雷达天线测向与定位控制系统

更新时间：2024-06-02 13:47:01 阅读量：综合文库文档下载

说明：文章内容仅供预览，部分内容可能不全。下载后的文档，内容与下面显示的完全一致。下载之前请确认下面内容是否您想要的，是否完整无缺。

雷达测向原理推荐度：
相关推荐

毕业论文（设计）

题目雷达天线测向与定位控制系统英文题目 Radar antenna direction finding

and positioning control system

院系专业姓名年级指导教师

2014年 5 月

学士学位论文

摘要

正常雷达天线伺服的控制系统的通用雷达天线伺服请求定位和速率跟踪功效。定位控制精度请求高、反应快、等速跟踪要求运转不乱。雷达权衡间隙实际是丈量脉冲喷射与回波脉冲之间的时间差，因为是电磁波以光速传布，依照这个就能够换算成目标的确切距离。目标位置的测量是用锋利的光束位置测量天线。在仰角波束测量高程测量。目标是根据高度和距离高度计算。测量速度的原理是根据多普勒效应频率之间的相对运动产生的雷达和目标。目的回波频率和雷达辐射频率雷达复苏是不一样的，两者之间的差额称为多普勒频率。从多普勒频率中可以提取的重要动静之一是雷达与目的之间间距的转化率。当在雷达辨别单位存在于统一空间内的方向和干扰波，利用多普勒频雷达是不一样的，它们之间可以从杂波跟踪的干扰和检测目标。

本文通过西门子公司的可编程控制器来控制伺服电机，从而达到控制雷达的功能。

关键字：雷达；伺服控制系统，可编程控制器

雷达天线测向与定位控制系统

Radar antenna direction finding and positioning control system

Abstract

General radar antenna servo control systems requires constant destination and tracking functions. High precision destination control, fast replay, constant track for a smooth operation. The actual measured removing is a method of the radar transportation pulse and the echo pulse time is not same as the electromagnetic wave because of the speed of light, whereby the target can be spread into precise distance. Measuring goal orientation is to use a sharp azimuth beam antenna measurements. Measuring elevation by narrow elevation beam measurements. We can calculte the target to know the Elevation and distance . Measurement speed is between itself and the target based on radar frequency Doppler effect principle has generated relative motion.The target and the radar transmit frequency of different frequency can receive radar echoes , the Doppler frequency difference between the doppler.The Doppler is the rate of the change in the distance between the radar and the tagget extracte a important information。When the target and noise to exist in the same spatial resolution of the radar unit, using different radar clutter from the interference between them Doppler frequency target detection and tracking.

Through Siemens programmable controller to control the servo motor to achieve control radar function.

Key Words：radar；Servo Control System；programmable logic controller

学士学位论文

Abstract ......................................................................................................................... II 1 雷达的结构组成...................................................................................................... 1

1.1 雷达简介...................................................................................................... 1 1.2 军事雷达的分类.......................................................................................... 1 1.3 雷达的结构组成.......................................................................................... 1 1.4 雷达的基本组成.......................................................................................... 2

1.4.1 半波振子：电磁波的发生装置...................................................... 2 1.4.2 雷达发射机：电磁波的能源供给装置.......................................... 3 1.4.3 雷达天线：电磁波的定向发射装置.............................................. 3 1.4.4 雷达接收机：电磁波的接收及处理装置...................................... 4

2 雷达天线测向与定位控制系统组成...................................................................... 5

2.1 雷达专业术语解释...................................................................................... 5 2.3 伺服驱动系统的概述.................................................................................. 6 2.4 交流伺服电机的分类.................................................................................. 8 2.5 伺服电机...................................................................................................... 8

2.5.1 工作原理.......................................................................................... 8 2.5.2 PLC控制方法................................................................................... 9 2.5.3 制动方式.......................................................................................... 9 2.5.5 交流伺服电机的速度控制............................................................ 10

3 PLC控制系统设计................................................................................................. 11

3.1 PLC简介..................................................................................................... 11 3.2 PLC特点..................................................................................................... 11 3.3 PLC主要功能............................................................................................. 11 3.4 PLC内部原理............................................................................................. 12 3.5 系统总体设计与选型................................................................................ 12 4. 系统流程图............................................................................................................ 15 5.PLC控制程序........................................................................................................... 16 参考文献...................................................................................................................... 17

III

学士学位论文

1 雷达的结构组成

1.1 雷达简介

无线电探测与定位”的英文缩写。雷达探测是利益目标的基本任务，确定目标的距离，方问，速度等状态参数。雷达主要由天线，发射机，接收机（包含信号处理器）和显示器等部件的。雷达有两个白天和黑夜检测远程目标的优势，阻塞和不受雾，云，雨，具有全天候的特点，白天和黑夜，并有一定的渗透。于是，它不光一个军事电子设备的基本，并普遍应用于社会和经济的成长，如气象预报，资源勘探，环境监测等）和科学研究（目标，大气物理，电离层的布局等）。机载和星载合成孔径雷达已成为非常重要的，在现代远程传感器。确切的形状对地面雷达的目标检测地面。高达几米到几十米的空间分辨率，是独立的距离。雷达海冰洪水监测，监控，土壤水分，森林资源清查，地质调查等，显示出良好的应用前景。

1.2 军事雷达的分类

利用雷达雷达被广泛应用于军事，几乎没有一个武器系统。目前，即使是很小的步枪或壳头也可以安装在小型雷达提高射击精度。

从历史上看，雷达是在第二次世界大战的开始，为防空的需要开发专门开发的。通过不断的测试对无线电通信的基础上，创造了第一个能够检测飞机无线电设备，人们称它为雷达。可见，雷达的诞生与战争的需要，它是随着各种新武器在战争中发展而发展。未来的超音速喷气飞机，导弹，卫星，雷达性能提出了越来越高的要求。由于雷达的雷达型武器的广泛使用，越来越多的。日常军用雷达可分为大地防空雷达，机载雷达，雷达等几类。

1.3 雷达的结构组成

1、天线：辐射能量（单脉冲雷达基），和接收到回波（天线形状，光束的形状，扫描模式）。

2、收发开关：收发隔离。

3、发射器：直接振荡型，如磁控振荡器，功放类型（例如，主振放大式），（稳定的，复杂的波形，相干处理）。

4、超外差接收机：，高频放大器，混频器，IF放大器，探测器，视频放大等。（接收机的信号处理部分，如匹配滤波），检测器的接收机通常是包络检测，多普勒处理的相位检测器。（接收机的信号处理部分，如匹配滤波），检测器的接收机通常是包络检测，多普勒处理的相位检测器。

5、信号处理：解除不必要的信号和滋扰所发生或由方向回波信号加强，一

雷达天线测向与定位控制系统

般在尝试前的决定（MTI，多普勒滤波器组，脉冲压缩）完成。 6、显示器（终端）：原始视频，或经过处理的信息。

7、，同步设备（视频合成器）：时间和频率标准雷达机（只功率放大（主振荡器放大器）只）

具体的结构框如图 1-1 雷达的结构组成。

图 1-1 雷达的结构组成

1.4 雷达的基本组成

1.4.1 半波振子：电磁波的发生装置

雷达发现目标，将电磁波。雷达可以在空间电磁工具引起的振动，实际上是一个金属棒。

在金属杆电子反弹的过程称为电振荡，没有任何反弹的阻力的方法，将延续反弹。电子流从金属棒振荡的左端到右边，从右边返回左，称为一周的振荡，每秒的周期数称为频率的振荡，振荡[1]。电子流在金属棒上流动的速率是极快的，它接近于光速，是不变的。因此，金属较长，振荡的电子流需要一周时间，振荡频率也较低。在一个周期振荡，电子的距离为波长。显然，在此期间，电子

学士学位论文

流通过的距离在金属条的长度的两倍。换句话说，金属杆的长度是波长的一半。因此，金属杆通常被称为半波振子[2]。

半波振子空间中的电子流振荡频率很高，会刺激频率相同的电磁波以光速，它很快地离开了振荡器的苍蝇从四面八方；半波振子是从空间雷达发射的电磁波，它是相当于在水中搅拌一块或一个手电筒灯泡，发挥在水中激起波浪或波效应的空间注入。由于半波偶极子可以向空间发射电磁波，因而有时被称为散热器。 1.4.2 雷达发射机：电磁波的能源供给装置

在电子流激振荡的半波振子会遇到阻力，如果不与能源供给它，克服各种阻力，振荡将很快停止。因此，雷达应该有一个机器，它可以驱动振荡的半波振子的电子流，根据我们的需求，大力，这台机器被称为雷达发射机。这是一个半波偶极子的能量，在火炬传递到电池等效。雷达发射机电源半波振荡器的高频电振荡能量，半波偶极子在空间电磁波。一旦关闭雷达发射机，半波振子站的空间发射电磁波。所以遥控发射器的开关，可以控制空间发射电磁波[3]。 1.4.3 雷达天线：电磁波的定向发射装置

一个发射器和一个半波振子，可以发送无线电波到太空。但无线电波发射出去不用于搜索和目标检测。这些波击中目标从四面八方，随着反射回来，那么有没有办法知道哪些目标是在哪个方向。

怎么使雷达只要一个目标放射射无线电波？我们知道，如果全球火炬照明反光碗，赤裸的灯泡发出的光是没有方向性。和反光碗和盖，光是只有一个方向射出，反光碗打了一套光学波函数。雷达使无线电定向发射，方法是用手电筒聚光灯一样。就是说，不要让半波偶极直接发射无线电波的空间，但让它通过收音机首次推出大象一样大的反射器，从无线电波反射器反射只在一个方向上传输。比如像大反射，称为抛物反射面。

反射器的大小，和无线电波的波长的关系。短的波长，反射镜可以更小；长波长，反射会更大。否则，波群效果不好。当然，在相同的波长，反射集聚效应更大，更好的波浪。

半波振子（散热器）和大的反射器在一起，作为一个整体，称为雷达天线。雷达天线这样还专门为抛物面天线。

为10cm微波雷达波长，其长度为5cm半波偶极子，其直径的抛物面反射器，以使无线达到约900万波发出足够的方向。对于波长3毫米波雷达，半波振子是1.5米长。如果数成正比，至少必须有2.7亿直径的锅，可以进行足够的指导，使无线电波发射。这显然是不实用的。因此，VHF雷达，必须找到另一种方式实现无线电发射方向。

经实践，几十个甚至几百个半波偶极排列按照一定的规则，也可以实现定向

雷达天线测向与定位控制系统

传输。和半波偶极子数，更好的方向。

在同一方向的传输条件下，雷达的性能工作波长越短是，雷达天线的尺寸可以做。但不能走向另一个极端，说工作波长雷达是越短越好。如果长波长；太短短的缺陷。无线电波在大气中的传播，当波长太短，会遭受巨大损失。因此，它是不远。于是，雷达的工作既过长，也不过短的波长，它日常工作在超短波或微波波段。

1.4.4 雷达接收机：电磁波的接收及处理装置

从目标发射无线电波回来，雷达天线来得及从一个位置到另一个位置之前，就已经回到了它。为了从无线电波反射回到学习目标的信息（其范围，高度，距离），必须有一个像蝙蝠的耳朵像那样的东西。在雷达，这部分被称为雷达接收机，它是一个特别敏感的耳朵”。为了使雷达探测范围尽可能，雷达发射机的力量是伟大的。但在无线电波的反射功率的目标，是非常小的。用无线电，对500公里，外面的一个战士，一小部分，它的身体从功率无线电波反射回来的唯一的排放。无线电波反射回雷达天线，并进入雷达接收机，它将减少。小于1瓦特的功率[5]。长期目标反射回的无线电信号是如此之弱，一般要放大数百万倍以上，可在雷达显示器上观察到。这类夸大百万倍的使命将由雷达接收机实现。雷达接收机和通常超外差收音机是完全相同的原则。但它不受介质、不同的短波无线电信号，但从雷达信号接收的反射超短波或微波[6]。因为是雷达的工作频率过高，所以高频信号直接夸大数百万倍，这是不容易做到因此，信号进来接收机后，务必最初把它的频率转变，是从更高的超短波或降低到一个较低的中频微波频段的频率，这就是所谓的频率。信号的频率降低，经过多次级包括晶体管或由管放大再放大，使您可以轻松地达到数百万倍放大。频率和扩增接收机是超外差接收机[4]。

学士学位论文

2 雷达天线测向与定位控制系统组成

2.1 雷达专业术语解释

① 幕帘夹角幕帘的两道之间的夹角。如图2-1。

图 2-1 幕帘夹角

②窗帘的窗帘打开角度部门双方的角度。如图2-2所示。

图 2-2 幕帘张角

③探测范围

范围是指遥感雷达工作，即雷达可以在这个范围内检测到的所有对象。动从而产生报警状态。

④探测距离

使雷达能在正常工作条件下的雷达探测距离，分为四个文件；有2米，3-4m，6-8m 5-6m。

⑤发射距离

报警系统中无线设备的触发无线报警信号的电磁发射出的表格后，在露地雷达之间的距离最长为100米。

⑥发射频率

雷达天线测向与定位控制系统

利用赫兹的电磁波发射频率的计算，国家公共频段电磁波管理委员会的规定是315 / 433MHz。2.2 雷达工作原理

⑴测试的实际和回波脉冲之间的距离传输，因为电磁波以光的速度行进的时间滞后脉冲测量，

⑵目标方位的测量是使用天线测量的尖锐承重梁。通过一个狭窄的光束角的测量高程测量

⑶依据自身和丈量速率是雷达目的存在多普勒效应道理的频率之间的相对运动。雷达目标回波频率和雷达接收到的不同的发射频率，称为多普勒频率之间的差异可以从多普勒频率提取是雷达和目标速度之间的距离的主信息之一。当相同的空间目标和杂波干扰的存在，在雷达装置的分辨率，其中多普勒频干扰从不同的杂波的检测和目标跟踪雷达波[7]。

2.3 伺服驱动系统的概述

伺服体系是一个连接机床和数控装置。数控设备的控制信息，通过伺服驱动系统，成为一个坐标轴运动，完成该命令所需的程序。伺服启动体系是数控机床的重要组成部分。伺服启动体系的影响概述如下：

①伺服启动体系能够有效地夸大的控制信号，并具备输出功率的本领; ②伺服驱动器系统接收到的数控设备和机器的工具来控制可动部件的速度和位置的控制消息[8]。 ③驱动系统分类

数控机床伺服驱动系统驱动执行元件根据，原理可分为电动液压驱动系统和电气伺服驱动系统；根据无位置检测反馈控制理论为开环和闭环系统；根据功能和惩罚来启动系统及启动主轴系统使用饲料。交换伺服启动体系和直流伺服启动体系合称为电气伺服启动体系[8]。 ⑴主轴驱动和进给驱动

主轴启动器紧要是控制机床主轴转动，并提供所需的用于机床主轴的切割力和启动力。供应发动紧要是用于刀架坐标和数控机床工作台的控制系统，供给切削过程所需的转矩而且控制机床各坐标轴的切削进给活动。在一般情况下，进给驱动系统，主要关注的扭矩，其范围的大小和控制精度和动态响应速度快。关于主轴启动体系，重要重视其是不是具备充足的功率、宽的恒功率调度范畴及速度调度范畴。

⑵闭环控制和开环控制

在数控机床中，根据位置反馈的存在下，伺服启动体系可分为两种根本类型的控制构架，开环控制和闭环控制，分别的。根据此形成位置闭环控制体系和位置开环控制体系。根据安装在机床上的位置检测装置的位置，该闭环控制体系还

学士学位论文

可以进一步分为全闭环伺服启动控制体系和半闭环伺服启动控制体系。如果机器安装螺钉的位置检测装置，伺服控制系统由1.5闭环控制系统。如果安装机螺杆位置检测装置，伺服控制系统的形成是一个半闭环控制系统。开环控制体系利用的经济型数控或改造旧设备。闭环伺服控制系统应用于当代数控机床传动[9]。 ⑶直流伺服驱动与交流伺服驱动

20世纪70年代和80年代初，直流伺服启动广泛被数控机床选用。由于直流力矩电机的输出转矩，宽调速性能强，过载能力强。因为机床驱动部分和转动惯量有关电机惯量，容易形成闭环调节的同时，但因为它是为适应数控机床对频繁起动，制动，并满足快速定位和切割，中，小惯量伺服电机和直流功率晶体管的PWM驱动器具有很好的优势的要求。电刷和机械换向器是直流电机一个很大的特点，然而这个特点却限制了它向高电压、大容量、高速度方向的发展，从而使其应用受到很大的限制[10]。

到了80年代后，交流电机调速技能在机电把持领域获得了奔腾性的起色，在电气传动调速控制的各个领域都存在交流伺服驱动系统的影子。交换机电制造简单，容易维修，适合于在较恶劣的环境中使用，易于向大容量、高速度方向发展是交流伺服启动体系的最大长处。同时，与直流电机相比，寸和提高可靠性和减少在规模上的伺服驱动系统，交流电机更为合理[11]。

伺服控制系统用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。又称随动系统。伺服系统在许多情况下，输出的要被控制（系统）的点的数量是机械位移或位移速度和加速度的反馈控制系统，其作用是使机械位移输出（或角度）位移准确地跟踪输入（或角度）。对没有原则上的区别的伺服系统的结构和其他形式的反馈控制系统[12]。

伺服控制系统最初用于船舶，枪支管制，以及导演的自动导航，然后逐渐蔓延到许多领域，特别是在自动车床，天线位置控制，导弹和航天器的指导，等等。伺服系统主要实现以下要求：

①小功率信号控制的电力负荷。枪支控制和方向舵控制是一个典型的例子。小功率信号控制的电力负荷。枪支控制和方向舵控制是一个典型的例子[13]。

②在不存在机器衔接，通过所述输入轴处于所述输出轴，该距离的同步传输控制的。

③使输出机器位移详尽地跟踪电信号，如纪录和指示仪表等[14]。在伺服控制体系性能的重要要指标可以在频带宽度和精度进行测量。带宽或带宽，由系统频率响应特性进行配制，反映跟踪伺服系统的速度。带宽越大越好快速性。伺服系统的带宽主要受限于控制对象和致动器的惯性。惯性越大，带宽越窄。一般小于15 Hz带宽的伺服系统，设备的大带宽的伺服系统在2 Hz以下1 ~。第二十个世纪以来的70年，由于电机的转矩和速度的机器的高灵敏度的发展，

雷达天线测向与定位控制系统

实现了直接驱动伺服系统，取消或减少非线性因素，如间隙和弹性变形，带宽达到50Hz，在远程导弹，卫星的成功应用，精度控制仪等。伺服系统的精度主要取决于测量元件的精度。因此，必须使用高精确度的测量元件的伺服系统中，如精密电位器，自整角机和旋转变压器等。此外，还可以采取额外的措施来提高体系的准确度，如测量元件（即，一个测量自整角机的）被连接到通过所述齿轮减速器，转子轴，所述旋转角度被放大，以提高相对精度测量。采用这类方案的伺服体系称为精测粗测系统或双通道体系。通过测量线的轴和与已知的精度的阅读文章，齿轮减速器，角线直接从轴称为粗阅读文章。

2.4 交流伺服电机的分类

伺服电机分为异步电机无刷电机和同步无刷机电，当前同步电机普遍利用在运动掌管中，无上转动速率低，且跟着功率增大而快速降低。权力的范围，所以你能做的大功率，大惯性。所以在沟通顺畅运行的下降是非常适合[15]。

2.5 伺服电机

2.5.1 工作原理

1、伺服系统（伺服机构）是对象，输出位置的范围，国家控制的变量可以按照输入的对象（或价值）的任何变化的自动控制系统。由脉冲伺服定位，基本上可以理解，伺服电机接收脉冲，将旋转一个脉冲的视图中的对应点，从而实现位移，因为，伺服电机本身的功能有一个脉冲，因此，伺服电机旋转一个角度，将发送一个脉冲，相应数量的验收，和伺服电机脉冲形成呼应，或封闭的循环，因此，该系统将知道多少脉冲伺服电机，多少充电脉冲后面再次在同一时间，通过这种方式，可以将电机的转动的非常精确的控制，从而实现精确的定位，可以达到0.001毫米。在有刷和无刷直流伺服电机。具有成本低，结构简单，大启动转矩，调速范围宽，易于控制，电机需要维护，但维护不方便（碳刷），电磁干扰，已要求环境。于是它能够用于对成本敏锐的平凡工业和民用场所[16]。

无刷机电体积小，重量轻，着力大，反应快，速率高，惯量小，转动润滑，力矩平稳。智能控制是复杂的，易于实现，灵活的电子换向，可以方波或正弦波换相。机电免维护，效率高，工作温度低，电磁辐射非常小，寿命长，可用于各种环境。

2、交流伺服电机，无刷机电，分为同步和异步电机，同步马达的电流的运动控制，在其权力范围大，可以做到很大的功率。大惯性，最大转速低，和降低功耗的快速增长。因而适合做低速平稳运行的应用。

3、伺服电机转子的内部是一个永久磁铁，U / V/ W三相电驱动控制形成的电磁场，磁场的作用下，转子，旋转电机与编码器的反馈信号，以驱动在同时，

学士学位论文

驱动器按照反应值与目标值举行行对比，调节转子转动的角度。伺服机电的精度决定于编码器的准确度（线数）。

上的差的函数的交流伺服电机和无刷直流伺服电机：交流伺服要好，因为它是一个正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服相对来说更简约，廉价。

2.5.2 PLC控制方法

伺服电机有三种控制模式：速度控制，位置控制和转矩控制{由伺服电机驱动器PR02参数和32的选择（C - 模式）终端状态}，本文简要介绍位置模式的控制方法 2.5.3 制动方式

动态制动的制动电阻，故障，停止，当机械进给通过能耗制动伺服电机功率的距离。再生制动是指伺服机电在放慢或泊车时将制动发生的能量经过逆变回路反馈到直流母线，经阻容回路吸取。电磁制动是通过机械方式锁定电机轴。

三者的区别：

(1)再生制动有行为上的服务器正常工作时，停止，在紧急情况下的故障，断电不制动电动机。动态制动和电磁制动的工作没有电源。

(2)再生制动的任务是体系主动进行，而动静制动器和电磁制动的工作需外部继电器控制。

(3)电磁制动器正常SV，关闭驱动，或者放大器过载，动态制动一般起始于SV，或主电路断开，或者动态制动电阻过热。2.5.4 伺服电机优点

伺服电机在封闭的环里面使用。它总是对系统的信号，该信号系统给出修改操作。与其他其他电机（比如步进电机）的优点 1、精度 2、转速 3、适应性 4、稳定 5、及时性 6、舒适性

单点：机电通常看到的那种一般，断电后它会因为一时的转动惯量，然后停下来。与伺服电机和步进电机停止，说去散步，快速反应。但是，步进电机的现象。

雷达天线测向与定位控制系统

伺服电机的应用太多。只要它是动态的，和精度要求，一般可到伺服电机相关。如机床，印刷配置，包装配置，纺织配置，激光加工配置，机器人，工艺精密自动生产线，如相对较高的加工功效和设备的工作可靠性请求。 2.5.5 交流伺服电机的速度控制

随着全数字交流伺服系统的出现，交流伺服电机数字控制系统中的应用越来越多。为了顺应数字控制的发展趋向，运动控制系统中大多选用全数字式交流伺服电机作为执行电动机。在控制模式下使用脉冲序列信号和方向。

通常伺服都有三种控制方式：转矩控制方式，速度控制方式，位置控制方式。

学士学位论文

3 PLC控制系统设计

通常雷达天线伺服控制体系需要的位置和定速跟踪功能.定位控制精度响应快、要求高、等速跟踪要求运行平稳。所以，在设计伺服控制体系里，天线的转动需求无超调、控制体系快速、能进行大角度调转、定位精度高，并且需求伺服体系要具备多种决速扫描力一式:水平扫描、垂直扫描以及快速定位等。这些，都对伺服体系提出了很高的要求，数字化控制体系也是未来技术的发展方向。

3.1 PLC简介

自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）代替古板继电器把持装配以来，PLC获得了迅速成长，在世界各个地方获得了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。跟着计算机技术、信息处置技巧、控制技术网络技巧的不停发展和用户需求的不断提升，PLC在开关量处置的基础上添加了模拟量处理和运动控制等功效。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着非常重要的功能。

作为分散控制的首要选用产物，PLC在90 s和20世纪80年代得到了迅速成长，世界范围内的PLC年成长率保持为0.2~0.3。随着工厂自动化水平的不断提高和PLC市场容量，PLC在工业发达国家基地近年来的增长速度扩张缓慢。

3.2 PLC特点

1.可靠性高，抗干扰能力强 2功能完善，.配套齐全，适用性强 3，由工程技术人员的欢迎。容易使用

4.体系的计划、建设工作量小，方便改造，维护简单 5.重量轻，体积小，能耗低

3.3 PLC主要功能

1、逻辑控制 2、定时控制 3、计数控制 4、步进(顺序)控制 5、PID控制

6、数据控制：PLC具备处理数据能力。 7、通信和联网

雷达天线测向与定位控制系统

3.4 PLC内部原理

PLC本质上是一种专用于工业控制的计算机，其微机和硬件结构是基本一致的。如图3-1所示， PLC硬件的基本结构图所示：

编程器输入电路中央处理单元输出电路（CPU）电系统程序存储区用户程序存储区源图3-1 PLC硬件的基本结构图

3.5 系统总体设计与选型

整个系统由工业控制计算机、PLC、变频器、三相交流电动机、机械传动系统、制动装置、检测装置以及雷达天线共同组成闭环控制系统。控制器选用西门子S7-200(CPU224), S7-200虽然为西门子简单机型，但用于伺服控制己经够用;变频器采用西门子MM430(D型)，其输出功率为18.SkW-30kW，可以满足一般型雷达天线功率要求，并且能很便捷地与PLC进行通讯;电动机可选用西门子1L00系列;检测装置采用旋转编码器，实现对雷达天旋转速度和位置的检测，其具有非常高的精确度和准确度，木系统采用的是S50-J3V100系列旋转编码器，可将最终测量数据反馈到计算机通讯端口，经处理后可以在监控屏幕上显示天线的位置及速度。其系统结构如图3-2所示。

学士学位论文

图3-2 控制系统原理图

SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各类场所中的自动检测、监测及控制。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。 S7-200PLC可提供4个差别基本型号与8种CPU可供选取利用。

如图3-3 为S7-200的CPU模块参数

型号集成的数字量 I/O集成的模拟量输出最大数字量I/O最大模拟量I/O程序存储区（KB）数据存储区（KB）高性能电容（h)存储动态数据PID控制器(个)硬件中断（个）定时器（个）最大波特率（kbaud）集成8位模拟电位器实时时钟S7-2216DI/4DO无无无425084256187.51可选S7-2228DI/6DO无S7-22414DI/10DO无S7-224XPS7-224XPsi14DI/10DO2AI/1AOS7-22624DI/16DO无128DI/128DO32AI/28AO，最大4416/241010084256187.52集成48DI/46DO114DI/110DO114DI/110DO16AI/8AO，最大1632AI/28AO，最大4432AI/28AO，最大44425084256187.51可选8/12810084256187.52集成12/161010084256187.52集成如图3-3 S7-200的CPU模块参数

雷达天线测向与定位控制系统

图3-4 外部接线图

学士学位论文

4. 系统流程图

开始

位置控制模式

给水平电机发送脉冲

是否到达指定位置

Y 给垂直方向电机发脉冲

是否到达指定位置

制动

Y N N 15