课程设计报告
（运动控制实践设计报告）
学 院：电气工程与自动化学院 题 目：运动控制实践
专业班级：自动化123班 学 号：21号 学生姓名：谢斌
指导老师：朱文虎 、林飞老师
日 期：2015年1月30日星期五
摘 要
我们生活在信息与科技高速发展的信息时代，高科技产品的更新的换代也是
越来越快。作为21世纪的大学生，我们身处这样的环境中，就必须使自己能够适应这个社会所需。自动化作为处在科技前沿的专业，我们学生就要打好基础， 跟上时代的步伐。
分拣控制系统在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。是工业控制及现代物流系统的重要组成部分，实现物料同时进行多口多层连续的分拣。在社会各行业如：物流配送中心、邮局、仓库等行业得到广泛应用。
本文在对熟悉了自动及分拣系统的原理的基础上，根据一定的分拣要求，采用了整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化，设计了一个物料传送及分拣系统。此系统以PLC为主控制器，结合传感器技术，气动装置和位置控制等技术，并运用梯形图编程，实现对铁质、铝质和不同颜色的材料的自动分拣。具有自动化程度高、容易控制、运行稳定、分拣精度高的特点，对不同的分拣对象，稍加修改本系统即可实现要求。
运动控制技术能够快速发展得益于计算机、高速数字处理器、自动控制、网络技术的发展。基于ARM的控制器逐步成为自动化控制领域的主导产品之一。高速、高精度以及具有良好可靠性始终是运动控制技术追求的目标。
随着自动化水平的不断提高，越来越多的工业控制场合需要精确的位置控制。因此，如何更方便、更准确地实现位置控制是工业控制领域内的一个重要问题。伺服系统是以机械运动的驱动设备，伺服电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统,这类系统控制电动机调转速，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。
本文介绍了基于ARM控制的交流伺服系统设计。该控制系统采用Cortex-M3芯片作为控制核心，经keil编程控制伺服电机驱动器，从而对电机的转速位移进行智能化，精确化控制。
以伺服电机、伺服电机驱动器为核心元件，通过伺服驱动器设定出伺服电机所需的各项参量，以达到控制要求。采用松下MINASA系列驱动器，伺服电机为MSMA042A，并通过PLC给出多种控制信号，在实验平台上尽可能体现出伺服电机
的执行控制中各项特性、优点。
为了让我们在实践中学习，自己设计反馈装置以实现物料分拣的控制，并从中深入了解和理解物料分拣的工作原理与流程。从而为进一步实现人机对话，测量以及控制这些自动化的基本控制做基础。从理论到实践，让同学们更好的理解基于PLC的物料分拣控制系统，增长我们的实践和设计能力。所以我们迫切需要一场物料分拣控制系统、基于ARM控制的交流伺服电机、基于PLC控制的交流伺服电机的实战训练，同时，我们还进行了机器人的手动操作及用编程的方式对机器人的运动进行控制。
关键字：
可编程控制器（PLC）；传感器；气动控制；物料分拣控制系统；自动化；运动控制；ARM；Cortex-M3；伺服电机；驱动器；伺服电机；伺服电机驱动器；机器人。
目 录
第一章 基于PLC的物料分拣系统 ......................... 8
1.1 分拣系统的介绍 ....................... 错误！未定义书签。 1.1.1 分拣系统的工作过程概述 .............................. 8 1.1.2 分拣系统的控制要求 .................................. 9 1.2分拣系统的硬件设计 ..................................... 9 1.2.1 PLC的型号选择....................................... 9 1.2.2 I/O模块的选型...................................... 11 1.2.3传感器的简介 ....................................... 13 1.2.4传感器的选择 ....................................... 14 1.2.5 驱动部分的分析与选择 ............................... 15 1.2.6 系统执行机构的分析与选择 ........................... 17 1.2.7 硬件设计及实际模型的建立 ........................... 18 1.2.8 其他元器件及其选择 ................................. 20 1.2.9 I/O接口的选择及PLC的接线 .......................... 21 1.3 物料分拣系统软件设计 ................................. 24 1.3.1 可编程控制器（PLC）的简介 .......................... 24 1.3.2分拣系统的控制要求及其流程图 ........................ 27 1.3.3软件设计及编程...................................... 29 1.4控制系统的安装接线及运行调试 .......................... 29 1.4.1 硬件调试 ........................................... 30
1.4.2 软件调试 ........................................... 30 1.4.3 整体调试 ........................................... 30
第二章 基于ARM控制的交流伺服电机 ..................... 8
2.1 交流伺服电机的控制原理简介 .......................... 31 2.1.1 ARM Cortex-M3简介 ................................ 34 2.1.2 空气开关 .......................................... 34 2.1.3 光耦 .............................................. 35 2.2 系统硬件设计 ....................................... 36 2.2.1 总体设计 .......................................... 36 2.2.2 硬件布局设计 ...................................... 36 2.2.3 强电电路连线设计 .................................. 37 2.2.4强电部分的连线如图所示 ............................. 37 2.2.5电机与伺服电机电源接线 ............................. 37 2.2.6编码器与伺服电机的接线 ............................. 37 2.2.7 ARM核心板电路图 ................................... 38 2.3 系统软件设计 ........................................ 38 2.3.1 交流伺服系统程序框图 .............................. 38 2.3.2 测速方式及原理 .................................... 39 2.3.3 M法数字测速 ...................................... 40 2.3.4 M/T法数字测速..................................... 41 2.4 系统调试及注意事项 ................................. 41
2.4.1系统的调试 .................................... 41