部扩展存储器时，当作地址总线3.不扩展时，可做一般的I/O 使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。

P1口:只做I/O 口使用：其内部有上拉电阻。

P2口：1.扩展外部存储器时，当作地址总线使用 2.做一般I/O 口使用，其内部有上拉电阻；

P3口： 除了作为I/O 使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置。

ALE/PROG 地址锁存控制信号：在系统扩展时，ALE 用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。ALE 有可能是高电平也有可能是低电平，当ALE 是高电平时，允

许地址锁存信号，当访问外部存储器时，ALE信号负跳变（即由正变负）将P0口上低8位地址信号送入锁存器。当ALE是低电平时，P0

口上的内容和锁存器输出一致。

在没有访问外部存储器期间，ALE以1/6振荡周期频率输出（即6分频），当访问外部存储器以1/12振荡周期输出（12分频）。从这里我们可以看到，当系统没有进行扩展时ALE会以1/6振荡周期的固定频率输出，因此可以做为外部时钟，或者外部定时脉冲使用。

由于无rom,所以必须外接扩展存储器芯片，所以我们采用了外接一个EPROM2764,其具有8kb容量，2764有正常和编程两种工作方式，vcc接+5v,编程电源在编程时接+5v,连接图如下：

74LS373是输出有三态门的锁存器，当使能端C为高电平时，锁存器的数据输出端Q的状态与与数据输入端D相同，当C端从高电平返回到低电平时，输入端的数据就被锁存在锁存器中，数据输入端D的变化不再影响Q端输出。ALE与C端相连,起地址锁存作用。

第二节驱动电路

基于三极管的使用机理和特性，在驱动电机中采用H桥功率驱动电路，H桥功率驱动电路可应用于步进电机、交流电机及直流电机等的驱动．。直流电机控制使用H桥驱动电路，当PWM1为低电平,通过对PWM2输出占空比不同的矩形波使三极管Q1、Q6同时导通Q5导通，从而实现电机正向转动以及转速的控制；同理，当PWM2为高电平,通过对PWM1输出占空比不同的矩形波使三极管Q2、Q3同时导通，Q4导通，从而实现电机反向转动以及转速的控制。

第三节给定输入电路

运用A/D转换芯片将滑动变阻器的模拟电压转换为数字量作为控制直流电机速度的给定值，采用了ADC0809芯片。其连接电路图如下：由于外接存储器，单片机ALE输出为单片机的频率1/12，约为1Mhz，所以需加一个D锁存器，进行二分频，因为ADC0809的最高时间频率不得高于640khz。

4

光电式编码器直接与电动机主轴连接，当电动机转动时，带动码盘旋转，输出一系列的脉冲信号。增量式编码器在码盘上均匀刻着一定数量的

光栅，当电动机旋转时，码盘随之一起转动，可通过光栅的作用，持续不断地开放或封闭光通路，因此，在接收装置的输出端便得到了频率与转速成正比的方波序列，从而得以计算转速。

上面为光电编码器输出脉冲后，由于输出脉冲电平很小，所以经过运放放大后，再经过电平比较器LM339整形，输出与计数器8254所能接收的+5V 电平。脉冲从6口输出。

为了获得转速的方向，可增加一对发光与接收装置，使两对发光与接收装置错开光栅节距的1/4，刚两组脉冲序列A 和B 的相位相差90度，正转时A 相超前B 相，反转时B 相超前A 相。

1.鉴别转向电路

可以采用一个D 锁存器，A 脉冲通入D 端，B 脉冲通入clk 这样，当正转时，Q=1,反转时，Q=0 2.脉冲计数电路

将A ，B 通入与门后，再输入到8254计数芯片计数

B

A

正转时

第五节霍尔传感器测电流

霍尔器件分为霍尔元件和霍尔集成电路两大类，前者是一个简单的霍尔片，使用时需将霍尔电压进行放大，而后者将霍尔片和它的信号处理电路集成在一起，如差分放大器，射极跟随器，其输出伏级电压，可直接使用ADC0809进行转换。本设计采用了霍尔元件，所以需要加上滤波放大电路，由于电机电枢电流有一定的脉动，添加一个采样保持环节，如图示

H为霍尔元件。

第六节转速显示电路

LED数码管的基本组成是半导体发光二极管，它是将若干个发光二极管，按照一定的笔段组合起来构成的一个整体。LED数码管能显示0—9十个数字及部份英文字母。

它由8个发光二极管组成，其中7个长条形的发光二极管排列成“日”字形，另一个发光二极管在整个数码管的右下角，用来显示小数点。根据8个发光二极管的不同连接形式，可以将LED数码管分成共阳极和共阴极两种。将8个发光二极管的阳极都连在一起的称之为共阳极LED数码管；将8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED数码管。

本设计采用了数码管动态显示，这是单片机中应用最为广泛的一种显示方式一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp "的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。

透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上

各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O埠，而且功耗更低。

连接电路图如下如示，PA是8255芯片扩展口，共阴极接法，74ls138为三八译码器

P1.5

P1.6

P1.7

第七节时钟振荡器和复位电路

单片机是一种时序电路，必须提供脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，晶体振荡器接18，19脚，外部时钟振荡器和电容C1，C2构成并联谐振电路，连接在XTAL1.XTAL2脚两端

C1

C2

内部振荡电路复位电路

第八节电源电路

电子产品中常见到的三端稳压集成电路有正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列。78XX,XX就代表它所输出的电压值，能降低电压4-5V

三端IC是指这种稳压用的集成电路只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。

用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少,电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路。该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。

有时在数字78或79后面还有一个M或L，如78M12或79L24,用来区别输出电流和封装形式等，其中78L调系列的最大输出电流为100mA，78M 系列最大输出电流为1A，78系列最大输出电流为1.5A。在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。

2

1u F

4

1u F

本电源模块把220V的交流电转换成低压交流电，然后进行整流滤波，并用7805和7815稳压成所需要的5V和15V的直流电源，供给电机和整个

系统。

第三章系统软件设计

软件具有1个循环主程序，子程序分别为：转速给定子程序，AD转换子程序，速度测定子程序，PID算法子程序，速度显示子程序，Time0溢出中断服务子程序，产生需要的PWM波信号

第一节PWM波产生

使用单片机来控制直流电机的变速，一般采用调节电枢电压的方式，通过单片机控制PWM1，PWM2,产生可变的脉冲，这样电机上的电压也为宽度可变的脉冲电压。根据公式

U=aVCC

其中：U为给定电压；a为脉冲的占空比（0

电动机的电枢电压受单片机输出脉冲控制，实现了利用脉冲宽度调制技术（PWM）进行直流电机的

因为在H桥电路中，只有PWM1与PWM2电平互为相反时电机才能驱动，也就是PWM1与PWM2同为高电平或同为低电平时，都不能工作，

Pwm2

Pwm1

ZKB1

实际占比空应该为，ZKB=ZKB1-ZKB2。在课设的编程中，我们把PWM波的周期定为1ms，占空比分100级可调(N最大值为100)，这样定时器T0每0.01ms产生一次定时中断，每100次中断后，进入下一个PWM波的周期。该子程序流程图

主程序部分中断子程序

PWM1 EQU P1.0

PWM2 EQU P1.1

N EQU R0 ;N用来设定每个pwm周期中断次数

ZKB1 EQU R1 ;正向占空比

ZKB2 EQU R2; 反向占空比

ORG 0000H

SJMP MAIN

ORG 0002H

AJMP T0INT

MAIN: CLR TR0

MOV TMOD #02H;T0,定时器，方式2

MOV ZKB1 n

MOV ZKB2 N-n ;占空比由给定设定

MOV TH0, #156

MOV TL0,#156 ;定时器每0.1ms产生一次中断

SETB EA

SETB ET0

SETB TR0 ; 开启T0计时

T0INT:

DJNZ ZKB1,PW1

DJNZ ZKB2,PW2

RET1

PW1: CLR PWM1

SETB PWM2

RET1

PW2:SETB PWM1

CLR PWM2

RET1

第二节给定速度程序设计

此模块采用通过调节可变电阻，改变输入的电压值，ADC0809把模拟信号转化成数字信号，进而去调节电机的转速工作点，因此此模块的重点就在编程驱动模数转换芯片读取数字信号。ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选

通8路模拟输入之一到比较器。START 上升沿将逐次逼近寄存器复位清零，下降沿启动 A ／D 转换，之后EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。直到A ／D 转换完成，EOC 变为高电平，指示A ／D 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE 输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。采用中断方式读取转换到的数字信号。流程图如下所示：

相应的汇编程序如下: _ST EQU P3.6 _EOC EQU P3.2 _OE EQU P3.7

给定A/D 转化子程序

中断服务子程序

DATA_AD EQU 3000H

ORG 0000H

SJMP MAIN

ORG 0003H

AJMP PINT0

MAIN: SETB EA ;允许总中断

STEB EX0 ;开INT0中断

SETB _OE

SETB _ST ;置OE START 为低电平

CLR P2.7

MOV DPTR,#07FFFH ;选中ADC0809

MOVX @DPTR,A ;启动A/D转换

PINT0: CLR _EOC

MOV DPTR ,#7FFFH

MOVX A, @DPTR ;读取AD转换数值

CALL DELAY

MOV DATA_AD,A ;数值存储 30H单元

DELAY: MOV R5,#02H

L1: MOV R6,#0E0H

L2: DJNZ R6，L2

DJNZ R5,L1

RET

第三节转速测定

m/t法测速综合了m法与t法的长处，既记录测速时间内码盘输出的脉冲数m1，又检测同一时间间隔内高频时钟脉冲数m2。设高频时钟脉冲

的频率为f0，则测速时间。习惯上转速常以每分钟转数来表示，则电机的转速可表示为:

式中，z为电机每转一圈所产生的脉冲数(z=倍频系数×码盘光栅数)，

具体测速方法：在系统中，使用8254计数器，计数器T1,ALE引脚输出的高频脉冲f0，进行mt法测速。8254传感器输出脉冲进行计数，可设计数值为N1,利用方式0计数,使用单片机的T1定时器测高频脉冲的时

间Tt,先往T1置数，确定计数时间，当计数溢出时，中断处理，停止8254的计数，并读出当前计数器值N2,则M1=n1-n2,时间Tt 由T1初值确定M2。 流程图如下：

主程序部分 中断程序

第四节 位置测量

位置测量，同样由光电脉冲传感器输出脉冲计算转角，设初始位置为a,电机转一圈的脉冲数为n1,当计数总数为n 时，位置为n/n1取余数，位置为（a+余数/z*360）

第五节电流测量程序

电流的测量与给定输入的程序基本一样，不同的是，霍尔传感器输出的电压模拟量接ADC0809的INT-1引脚，需置A2 A1 A0 = 001,选通INT-1通道后，再启动ADC.

第六节速度显示程序

在本单片机系统中，八段数码管直接与单片机连接的，采用软件编码动态扫描的方式进行工作，字形表是通过对字形的编码，由软件实现，由八段数码管实现字符的显示。根据测量的转速值，向八段引脚中赋予软件编码值，在打开片选引脚使其显示在数码管中，延时一段时间，再关闭片选端，为下一数码管的显示做准备。

ADDR_A EQU 8FFFH ; 8255A口地址

ADDR_K EQU 0BFFFH; 8255A控制字地址

DISPLAY: MOV DPTR,#ADDR_K

MOV A,#80H

MOVX @DPTR , A ;设置控制字

MOV A,R0 ;显示转速千位数字

MOV DTPR,#ZXM

MOVC A ,@A+DPTR

MOV DPTR,#ADDR_A

MOV @DPTR, #8FFFH; 选中8255A口

CLR P1.0 ;译码选中LED

CLR P1.1

CLR P1.2

MOV @DPTR,A ;显示

MOV A,R1 ;显示转速百位数字

MOV DTPR,#ZXM

MOVC A ,@A+DPTR

MOV DPTR,#ADDR_A

MOV @DPTR, #8FFFH; 选中8255A口

SETB P1.0 ;译码选中LED

CLR P1.1

CLR P1.2

MOV @DPTR,A ;显示

MOV A,R3 ;显示转速十位数字

MOV DTPR,#ZXM

MOVC A ,@A+DPTR

MOV DPTR,#ADDR_A

MOV @DPTR, #8FFFH; 选中8255A口

CLR P1.0 ;译码选中LED

SETB P1.1

CLR P1.2

MOV @DPTR,A ;显示

MOV A,R4 ;显示转速个位数字

MOV DTPR,#ZXM

MOVC A ,@A+DPTR

MOV DPTR,#ADDR_A

MOV @DPTR, #8FFFH; 选中8255A口

SETB P1.0 ;译码选中LED

SETB P1.1

CLR P1.2

MOV @DPTR,A ;显示

上面测量的转速，其二进制数为16位数，可通过循环减法实现多字节的除法，将转速的千位，百位，十位，个位存储在R0,R1,R2,R3单元，显示程序如下

第七节PID控制算法

3.1过程控制的基本概念

过程控制――对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制。

一、模拟控制系统

图5-1-1 基本模拟反馈控制回路

被控量的值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进行比较，得

到偏差，模拟调节器依一定控制规律使操作变量变化，以使偏差趋近于零，其输出通过执行器作用于过程。

控制规律用对应的模拟硬件来实现，控制规律的修改需要更换模拟硬件。

二、微机过程控制系统

图5-1-2 微机过程控制系统基本框图

以微型计算机作为控制器。控制规律的实现，是通过软件来完成的。改变控制规律，只要改变相应的程序即可。

三、数字控制系统DDC

图5-1-3 DDC系统构成框图

DDC(Direct Digital Congtrol)系统是计算机用于过程控制的最典型的一种系统。微型计算机通过过程输入通道对一个或多个物理量进行检测，并根据确定的控制规律(算法)进行计算，通过输出通道直接去控制执行机构，使各被控量达到预定的要求。由于计算机的决策直接作用于过程，故称为直接数字控制。

DDC系统也是计算机在工业应用中最普遍的一种形式。

3.2 模拟PID调节器

一、模拟PID控制系统组成

步进电机闭环控制系统方案

几种典型的步进电机闭环控制系统 工业大学 【摘要】系统阐述了步进电动机闭环控制系统的优点，给出了几种典型的闭环控制系统，并提出了步进电动机高精度定位系统的设计思想。 【叙词】步进电机闭环系统／高精度定位 l概述 步进电机是机电一体化产品中的关键元件之一，是一种性能良好的数字化执行元件。它能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移，是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展，步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中，是高科技发展的一个重要环节。 2步进电动机闭环系统与开环系统比较[1- 步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下，步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制，控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点，使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。 但是，步进电机的开环控制无法避免步进电动机本身所固有的缺点，即共振、振荡、失步和难以实现高速。另一方面，开环控制的步进电动机系统的精度要高于分级是很困难的，其定位精度比较低。因此，在精度和稳定性标准要求比较高的系统中，就必须果用闭环控制系统。 步进电动机的闭环控制是采用位置反馈和（或）速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换，可大大改进步进电动机的性能。 在闭环控制的步进电机系统中，或可在具有给定精确度下跟踪和反馈时，扩大工作速度围，或可在给定速度下提高跟踪和定位精度，或可得到极限速度指标和极限精度指标。步进电动机的闭环控制性能与开环控制性能相比，具有如下优点： a．随着输出转矩的增加，二者的速度均以非线性形式下降，但是，闭环控制提高了矩频特性。 b．闭环控制下，输出功率／转矩曲线得以提高，原因是，闭环下，电机励磁转换是以转子位置信息为基础的，电流值决定于电机负载，因此，即使在低速度围，电流也能够充分转换成转矩。 c．闭环控制下，效率一转矩曲线提高。 d．采用闭环控制，可得到比开环控制更高的运行速度，更稳定、更光滑的转速。 e.利用闭环控制，步进电动机可自动地、有效地被加速和减速。 f．闭环控制相对开环控制在快速性方面提高的定量评价，可借助比较Ⅳ步通过某个路径间隔的时间得出： 式中n-步进电动机转换拍数(N>n) g．应用闭环驱动，效率可增到7.8倍，输出功率可增到3.3倍，速度可增到3.6倍。 闭环驱动的步进电机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进电动机。步进电机闭环驱动具有步进电动机开环驱动和直流无刷伺服电机的优点。因此，在可靠性要求很高的位置控

闭环步进电机与伺服电机对比

伺服电机是被现在的工程师们所推崇和津津乐道的，提到运动控制不谈伺服电机几乎不可想象，工程师们痴迷于伺服电机的闭环控制，沉醉于高响应和高速性及高精度的优点，真正地“三高”。但是，正所谓尺有所短，寸有所长，伺服电机也有它不可避免的如下缺陷： 1. 无法静止：由于采用闭环控制，伺服电机本身结构和电机的特性决定，伺服电机在停止时无法绝对静止，在负载扰动小或者伺服电机的参数调试良好的情况下，伺服电机始终在正负1个脉冲之间波动（可以通过观察伺服驱动器上关于编码器位置的数值，它一直在正负1之间波动）。在图像处理场合这就是一个影响精度的因素。 2. 过冲：在由高速转为低速或者静止时，不可避免地要过冲一段距离，然后在纠正回来。当控制器发一个脉冲给伺服电机时，伺服电机往往不是走一个脉冲，而是走3个脉冲，然后在回退2个脉冲。这对那些需要一个脉冲一个脉冲运动的场合，绝对不允许过冲的场合时致命的。 3. 调试复杂：伺服驱动器内动辄上百个参数，使用说明书几百页，着实让新手发怵；更换一个品牌的伺服电机，也会让老手着实头痛。这也为售后服务和维修带来了大量的工作。 4. 低速蠕动：在低速时伺服电机的运行会出现蠕动或者称之为爬行。 而闭环步进电机就完美地解决了以上问题。 由于闭环步进电机不是简单的给步进电机配一个编码器了事，而是按照伺服电机系统的工作原理进行设计和开发。它采用32位的DSP做为主处理器，以保证整个系统的高响应和高速，可以做到每隔25微秒就可以调整一次电机的电流，标配10000个脉冲/圈的编码器，而且是金属码盘的编码器，既保证了精度，也保证了对环境、温度和振动的高适应性、稳定性和可靠性，甚至优于采用玻璃码盘编码器的伺服电机。 首先，闭环步进电机由于是电机的本体是步进电机，在静止时是绝对静止不动的。

闭环步进电机

STEBRO-S convex CONVEX是韩国最大的伺服生产商。主要客户为三星、LG等韩国具代表性的企业。 CONVEX专注为客户提供高精度、高性价比的解决方案。 在韩国液晶、半导体设备上，其产品得到了广泛应用。 1、闭环步进系统特点： *闭环系统 STEBRO-S是闭环控制系统。安装在电机后面的编码器实时反馈电机转子位置，必要时进行位置补偿，是没有失步现象的伺服系统。 *无需增益调整 普通伺服系统为提高性能，必须进行增益调整。增益调整非常耗时，且跟据负载的不同，还可能会出现各种问题。 STEBRO-S充分利用了步进电机的特点，是无需增益调整的伺服系统。特别是普通伺服系统为之困扰的低刚性负载（例如：同步齿形带等），STEBRO-S是最佳选择。

*由负载情况决定的电流控制 STEBRO-S可以跟据负载情况调整电流，使发热量少，且可以提高效率。 *高速响应（高速定位） STEBRO-S对定位指令具有非常强的跟随性，因此定位时间非常短。在频繁启停的应用中，可显著缩短定位时间。 普通的伺服系统会在定位指令与定位响应之间产生延迟，因此，定位结束指令与定位完成之间需要一定时间，从而增加了整定时间，使定位时间变长。

*平稳、高定位精度 STEBRO-S采用高精度编码器，分辨率为10000ppr。 与以往的步进驱动不同，STEBRO-S采用32位DSP芯片做矢量控制及滤波功能，可以在低速下实现无抖动平稳旋转。 *无抖动 STEBRO-S采用步进电机特性，因此，电机停止时会完全静止，无普通伺服的微振动现象。在使用CCD 等高速检测设备中，STEBRO-S停止时不会产生振动，可充分发挥其性能。

DDC单回路PID闭环控制系统的设计及实时仿真课程设计报告

课程设计(综合实验)报告 ( 2011-- 2012 年度第二学期) 名称：过程计算机控制系统 题目：DDC单回路PID闭环控制系统的设计及实时仿真院系：控制与计算机工程学院 班级： 学号： 学生： 指导教师：朱耀春 设计周数：一周 成绩：

日期：2012 年 6 月20 日

一、 课程设计的目的与要求 1.设计目的 在计算机控制系统课程学习的基础上，加强学生的实际动手能力，通过对DDC 直接数字闭环控制的仿真加深对课程容的理解。 2.设计要求 本次课程设计通过多人合作完成DDC 直接数字闭环控制的仿真设计，学会A/D 、D/A 转换模块的使用。通过手动编写PID 运算式掌握数字PID 控制器的设计与整定的方法，并做出模拟计算机对象飞升特性曲线，熟练掌握DDC 单回路控制程序编制及调试方法。 二、 设计正文 1.设计思想 本课程设计利用Turboc2.1开发环境，通过手动编写C 语言程序完成PID 控制器的设计，A/D 、D/A 转换，绘出PID 阶跃响应曲线与被控对象动态特性曲线。整个设计程序模块包含了PID 配置模块，PLCD-780定时采样、定时输出模块，PID 手/自动切换模块（按键控制）及绘图显示模块。 设计中，通过设定合理的PID 参数，控制PLCD-780完成模拟计算机所搭接二阶惯性环节数据的采集，并通过绘图程序获得对象阶跃响应曲线。 2. 设计步骤 （1）前期准备工作 (1.1)配备微型计算机一台，系统软件Windows 98或DOS (不使用无直接I/O 能力的NT 或XP 系统), 装Turbo C 2.0/3.0集成开发环境软件； (1.2)配备模拟计算机一台(XMN-1型), 通用数据采集控制板一块（PLCD-780型）； (1.3)复习Turboc2.0并参照说明书学习PLCD-780的使用 （2） PID 的设计 (2.1)PID 的离散化 理想微分PID 算法的传递函数形式为：??? ? ??++=s T s T K s G d i p 11)( 采用向后差分法对上式进行离散，得出其差分方程形式为： u[k]=u[k-1]+q0*e[2]+q1*e[1]+q2*e[0]; 其中各项系数为： q0=kp*(1+T/Ti+Td/T); q1=-kp*(1+2*Td/T);

环保厕所智能控制系统设计方案

环保厕所智能控制系统设计方案 一、环保厕所控制技术现状 经调研和分析，现在已经使用的由昆明惠云夜光工程有限责任公司研制的发泡式环保厕所存在以下几点缺陷： 1、发泡式环保厕所控制分散，操作不便 发泡式环保厕所设备控制较为分散，仅控制柜就有5个之多。在厕所实际运行和维护过程中，较多的控制柜和烦杂的连线，不仅提高了产品的成本，而且会造成施工、维修、维护上的极大不便。同时，就美观性而言，这样的设计也会使产品的外观大打折扣，难于上档次。操作上也不方便。 2、坑位发泡控制器与信息显示屏的连线较多 发泡式环保厕所的每个坑位发泡控制器都要通过4根连线与厕所的信息显示屏相连，可想而知，随着厕所规模的扩大，坑位的增加，与显示屏的连线数量是惊人的，这不仅会增加成本、提高故障率、造成施工的不便，而且也不符合控制的实用性和先进性，造成系统升级换代，产品智能化的极大制约。 3、无故障自诊断功能 随着企业的发展和市场的扩大，发泡式环保厕所的应用量也会逐渐扩大，厕所维护的工作量也会更为加大，仅靠人力去处理运行中出现的问题，不仅增加维护成本，还费时费力。随着产品的升级，更智能化、现代化的产品的逐步推出，产品急需高可靠性、且具有故障自诊断功能，不仅可以提升产品的档次，而且节省产品的维护成本，从而提高产品的竞争力。 4、无远程监控功能 调查中发现，对于厕所的主管部门或相关单位有时需要了解环保厕所的运行情况或故障排查情况，但又不能立刻到达现场，这就需要各个环保厕所能与相关部门实现远程通信，使得相关的人员不必到达现场也可以完成相应的工作，提高工作效率，符合信息化发展的方向。 二、现有技术改造方案分析 针对以上缺陷，昆明惠云夜光工程有限责任公司，昆明贝灵电子有限责任公司提出了下一代环保厕所设备中央控制系统技术改造方案，经研究，我们认为，这一技术改造方案采用集中控制的方法，由一台中央处理器来完成信号采集、处理和设

步进电机闭环控制系统

步进电机闭环控制系统

几种典型的步进电机闭环控制系统 哈尔滨工业大学 【摘要】系统阐述了步进电动机闭环控制系统的优点，给出了几种典型的闭环控制系统，并提出了步进电动机高精度定位系统的设计思想。【叙词】步进电机闭环系统／高精度定位 l概述 步进电机是机电一体化产品中的关键元件之一，是一种性能良好的数字化执行元件。它能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移，是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展，步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中，是高科技发展的一个重要环节。 2步进电动机闭环系统与开环系统比较[1- 步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下，步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制，控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点，使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。

c．闭环控制下，效率一转矩曲线提高。 d．采用闭环控制，可得到比开环控制更高的运行速度，更稳定、更光滑的转速。 e.利用闭环控制，步进电动机可自动地、有效地被加速和减速。 f．闭环控制相对开环控制在快速性方面提高的定量评价，可借助比较Ⅳ步内通过某个路径间隔的时间得出： 式中n-步进电动机转换拍数(N>n) g．应用闭环驱动，效率可增到7.8倍，输出功率可增到3.3倍，速度可增到3.6倍。 闭环驱动的步进电机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进电动机。步进电机闭环驱动具有步进电动机开环驱动和直流无刷伺服电机的优点。因此，在可靠性要求很高的位置控制系统中，闭环控制的步进电动机将获得广泛应用。3编码器形式的步进电动机阕环控制系统步进电机的闭环控制最早是采用编码器的形式，图1是其原理示意图。初始状态，系统受一相或几相激磁而静止。开始工作后，先把目标位置送入减法计数器；然后，“起动”脉冲信号加到

《闭环控制系统》教案分析

《闭环控制系统》教案分析 一.开环和闭环控制系统的定义分析 二.开环和闭环控制系统的区别及判断方法 三.闭环控制系统的方框结构及与实际系统的对应关系 四.闭环控制系统的各部分结构的基本概念的归纳总结 五.开闭环,自动和手动控制系统的总结 问题研讨1: .人开电灯的控制方式 问提研讨:人打开电灯开关后,不看电灯是否亮不亮,这是一种什么控制? 人打开电灯开关后,要看电灯是否亮不亮,如不亮,要多次开关电灯,甚至检修开关,直到开亮为止,这是一种什么控制? 2.人开汽车 人手握方向盘开汽车是什么控制方式? 人两手离开方向盘去发手机短信,有拐弯时,或有情况时手再扶方向盘,这种开汽车方式是什么控制方式? 问提研讨2: 自动控制系统是否一定是闭环控制? 举例说明之 按照控制的总定义,是否有人参加的控制 系统一定是闭环控制系统?

开环控制系统一定没有检测,反馈回路吗? 水箱水位自动控制系统中,被控对像是水箱吗? 现在有些教材中出现“输出量”的概念,它是什么?它等于被控量吗? 一.开环和闭环控制系统的定义分析 例1. 飞镖（图4-7）是同学们都很熟悉的运动。我们在投掷飞镖时，首先会在脑子里确定一个希望射中的目标，然后再根据场地的情况及自己的经验，控制手臂的投掷动作，将飞镖掷出。显然，在飞镖掷出后，飞镖的飞行就不可控制了，能否命中目标，取决于飞镖在投掷时的初始状态，即投掷者的投掷水平。 实际上，如果我们希望某一事物按照自己的意愿发展，就要对其进行干预，这种根据自己的目的，通过一定的手段使事物沿着某一确定的方向发展，就形成了控制。 二.开环和闭环控制系统的区别及判断方法 开、闭环控制的定义 能将控制的结果反馈回来与希望值进行比较，并根据它们的误差及时调整控制的系统，称为闭环控制系统。而不是将控制的结果反馈回来影响控制作用的系统，称为开环控制系统。系统中将控制的结果反馈回来的部分，称为反馈环节。闭环控制系统都有反馈环节，所以有时又称闭环控制系统为

出入口控制系统设计方案

目录 1.系统概述 (1) 2.系统需求分析 (1) 3.编制依据 (1) 4.方案设计 (1) 4.1系统总体结构 (2) 4.1.1管理层 (2) 4.1.2控制层 (2) 4.1.3执行层 (2) 4.2系统架构图 (2) 4.3设备选型及优势 (3) 4.3.1双门互琐功能 (3) 4.3.2双人同进同出功能 (3) 4.3.3读卡器选型 (3) 4.3.4信号传输 (3) 4.3.5系统控制 (4) 4.3.6持卡人管理 (4) 4.3.7门禁模式管理 (4) 4.4系统设备主要性能指标 (4) 4.4.1Pro3000双门控制器 (5) 4.4.2智能感应卡读卡器JT-MCR-45-32 (6) 4.4.3Winpak门禁控制管理软件 (7) 4.5门禁系统功能 (11) 4.5.1门禁控制 (11) 4.5.2编程管理 (12) 4.5.3卡及持卡人管理 (12) 4.5.4在线监控和报警功能 (12) 4.5.5数据和事件记录查询及生成报表 (13) 4.5.6电子巡更管理 (13)

4.5.7电子地图控制 (13) 4.5.8集成联动 (13) 4.5.9通信及连接 (14)

1.系统概述 门禁系统主要由识别卡、前端设备（读卡器、门状态探测设备、锁具、门禁控制器等）、传输设备、系统管理服务器、管理控制工作站、制卡设备（制卡数码照相机、卡证打印机、制卡工作站）及相关应用软件组成。 2.系统需求分析 门禁系统是保证授权人自由出入、限制未授权人进入未获授权区域、对强行闯入的行为进行报警，从而保证门禁控制区域的安全。门禁系统应该对医院的出入人员进行管理，确保医院的安全、有序是十分必要且必须的。门禁系统需要满足省医院各部门的系统的独立管理，并且实现远程联网管理。医院门禁系统需要与监控系统、报警系统相联动，当门禁系统正常开门时，报警系统撤防，工作人员可以自由工作，当门禁系统非正常开门时，报警系统布防，将报警图像在监控中心的工作站上显示出来，并进行录像。 3.编制依据 《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303-2002） 《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001） 《智能建筑工程质量验收规范》（GB50339-2003） 《安全防范系统验收规则》（GA308-2001） 《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000）《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74-2000） 4.方案设计 本系统在楼内的药库，出入院收费处，计算机室、ICU、NICU、中心供应、手术部等净化区域以及病房护理单元出入口均设门禁控制器，共设置201套出入口控制点。此系统可通过系统设置，完成在紧急情况下，如消防报警发生时，自动开启相关受控门的功能，以便人员及时疏散，确保人身安全。若有人非法进入这

步进电机全闭环控制

半导体器件应用网 https://www.doczj.com/doc/7811178445.html,/news/194498.html 步进电机全闭环控制 【大比特导读】步进电机由于体积精巧、价格低廉、运行稳定，在低端行业 应用广泛，步进电机运动控制实现全闭环，是工控行业的一大难题。 步进电机由于体积精巧、价格低廉、运行稳定，在低端行业应用广泛，步进电机运动控 制实现全闭环，是工控行业的一大难题。 主要问题有两个，原点的不确定性和失步，目前，采用高速光电开关作为步进系统的原点，这个误差在毫米级，所以在精确控制领域，是不能接受的。另外，为了提高运行精度， 步进系统的驱动采用多细分，有的大于16，假如用在往复运动过程中，误差大的惊人。已 经不能适应加工领域。 为此，提出步进电机全闭环控制系统，以适应目前运动控制领域的需求。 1、硬件连接 硬件连接加装编码器，根据细分要求，采用不同等级的解析度编码器进行实时反馈。 2、原点控制 根据编码器的Z信号，识别、计算坐标原点，同数控系统相同，精度可以达到2/编码器解 析度×4。 3、失步控制 根据编码器的反馈数据，实时调整输出脉冲，根据失步调整程度，采取相应办法。 下图是电路原理 4、电路原理描述

半导体器件应用网 电路采用超大规模电路FPGA,输入、输出可以达到兆级的相应频率，电源3.3V,利用2596 开关电源，将24V转为3.3V,方便实用。输入脉冲与反馈脉冲进行4倍频正交解码后计算，及时修正输出脉冲量和频率。 5、应用描述 本电路有两种模式，返回原点模式和运行模式。当原点使能开关置位时，进入原点模式，反之，进入运行模式。 在原点模式，以同步于输入脉冲的频率输出脉冲，当碰到原点开关后，降低输出脉冲频率，根据编码器的Z信号，识别、计算坐标原点。返回原点完成后，输出信号。此信号及其数据在不断电的情况下，永远保持。 在运行模式，以同步于输入脉冲的频率输出脉冲，同时计算反馈数据，假如出现误差，及时修正。另外，大惯量运行时，加减速设置不合理的情况下，可能会及时反向修正。 6、技术指标 (1)输入输出相应频率：≤1M; (2)脉冲同步时间误差：≤10ms;(主要延误在反向修正，不考虑反向修正，≤10us) (3)重定位电气精度：≥2/编码器解析度×4/马达解析度×细分) (4)重定位原点电气精度≥2/编码器解析度×4/马达解析度×细分) (5)适应PNP,NPN接口 (6)适应伺服脉冲控制 (7)适应各种编码其接口 步进电机运动控制一旦解决上述问题，增加数百元成本的情况下可以实现全闭环控制，毫不逊色于伺服系统。特别是其价格低廉、控制简单、寿命长久的特点在某些场合，可能优于伺服系统。

双闭环控制系统设计

双闭环控制系统设计 课程设计报告 电力拖动自动控制系统课程设计 题目：双闭环控制系统设计学生姓名：董长青专业：电气自动化技术专业班级： Z070303 学号： Z07030330 指导教师：姬宣德 日期：2010年03月10日 随着现代工业的发展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得 到了越来越广泛的认同与应用。相对于单闭环系统中不能随心所欲地 控制电流和转矩的动态过程的弱点。双闭环控制则很好的弥补了他的 这一缺陷。 双闭环控制可实现转速和电流两种负反馈的分别作用，从而获得 良好的静，动态性能。其良好的动态性能主要体现在其抗负载扰动以 及抗电网电压扰动之上。正由于双闭环调速的众多优点，所以在此有 必要对其最优化设计进行深入的探讨和研究。本次课程设计目的就是 旨在对双闭环进行最优化的设计。 Summary With the development of modern industry, in the speed area, the concept of dual-loop control has been increasingly widespread recognition and application. Relative to the single closed-loop system can not arbitrarily control the dynamic

process of current and torque weakness. Double closed-loop control is very good to make up for this shortcoming of his. Double-loop speed and current control can achieve the difference of two negative feedback effect, thus get a good static and dynamic performance. The good dynamic performance mainly reflected in its anti-disturbance and anti-grid load over voltage disturbance. Precisely because of the many advantages of Double Closed Loop, so here it is necessary to optimize the design of its depth discussion and study. This course is designed to designed to optimize the double loop design. 一．课程设计设计说明书4 1.1系统性能指标 1.2整流电路4 1.3触发电路的选择和同步5 1.4双闭环控制电路的工作原理6 二. 设计计算书7 2.1整流装置的计算7 2.1.1变压器副方电压7 2.1.2变压器和晶闸管的容量8 2.1.3平波电抗器的电感量8 2.1.4晶闸管保护电路9 2.2 控制电路的计算10

中央控制系统设计方案

中央控制系统设计方案 随着我国经济的迅猛发展，当前专业A V技术的突飞猛进,最近这几年来的表现尤为突出，最明显的就是大屏幕投影显示设备的广泛而迅速的铺开，视迅会议、监控中心等自然不在话下，在机场、街头、广场、商场、娱乐等大型商业设施，大屏幕就如雨后春笋般冒了出来，正在日益逼近老百姓的日常工作和生活起居，大屏幕投影显示设备已经是任何有规模的会议厅、监控中心、现场演出和音乐会及娱乐场所的必备装置；无论是大屏幕前投还是背投，在教育、商务、政府、娱乐等方面都获得广泛应用，在显示效果和规模上体现用户单位的形象和实力，更表现用户单位在先进科技的应用方面已达到国内一流水平。 本系统采用SONY产品系列VPL-PX40高性能数字投影机, 组成大屏幕投影显示系统, 选用彩讯图像信号控制器, 它是特别设计适用于1x2的显示模式, 控制器可输入3组视频信号, 在配套的控制软件操控下, 可将计算器信号或视频信号放至全屏, 形成大画面, 或打开多组窗口, 形成Multi-Window的画面, 展现实时的图像。 本公司的智能集控系统更可使系统操作化烦为简, 操作者只要在一个5.7’彩色触摸屏上“一触即可“，十分简捷方便。如果需要扩展控制更多的设备（如，窗帘、灯光或其他红外、串口控制设备等），只要

增加相应的扩展模块即可。 大屏幕规格: 本技术方案中的大屏幕显示系统是基于SONY公司的VPL-PX40系列的LCD投影机为主体组合而成．VPL-PX40系列LCD投影机采用3片XGA ( 1024x768) 液晶板, 最新的数字TFT技术使投影机具极高的亮度透过率, 提供高亮度输出. 系统配置选用具有高分辨率的投影机、SVS专业背投影显示屏幕、RGB 解像度的图像处理器、A V 矩阵切换器、中央集中控制系统（专用控制软件和无线控制触摸屏）及相关外围设备等组成。 100英寸SVS大屏幕显示屏总体尺寸：2083 mm(宽) x 1575 mm(高), 长宽比为4:3 单屏尺寸：2083 mm(宽) x 1575 mm(高) 组合尺寸：4166mm(宽) x 1575 mm(高) 根据实际工程实施经验，我们建议屏幕底座高度高于80厘米左右，控制台到大屏幕的观看距离不小于4 - 6米。同时，为了方便安装维护，需要提供 4 米以上的安?空间。根据实际场地要求，配备一次反射光学镜，安装空间可减少60%。投影机配备相对应的广角镜头，还可以将安装空间缩短至1.1米左右。 系统功能： 本系统是根据现代化大屏幕显示系统的技术要求和设计目标、场地因素，结合国内现代化显示系统的特点，以及本公司在众多实际大

步进电机全闭环控制系统实现技巧

步进电机全闭环控制系统实现技巧 步进电机因体积精巧、价格低廉、运行稳定等优点在各大行业中得到广泛应用。虽然步进电机已被广泛地应用，但是步进电机运动控制实现全闭环控制仍是工控行业的一大难题。 问题主要体现是原点的不确定性和失步现象。目前，采用高速光电开关作为步进系统的原点，这个误差在毫米级，所以在精确控制领域，是不能接受的。另外，为了提高运行精度，步进电机系统的驱动采用多细分，有的大于16，假如用在往复运动过程中，误差大的惊人。已经不能适应加工领域。 为此，提出步进电机全闭环控制系统，以适应目前运动控制领域的需求。 1、硬件连接 硬件连接加装编码器，根据细分要求，采用不同等级的解析度编码器进行实时反馈。 2、原点控制 根据编码器的Z信号，识别、计算坐标原点，同数控系统相同，精度可以达到2/编码器解析度×4。 3、失步控制

根据编码器的反馈数据，实时调整输出脉冲，根据失步调整程度，采取相应办法。 4、电路原理描述 电路采用超大规模电路FPGA,输入、输出可以达到兆级的相应频率，电源3.3V,利用2596开关电源，将24V转为3.3V,方便实用。输入脉冲与反馈脉冲进行4倍频正交解码后计算，及时修正输出脉冲量和频率。 5、应用描述 本电路有两种模式，返回原点模式和运行模式。当原点使能开关置位时，进入原点模式，反之，进入运行模式。 在原点模式，以同步于输入脉冲的频率输出脉冲，当碰到原点开关后，降低输出脉冲频率，根据编码器的Z信号，识别、计算坐标原点。返回原点完成后，输出信号。此信号及其数据在不断电的情况下，永远保持。 在运行模式，以同步于输入脉冲的频率输出脉冲，同时计算反馈数据，假如出现误差，及时修正。另外，大惯量运行时，加减速设置不合理的情况下，可能会及时反向修正。 6、技术指标 (1)输入输出相应频率：≤1M; (2)脉冲同步时间误差：≤10ms;(主要延误在反向修正，不考虑反向修正，≤10us) (3)重定位电气精度：≥2/编码器解析度×4/马达解析度×

5.2 闭环电子控制系统的设计与应用(1)

如图所示是JN6201集成电路鸡蛋孵化温度控制器电路图，根据该原理图完成1~3题。 1.该电路图作为控制系统的控制（处理）部分是IC JN6201，当JN6201集成输出9脚长时间处于高电平，三极管V2处于截止状态，继电器释放，电热丝通电加热。 2.安装好调试时，先将温度传感器Rt1放入37℃水中，调整电位器Rp1，使继电器触点J-2吸合，再将温度传感器Rt2放入39℃水中，调整Rp2，使继电器触点J-2释放。 3.调试时发现，不管电位器Rp1和Rp2怎么调，继电器J 始终吸合，检查电路元器件安装和接线都正确，用万用表测三极管V2集电极电位，在不同的调试状态分别为2.8V 和0V ，可知电路发生故障的原因是（ B ） A.二极管V6内部断路 B.三极管V3内部击穿（短路） C.电阻R4与三极管V3基极虚焊 D.继电器线圈内部短路 如图所示是运算放大器鸡蛋孵化温度控制器电路图，根据该原理完成4~6题。 4.该电路作为控制系统的输出部分是继电器J 、电热丝等，当电路中集成运放2脚的电位低于3脚的电位，三极管V3处于饱和状态，继电器J 吸合，电热丝通电加热。 上限 V2饱和导通时候Uce 电压降0.2V ，所以留下来给集电极2.8V ，截止时候0V

5.安装好后调试时，将温度传感器Rt 放入39℃水中，调R4，使电压U2=U3，集成运放输出端6脚的电压为0V ，电路实现39℃单点温度控制。 6.调试时发现，将温度传感器Rt 放入高于39℃水中，继电器吸合；将温度传感器Rt 放入低于39℃水中，继电器释放，出现该故障现象的原因可能是（ A ） A.集成运放2脚与3脚接反 B.二极管V4接反 C.电阻R2断路 D.三极管V3损坏 如图所示是晶体管组成的水箱闭环电子控制系统电路，根据该原理图完成7~9题。 7.该电路作为控制系统被控对象的是水箱内的水，水箱的水位从a 点降到b 点的过程中，三极管V1处于饱和状态，三极管V2处于截止状态，继电器触点J-1处于吸合状态。 8.安装调试时，将三个水位探头按图中的高低放入空玻璃杯中，如果电路正常，电路通电后，继电器J 吸合；向玻璃杯中加水，到达a 点时，继电器J 释放；接着将玻璃杯中的水排出，水位降到b 点以上时，继电器J 释放；水位降到b 点以下时，继电器J 吸合。 9.调试时发现，玻璃杯中的水位在b 点以下时，继电器J 就吸合；水位加到b 点，继电器J 就释放。出现该故障现象的原因是（ D ） A.继电器J 没用 B.三极管V1损坏 C.二极管V3接反 D.电路没接J-1触点，b 点直接接到了电阻R1 如图所示是555集成电路组成的水箱水位闭环电子控制系统电路图， (第4~6题) (第7~9题) R4 10k ?R5 4.7k R3 4.7k

闭环步进伺服电机驱动器参数安装图

SS57 闭环步进驱动器功能使用说明 一、产品简介 1.1概述 SS57闭环步进伺服电机驱动器是一能机电全新推出的SS混合伺服系列产品，采用行业最新的Cotex-M4ARM核处理器，主频高达80MHz，使得驱动器对外部响应频率最高可达500KHz，用以适配57闭环步进电机，从而使电机具有高精度，快响应，不失步，停止时绝对静止等优良特性，是当前业内同类产品中特性表现极其优异的一款产品。 1.2闭环步进伺服电机驱动器特点 ◆全新Cotex-M4ARM核技术32位处理器◆主频高达80MHZ ◆电机最高空载运行速度达4000转◆电机响应频率最高达500KHZ以上 ◆输出电流最高达7A◆细分高达25600 ◆输入电压最高75VDC◆双脉冲及脉冲加方向模式切换 ◆报警复位功能◆脉冲，方向，使能兼容5-24V输入 ◆丰富的报警及运行显示讯号◆失步报警输出功能 1.3功能示意图 二、电气、机械和环境指标 2.1闭环步进伺服电机驱动器电气指标 说明项目 SS57 最小值典型值最大值单位

输入电压244875 VDC 驱动电流1-7.0A 输入脉冲频率1-2M Hz 输入脉冲宽度250-5E+8ns 方向信号宽度62.5--μs 输入信号电压 3.6524VDC 输出信号电压--100mA 输出信号电流--30vdc 2.2闭环步进伺服电机驱动器使用环境及参数 冷却方式自然冷却或强制风冷 环境及参数 场合尽量避免粉尘、油雾及腐蚀性气体环境温度－20℃—+40℃ 最高工作温度80℃ 湿度40—90%RH9（不能结露和有水珠）震动 5.9m/s2Max 保存温度-20℃—+50℃ 重量约210克 2.3闭环步进伺服电机驱动器机械安装图 单位：毫米(mm) 图1.安装尺寸图 三、SS57闭环步进驱动器接口和接线介绍 3.1SS57闭环步进驱动器接口与接线示意图

智能照明控制系统设计方案剖析

正奇金融广场 智能照明控制系统 设 计 方 案 书 项目名称：正奇金融广场 项目类别：智能照明控制系统 文本类型：设计方案

概述 *****多功能商业大楼。该大楼智能照明控制系统为地上二至五层，其主要功能区有上百间商铺，走廊，卫生间及一些公共区域。

第一部分：前言 网络时代的发展，应引入智能化的概念。在传统的楼宇自控系统中，一般只包括了综合布线、计算机网络、安防、消防、闭路电视监控等子系统。但近年来，随着经济的发展和科技的进步，人们对照明灯具节能和科学管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在楼宇大厦建设热潮中，各大公司企业和他们的建设者也意识到了智能照明的重要性。商业楼宇大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重更多。使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平。 节能是照明控制系统的最大优势。传统的楼宇公共区域照明工作模式，只能是白天关灯，晚上开灯。而采用了智能照明控制系统后，我们可以根据不同场合、不同的人流量，进行时间段、工作模式的细分，把不必要的照明关掉，在需要时自动开启。同时，系统还能充分利用自然光，自动调节室内照度。控制系统实现了不同工作场合的多种照明工作模式，在保证必要照明的同时，有效减少了灯具的工作时间，节省了不必要的能源开支，也延长了灯具的寿命。 第二部分：商场用电现状 2.1商场用电概述 随着改革开放的不断深入和发展，各行各业正在发生着日新月异的变化，建筑行业的崛起和变化更是来势迅猛、内容纷繁，现代化的建筑千姿百态、造型各异并逐步呈现出高、大、全、新的特点。现代建筑的层数越来越高，占地面积越来越大，内部设施越来越完善，功能越来越齐全，所用设备和材料则越来越新。商业建筑的发展必然伴随着照明创新的繁荣，现代商业建筑照明设计的发展趋势

步进电机闭环控制系统

几种典型的步进电机闭环控制系统 哈尔滨工业大学 【摘要】系统阐述了步进电动机闭环控制系统的优点，给出了几种典型的闭环控制系统，并提出了步进电动机高精度定位系统的设计思想。 【叙词】步进电机闭环系统／高精度定位 l概述 步进电机是机电一体化产品中的关键元件之一，是一种性能良好的数字化执行元件。它能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移，是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展，步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中，是高科技发展的一个重要环节。 2步进电动机闭环系统与开环系统比较[1- 步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下，步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制，控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点，使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。 但是，步进电机的开环控制无法避免步进电动机本身所固有的缺点，即共振、振荡、失步和难以实现高速。另一方面，开环控制的步进电动机系统的精度要高于分级是很困难的，其定位精度比较低。因此，在精度和稳定性标准要求比较高的系统中，就必须果用闭环控制系统。 步进电动机的闭环控制是采用位置反馈和（或）速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换，可大大改进步进电动机的性能。 在闭环控制的步进电机系统中，或可在具有给定精确度下跟踪和反馈时，扩大工作速度范围，或可在给定速度下提高跟踪和定位精度，或可得到极限速度指标和极限精度指标。步进电动机的闭环控制性能与开环控制性能相比，具有如下优点： a．随着输出转矩的增加，二者的速度均以非线性形式下降，但是，闭环控制提高了矩频特性。 b．闭环控制下，输出功率／转矩曲线得以提高，原因是，闭环下，电机励磁转换是以转子位置信息为基础的，电流值决定于电机负载，因此，即使在低速度范围内，电流也能够充分转换成转矩。 c．闭环控制下，效率一转矩曲线提高。 d．采用闭环控制，可得到比开环控制更高的运行速度，更稳定、更光滑的转速。 e.利用闭环控制，步进电动机可自动地、有效地被加速和减速。 f．闭环控制相对开环控制在快速性方面提高的定量评价，可借助比较Ⅳ步内通过某个路径间隔的时间得出： 式中n-步进电动机转换拍数(N>n) g．应用闭环驱动，效率可增到7.8倍，输出功率可增到3.3倍，速度可增到3.6倍。 闭环驱动的步进电机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进电动机。步进电机闭环驱动具有步进电动机开环驱动和直流无刷伺服电机的优点。因此，在可靠性要求很高的位置控

浴室系统控制系统方案设计

浴室燃气锅炉控制方案中石化工建设 2015年11月17日 目录

一、系统概述 (3) 二、控制器特点 (3) 三、控制器功能描述 (3) 四、控制器电源条件与安装要求 (7) 五、控制器硬件组成 (7) 六、项目实施与售后服务 (9) 七、配置清单及价格 (11) 一、系统概述 本项目初步设计针燃气锅炉控制系统，本项目的主要工艺设备有： ●适用对象：燃气热水锅炉 二、控制器特点 ◆采用西门子公司的S7-200系列的PLC模块作为核心控制器； ◆显示采用MCGS 7″彩色触摸屏，全中文图文操作界面，多窗口画面系统

工况显示； ◆故障自动识别、直观指示与处理； ◆数据分析、历史运行数据查询方便； ◆具有标准的RS232/485接口/MODBUS协议，实现与楼宇自控或DCS的连 接，实现多台锅炉的群控功能。 三、控制器功能描述 3.1 控制系统监测点 3.2控制系统原理图

缺水：由磁翻板液位计（带低位、低低位、高位、高高位信号）传输到PLC有PLC来控制，当缺水时停止所有设备的运行。 热水泵控制： 水泵为一用一备，在热水管出口直管1。5M处安装压力变送器，信号传输到PLC ，设定压力为2.5公斤，保持管道水压为2.5公斤。过24个小时自动切换。 冷水泵控制： 水泵为一用一备，在热水管出口直管1M处安装压力变送器，信号传输到PLC ，设定压力为2.5公斤，保持管道水压为2.5公斤。过24个小时自动切换。 回水控制： 在回水管上安装一温度传感器和电磁阀，信号传输到PLC，当水温低于45度时打开电磁阀，调节回水温度在55度左右。 定时控制 该系统设有定时自控和非定时自控功能。系统可在24小时设置六组定时工作时段（各时段上班时间、下班时间、锅炉水箱温度上限、下限）； 启动定时功能后，电脑根据当前时间使系统自动进入上班或下班，不同 时段可根据用户设置不同的温度围进行自控。

基于PLC的步进电机控制

2014 ~ 2015 学年第 1 学期 《电气控制及PLC 》课程设计报告 题目：步进电机的PLC控制设计 专业：自动化 班级： 11自动化(1)班 姓名：李勇李亚李新明荆欢 贾伟黄龙飞皇甫趁心 指导教师：江春红 电气工程学院 2014年10月31日

1、任务书

摘要 步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为制执行元件，是电气自动化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。例如，在仪器仪表，机床设备以及计算机的外围设备中（如打印机和绘图仪等），凡需要对转角进行精确控制的情况下，使用步进电机最为理想。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。软件PLC综合了计算机和PLC的开关量控制、模拟量控制、数学运算、数值处理、网络通信、PID调节等功能，通过一个多任务控制内核，提供强大的指令集、快速而准确的扫描周期、可靠的操作和可连接各种I/O系统的及网络的开放式结构。用PLC控制步进电机的定位、转向、调速、细分有很大的优势与前景。此次设计是利用PLC 的控制方法，上位机的监控功能，在试验室进行模拟实现的。试验结果达到了预期的功能。 关键词：软PLC；步进电机；上位机；定位；转向；调速；细分

目录 1引言 0 2.方案论证与对比 0 2.1 方案一 0 2.2 方案二 0 2.3 方案对比与选择 (1) 3、系统设计 (1) 3.1 PLC内部原理 (1) 3.2 二相混合式步进电机工作原理 (3) 3.3 驱动器原理 (4) 3.4硬件与软件设计 (4) 4、组态的设计 (6) 4.1 I/O 口的定义 (6) 4.2 构造数据库 (6) 4.3 建立动画连接 (7) 5、系统功能调试与性能分析 (7) 5.1系统调试中的问题及解决方案 (7) 5.1.1软件调试 (7) 5.1.2、正反转未响应 (8) 5.1.3、定位的误差 (8) 5.1.4、组态设计中的问题 (8) 5.1.5、其它 (8) 6、详细仪器清单 (8) 7、总结与致谢 (8) 参考文献 (10) 附录一梯形图 (11) 附录二源程序 (13)

双闭环流量比值控制系统设计

目录 摘要 0 双闭环流量比值控制系统设计 (1) 1、双闭环比值控制系统的原理与结构组成 (1) 2、课程设计使用的设备 (1) 3、比值系数的计算 (2) 4、设备投运步骤以及实验曲线结果 (2) 5、总结 (6) 6、参考文献 (6)

摘要 在许多生产过程中，工艺上常常要求两种或者两种以上的物料保持一定的比例关系。一旦比例失调，会影响生产的正常进行，造成产量下降，质量降低，能源浪费，环境污染，甚至造成安全事故。 这种自动保持两个或多个参数间比例关系的控制系统就是比值控制所要完成的任务。因此比值控制系统就是用于实现两个或两个以上物料保持一定比例关系的控制系统。需要保持一定比例关系的两种物料中，总有一种起主导作用的物料，称这种物料为主物料，另一种物料在控制过程中跟随主物料的变化而成比例的变化，这种无物料成为从物料。由于主，从物料均为流量参数，又分别成为主物料流量和从物料流量，通常，主物料流量用Q1表示，从物料流量用Q2表示，工艺上要求两物料的比值为K，即K=Q2/Q1.在比值控制精度要求较高而主物料Q1又允许控制的场合，很自然就想到对主物料也进行定值控制，这就形成了双闭环比值系统。在双闭环比值系统中，当主物料Q1受到干扰发生波动时，主物料回路对其进行定值控制，使从物料始终稳定在设定值附近，因此主物料回路是一个定值控制系统，而从物料回路是一个随动控制系统，主物料发生变化时，通过比值器的输出，使从物料回路控制器的设定值也发生变化，从而使从物料随着主物料的变化而成比例的变化。当从物料Q2受到干扰时，和单闭环控制系统一样，经过从物料回路的调节，使从物料稳定在比值器输出值上。双闭环比值控制系统由于实现了主物料Q1的定值控制，克服了干扰的影响，使主物料Q1变化平稳。当然与之成比例的从物料Q2变化也将比较平稳。根据双闭环比值控制系统的优点，它常用在主物料干扰比较频繁的场合，工艺上经常需要升降负荷的场合以及工艺上不允许负荷有较大波动的场合。本实验通过了解双闭环比值控制系统的原理与结构组成，进行双闭环流量比值控制系统设计（包括仪表选型）以及进行比值系数的计算，最后基于WinCC进行监控界面设计，给出不同参数下的响应曲线，根据扰动作用时，记录系统输出的响应曲线。