Automatické měření charakteristik krokových motorů

Bc. Michal Filip

Diplomová práce

Automatic measurement of stepper motor characteristics

Anotace:

Tato diplomová práce se zabývá návrhem vzdálené úlohy pro měření charakteristik krokových motorů. V úvodu je práce zaměřena na analýzu krokového motoru. Velký důraz je kladen především na jeho charakteristiky. Praktická část se zabývá návrhem měření charakteristik krokového motoru 80MPH1.300S14-01, kde jako zátěž krokového motoru je použit stejnosměrný motor Doga DO1684113B04/3059. Pro měření momentové charakteristiky je zvolen systém postupného zvyšování momentu až do varování ztráty kroku. Využití funkce varování o ztrátě kroku je možné jen díky knihovně ACP10_MC (knihovna na řízení krokových motorů) a PLC karty X20SM1436. Tato funkce porovnává nastavené mezní hodnoty proudu s aktuálními hodnotami proudu na krokovém motoru. Funkce při dosažení mezních hodnot proudu nastaví svůj výstup na jedničku. Statická charakteristika je měřena z rovnovážného stavu nabuzeného krokového motoru. Postupným zvyšováním zátěžného momentu se vychyluje rotor z rovnovážného stavu. Při změně polohy rotoru se aktuální hodnoty natočení rotoru a zátěžného momentu zapíší do pole. Tento postup je aplikován až do varování o ztrátě kroku. Momentová charakteristika je rozdělena na dvě samostatné části. Start/stop charakteristika je založena na zvyšování zátěžného momentu, který se má z nulových otáček skokově roztočit bez ztráty kroku. Pokud krokový motor ztratí krok, zapíší se aktuální hodnoty zátěžného momentu a frekvence kroku. Charakteristika řízeného zrychlování je založena na kontinuálním zvyšování zátěžného momentu až do varování o ztrátě kroku. Obě charakteristiky jsou měřeny v rozsahu frekvencí od 0,01 do 1,57 Hz. Jednotlivé naměřené charakteristiky se zobrazují pomocí předem naprogramovaného algoritmu pro XY graf ve vizualizaci. Program je koncipován tak, že je možné změřit charakteristiky přímo u motoru pomocí PowerPanelu a nebo přes internet. U obou těchto variant měření je možné zvolit, zda chce uživatel vyhodnotit charakteristiky manuálně nebo automaticky. Závěr práce se zabývá porovnáním naměřených hodnot a aplikováním měření pro potřeby průmyslu. Celé měření bylo programováno v Automation studiu ve strukturovaném textu na PLC platformě od firmy B&R.

Abstract:

This diploma thesis deals with remote tasks to measure steppers motor characteristics. In the introductory chapter the work focuses on analysis of stepping motors. A great emphasis is laid on its characteristics. The practical part deals with the measurement of characteristic of stepping motor 80MPH1.300S14-01 where is used a direct motor Doga DO1684113B04/3059 as a load for the stepping motor. For measuring a torque characteristic an increasing load was used until the warning of loss step. The functional use of warning of a loss step is able thanks to the library ACP10_MC (library for controlling stepping motors) and PLC card X20SM1436. This function compares settled limited values of stream with current values of stream of stepping motor. The function sets its number to one when it reaches the limited values. The static characteristic is measured from the balanced condition energized stepping motor. A rotor deviates from balanced condition by progressive increase in power moment. If the position of rotor changes the current values of rotor's movement are written into a field. This method is applied until the warning of loss step. The moment characteristic is divided into two parts. Star/stop characteristic is based on increase of load moment which is supposed to spin from zero revolution in a leap way without loss of step. If the stepping motor loses its step, the current values of steam moment are written down as well as the frequency of step. Characteristic of controlled acceleration is based on continual increase of steam moment to the warning of loss step. Both characteristics are measured in a scope of frequencies from 0,01 to 1,57 Hz. The particular measured characteristics are shown thanks to pre-programmed algorithm for XY graph in visualization. The program is framed in a way that it is possible to measure characteristics right next to the motor thanks to a PowerPanel or via the Internet. In both options of measurement it is possible to choose if the user wants to evaluate characteristics manually or automatically. The conclusion of the work deals with the comparison of measured values and with applying measurement for industrial needs. The measurement was programmed in Automation studio in structured text to the platform PLC by B&R company.

Klíčová slova

Řízení motorů, Programování PLC, Charakteristiky motorů, Krokové motory, Vizualizace

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 5. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 14. 6. 2016
• Vedoucí: Ing. Jiří Kubín, Ph.D.

Technická univerzita v Liberci

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Magisterský studijní program / obor:
Elektrotechnika a informatika / Mechatronika