數(shù)控平臺課程設(shè)計---機(jī)電傳動單向數(shù)據(jù)平臺設(shè)計

1、<p><b>　　目　　　　錄</b></p><p><b>　　一·設(shè)計任務(wù)2</b></p><p>　　1.1設(shè)計任務(wù)介紹及意義2</p><p>　　1.2設(shè)計題目說明2</p><p>　　1.3設(shè)計的基本要求3</p><p>　　

2、1.4課程設(shè)計時間安排及設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)3</p><p>　　二·總體方案設(shè)計4</p><p>　　2.1設(shè)計基本依據(jù)4</p><p>　　2.2總體方案確定7</p><p>　　三·機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計及核算8</p><p>　　3.1 滾珠絲杠、軸承的選用及核算8</p

3、><p>　　3.2步進(jìn)電機(jī)選用及核算14</p><p>　　3.3 聯(lián)軸器校核16</p><p>　　3.4 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的選用16</p><p>　　四·電氣控制系統(tǒng)設(shè)計18</p><p>　　4.1環(huán)形脈沖分配器CH25018</p><p>　　4.2 功率放

4、大器20</p><p>　　4.3 PLC高速脈沖輸出控制21</p><p><b>　　五·結(jié)束語30</b></p><p><b>　　六·參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　一　設(shè)計任務(wù)</b></p>&l

5、t;p>　　1.1設(shè)計任務(wù)介紹及意義</p><p>　　1.1.1課程設(shè)計題目</p><p>　　機(jī)電傳動單向數(shù)據(jù)平臺設(shè)計</p><p>　　1.1.2主要內(nèi)容包括</p><p>　　(1)機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計(2)電氣測控系統(tǒng)</p><p>　　1.1.3課程設(shè)計意義：</p><p&

6、gt;　　課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能、提高分析和解決實(shí)際問題能力的一個重要環(huán)節(jié)，專業(yè)課程設(shè)計是建立在專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)方向課的基礎(chǔ)上的，是根據(jù)所學(xué)課程進(jìn)行的工程基本訓(xùn)練，通過課程設(shè)計可以達(dá)到以下目標(biāo)：</p><p>　　(1)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，獨(dú)立進(jìn)行機(jī)電控制系統(tǒng)(產(chǎn)品)的初步設(shè)計工作，并結(jié)合設(shè)計或試驗(yàn)研究課題進(jìn)一步鞏固和擴(kuò)大知識領(lǐng)域。</p><p>

7、;　　(2)培養(yǎng)學(xué)生搜集、閱讀和綜合分析參考資料，運(yùn)用各種標(biāo)準(zhǔn)和工具書籍以及編寫技術(shù)文件的能力，提高計算、繪圖等基本技能。</p><p>　　(3)培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計的一般程序和方法，進(jìn)行工程師基本素質(zhì)的訓(xùn)練。</p><p>　　(4)樹立正確的設(shè)計思想及嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。</p><p>　　1.2設(shè)計題目說明：</p><p>

8、;　　● 機(jī)電傳動單向數(shù)控平臺設(shè)計</p><p>　?。?)電機(jī)驅(qū)動方式：步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)；</p><p>　　(2)機(jī)械傳動方式：螺旋絲桿、滾珠絲桿、同步皮帶、鏈傳動等；</p><p>　　(3)電氣控制方式：單片微機(jī)控制、PLC控制；</p><p>　　(4)功能控制要求：速度控制、位置控制；</p>

9、;<p>　　(5)主要設(shè)計參數(shù)：</p><p>　　單向工作行程——1800、1500、1200 mm；</p><p>　　移動負(fù)載質(zhì)量——100、50 kg；</p><p>　　移動速度控制——0-3、0-6 m/min；</p><p>　　負(fù)載移動阻力——50、100 N；</p><p>

10、　　1.3設(shè)計的基本要求</p><p>　　課程設(shè)計的基本要求：</p><p>　　1）方案設(shè)計：根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)的要求，在搜集、歸納、分析資料的基礎(chǔ)上，明確系統(tǒng)的主要功能，確定實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主要功能的原理方案，并對各種方案進(jìn)行分析和評價，進(jìn)行方案選優(yōu)。</p><p>　　2）總體設(shè)計：針對具體的原理方案，通過對動力和總體參數(shù)的選擇和計算，進(jìn)行總體設(shè)計，最后給出機(jī)械

11、系統(tǒng)的控制原理圖或主要部件圖（A2一張）。</p><p>　　3）根據(jù)控制功能要求，完成電氣控制設(shè)計，給處電氣控制電路原理圖（A3圖一張）。</p><p>　　4）課程設(shè)計的成果最后集中表現(xiàn)在課程設(shè)計說明書和所繪制的設(shè)計圖紙上，每個學(xué)生應(yīng)獨(dú)立完成課程設(shè)計說明書一份，字?jǐn)?shù)為3000字以上，設(shè)計圖紙不少于兩張。</p><p>　　5）用計算機(jī)繪圖或手工繪圖，打印說

12、明書。</p><p>　　6）設(shè)計選題分組進(jìn)行，每位同學(xué)采用不同方案（或參數(shù)）獨(dú)立完成；</p><p>　　1.4課程設(shè)計時間安排及設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)</p><p>　　課程設(shè)計共3周，各階段的任務(wù)和時間安排建議如下：</p><p>　　1．查閱資料及系統(tǒng)方案選擇設(shè)計(5天)</p><p>　　根據(jù)課程設(shè)計任

13、務(wù)的要求在搜集、歸納、分析資料的基礎(chǔ)上，將設(shè)計要求具體實(shí)施，確定系統(tǒng)設(shè)計方案，并完成初步計算，具體步驟如下：</p><p>　　1)根據(jù)設(shè)計要求，盡可能的多構(gòu)想一些原理方案，并通過技術(shù)、性能與經(jīng)濟(jì)合理型比較，尋求可行的設(shè)計方案；</p><p>　　2)對可行的設(shè)計方案進(jìn)行分析計算或?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證，考查所提原理方案能否滿足設(shè)計要求，并確定最終設(shè)計方案；</p><p>

14、　　2．機(jī)械系統(tǒng)圖和電氣控制原理的設(shè)計階段（5天）</p><p>　　1）根據(jù)所選設(shè)計方案，通過較詳細(xì)的分析計算，完成機(jī)械傳動系統(tǒng)及主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計畫出的圖紙；</p><p>　　2）根據(jù)系統(tǒng)檢測控制要求，完成電氣控制部件的選型與控制電路圖的設(shè)計；</p><p>　　3．課程設(shè)計說明書的編寫（3天）</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)方案設(shè)

15、計的分析、計算內(nèi)容，寫出設(shè)計說明，要求其內(nèi)容密切結(jié)合設(shè)計課題，重點(diǎn)突出，用自己的語言認(rèn)真書寫，文字通順流暢，要防止不加分析地長篇引用教科書，抄襲其它著作中的闡述。</p><p><b>　　2　總體方案設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計基本依據(jù)</b></p><p>　　2.1.1電機(jī)驅(qū)動方式的選擇&

16、lt;/p><p>　　步進(jìn)電機(jī)又稱脈沖電機(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。每當(dāng)輸入一個電脈沖時，轉(zhuǎn)自就轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)的步距角，轉(zhuǎn)角的大小及轉(zhuǎn)子的速度分別與輸入的電脈沖數(shù)及頻率成正比，而不受負(fù)載變化的影響。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。</p><p><b>　　步進(jìn)電

17、動機(jī)的特點(diǎn)：</b></p><p>　　工作狀態(tài)不易受各種干擾因素的影響;</p><p>　　步進(jìn)電動機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)過一定步數(shù)后也會出現(xiàn)累計誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)后，其累計誤差變?yōu)榱恪?lt;/p><p>　　由于可以直接用數(shù)字信號控制，與微機(jī)接口比較容易；</p><p>　　控制性能好，在起動 停止 反轉(zhuǎn)時不易丟步；&

18、lt;/p><p>　　不需進(jìn)行傳感器進(jìn)行反饋， 可以進(jìn)行控制；</p><p>　　缺點(diǎn)是能量效率較低。</p><p>　　2.1.2機(jī)械傳動方式的選擇</p><p>　　滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，或?qū)⒅本€運(yùn)動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動的理想的產(chǎn)品。由螺桿、螺母和滾珠組成。它以滾珠的滾動代替絲桿螺母副中的滑動，摩擦力小，具有良好的性能，是

19、滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)。 滾珠絲杠的主要特點(diǎn)如下： </p><p>　　(1)與滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩為1/3 。由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動運(yùn)動,所以能得到較高的運(yùn)動效率。與過去的滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩達(dá)到1/3以下,即達(dá)到同樣運(yùn)動結(jié)果所需的動力為使用滾動絲杠副的1/3。在省電方

20、面很有幫助。 </p><p>　　(2)高精度的保證。螺母和螺桿經(jīng)調(diào)整預(yù)緊，可以得到很高的定位精度（）重復(fù)定位精度（）并可以提高軸向剛度</p><p>　　(3)微進(jìn)給可能。滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動,所以啟動力矩極小,不會出現(xiàn)滑動運(yùn)動那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。 </p><p>　　(4)無側(cè)隙、剛性高。滾珠絲杠副可以加予壓,由于予壓力可使軸向

21、間隙達(dá)到負(fù)值,進(jìn)而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力,在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng))。 </p><p>　　(5)高速進(jìn)給可能。滾珠絲杠由于運(yùn)動效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給(運(yùn)動)。</p><p>　　(6) 工作壽命長，不易發(fā)生故障。適用于金屬切削機(jī)床、測試機(jī)械、儀器的傳動螺旋和調(diào)整螺旋等。</p><p>　　2

22、.1.3電氣控制方式選擇</p><p>　　現(xiàn)代控制系統(tǒng)中， PLC作為廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的控制器，它的功能越來越強(qiáng)，性能越來越先進(jìn)。可編程序控制器PLC可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，能抗諸如電噪聲、電源波動、振動、電磁干擾等的干擾，能抗1000V、1脈沖的干擾，能在高溫、高濕以及空氣中存有各種強(qiáng)腐蝕物質(zhì)粒子的惡劣環(huán)境下可靠地工作，PLC能夠承受電網(wǎng)電壓的變化，即使在電源瞬時斷電的情況下，仍可以正常工作。另外P

23、LC是通過軟件實(shí)現(xiàn)控制的，其控制程序編在軟件中，實(shí)現(xiàn)程序軟件化，因而對于不同的控制對象都可以采用相同的硬件配置。PLC 提供標(biāo)準(zhǔn)通信接口，可以方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。而且PLC體積小、能耗低、便于機(jī)電一體化。通過PLC可以實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電動機(jī)的控制，實(shí)際上控制時電動機(jī)的轉(zhuǎn)動受脈沖控制。為了配合步進(jìn)電機(jī)的控制，許多PLC都內(nèi)置了脈沖輸出功能，并設(shè)置了相應(yīng)的控制指令，可以很好地對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行直接控制。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是：大大減少了系統(tǒng)設(shè)計的工作量

24、，不存在各部分接口信號的匹配問題，提高系統(tǒng)的可靠性。整個控制系統(tǒng)由PLC和步進(jìn)電機(jī)組成。PLC具有實(shí)時刷新技術(shù)，輸出信號的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫茲或更高，使得脈沖分配能有很高的分配速度，充分利用</p><p>　　圖2.1　步進(jìn)電機(jī)控制原理簡圖</p><p>　　PLC直接控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計時，在PLC和步進(jìn)電機(jī)選型前，必須計算出脈沖當(dāng)量、脈沖頻率上限和最大脈沖數(shù)量3個參數(shù)：</p

25、><p>　　脈沖當(dāng)量=步進(jìn)電機(jī)步距角×螺距/(360×傳動速比)</p><p>　　脈沖頻率上限=移動速度×步進(jìn)電機(jī)細(xì)分?jǐn)?shù)/脈沖當(dāng)量</p><p>　　最大脈沖數(shù)量=移動距離×步進(jìn)電機(jī)細(xì)分?jǐn)?shù)/脈沖當(dāng)量</p><p>　　根據(jù)脈沖頻率確定PLC高速脈沖輸出頻率，根據(jù)脈沖數(shù)量確定PLC的位寬。</

26、p><p>　　利用PLC產(chǎn)生高速脈沖串，調(diào)節(jié)脈沖頻率，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動機(jī)啟動加速、恒速運(yùn)行、減速停止過程。</p><p>　　圖2.2　通過PLC頻率調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　2.2總體方案確定</b></p><p><b>　　參數(shù)初設(shè)如下：</b></p>&

27、lt;p>　?、烹姍C(jī)驅(qū)動方式：步進(jìn)電機(jī)</p><p>　?、茩C(jī)械傳動方式：滾珠絲杠</p><p>　?、请姎饪刂品绞剑篜LC控制</p><p>　　⑷功能控制要求：速度控制</p><p>　?、芍饕O(shè)計參數(shù)：單向最大工作行程——1200mm；</p><p>　　工作臺重量100kg；</p>

28、<p>　　移動負(fù)載質(zhì)量——50kg； </p><p>　　移動速度控制——0-3；負(fù)載移動阻力——100N</p><p>　　選用矩形導(dǎo)軌；工作臺滑動摩擦系數(shù)； </p><p>　　絲杠材料初選鋼材 42CrMo 其HRC為58，絲杠兩端為固定支撐（F-F），每個支座安裝兩個25度的接觸角推力球軸承，面對面安裝進(jìn)行預(yù)拉伸。</p>

29、<p>　　3　機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計及核算</p><p>　　3.1 滾珠絲杠、軸承的選用及核算</p><p>　　3.1.1 螺旋類型及種類</p><p>　　螺旋傳動類型：滾動螺旋傳動</p><p>　　滾動螺旋副接觸形式：內(nèi)循環(huán)</p><p>　　3.1.2. 初始條件</p>&

30、lt;p>　　精密螺桿，材料42CrMo 熱處理：高、中頻加熱,表面淬火</p><p>　　螺母材料：ZCuSn10Zn2熱處理：滲氮、淬火</p><p>　　返向器材料：60Mn 熱處理：高、中頻加熱,表面淬火</p><p>　　螺紋滾道法向截面形狀：矩形</p><p>　　軸向載荷與運(yùn)動方向反向</p>&l

31、t;p>　　3.1.3.滾珠絲杠副的組成及主要尺寸：</p><p>　　圖5.1　滾珠絲杠的組成和主要尺寸</p><p><b>　　3.1.4計算過程</b></p><p>　　3.2步進(jìn)電機(jī)選用及核算</p><p><b>　　3.3 聯(lián)軸器校核</b></p>&l

32、t;p><b>　　3.3 聯(lián)軸器校核</b></p><p>　　3.4 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的選用</p><p>　　編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號的一種裝置。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動時輸出脈沖，通過計數(shù)設(shè)備來知道其位置，當(dāng)編碼器不動或停電時，依靠計數(shù)設(shè)備

33、的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動，當(dāng)來電工作時，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。解決的方法是增加參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過參考點(diǎn)，將參考位置修正進(jìn)計數(shù)設(shè)備的記憶位置。</p><p>　　4 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種特殊的機(jī)電元件

34、，不能直接接到交直流電源上工作，必須使用專用的驅(qū)動器。步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的高低、升速或降速、啟動或停止都完全取決于CP脈沖的有無或頻率。環(huán)形分配器用來接受來自控制器的CP脈沖信號，并按步進(jìn)電動機(jī)工作方式要求的各相脈沖信號狀態(tài)順序產(chǎn)生各相導(dǎo)通或截止的信號，但是環(huán)形分配器的輸出電流很小，不能直接驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)，因此需要功率放大器實(shí)現(xiàn)對脈沖分配回路輸出的弱信號進(jìn)行放大，產(chǎn)生電機(jī)脈沖信號工作所需的激磁電流。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動框圖如下：</p>

35、;<p>　　圖4.1　步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動框圖</p><p>　　4.1環(huán)形脈沖分配器CH250</p><p>　　由于用軟件環(huán)形分配器需要編寫復(fù)雜的程序，而且占用計算機(jī)運(yùn)行時間，故一般使用硬件或軟硬件結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。硬件環(huán)形分配器的種類很多，有專用的集成電路，可以用JK觸發(fā)器或D觸發(fā)器構(gòu)成，還可以用通用的可編程邏輯器件組成。在這里，通常我們采用集成電路CH250。集成電路CH2

36、50是一種專為三相步進(jìn)電機(jī)設(shè)計的環(huán)形分配器，其采用CMOS工藝，集成性高，可靠性好。</p><p>　?、臗H250管腳圖如下所示:</p><p>　　圖4.2　CH250管腳圖</p><p>　　⑵CH250主要管腳的作用：</p><p>　　A、B、C——環(huán)形分配器三個輸出端，經(jīng)功率放大后接到電機(jī)的三相繞組上。</p>

37、<p>　　R1、R2——復(fù)位端，R2為三相雙三拍復(fù)位端，R1為三相六拍復(fù)位端，先將對應(yīng)的復(fù)位端接入高電平，使其進(jìn)入工作狀態(tài)，若為“10”，則為三相雙三拍工作方式；若為“01”，則為三相六拍工作方式。</p><p>　　CL、EN——進(jìn)給脈沖輸入端和允許端；進(jìn)給脈沖由CL輸入，只有EN＝1，脈沖上升沿使環(huán)形分配器工作；CH250也允許以EN端作脈沖輸入端，此時，只有CL＝0，脈沖下降沿使環(huán)形分配器

38、工作。不符合上述規(guī)定則為環(huán)形分配器狀態(tài)鎖定（保持）。</p><p>　　J3r、J3L、 J6r、J6L——分別為三相雙三拍、三相六拍工作方式時步進(jìn)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)的控制端。</p><p>　　UD、US——電源端。</p><p>　?、荂H250的三相雙三拍接線原理圖如下所示：</p><p>　　圖4.3　CH250的三相雙三拍接線原理

39、圖</p><p><b>　　4.2 功率放大器</b></p><p>　　利用三極管的電流控制作用或場效應(yīng)管的電壓控制作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號變化的電流。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波，即交流信號電流，三極管的集電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的β倍，β是三極管的交流放大倍數(shù)，應(yīng)用這一點(diǎn)，若將小信號注入基極，則集電極流過的電流會等于基極電流的β倍，然后將這個信

40、號用隔直電容隔離出來，就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。</p><p>　　功率放大器，簡稱“功放”。很多情況下主機(jī)的額定輸出功率不能勝任帶動整個音響系統(tǒng)的任務(wù)，這時就要在主機(jī)和播放設(shè)備之間加裝功率放大器來補(bǔ)充所需的功率缺口，而功率放大器在整個音響系統(tǒng)中起到了“組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸

41、出。 </p><p>　　圖下所示是一種典型的功放電路，步進(jìn)電動機(jī)的每一相繞組都有一套這樣的電路。圖中L為步進(jìn)電動機(jī)勵磁繞組的電感、Ra為繞組的電阻，Rc是限流電阻，為了減少回路的時間常數(shù)L/（Ra+Rc），電阻Rc并聯(lián)一電容C，使回路電流上升沿變陡，提高了步進(jìn)電動機(jī)的高頻性能和啟動性能。續(xù)流二極管VD和阻容吸收RC回路，是功率管VT的保護(hù)電路，在VT由導(dǎo)通到截止瞬間釋放電動機(jī)電感產(chǎn)生的高的反電勢。</p

42、><p>　　此電路的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡單，不足之處是Rc消耗能量大，電流脈沖前后沿不夠陡，在改善了高頻性能后，低頻工作時會使振蕩有所增加，使低頻特性變壞。</p><p>　　圖4.4　功率放大電路</p><p>　　4.3 PLC高速脈沖輸出控制</p><p>　　PLC(Programmable Logic Controller)是在順

43、序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器，它的特點(diǎn)是可靠性高、編程方式簡單直觀、功能越來越完善，使其在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。用PLC控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位控制，硬件電路設(shè)計簡單、方便、快捷，編程語言形象直觀，容易掌握。步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電機(jī)，是控制系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件。其作用是將脈沖信號變換為相應(yīng)的角位移或直線位移，即給一個脈沖電信號，電動機(jī)就轉(zhuǎn)動一個角度或前進(jìn)一步。步進(jìn)電機(jī)的角位移量與脈沖個數(shù)嚴(yán)格成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正

44、比，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向，實(shí)現(xiàn)精確定位。</p><p>　　三相步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制：步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速受脈沖頻率的控制。當(dāng)改變輸入脈沖的周期時，</p><p>　　ABC三相繞組高低電平的寬度將發(fā)生變化。這就導(dǎo)致通電和斷電變化的速率發(fā)生變化，使電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。所以調(diào)節(jié)輸入脈沖的周期就可以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，如式(1)

45、所示：</p><p>　　n=60f/zk (1)</p><p>　　其中：f為電動機(jī)通電的脈沖頻率； z為步進(jìn)電機(jī)的齒數(shù)； k為步進(jìn)電機(jī)的工作拍數(shù)。三相步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)控制：步進(jìn)電機(jī)每輸入一個電脈沖就前進(jìn)一步，其輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比。</p><p>　　4.3.1　PLC接線圖</p><p>　　圖4.5　PLC

46、接線圖</p><p>　　4.3.2　三電動機(jī)轉(zhuǎn)動PLC控制I/O分配</p><p><b>　　輸入端：</b></p><p>　　啟動按鈕SB1 I0.0</p><p>　　緊急停止按鈕SB2 I0.1</p><p>　　正常停止按鈕SB3

47、 I0.2</p><p>　　初始位置行程開關(guān)S1 I0.3</p><p>　　終點(diǎn)位置行程開關(guān)S2 I0.4</p><p>　　增量式旋轉(zhuǎn)式編碼器A相I0.6</p><p>　　增量式旋轉(zhuǎn)式編碼器B相I0.7</p><p><b>　　輸出端：<

48、/b></p><p>　　脈沖輸出口CL Q0.0</p><p>　　電機(jī)轉(zhuǎn)動方向輸出控制Q0.1</p><p>　　蜂鳴器報警輸出Q0.2</p><p>　　4.3.3　數(shù)控平臺數(shù)控程序流程圖</p><p>　　圖4.6　數(shù)控平臺數(shù)控程序流程圖</p&g

49、t;<p>　　4.3.4　PLC控制程序</p><p><b>　　主程序Main:</b></p><p>　　Network 1 // Network Title</p><p>　　// Network Comment</p><p>　　LD SM0.1</p><p

50、>　　R Q0.0, 2</p><p>　　R S0.0, 3</p><p>　　Network 2 // 當(dāng)物體壓在初始位置行程開關(guān)且啟動按鈕啟動時，電動機(jī)正轉(zhuǎn)</p><p>　　LD I0.0</p><p>　　A I0.3</p><p>　　AN I0

51、.1</p><p>　　AN I0.2</p><p><b>　　EU</b></p><p>　　S S0.1, 1</p><p>　　Network 3 </p><p>　　LSCR S0.1</p><p>　　Network 4 <

52、;/p><p>　　LD SM0.1</p><p>　　CALL SBR3</p><p>　　Network 5 </p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　= Q0.1 //啟動標(biāo)志</p><p>　

53、　Network 6 </p><p>　　LD SM0.1</p><p>　　CALL SBR0 //正向輸出</p><p><b>　　//正向標(biāo)志</b></p><p>　　//Q0.0脈沖輸出</p><p>　　Networ

54、k 7 </p><p>　　LD I0.4</p><p>　　SCRT S0.2</p><p>　　Network 8 </p><p><b>　　SCRE</b></p><p>　　Network 9 </p><p>　　LSCR S0.2&l

55、t;/p><p>　　Network 10 // 延時100ms后，電動機(jī)反轉(zhuǎn)</p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　TON T37, +100</p><p>　　Network 11 </p><p>　　LD T37</p><p>　　R

56、Q0.1, 1 //啟動標(biāo)志</p><p>　　Network 12 </p><p>　　LD T37</p><p>　　A SM0.1</p><p>　　AN I0.3</p><p>　　CALL SBR0

57、 //反向輸出</p><p><b>　　//反向標(biāo)志</b></p><p>　　//Q0.0脈沖輸出</p><p>　　Network 13 </p><p><b>　　SCRE</b></p><p>　　Network 14 // 電動機(jī)立即停止&

58、lt;/p><p>　　LD I0.1</p><p>　　AN I0.2</p><p>　　S M0.1, 1</p><p>　　CALL SBR1</p><p>　　Network 15 // 電動機(jī)正常停止 </p><p>　　LD I0.2<

59、;/p><p>　　AN I0.1</p><p>　　R S0.0, 3</p><p>　　Network 16 </p><p>　　LD SM0.1</p><p>　　A M0.1</p><p>　　MOVW SMW68, VW200

60、 //將此時的脈沖周期存入VW200</p><p>　　R S0.0, 3</p><p>　　Network 17 // 電動機(jī)調(diào)整零點(diǎn)</p><p>　　LD I0.0</p><p>　　AN I0.3</p><p>　　AN I0.1</p>

61、<p>　　AN I0.2</p><p>　　AN Q0.1</p><p>　　S S0.0, 1</p><p>　　Network 18 </p><p>　　LSCR S0.0</p><p>　　Network 19 </p><p>　　L

62、D SM0.1</p><p>　　AN I0.3</p><p>　　CALL SBR0</p><p>　　Network 20 </p><p>　　LD I0.3</p><p>　　S S0.1, 1 //到零點(diǎn)后，正常行駛<

63、/p><p>　　MOVD +0, SMD48</p><p>　　Network 21 </p><p><b>　　SCRE</b></p><p>　　Network 22 </p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　TON T32, +

64、100</p><p>　　Network 23 </p><p>　　LD T32</p><p>　　CALL SBR2</p><p>　　R T32, 8</p><p>　　子程序SBR_0 ；PLC發(fā)射高速脈沖</p><p>　　Network 1

65、// Network Title</p><p>　　// Network Comment</p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　MOVB 16#E7, SMB67 //PTO工作于多段工作模式</p><p>　　MOVW 600, SMW168</p><

66、;p>　　MOVB 3, VB600</p><p>　　MOVW +1000, VW601 //第1段的初始周期</p><p>　　MOVW -1, VW603 //第1段的周期增量</p><p>　　MOVD 500, VD605 //第

67、1段的脈沖個數(shù)</p><p>　　MOVW +500, VW609 //第2段的初始周期</p><p>　　MOVW 0, VW611 //第2段的周期增量</p><p>　　MOVD +15800, VD613 //第2段的脈沖個數(shù)</p>

68、;<p>　　MOVW +500, VW617 //第3段的初始周期</p><p>　　MOVW +1, VW619 //第3段的周期增量</p><p>　　MOVD +500, VD621 //第3段的脈沖個數(shù)</p><p><b

69、>　　PLS 0</b></p><p>　　Network 2 </p><p>　　LD I0.3</p><p>　　O I0.4</p><p>　　S SM66.5, 1</p><p>　　子程序SBR_1 ；緊急停車時脈沖控制</

70、p><p>　　Network 1 // Network Title</p><p>　　// Network Comment</p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　MOVW +50, VW202</p><p>　　-I VW200, VW202</p><p&

71、gt;　　MOVW VW202, VW204</p><p>　　/I +50, VW204</p><p>　　MOVB 16#88, SMB67 //PTO工作于一段工作模式</p><p>　　MOVW VW200, VW400 //該段初始周期</p><p&

72、gt;　　MOVW VW204, VW402 //周期增量</p><p>　　MOVD +1250, VD404 //脈沖個數(shù)</p><p><b>　　PLS 0</b></p><p>　　子程序SBR_2 ；編碼器檢測到的脈沖與PLC產(chǎn)生的脈沖數(shù)的比較，超過

73、報警值報警</p><p>　　Network 1 // Network Title</p><p>　　// Network Comment</p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　MOVD SMD72, VD520</p><p>　　Network 2 </p><

74、;p>　　LD SM0.0</p><p>　　-R SMD48, VD520</p><p>　　Network 3 </p><p>　　LDR>= VD520, 50.0</p><p>　　O Q0.2</p><p>　　S Q0.2, 1</p>

75、;<p>　　子程序SBR_3 ;接收增量式旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的高速脈沖并計數(shù)</p><p>　　Network 1 // Network Title</p><p>　　// Network Comment</p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　MOVB 16#F8, SMB47</

76、p><p>　　HDEF 1, 9</p><p>　　MOVD +0, SMD48</p><p>　　MOVD +50000, SMD52</p><p><b>　　HSC 1</b></p><p>　　本次課程設(shè)計綜合運(yùn)用了機(jī)械和電子方面的知識，我進(jìn)一步了解了機(jī)械設(shè)計的過

77、程，深刻的領(lǐng)會到絲杠傳動以及PLC等多方面的知識，雖然過程有些艱難，但最終還是堅持了下來，通過此次訓(xùn)練，為將來進(jìn)行相關(guān)方面的工作打下了良好的基礎(chǔ)，但是也讓我感覺到自己知識面的不足，以后會更加努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.李振安 主編,《工廠電氣控制技術(shù)》，重慶大學(xué)出版社,1995年，第6版</p>

78、<p>　　2.萬太福，唐賢永 編著，《可編程序控制器及其應(yīng)用》，重慶大學(xué)出版社,1994年，第8版</p><p>　　3.廖常初 主編，《可編程序控制器的編程方法與工業(yè)應(yīng)用》，重慶大學(xué)出版社，2001年，第</p><p><b>　　一版，第3次印刷</b></p><p>　　4.朱紹祥 張宏生 《PLC的原理及應(yīng)用》

79、 上海交通大學(xué)出版社 1988年12月</p><p>　　5.機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計</p><p>　　6.微機(jī)原理與接口技術(shù)</p><p>　　7.余雷聲.電氣控制與PLC應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996</p><p>　　8.林春方.可編程控制器原理及其應(yīng)用.上海：上海交通大學(xué)出版社，2004</p><