THPFJZ-1型实训指导书

天煌科技天煌教仪1目录第一章太阳能基站光照跟随实训模型简介.................................................................................2第二章系统元器件介绍.................................................................................................................2第一节3ND583步进驱动器..........................................................................................2第二节太阳能追踪传感器...........................................................................................8第三章PLC的结构与工作原理....................................................................................................9第四章、S7-200PLC的硬件组成及指令系统............................................................................10第五章、PLC控制系统的设计与故障诊断................................................................................12第六章STEP7MicroWIN软件使用入门..................................................................................13第七章实验步骤...........................................................................................................................20天煌科技天煌教仪2第一章太阳能基站光照跟随实训模型简介一、产品概述太阳能是资源最丰富的可再生能源，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力，充分利用太阳能有利于保持人与自然的和谐相处及能源与环境的协调发展，太阳能光伏发电作为一种零噪声、零污染的绿色能源，正逐步应用于各个领域，形成一种新的产业，而目前尚无与太阳能发电有关的实训设备，本实训装置恰恰填补了这一空白，以准实物的形式展示了光伏发电的原理和构成。该系统由模拟光源、追日跟踪传感器、跟踪传感器控制器、太阳能板二维运动机构、步进电动机、步进电机驱动器和继电器等低压电器组成。二、产品特点该设备利用PLC控制模拟光源运动，实现模拟太阳东升西落的运行轨迹。太阳能电池板上的追日跟踪传感器采集模拟光源的入射角照度信息及位置信息，控制两维运动机构，使太阳能电池板始终跟随着模拟太阳光源。三、技术参数1.太阳能电池规格：120*1202.模拟光源功率：75W3.跟踪方式：双轴，俯仰180°，旋转360°4.跟踪精度：±1.5°5.外形尺寸：2000mm*1200mm*2800mm第二章系统元器件介绍第一节3ND583步进驱动器一、概述3ND583是雷赛公司最新推出的一款采用精密电流控制技术设计的高细分三相步进驱动器，适合驱动57~86机座号的各种品牌的三相步进电机，由于采用了先进的纯正弦电流控制技术，电机噪音和运行平稳性明显改善。和市场上的大多数其他细分驱动产品相比，3ND583驱动器与配套电机的发热量降幅达15%~30%以上。而且3ND583驱动器与配套三相步进电机能提高位置控制精度，因此特别适合于要求低噪声、低电机发热与高平稳性的高要求场合。二、特点高性能、低价格、超低噪声电机和驱动器发热很低供电电压可达50VDC天煌科技天煌教仪3输出电流峰值可达8.3A(均值5.9A)输入信号TTL兼容静止时电流自动减半可驱动3，6线三相步进电机光隔离差分信号输入脉冲响应频率最高可达400KHz（更高可选）多达8种细分可选具有过压、欠压、短路等保护功能脉冲/方向或CW/CCW双脉冲功能可选三、应用领域适合各种中小型自动化设备和仪器，例如：雕刻机、打标机、切割机、激光照排、绘图仪、数控机床、自动装配设备等。在用户期望小噪声、高精度、高速度的设备中应用效果特佳。四、电气指标说明最小值典型值最大值单位输出电流2.1——8.3（均值5.9）A输入电源电压183650VDC控制信号输入电流716mA步进脉冲频率0400KHz脉冲低电平时间1.2µs绝缘电阻500MΩ五、驱动器接口和接线介绍1.P1端口控制信号接口描述名称功能PUL+（+5V）脉冲控制信号：脉冲上升沿有效；PUL-高电平时4-5V，低电平时0-0.5V。为了可靠响应脉冲信号，脉冲宽度应大于1.2μs。如采用+12V或+24V时需串电阻。PUL-（PUL）DIR+（+5V）方向信号：高/低电平信号，为保证电机可靠换向，方向信号应先于脉冲信号至少5μs建立。电机的初始运行方向与电机的接线有关，互换三相绕组U、V、W的任何两根线可以改变电机初始运行的方向，DIR-高电平时4-5V，低电平时0-0.5V。DIR-（DIR）ENA+（+5V）使能信号：此输入信号用于使能或禁止。ENA+接+5V，ENA-接低电平（或内部光耦导通）时，驱动器将切断电机各相的电流使电机处于自由状态，此时步进脉冲不被响应。当不需用此功能时，使能信号端悬空即可。ENA-（ENA）2.P2端口强电接口描述名称功能天煌科技天煌教仪4GND直流电源地+V直流电源正极，+18V---+50V间任何值均可，但推荐值+36VDC左右U三相电机U相V三相电机V相W三相电机W相3.输入接口电路3ND583驱动器采用差分式接口电路可适用差分信号，单端共阴及共阳等接口，内置高速光电耦合器，允许接收长线驱动器，集电极开路和PNP输出电路的信号。在环境恶劣的场合，我们推荐用长线驱动器电路，抗干扰能力强。现在以集电极开路和PNP输出为例，接口电路示意图如下：共阳极接法天煌科技天煌教仪5共阴极接法注：VCC为5V时，R短接；VCC为12V时，R为1k，大于1/8w电阻；VCC为24V时，R为2k，大于1/8w电阻；R必须接在控制器的信号端。4.接线要求（1）为防止驱动器受干扰，建议控制信号采用屏蔽电缆线，并且屏蔽层与地短接，除特殊要求外，控制信号电缆的屏蔽线单端接地：屏蔽线的上位机一端接地，屏蔽线的驱动器一端悬空。同一机器内只允许在同一点接地，如果不是真实接地线，可能干扰严重，此时屏蔽层不接。（2）脉冲和方向信号线与电机线不允许并排包扎在一起，最好分开至少10cm以上，否则电机噪声容易干扰脉冲方向信号引起电机定位不准，系统不稳定等故障。（3）如果一个电源供多台驱动器，应在电源处采取并联连接，不允许先到一台再到另一台链状式连接。（4）严禁带电拔插驱动器强电P2端子，带电的电机停止时仍有大电流流过线圈，拔插P2端子将导致巨大的瞬间感生电动势将烧坏驱动器。（5）严禁将导线头加锡后接入接线端子，否则可能因接触电阻变大而过热损坏端子。（6）接线线头不能裸露在端子外，以防意外短路而损坏驱动器。六、电流、细分拨码开关设定3ND583驱动器采用八位拨码开关设定细分精度、动态电流和半流/全流。详细描述如下：1.电流设定（2）工作（动态）电流设定用四位拨码开关一共可设定16个电流级别，参见下表：天煌科技天煌教仪6（3）静止（静态）电流设定静态电流可用SW5拨码开关设定，OFF表示静态电流设定为动态电流的一半，ON表示静态电流与动态电流相同。如果点击停止时不修要很大的保持力矩，建议吧SW5设成OFF，使得电机和驱动器的发热减少，可靠性提高。脉冲串停止后约0.4秒左右电流自动减至一半左右（实际值的60%），发热量理论上减至36%。2.细分设定细分精度由SW6—SW8三位拨码开关设定，参见下表：七、供电电源选择电源电压在DC20-50V之间都可以正常工作，3ND583驱动器最好采用非稳压型直流电源供电，也可以采用变压器降压＋桥式整流＋电容滤波，电容可取6800uF或10000uF。但注意应使整流后电压纹波峰值不超过50V。建议用户使用24V-45V直流供电，避免电网波动超过驱动器电压工作范围。如果使用稳压型开关电源供电，应注意电源的输出电流范围需设成最大。请注意：（1）接线时要注意电源正负极切勿反接；（2）最好用非稳压型电源；（3）采用非稳压电源时，电源电流输出能力应大于驱动器设定电流的60%即可；（4）采用稳压开关电源时，电源的输出电流应大于或等于驱动器的工作电流；天煌科技天煌教仪7（5）为降低成本，两三个驱动器可共用一个电源，但应保证电源功率足够大。八、电机选配3ND583可以用来驱动3、6线的三相混合式步进电机，步距角为1.2度和0.6度的均可适用。选择电机时主要由电机的扭矩和额定电流决定。扭矩大小主要由电机尺寸决定。尺寸大的电机扭矩较大；而电流大小主要与电感有关，小电感电机高速性能好，但电流较大。九、保护功能1.欠压保护当直流电源电压+V低于18V时，驱动器绿灯灭红灯闪烁，进入欠压保护状态。若输入电压继续下降至16V时，红绿灯均会熄灭。当输入电压回升至20V，驱动器会自动复位，进入正常工作状态。2.过压保护当直流电源电压+V超过51VDC时，保护电路动作，电源指示灯变红，保护功能启动。3.过电流和短路保护电机接线线圈绕组短路或电机自身损坏时，保护电路动作，电源指示灯变红，保护功能启动。当过压、过流、短路保护功能启动时，电机轴失去自锁力，电源指示灯变红。若要恢复正常工作，需确认以上故障消除，然后电源重新上电，电源指示灯变绿，电机轴被锁紧，驱动器恢复正常。十、常见问题和处理方法现象可能问题解决措施电机不转电源灯不亮检查供电电路，正常供电电机轴有锁紧力脉冲信号弱，信号电流加大至7-16mA细分太小选对细分电流设定是否太小选对电流驱动器已保护重新上电使能信号为低此信号拉高或不接对控制信号不反应为上电电机转向错误电机线不接互换三相绕组U、V、W的任何两根线可以改变电机初始运行方向电机线由断路检查并接对报警指示灯亮电机线接错检查接线电压过高或过低检查电源电机或驱动器损坏更换电机或驱动器位置不准信号受干扰排除干扰屏蔽地未接获未接好可靠接地电机线由断路检查并接好细分错误设对细分电流偏小加大电流电机加速时加速时间太短设定更长的加速时间天煌科技天煌教仪8堵转电机力矩太小选更大力矩的电机电压偏低或电流太小适当提高电压或电流第二节太阳能追踪传感器该传感器与控制器只检测传感器与太阳的偏差，并将位置信号转变成4个方向的开关量信号。当传感器对准太阳时，四个信号均无输出。阴晴天调节电位器用来检测阳光强弱或（白天晚上）的信号。调节电位器顺时针方向听到继电器吸合时，再逆时针调节，听到继电器放开的声音。用手挡住传感器前端，继电器就会吸合。1.技术参数系统供电：DC12V跟踪精度：1º信号输出方式：无源触点信号数量：4/5输出信号定义：向左、向右、向上、向下/阴晴（白天/晚上）2.控制器组成阳光传感器（RY-CGQ-1-S）、控制器（RY-KZQ-D）二部分组成。3.接线图控制盒出线定义名称定义备注传感器接口Line-1说明：传感器接口线按颜色一一对应，屏蔽层也要接好电源接口Line-2俯仰角接口Line-3水平角接口Line-4电源接口Line-2红DC12+黑DC12-俯仰角接口Line-3红色接通向北方向信号黑色黄色接通向南方向信号绿色水平角接口Line-4红色接通向西方向天煌科技天煌教仪9黑色信号黄色接通向东方向信号绿色（俯仰角接口、水平角接口一端接0V另一端接主机