畢業(yè)論文--全自動移載機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p>　　題目 全自動移載機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　全自動移載機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　全自動移載機(jī)可代替人工操作，在工廠流水線作業(yè)中完成產(chǎn)品成品的下線、堆垛等過程，提高生產(chǎn)效率，降低企業(yè)的人工成本。

2、本文介紹了移載機(jī)的用途、工作原理, 闡述了其基于PLC控制的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想。實(shí)際運(yùn)行表明設(shè)計(jì)的自動化移載機(jī)硬件結(jié)構(gòu)簡單合理、運(yùn)行穩(wěn)定、軟件升級容易。</p><p>　　全自動移載機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)采用了PLC控制，可編程控制器（PLC）采用易學(xué)易懂的梯形圖語言,有著控制靈活方便、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn),采用PLC可提高加工效率，減輕工人勞動強(qiáng)度。完善的人機(jī)界面提供給操作者簡易的操作方式，易學(xué)的編程

3、語言提供給設(shè)計(jì)者能在更短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出一套系統(tǒng)，以此帶來的經(jīng)濟(jì)效益是無窮的。</p><p>　　關(guān)鍵詞:移載機(jī)；PLC控制；I/O端口</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Automatic move carry machine can replace human operation, completes

4、 the product finished off the factory assembly line work, stacking process, increase productivity, reduce labor costs. This article describes the move carry machine uses, how it works and illustrates its mechanical and e

5、lectrical structures based on PLC control design thought. Actual automation move carry machine run shows that design simple and reasonable structure, stable hardware, software, upgrade easier. </p><p>　　Auto

6、matic move carry machine adopts PLC control at design time, programmable logic controllers (PLC) using easy to understand language of ladder diagram, with controlled flexibility, strong anti-interference ability, stable

7、and reliable operation and so on, using PLC to improve processing efficiency, reduce the labor intensity of workers. Perfect man-machine interface is provided to an operation simple operation, easy to learn programming l

8、anguages available to the designer can design a system i</p><p>　　KEY WORDS: move carry machine; PLC control; I/O port</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b&

9、gt;</p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　第1章 緒論2</b></p><p>　　第2章 PLC簡介2</p><p>　　2.1 可編程控制器簡介2</p><p>　　2.2 PLC的來源2</p><p>　　2.3

10、PLC的發(fā)展2</p><p>　　第3章 主要元器件介紹3</p><p>　　3.1 歐姆龍—CP1H PLC3</p><p>　　3.1.1 CP1H外觀3</p><p>　　3.1.2 CP1H基本功能3</p><p>　　3.2 步進(jìn)電機(jī)5</p><p>　　3.2

11、.1 步進(jìn)電機(jī)簡介5</p><p>　　3.2.2 步進(jìn)電機(jī)原理5</p><p>　　3.2.3 步進(jìn)電機(jī)基本參數(shù)及選型7</p><p>　　3.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器8</p><p>　　3.3.1技術(shù)特點(diǎn)8</p><p>　　3.3.2性能指標(biāo)8</p><p>　　3.3

12、.3功能及使用8</p><p>　　3.3.4輸入信號9</p><p>　　3.4 行程開關(guān)10</p><p>　　3.5 觸摸屏11</p><p>　　第4章 程序設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1 設(shè)計(jì)思路12</p><p>　　4.2 脈沖計(jì)算12</p&g

13、t;<p>　　4.3 程序設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.3.1 I/O地址分配表14</p><p>　　4.3.2 CP1H輸入輸出繼電器與I/O 分配14</p><p>　　4.3.3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.4步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動器、PLC之間的連接15</p><p&g

14、t;　　第5章 結(jié)束語16</p><p><b>　　致 謝17</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　附 錄19</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p>&

15、lt;p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)對物資的需求，對產(chǎn)品工序的控制，對成品的輸出管理也與時(shí)俱進(jìn)，傳統(tǒng)的以人力搬運(yùn)工件的場景已經(jīng)越來越不適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展，也將企業(yè)拖向低效率、高支出的窘境。如何才能有效的提高物資流向、加工速度，有效的提高產(chǎn)品流向的準(zhǔn)確性，縮短產(chǎn)品加工周期、加工時(shí)間已經(jīng)成為許多企業(yè)追求的生產(chǎn)方式。移載機(jī)的出現(xiàn)使這個(gè)追求最終實(shí)現(xiàn)，因其具備的優(yōu)點(diǎn)能夠滿足企業(yè)當(dāng)今生產(chǎn)的要求在我國得到廣大應(yīng)用。</p>

16、<p>　　移載機(jī)是一種高效的自動搬運(yùn)設(shè)備, 它利用移載小車在導(dǎo)軌上滑動, 可以高速地把負(fù)載從一個(gè)工位搬運(yùn)至另一個(gè)工位, 同時(shí)根據(jù)實(shí)際需要, 也可以讓它方便的翻轉(zhuǎn)負(fù)載, 它是自動化生產(chǎn)線上一種重要的設(shè)備?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品制造中, 由于市場競爭的需要, 要求產(chǎn)品生產(chǎn)具有較高的生產(chǎn)效率、良品率和安全性,而移載機(jī)由于設(shè)備具有運(yùn)行穩(wěn)定、生產(chǎn)節(jié)拍快、不用人工操作、可24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、設(shè)備成本低等優(yōu)點(diǎn),充分滿足了高效率的自動化生產(chǎn)要求, 從而

17、在制造業(yè)中得以廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　以PLC作為主控制器，控制多個(gè)伺服系統(tǒng)進(jìn)行空間的精確定位，可通過人機(jī)界面對移載機(jī)進(jìn)行示教。其特點(diǎn)如下：</p><p>　　經(jīng)濟(jì)性：關(guān)鍵元件采用進(jìn)口，設(shè)計(jì)、制造、集成自身完成，在保證設(shè)備可靠性的基礎(chǔ)上，費(fèi)用較國外降低。</p><p>　　高精度：在保持強(qiáng)度前提下，升降、旋轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)、夾持部分采用輕型材料，降低運(yùn)轉(zhuǎn)慣量，

18、提高設(shè)備制動性及控制精度。</p><p>　　高輸送率：不需要人工將工件進(jìn)行任何移動，輸送率顯著提高。</p><p>　　驅(qū)動方式：變頻控制或伺服控制。</p><p>　　控制方式：PLC、觸摸屏。</p><p>　　操作方式：觸摸屏互動。</p><p><b>　　第2章 PLC簡介</b&

19、gt;</p><p>　　2.1 可編程控制器簡介 </p><p>　　可程序邏輯控制器（PLC，Programmable Logic Controller），乃是一種固態(tài)電子裝置，主要利用輸入/輸出裝置的回授信號及儲存程序，控制機(jī)械或程序的操作。在工廠自動化（FA）系統(tǒng)中，PLC因?yàn)榫邆鋬r(jià)格便宜、系統(tǒng)穩(wěn)定及環(huán)境適應(yīng)性佳的特點(diǎn)，故一直為自動化業(yè)界所采用。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)

20、用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，它具有高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大、靈活，易學(xué)易用、體積小，重量輕，價(jià)格便宜的特點(diǎn)</p><p>　

21、　2.2 PLC的來源</p><p>　　在制造工業(yè)（以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征）和過程工業(yè)（以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征）中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和

22、電子技術(shù)的控制裝置，使得電氣控制功能實(shí)現(xiàn)的程序化，這就是第一代可編程序控制器，英文名字叫Programmable Controller（PC）。</p><p>　　2.3 PLC的發(fā)展</p><p>　　隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)生，PC的功能越來越強(qiáng)大，其概念和內(nèi)涵也不斷擴(kuò)展。近年，工業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)（IPC）和現(xiàn)場總線技術(shù)（FCS）發(fā)展迅速，擠占了一部分PLC市場，PLC增長速度出現(xiàn)

23、漸緩的趨勢，但其在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。</p><p>　　PLC主要呈現(xiàn)以下的發(fā)展：　</p><p>　　產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展 大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。 ?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 </p><p&

24、gt;　　PLC在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛。 </p><p>　　不斷加強(qiáng)通訊功能。 </p><p>　　新器件和模塊不斷推出 高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊。</p><p>　　編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 有各種簡單或復(fù)雜的編

25、程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。</p><p>　　發(fā)展容錯(cuò)技術(shù) 采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 </p><p>　　追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化?！　　　?lt;/p><p>　　第3章 主要元器件介紹</p><p>　　3.1 歐姆龍—CP1H PLC</p><p

26、>　　3.1.1 CP1H外觀</p><p>　　3.1.2 CP1H基本功能</p><p>　　CP1H的基本性能包括：處理速度：基本指令0.1μs，特殊指令0.3μs ；I/O容量： 最多7個(gè)擴(kuò)展單元，開關(guān)量最大320點(diǎn)，模擬量最大37路 ；程序容量：20K步 ；數(shù)據(jù)容量：3。CP1H通過內(nèi)置的多種功能充實(shí)并強(qiáng)化了應(yīng)用能力，并且縮短了追加復(fù)雜程序的設(shè)計(jì)時(shí)間。擁有諸多新增功能之

27、后，這款全新的小型CP1H可應(yīng)用于紡織、包裝、食品、印刷，以及一些需要驅(qū)動的功能，如線纜等多種工業(yè)控制場合，是目前同類產(chǎn)品中所少有的CP1H定位于小型機(jī)，但它卻是基于CS/CJ平臺的，因此具備了很多中型機(jī)的功能，如脈沖輸出和模擬量輸出等。</p><p><b>　　3.2 步進(jìn)電機(jī)</b></p><p>　　3.2.1 步進(jìn)電機(jī)簡介</p><

28、p>　　步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。 　　雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙

29、環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。</p><p>　　3.2.2 步進(jìn)電機(jī)原理</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器 。步進(jìn)電機(jī)

30、是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變角位移或線位移的開環(huán)控制元件，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止位置只取決于脈沖信號的頻率和信號數(shù)，而不受負(fù)載變化影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)動一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，再加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性誤差而無累積誤差等特點(diǎn)，使位置、速度的控制變得非常簡單。</p><p>　?。?）反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理比較簡單。下面先敘述三相反應(yīng)式步進(jìn)電

31、機(jī)原理。 </p><p>　　①結(jié)構(gòu)：電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開。 0、1/3て、2/3て,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以て表示），即A與齒1相對齊，B與齒2向右錯(cuò)開1/3て，C與齒3向右錯(cuò)開2/3て，A'與齒5相對齊，（A'就是A，齒5就是齒1）。 </p><p>　?、谛D(zhuǎn)： 如A相通電，B，C相不通電時(shí)

32、，由于磁場作用，齒1與A對齊，（轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同）。如B相通電，A，C相不通電時(shí)，齒2應(yīng)與B對齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過1/3て，此時(shí)齒3與C偏移為1/3て，齒4與A偏移（て-1/3て）=2/3て。 如C相通電，A，B相不通電，齒3應(yīng)與C對齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子又向右移過1/3て，此時(shí)齒4與A偏移為1/3て對齊。 如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對齊，轉(zhuǎn)子又向右移過1/3て 這樣經(jīng)過A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電

33、機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，如果不斷地按A，B，C，A……通電，電機(jī)就每步（每脈沖）1/3て,向右旋轉(zhuǎn)。如按A，C，B，A……通電，電機(jī)就反轉(zhuǎn)。 由此可見：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。 不過，出于對力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A這種導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來每步1/3て改變?yōu)?/6て。甚至于通過二相電流不同的組合，使其1/3て變?yōu)?/12て，1/2

34、4て，這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動的基本理論依據(jù)。 不難推出：電機(jī)定子上有m相勵(lì)磁繞阻，其軸</p><p>　?、哿兀弘姍C(jī)一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場（磁通量Ф）當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯(cuò)開一定角度產(chǎn)生力 F與（dФ/dθ）成正比 S 其磁通量Ф=Br*S Br為磁密，S為導(dǎo)磁面積 F與L*D*Br成正比 L為鐵芯有效長度，D為轉(zhuǎn)子直徑 Br=N·I/R N·I為勵(lì)磁繞阻安匝數(shù)（電流乘匝數(shù)）R為磁阻。力矩=力

35、*半徑 力矩與電機(jī)有效體積*安匝數(shù)*磁密 成正比（只考慮線性狀態(tài)）因此，電機(jī)有效體積越大，勵(lì)磁安匝數(shù)越大，定轉(zhuǎn)子間氣隙越小，電機(jī)力矩越大，反之亦然。</p><p>　　（2）感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)</p><p>　?、偬攸c(diǎn)：感應(yīng)子式與傳統(tǒng)的反應(yīng)式相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點(diǎn)，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。因永

36、磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。感應(yīng)子式某種程度上可以看作是低速同步的電機(jī)。一個(gè)四相電機(jī)可以作四相運(yùn)行，也可以作二相運(yùn)行。（必須采用雙極電壓驅(qū)動），而反應(yīng)式電機(jī)則不能如此。例如：四相，八相運(yùn)行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍運(yùn)行方式.不難發(fā)現(xiàn)其條件為C=,D=. 一個(gè)二相電機(jī)的內(nèi)部繞組與四相電機(jī)完全一致，小功率電機(jī)一般直接接為二相，

37、而功率大一點(diǎn)的電機(jī)，為了方便使用，靈活改變電機(jī)的動態(tài)特點(diǎn)，往往將其外部接線為八根引線（四相），這樣使用時(shí)，既可以作四相電機(jī)使用，可以作二相電機(jī)繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。 </p><p><b>　?、诜诸?</b></p><p>　　感應(yīng)子式電機(jī)以相數(shù)可分為：二相電機(jī)、三相電機(jī)、四相電機(jī)、五相電機(jī)等。以機(jī)座號（電機(jī)外徑）可分為：42BYG(BYG為感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)代號）

38、、57BYG、86BYG、110BYG、（國際標(biāo)準(zhǔn)），而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　3.2.3 步進(jìn)電機(jī)基本參數(shù)及選型</p><p>　?。?） 步進(jìn)電機(jī)基本參數(shù)</p><p><b>　　① 步距角的選擇</b></p><p>　　電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求

39、，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度（三相電機(jī)）等。</p><p><b>　?、?靜力矩的選擇</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確

40、定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2~3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來（幾何尺寸）。</p><p><b>　?、?電流的選擇</b></

41、p><p>　　靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓）。</p><p>　?。?） 步進(jìn)電機(jī)的選型</p><p>　　經(jīng)過評估，本次移載機(jī)設(shè)計(jì)采用森創(chuàng)86BYG350CL-0601型號的步進(jìn)電機(jī)。該步進(jìn)電機(jī)為三相，步距角為0.6°/1.2°，相電流6.0A，保持轉(zhuǎn)矩

42、7N﹒m，轉(zhuǎn)動慣量3480g﹒㎡，重量4KG，外形尺寸85*85*125（mm）。</p><p>　　3.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路實(shí)際上是一種脈沖放大器，使脈沖具有一定的功率驅(qū)動能力，驅(qū)動電路是步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用的關(guān)鍵是影響其性能發(fā)揮和可靠運(yùn)行的一個(gè)重要因素。本立體車庫控制系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器采用德昌DCH-30806三相相混合式步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動器,采用2細(xì)分。

43、</p><p><b>　　3.3.1技術(shù)特點(diǎn)</b></p><p>　　驅(qū)動電壓：24V～70V 直流供電。 正弦波細(xì)分恒流驅(qū)動。 最大輸出驅(qū)動電流6A/相。 最大30000 步/轉(zhuǎn)的十六種細(xì)分模式可選。 輸入信號光電隔離。 可適應(yīng)共陽、共陰、單/雙脈沖多種模式。 脫機(jī)保持功能。提供節(jié)能的自動半電流鎖定功能。</p><p><b

44、>　　3.3.2性能指標(biāo)</b></p><p>　?。?）供電電源：24V～ 70VDC，容量0.2KVA.</p><p>　?。?）輸出電流：峰值6A/相（Max）（輸出電流可由面板撥碼開關(guān)設(shè)定）。</p><p>　?。?）驅(qū)動方式：正弦波恒流PWM控制。</p><p>　　（4）勵(lì)磁方式：400 步/轉(zhuǎn)， 500

45、 步/轉(zhuǎn)， 600 步/轉(zhuǎn)， 750 步/轉(zhuǎn)， 1000 步/轉(zhuǎn),1500 步/轉(zhuǎn)2000 步/轉(zhuǎn)，2500 步/轉(zhuǎn)， 3000 步/轉(zhuǎn)， 3750 步/轉(zhuǎn),5000 步/轉(zhuǎn)，6000 步/轉(zhuǎn)7500 步/轉(zhuǎn)，10000 步/轉(zhuǎn)，15000 步/轉(zhuǎn),30000 步/轉(zhuǎn)。</p><p>　?。?）絕緣電阻：在常溫常壓下＞500MΩ.</p><p>　?。?）絕 緣 強(qiáng) 度：在常溫常壓下0

46、.5KV，1 分鐘。</p><p>　　3.3.3功能及使用</p><p><b>　　（1）輸出電流選擇</b></p><p>　　本驅(qū)動器采用雙極恒流方式，最大輸出電流值為6A/相（峰值），通過驅(qū)動器側(cè)板 第7，8，9，10 四位開關(guān)的不同組合可以方便的選擇16 種電流值，從0.4A 到6A，用戶對輸出電流的更改無須給驅(qū)動器重新上電即

47、可生效。</p><p><b>　?。?）細(xì)分選擇</b></p><p>　　用戶可以通過驅(qū)動器面板上的第1、2、3、4 四位撥碼開關(guān)選擇共16 種細(xì)分模式，用電機(jī)每轉(zhuǎn)的步數(shù)標(biāo)識，既可以實(shí)現(xiàn)兩相的步距（如兩相標(biāo)準(zhǔn)半步400步/轉(zhuǎn)）也可以提供類似 五相的步距（如五相標(biāo)準(zhǔn)半步1000 步/轉(zhuǎn)），用戶可以根據(jù)需要自行決定細(xì)分，用戶對細(xì)分模式的更改需要給驅(qū)動器重新上電方可

48、生效。</p><p>　　（3）單/雙脈沖選擇</p><p>　　通過驅(qū)動器側(cè)板第5 位開關(guān)可選擇單脈沖模式（第5 位為‘ON’）或雙脈沖模式（第5 位為‘OFF’）。單脈沖模式下步進(jìn)脈沖由脈沖端口接入，由方向端口的電平高低決定電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向；雙脈沖模式下,驅(qū)動器從脈沖端口接收正轉(zhuǎn)脈沖，從方向端口接收反轉(zhuǎn)脈沖。無論是單脈沖還是雙脈沖都以光耦從截止 到導(dǎo)通作為有效接受信號，請根據(jù)實(shí)際的接

49、線注意有效電平。用戶對單/雙脈沖模式的更改需給驅(qū)動器重新上電方可生效。</p><p><b>　?。?）自動半電流</b></p><p>　　通過驅(qū)動器側(cè)板第6 位撥碼開關(guān)可選擇是否開放自動半電流功能，當(dāng)?shù)? 位撥碼開關(guān)設(shè)為‘ON’時(shí)，驅(qū)動器工作若連續(xù)1秒沒有接收到新的脈沖則自動進(jìn)入半電流狀態(tài)，相電流降低為標(biāo)準(zhǔn)值的50％，達(dá)到降低功耗的目的，在收到新的脈沖時(shí)驅(qū)動器

50、自動退出半電流狀態(tài)。用戶對半流功能的更改無須給驅(qū)動器重新上電即可生效。</p><p><b>　?。?）脫機(jī)功能</b></p><p>　　輸入脫機(jī)信號時(shí)，驅(qū)動器將切斷電機(jī)各相繞組電流使電機(jī)軸處于自由狀態(tài)，此時(shí)步進(jìn)脈沖將不能被響應(yīng)。此狀態(tài)可有效降低驅(qū)動器和電機(jī)的功耗和溫升。脫機(jī)控制信號撤消后驅(qū)動器自動恢復(fù)到脫機(jī)前的相序并恢復(fù)電機(jī)電流。當(dāng)不需用此功能時(shí)，脫機(jī)端可懸空

51、。</p><p><b>　　3.3.4輸入信號</b></p><p>　　驅(qū)動器的接線端子采用可拔插端子，可以先將其撥下，接好線后再插上。本驅(qū)動器的輸入信號采用雙端接口，可以滿足共陰、共陽、差分等多種接口形式。</p><p>　　脈沖信號輸入: 驅(qū)動器端口內(nèi)置光耦，光耦導(dǎo)通一次被驅(qū)動器解釋為一個(gè)有效脈沖。對于共陽極而言低電平有效（共陰為

52、高電平有效），此時(shí)驅(qū)動器將按照相應(yīng)的時(shí)序驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行一步。單脈沖模式時(shí)此信號端作為脈沖輸入信號，雙脈沖模式時(shí)此信號端作為正轉(zhuǎn)脈沖輸入信號。為了確保脈沖信號的可靠響應(yīng)，光耦每次導(dǎo)通的持續(xù)時(shí)間不應(yīng)少于10μs。本驅(qū)動器的信號響應(yīng)頻率為200KHz，過高的輸入頻率將可能得不到正確響應(yīng)。</p><p>　　方向信號輸入: 單脈沖模式下該信號作為控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向信號，該端內(nèi)部光耦的通、斷被解釋為控制電機(jī)運(yùn)行的兩個(gè)方向?？刂?/p>

53、電機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)，應(yīng)確保方向信號領(lǐng)先脈沖信號至少10μs 建立,從而避免驅(qū)動器對脈沖的錯(cuò)誤響應(yīng)。雙脈沖模式下，該信號作為反轉(zhuǎn)的脈沖輸入信號，光耦導(dǎo)通一次被驅(qū)動器解釋為一個(gè)有效脈沖。為了確保脈沖信號的可靠響應(yīng)，光耦每次導(dǎo)通的持續(xù)時(shí)間不應(yīng)少于10μs。</p><p>　　脫機(jī)信號輸入: 內(nèi)部光耦處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)電機(jī)相電流被切斷，轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機(jī)狀態(tài)）。光耦關(guān)斷后電機(jī)電流恢復(fù)到脫機(jī)前的大小和方向。當(dāng)不需用此功能時(shí)，脫機(jī)

54、信號端可懸空。</p><p><b>　　3.4 行程開關(guān) </b></p><p>　　行程開關(guān)，位置開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動部件的碰撞使其觸頭動作來實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐罚_(dá)到一定的控制目的。通常，這類開關(guān)被用來限制機(jī)械運(yùn)動的位置或行程，使運(yùn)動機(jī)械按一定位置或行程自動停止、反向運(yùn)動、變速運(yùn)動或自動往返運(yùn)動等。 &l

55、t;/p><p>　　在電氣控制系統(tǒng)中，位置開關(guān)的作用是實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測。用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。構(gòu)造：由操作頭、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼組成。 </p><p>　　行程開關(guān)廣泛用于各類機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)。</p><p>

56、;　　行程開關(guān)可以安裝在相對靜止的物體（如固定架、門框等，簡稱靜物）上或者運(yùn)動的物體（如行車、門等，簡稱動物）上。當(dāng)動物接近靜物時(shí)，開關(guān)的連桿驅(qū)動開關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的接點(diǎn)閉合。由開關(guān)接點(diǎn)開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動作。</p><p>　　行程開關(guān)主要用于將機(jī)械位移轉(zhuǎn)變成電信號，使電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)得以改變，從而控制機(jī)械動作或用作程序控制。 </p><p>　　行

57、程開關(guān)真正的用武之地是在工業(yè)上，在那里它與其它設(shè)備配合，組成更復(fù)雜的自動化設(shè)備。 </p><p>　　機(jī)床上有很多這樣的行程開關(guān)，用它控制工件運(yùn)動或自動進(jìn)刀的行程，避免發(fā)生碰撞事故。有時(shí)利用行程開關(guān)使被控物體在規(guī)定的兩個(gè)位置之間自動換向，從而得到不斷的往復(fù)運(yùn)動。比如自動運(yùn)料的小車到達(dá)終點(diǎn)碰著行程開關(guān)，接通了翻車機(jī)構(gòu)，就把車?yán)锏奈锪戏钩鰜恚⑶彝嘶氐狡瘘c(diǎn)。到達(dá)起點(diǎn)之后又碰著起點(diǎn)的行程開關(guān)，把裝料機(jī)構(gòu)的電路接通，

58、開始自動裝車?？偸沁@樣下去，就成了一套自動生產(chǎn)線，用不著人管，日以繼夜地工作，節(jié)省了人的體力勞動。</p><p><b>　　3.5 觸摸屏</b></p><p>　　觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。事實(shí)上，觸摸屏是一個(gè)使多媒體信息或控制改頭換面的設(shè)備，它

59、賦予多媒體系統(tǒng)以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。發(fā)達(dá)國家的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們和我國率先使用觸摸屏的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們已經(jīng)清楚的知道，觸摸屏對于各種應(yīng)用領(lǐng)域的電腦已經(jīng)不再是可有可無的東西，而是必不可少的設(shè)備。它極大的簡化了計(jì)算機(jī)的使用，即使是對計(jì)算機(jī)一無所知的人，也照樣能夠信手拈來，使計(jì)算機(jī)展現(xiàn)出更大的魅力。</p><p>　　工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸

60、摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。</p><p><b>　　第4章 程序設(shè)計(jì)</b></p><p><

61、b>　　4.1 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　移載機(jī)是生產(chǎn)制造過程中的搬運(yùn)設(shè)備, 采用PLC可編程控制器控制, 通過光電開關(guān)、接近開關(guān)和行程開關(guān)等感應(yīng)器件取得信號, 經(jīng)PLC程序運(yùn)算后驅(qū)動各執(zhí)行元件, 如：電機(jī)、氣缸等發(fā)出動作信號, 從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動化控制。移載機(jī)按不同的使用目的可以實(shí)現(xiàn)X、Y、Z三個(gè)方向的物品位移, 通過對夾具的不同設(shè)計(jì), 可以實(shí)現(xiàn)移載物品本身的各種角度的旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、

62、傾斜等, 也可以根據(jù)不同的要求設(shè)計(jì)成多頭移載機(jī), 從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)產(chǎn)品及工位的位移。</p><p>　　設(shè)計(jì)的自動化移載機(jī)由移載機(jī)本體、驅(qū)動部分、夾具部分、電氣控制四個(gè)部分組成。移載機(jī)橫梁上有行程開關(guān)(X10,X11 X12…) 用來感應(yīng)移載機(jī)的運(yùn)行位置, 以便控制移載機(jī)的運(yùn)行速度和停止位置升降機(jī)有行程開關(guān)感升降機(jī)上升和下降位置夾緊機(jī)有行程開關(guān)感應(yīng)夾緊和松開位置。</p><p><b

63、>　　4.2 脈沖計(jì)算</b></p><p>　　脈沖當(dāng)量應(yīng)該根據(jù)傳動系統(tǒng)的精度要求來確定。如果取得太大無法滿足系統(tǒng)精度要求；如果取得太小，要么機(jī)械系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)，要么對系統(tǒng)的精度和動態(tài)特性提出的要求過高，使經(jīng)濟(jì)性降低。對于開懷系統(tǒng)來說，一般取0.005~0.01mm為宜。所以本系統(tǒng)選擇脈沖當(dāng)量為0.005mm，其機(jī)械實(shí)現(xiàn)由滾珠絲杠或傳送帶來實(shí)現(xiàn)，本論文略。</p><p&g

64、t;　　脈沖數(shù)量=移動距離*步進(jìn)電機(jī)細(xì)分?jǐn)?shù)/脈沖當(dāng)量，由于系統(tǒng)采用2細(xì)分，所以 脈沖數(shù)量=移動距離（m）*40000。</p><p>　　脈沖頻率=移動速度*步進(jìn)電機(jī)細(xì)分?jǐn)?shù)/脈沖當(dāng)量，由于系統(tǒng)采用2細(xì)分，所以 脈沖頻率=移動速度（m/s）*48000。</p><p>　　設(shè)從位置A移動到位置B所移動的坐標(biāo)為（X，Y，Z），距離分別為x，y，z。計(jì)算出相應(yīng)脈沖數(shù)量以及脈沖頻率，存入相應(yīng)的

65、數(shù)據(jù)存儲區(qū)。脈沖數(shù)及頻率存儲如表4.1。</p><p>　　表4.1 脈沖數(shù)及頻率數(shù)據(jù)存儲</p><p><b>　　4.3 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.3.1 I/O地址分配表</p><p>　　部分I/O地址分配如下表：</p><p>　　表4.2 部分I/O地址分配表&

66、lt;/p><p>　　4.3.2 CP1H輸入輸出繼電器與I/O 分配</p><p>　　輸入繼電器：0.00～16.15（17 CH）</p><p>　　輸出繼電器：100.00～116.15（17 CH）</p><p>　　CP1H 中，輸入繼電器、輸出繼電器的開始通道編號是固定的。CP1H CPU 單元的內(nèi)置輸入輸出中，輸入繼電器

67、被分配為0 CH 及1 CH，輸出繼電器為100 CH 及101 CH。</p><p>　　CPM1A 系列擴(kuò)展（I/O）單元中，輸入繼電器為2 CH 以后，輸出繼電器為102 CH 以后，按照連接順序自動地分配。</p><p>　　注：CP1H 上不能連接CJ 系列基本I/O 單元。</p><p>　　4.3.3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><

68、p>　　移載機(jī)工作流程如圖4.1</p><p>　　圖4.1 移載機(jī)工作流程圖</p><p>　　4.4步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動器、PLC之間的連接</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、PLC之間的開環(huán)系統(tǒng)圖如圖5.1。</p><p>　　圖4.1 PLC控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)圖</p><p>　　硬件連接圖如

69、圖5.2。</p><p>　　圖4.2 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)接線圖</p><p><b>　　第5章 結(jié)束語</b></p><p>　　本次移載機(jī)的設(shè)計(jì)比較簡單，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為自動、手動兩種控制方式, 在手動或自動運(yùn)行時(shí), 如果主控柜上的三色燈中紅燈閃亮, 則表示系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)了故障, 系統(tǒng)所有設(shè)備停止工作。主要可以檢測的故障有變頻器異常、熱繼電

70、器動作、移載機(jī)越限等。設(shè)計(jì)的自動化移載機(jī)己經(jīng)完成實(shí)物的制造和系統(tǒng)調(diào)試, 現(xiàn)己穩(wěn)定運(yùn)行于生產(chǎn)線上。由于電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理, 軟件升級容易, 備受客戶喜愛。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)以PLC為核心，利用步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)的自動移載機(jī)，雖然程序比較簡單，但也穩(wěn)固了自己的專業(yè)知識，加強(qiáng)了對PLC的應(yīng)用能力，不但豐富了自己的大學(xué)生活，而且在PLC不斷發(fā)展壯大的今天，也為未來的工作和發(fā)展打下了一定的基礎(chǔ)。</p>

71、<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　四年的大學(xué)生活不知不覺中就要結(jié)束了，在這段難忘的生活中，由我許多美好的回憶。在我心中，除了不舍，還是不舍，我想，有許多是要我一輩子去銘記的。</p><p>　　在大學(xué)生活的最后一頁里，我要感謝的人很多，首先要感謝我的學(xué)校，感謝在這四年中交給我做人的道理，讓我從一個(gè)懵懂的高中生變成一個(gè)成熟的青年。還

72、要感謝我的論文指導(dǎo)老師xx老師，在他的指導(dǎo)下我完成了論文，xx老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。xx老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，給我終生受益之道，我從心里感激他。還要感謝的是各科任課老師，他們從大一把我迎進(jìn)來，到現(xiàn)在把我送走，在這四年里一直照顧我的學(xué)習(xí)和生活，所以在這里也一定要感謝他們。當(dāng)然，還要感謝寢室的兄弟們在我完成論文的過程中給予我的

73、幫助和鼓勵(lì)，也是他們陪我度過這四年最美好的時(shí)光。最后要感謝我的父母、朋友，對于他們我更是有千言萬語，還是匯成一句話：感謝你們一直都陪伴著我。</p><p>　　現(xiàn)在即將告別我的學(xué)校、老師、同學(xué)，還有我四年的大學(xué)生活，雖然依依不舍，但人生總有離別，對于未來的路，我充滿了信心。最后，感謝在大學(xué)期間認(rèn)識我和我認(rèn)識的所有人，有你們伴隨，才有我大學(xué)生活的豐富多彩！</p><p><b>

74、;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　晉小莉，王立瑩.PLC直接控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)[J].小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車，2006,35（4）：45～46</p><p>　　汪小利，蔣金周.應(yīng)用MCGS組態(tài)對PLC控制對象仿真設(shè)計(jì)[J].南通職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009,20（1）：66～69</p><p>　　楊帆，李國平等.基于PLC的列車給水監(jiān)控系統(tǒng)[J].

75、華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2006,34（8）：29～31</p><p>　　可編程控制器（PLC）原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006,10</p><p>　　趙汝嘉.計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(CAPP).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995,3:5～23</p><p>　　OMROM 公司C200HX/C200HG/C200HE編程手冊</p>&l

76、t;p>　　丁樹摸 主編. 機(jī)械工程學(xué).第3版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.1:7～25</p><p>　　羅宇航 主編. 流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì). 西安：西安電子科技大學(xué)出版社.2006.12</p><p>　　周萬珍，高鴻斌. PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，2004</p><p>　　10、王衛(wèi).基于Linux和PC/104的

77、嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D].南京航空航天大學(xué), 2004</p><p>　　11、江平譯.多功能移載機(jī)的測試及實(shí)驗(yàn)[J].Imad Hafan A.MA,1995,26(3).</p><p>　　12、方承遠(yuǎn).工廠電氣控制技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2001：4～36</p><p>　　13、PCI-9111DG/HR Multi-Functions D

78、ata Acquisition card User’s Guide. Taiwan:ADLINK TECHNOLOGY INC.2003</p><p>　　14、FANUC PC PROGRAMMER OPERATER’S MANUAL[Z]. Japan：FANUC LTD.MAY 2005:45～54</p><p><b>　　附 錄</b></p>