工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)</p><p>　　工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) </p><p>　　學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí) 09機(jī)械工程及自動(dòng)化6班 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p&g

2、t;<p>　　學(xué)生學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　提交日期 2013 年 5月 29 日 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本研究

3、課題是基于應(yīng)用在汽車(chē)物流實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的四軸工業(yè)機(jī)械手，電控系統(tǒng)采用了固高公司的GUC系列工控機(jī)作為上位機(jī)，并采購(gòu)了臺(tái)達(dá)伺服驅(qū)動(dòng)器作為下位機(jī)，圍繞著上下位機(jī)，結(jié)合各相關(guān)電控元件，從中配置臺(tái)達(dá)伺服驅(qū)動(dòng)器與固高工控機(jī)的參數(shù)，搭建起整套電控系統(tǒng)。</p><p>　　本課題主要介紹臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器的調(diào)試配置和固高一體機(jī)的調(diào)試配置，確定GUC-400-EXX-M01-L3型號(hào)的GUC 運(yùn)動(dòng)控制器的接口定義并設(shè)計(jì)和制作通用端子板，再結(jié)

4、合各相關(guān)的電控元件，搭建起整套電控系統(tǒng)，從而配置臺(tái)達(dá)伺服驅(qū)動(dòng)器和固高工控機(jī)的參數(shù)。然后再通過(guò)通信電纜的參數(shù)配置，尤其電子齒輪比的設(shè)置，來(lái)實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的聯(lián)調(diào)。</p><p>　　目前工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相發(fā)展的高技術(shù)，其發(fā)展水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家技術(shù)發(fā)展程度的重要標(biāo)志之一。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研究、制造和應(yīng)用的水平從一個(gè)側(cè)面表現(xiàn)了國(guó)家的科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力，因而受到各國(guó)的重視。</p>&l

5、t;p>　　關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)械手，上下位機(jī)，電控系統(tǒng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper, multivariable predictive control algorithm and its application to the control of the environmental test

6、device are introduced particularly. The temperature and humidity control system of the environmental test device is characterized as long time delay and severe coupling. Therefore, the routine PID control effect is unsat

7、isfactory. In this case, the simulation of the temperature and humidity control of the environmental test device based on multivariable predictive control algori</p><p>　　Currently the robot technique has be

8、come the high technique that each flourishing nation in world develops competitively, the level of development has become one of the important markings that measure a national technique development degree. The robot tech

9、nique research, manufacturing and applied levels are from a side token the level of the science and technology and economic powers of the nation, as a result it was subjected to the value of all countries. </p>&l

10、t;p>　　Key wards: welding robot, arm, wrist, harmonic reducer , AC servo motor </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p>

11、<p>　　第一章 緒 論1</p><p>　　1.1 選題背景1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外形勢(shì)1</p><p>　　1.3 主要研究工作1</p><p>　　1.4 本文安排2</p><p>　　第二章 臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器的調(diào)試配置3</p><p>

12、;　　2.1 臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器的電路搭建3</p><p>　　2.2 臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)配置5</p><p>　　2.2.1 面板顯示及操作5</p><p>　　2.2.2 參數(shù)設(shè)定流程6</p><p>　　2.2.3 狀態(tài)顯示7</p><p>　　2.2.4 異常狀態(tài)記錄顯示操作9</

13、p><p>　　2.3 寸動(dòng)模式的調(diào)試（即空載JOG測(cè)試）10</p><p>　　2.4 單機(jī)軟件應(yīng)用界面的調(diào)試12</p><p>　　2.5 本章小結(jié)14</p><p>　　第三章 固高一體機(jī)的調(diào)試配置15</p><p>　　3.1 固高一體機(jī)的電路搭建15</p><p&

14、gt;　　3.1.1 電機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成15</p><p>　　3.1.2 GUC 運(yùn)動(dòng)控制器電源連接圖16</p><p>　　3.1.3 專(zhuān)用輸入、輸出連接方法16</p><p>　　3.1.4 編碼器輸入連接方法17</p><p>　　3.1.5 控制輸出信號(hào)連接方法18</p><p&

15、gt;　　3.1.6 通用數(shù)字量輸入/輸出連接方法20</p><p>　　3.1.7 模擬量輸入連接方法21</p><p>　　3.2 固高一體機(jī)的參數(shù)配置21</p><p>　　3.2.1 Demo 介紹21</p><p>　　3.2.2 控制器配置22</p><p>　　3.2.3

16、運(yùn)動(dòng)控制功能的測(cè)試23</p><p>　　3.2.4 IO 功能的測(cè)試24</p><p>　　3.3 本章小結(jié)25</p><p>　　第四章 固高一體機(jī)的通用端子板27</p><p>　　4.1 通用端子板的設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.1.1 輸出信號(hào)的控制28</p>

17、<p>　　4.2 通用端子板的原理圖28</p><p>　　4.3 通用端子板的技術(shù)參數(shù)29</p><p>　　4.3 本章小結(jié)30</p><p>　　第五章 配置上下位機(jī)的通信參數(shù)31</p><p>　　5.1 搭建電控柜的電控系統(tǒng)31</p><p>　　5.1.1 外部

18、電源31</p><p>　　5.1.2 電控系統(tǒng)原理圖32</p><p>　　5.2 上下位機(jī)聯(lián)調(diào)32</p><p>　　5.2.1 通信電纜的參數(shù)32</p><p>　　5.2.2 電子齒輪比37</p><p>　　5.2.3 檢出器輸出脈沖設(shè)定39</p><p&

19、gt;　　5.2 本章小結(jié)39</p><p><b>　　結(jié)論40</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)42</b></p><p><b>　　附錄43</b></p><p><b>　　致謝46</b></p>&

20、lt;p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 選題背景</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器人，是一種能自動(dòng)定位、可重復(fù)編程、多功能、多自由度的操作機(jī)。它能搬運(yùn)材料、零件或加持工具，廣泛應(yīng)用在人在工業(yè)生產(chǎn)中，能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，或是

21、危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)。本研究課題背景是建立在廣州學(xué)院機(jī)器人應(yīng)用研究所所研發(fā)出的四軸工業(yè)機(jī)械手，并將其應(yīng)用在汽車(chē)物流實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。工業(yè)機(jī)器人在許多生產(chǎn)領(lǐng)域的使用實(shí)踐證明，它在提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益，改善工人勞動(dòng)條件等方面，有著令世人矚目的作用，引起了世界各國(guó)和社會(huì)各層人士的廣泛關(guān)注。在新的世紀(jì)，工業(yè)機(jī)器人必將得到更加快速的發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1.2

22、 國(guó)內(nèi)外形勢(shì)</p><p>　　隨著工業(yè)機(jī)器人向更深更廣方向的發(fā)展以及機(jī)器人智能化水平的提高，機(jī)器人的應(yīng)用范周還在不斷地?cái)U(kuò)大，已從汽車(chē)制造業(yè)推廣到其他制造業(yè)，進(jìn)而推廣到諸如采礦機(jī)器人、建筑業(yè)機(jī)器人以及水電系統(tǒng)維護(hù)維修機(jī)器人等各種非制造行業(yè)。此外，在國(guó)防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、生活服務(wù)等領(lǐng)域機(jī)器人的應(yīng)用也越來(lái)越多，如無(wú)人偵察機(jī)(飛行器)、直角坐標(biāo)機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、家政服務(wù)機(jī)器人等均有應(yīng)用實(shí)例。機(jī)器人正在為提高人類(lèi)的生

23、活質(zhì)量發(fā)揮著重要的作用。鑒于此，工業(yè)機(jī)器人可以說(shuō)是節(jié)約勞動(dòng)生產(chǎn)力，提高產(chǎn)量的尤物，是人類(lèi)機(jī)械化提高的一個(gè)重要標(biāo)志。和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。</p><p>　　我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人較晚，目前處于引進(jìn)消化階段。為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)向大型、復(fù)雜、動(dòng)態(tài)和開(kāi)放方向發(fā)展的需要，國(guó)際機(jī)器人界都在加大科研力度對(duì)機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行深入研究。從工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，

24、智能化控制技術(shù)將是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的主要方向。</p><p>　　1.3 主要研究工作</p><p>　　通過(guò)收集資料熟讀臺(tái)達(dá)交流伺服驅(qū)動(dòng)器的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，進(jìn)行電路搭建和調(diào)試配置。然后熟讀固高一體機(jī)的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，進(jìn)行電路搭建和調(diào)試配置。然后根據(jù)動(dòng)作</p><p>　　要求繪制固高一體機(jī)的通用輸入及通用輸出端子板。之后再結(jié)合上下位機(jī)，設(shè)計(jì)電控柜的電控原理圖。最

25、后通過(guò)配置上下位機(jī)的通信參數(shù)，搭建電控系統(tǒng)。另外，還要翻譯一篇與論文相關(guān)的外文資料。</p><p>　　1.4 本文安排

26、 </p><p>　　這次課題的研究主要分七個(gè)階段完成。</p><p>　　第一階段（2013.1.12前）是查閱設(shè)計(jì)相關(guān)資料和文獻(xiàn)，完成開(kāi)題報(bào)告。第二階段（2013.3.8前）是確定方案，完成臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器的電路搭建、參數(shù)配置、寸動(dòng)模式的調(diào)試和單機(jī)軟件應(yīng)用界面的調(diào)試。第三階段（2013.4.19前）是完車(chē)成高一體機(jī)的單路搭建和參數(shù)配置，繪制固高一體機(jī)的通用輸入及通用輸出端子板。第四

27、階段（2013.5.10前）是結(jié)合上下位機(jī)，設(shè)計(jì)電控柜的電控原理圖；配置上下位機(jī)的通信參數(shù)，搭建電控柜的電控系統(tǒng)。第五階段（2013.5.18前）是進(jìn)行上下位機(jī)聯(lián)調(diào)，翻譯有關(guān)英文資料，撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。第六階段（2013.5.25前）是畢業(yè)論文定稿，整理、完善畢業(yè)設(shè)計(jì)，答辯資格審查。第七階段（2013.6.1前）是完成畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。</p><p>　　第二章 臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器的調(diào)試配置</p><

28、;p>　　本研究課題是基于應(yīng)用在汽車(chē)物流實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的四軸工業(yè)機(jī)械手，電控系統(tǒng)采用了固高公司的GUC系列工控機(jī)作為上位機(jī)，并采購(gòu)了臺(tái)達(dá)伺服驅(qū)動(dòng)器作為下位機(jī)，圍繞著上下位機(jī)，結(jié)合各相關(guān)電控元件，從中配置臺(tái)達(dá)伺服驅(qū)動(dòng)器與固高工控機(jī)的參數(shù)，搭建起整套電控系統(tǒng)。</p><p>　　2-1 電控系統(tǒng)原理圖</p><p>　　工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)必須考慮以下方面的要求：</p&g

29、t;<p>　?。?）系統(tǒng)優(yōu)越性：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，安裝、操作簡(jiǎn)單，適用于各類(lèi)使用環(huán)境，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性好。</p><p>　?。?）時(shí)效性：實(shí)時(shí)監(jiān)控伺服驅(qū)動(dòng)器和馬達(dá)的運(yùn)行狀況。</p><p>　?。?）準(zhǔn)確性：系統(tǒng)定位準(zhǔn)確，偏差小，以達(dá)到較高的精度要求。</p><p>　　2.1 臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器的電路搭建</p><p>　　臺(tái)

30、達(dá)驅(qū)動(dòng)器的電路是由控制電路和主回路組成。主電路：由三角插頭接通交流電源220V→主控開(kāi)關(guān)→交流接觸器主觸頭→交流伺服驅(qū)動(dòng)器→交流伺服電機(jī)?？刂苹芈罚河扇遣孱^電源（接通交流電源220V）的火線（L線）→主控開(kāi)關(guān)→急停開(kāi)關(guān)→停止按鈕（常閉開(kāi)關(guān)按鈕）→啟動(dòng)按鈕（常開(kāi)開(kāi)關(guān)按鈕）→交流接觸器線圈→三角插頭的零線（N線）。</p><p>　　圖2-2 臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器的電路原理圖</p><p>　　電

31、路工作原理如下：當(dāng)電機(jī)M要運(yùn)行時(shí)，合上主控開(kāi)關(guān)，按下啟動(dòng)按鈕SB2，交流接觸器KM通電并自鎖，此時(shí)交流接觸器主觸頭接通，交流伺服驅(qū)動(dòng)器上電驅(qū)動(dòng)電機(jī)M正常運(yùn)行。當(dāng)電機(jī)M要停止運(yùn)行時(shí)，按下停止按鈕SB1，交流接觸器KM斷電，交流接觸器主觸頭斷開(kāi)，交流伺服驅(qū)動(dòng)器斷電，電機(jī)M停止運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)故障或其他緊急情況是，可按下急停開(kāi)關(guān)，控制回路立馬斷電，電機(jī)M緊急停止。</p><p>　　圖2-3 臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器的電路實(shí)物圖<

32、;/p><p>　　連接控制電路的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）假如不連接控制電路，單靠主控開(kāi)關(guān)或刀閘開(kāi)關(guān)來(lái)控制，在線路連接比較遠(yuǎn)時(shí)，控制很不方便。</p><p>　?。?）在停電時(shí)，主控開(kāi)關(guān)或刀閘開(kāi)關(guān)沒(méi)有及時(shí)關(guān)掉或忘記關(guān)掉，在下一次有電時(shí)，因?yàn)闆](méi)有關(guān)掉開(kāi)關(guān)，線路接通會(huì)造成嚴(yán)重事故（電機(jī)突然在運(yùn)轉(zhuǎn)），當(dāng)然此次實(shí)踐只是單單調(diào)試而已，不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重事故。</p&g

33、t;<p>　?。?）有了控制電路，控制方便，操作安全，像一些比較完美的電路會(huì)接熱繼電器在電機(jī)的三相上，其中常閉觸頭接于控制電路中，當(dāng)電機(jī)有一根線斷開(kāi)（電機(jī)照常運(yùn)轉(zhuǎn)），很難發(fā)現(xiàn)電機(jī)出現(xiàn)事故，熱繼電器因?yàn)檫^(guò)流產(chǎn)生熱，從而使常閉觸頭斷開(kāi)，繼而導(dǎo)致控制線路斷電，交流接觸器線圈斷電，主電路也同時(shí)斷電，實(shí)現(xiàn)的安全保障。當(dāng)然交流接觸器也有起失壓和欠壓的保護(hù)作用。</p><p>　　2.2 臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)配

34、置</p><p>　　2.2.1 面板顯示及操作</p><p>　　面板顯示及操作主要說(shuō)明ASDA-B2 系列伺服驅(qū)動(dòng)器的面板狀態(tài)顯示及各項(xiàng)操作說(shuō)明。</p><p>　　圖2-4 面板各部名稱(chēng)</p><p>　　表2-1 面板各部功能</p><p>　　2.2.2 參數(shù)設(shè)定流程</p>&l

35、t;p>　　圖2-5 參數(shù)設(shè)定流程</p><p>　　(1) 驅(qū)動(dòng)器電源接通后，顯示器會(huì)先持續(xù)顯示監(jiān)視變數(shù)符號(hào)約一秒鐘。然后才進(jìn)入監(jiān)控模式。</p><p>　　(2) 按MODE 鍵可切換參數(shù)模式→監(jiān)視模式→異常模式，若無(wú)異常發(fā)生則略過(guò)異常模式。</p><p>　　(3) 當(dāng)有新的異常發(fā)生時(shí)，無(wú)論在任何模式都會(huì)馬上切到異常顯示模式下，按下MODE 鍵可切

36、換到其他模式，當(dāng)連續(xù)20 秒沒(méi)有任何鍵被按下，則會(huì)自動(dòng)切換回異常模式。</p><p>　　(4) 在監(jiān)視模式下，若按下UP 或DOWN 鍵可切換監(jiān)視變數(shù)。此時(shí)監(jiān)視變數(shù)符號(hào)會(huì)持續(xù)顯示約一秒鐘。</p><p>　　(5) 在參數(shù)模式下，按下SHIFT 鍵時(shí)可切換群組碼。UP／DOWN 鍵可變更后二漢字參數(shù)碼。</p><p>　　(6) 在參數(shù)模式下，按下SET 鍵

37、，系統(tǒng)立即進(jìn)入編輯設(shè)定模式。顯示器同時(shí)會(huì)顯示此參數(shù)對(duì)應(yīng)的設(shè)定值，此時(shí)可利用UP／DOWN 鍵修改參數(shù)值，或按下MODE 鍵脫離編輯設(shè)定模式并回到參數(shù)模式。</p><p>　　(7) 在編輯設(shè)定模式下，可按下SHIFT 鍵使閃爍漢字左移，再利用UP／DOWN 快速修正較高的設(shè)定漢字值。</p><p>　　(8) 設(shè)定值修正完畢后，按下SET 鍵，即可進(jìn)行參數(shù)儲(chǔ)存或執(zhí)行指令。</p&

38、gt;<p>　　(9) 完成參數(shù)設(shè)定后，顯示器會(huì)顯示結(jié)束代碼「SAVED」，并自動(dòng)回復(fù)到參數(shù)模式。</p><p>　　2.2.3 狀態(tài)顯示</p><p>　　（1）儲(chǔ)存設(shè)定顯示：當(dāng)參數(shù)編輯完畢，按下SET 儲(chǔ)存設(shè)定鍵時(shí)，面板顯示器會(huì)依設(shè)定狀態(tài)持續(xù)顯示設(shè)定狀態(tài)符號(hào)一秒鐘。</p><p>　　表2-2 儲(chǔ)存設(shè)定顯示說(shuō)明</p>&l

39、t;p><b>　?。?）小數(shù)點(diǎn)顯示</b></p><p>　　表2-3 小數(shù)點(diǎn)顯示說(shuō)明</p><p><b>　　（3）警示信息顯示</b></p><p>　　表2-4 儲(chǔ)存設(shè)定顯示說(shuō)明</p><p>　?。?）正負(fù)號(hào)設(shè)定顯示</p><p>　　表2-5 正

40、負(fù)號(hào)設(shè)定顯示說(shuō)明</p><p><b>　?。?）監(jiān)控顯示</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)器電源輸入時(shí)，顯示器會(huì)先持續(xù)顯示監(jiān)控顯示符號(hào)約一秒鐘。然后才進(jìn)入監(jiān)控模式。在監(jiān)控模式下可按下UP 或DOWN 鍵來(lái)改變欲顯示的監(jiān)視變數(shù)，或可直接修改參數(shù)P0-02來(lái)指定監(jiān)視代碼。電源輸入時(shí)，會(huì)先顯示ASDB2。當(dāng)：P0-02 值為4，然后再顯示脈沖指令輸入脈沖數(shù)。</p

41、><p>　　表 2-6 監(jiān)控顯示說(shuō)明</p><p>　　2.2.4 異常狀態(tài)記錄顯示操作</p><p>　　進(jìn)入?yún)?shù)模式 P4-00 ~ P4-04 后，按下SET 鍵，可顯示對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤歷史記錄碼。</p><p>　　圖2-6 異常狀態(tài)記錄顯示操作</p><p>　　2.3 寸動(dòng)模式的調(diào)試（即空載JOG測(cè)試）

42、</p><p>　　JOG 寸動(dòng)方式來(lái)試運(yùn)行電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器，使用者可不需要接額外配線這是非常方便的。為了安全起見(jiàn)，寸動(dòng)速度建議在低轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，寸動(dòng)模式以所設(shè)定的寸動(dòng)速度來(lái)作等速度移動(dòng)，以下是我們的說(shuō)明。</p><p>　　（1）STEP 1：可以使用軟件設(shè)定伺服啟動(dòng)，也可以設(shè)定參數(shù)P2-30 輔助機(jī)能設(shè)為1，此設(shè)定為軟件強(qiáng)制伺服啟動(dòng)，還可以設(shè)置DI（數(shù)字輸入）設(shè)定伺服啟動(dòng)。從實(shí)踐操作和總

43、結(jié)的過(guò)程中，就會(huì)發(fā)現(xiàn)DI1—DI9由參數(shù)P2-10~ P2-17、P2-36參數(shù)來(lái)設(shè)置，而且是自由設(shè)置，比如可以規(guī)定P2-10設(shè)為DI1—DI9中的任意一個(gè)，就是設(shè)置參數(shù)要改變。但我們按規(guī)定來(lái)（一一對(duì)應(yīng)，P2-10就對(duì)應(yīng)DI1）就會(huì)少走彎路。以下對(duì)P2-10參數(shù)進(jìn)行詳解。</p><p>　　P2-10 DI1 數(shù)字輸入接腳DI1功能規(guī)劃 通訊地址0214H 0215H </p><

44、p>　　初值： 101 </p><p>　　控制模式： ALL </p><p><b>　　單位： - </b></p><p>　　設(shè)定范圍： 0 ~ 015Fh（后兩碼為DI 碼） </p><p>　　資料大?。?16bit </p

45、><p>　　顯示方式： HEX （十六進(jìn)制）</p><p><b>　　參數(shù)功能： </b></p><p><b>　　圖2-7 參數(shù)功能</b></p><p>　　輸入功能選擇：所代表的功能請(qǐng)參考下表</p><p>　　表2-7 輸入功能選擇</p>&

46、lt;p>　?。≒2-11 ~ P2-17和P2-36）功能規(guī)劃設(shè)定值參照P2-10來(lái)設(shè)。當(dāng)參數(shù)重新修正后，請(qǐng)重新啟動(dòng)電源以確保功能正常運(yùn)作。</p><p>　　表2-8 參數(shù)功能設(shè)定</p><p>　　這里說(shuō)明一下為什么可以用DI（數(shù)字輸入）來(lái)手動(dòng)控制，看上面的功能參數(shù)的“輸入接點(diǎn)：屬性為 a 或 b 接點(diǎn)”,“0 ：設(shè)定輸入接點(diǎn)為常閉 b 接點(diǎn)，1 ：設(shè)定輸入接點(diǎn)為常開(kāi)a 接

47、點(diǎn)”看一下P2-10=101的設(shè)定值，只要把值改為001即把前面的“1”改為“0”就實(shí)現(xiàn)伺服自動(dòng)啟動(dòng)啦，其他參數(shù)依樣畫(huà)葫蘆，跟設(shè)定P2-10參數(shù)一樣。沒(méi)注意發(fā)現(xiàn)是不知道這個(gè)奇怪的功能的，這也是在后面“空載的速度測(cè)試”也要用到的，它可以用軟件版（用PC）來(lái)調(diào)機(jī)，也可以用上面的方法來(lái)手動(dòng)版調(diào)機(jī)。上面3種伺服啟動(dòng)自己選。</p><p>　?。?）STEP 2：設(shè)定參數(shù)P4-05 為寸動(dòng)速度（單位：r/min），將欲寸

48、動(dòng)速度設(shè)定后，按下SET 鍵后，驅(qū)動(dòng)器將進(jìn)入JOG 模式 ，在里面按上下鍵就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)啦！</p><p>　　當(dāng)你按到P4-05里面時(shí)，有個(gè)速度讓你自己設(shè)定，初值是20，就是20r/min，可以設(shè)定最高速度3000r/min，設(shè)定好之后就會(huì)出現(xiàn)按一下SET鍵就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)這樣的“JOG”界面，這就是寸動(dòng)界面，在這個(gè)界面按UP和DOWN鍵就會(huì)出現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　

49、?。?）STEP 3：按下MODE 鍵時(shí)，即可脫離JOG 模式，不能繼續(xù)操作電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，如果還繼續(xù)的話，就按上面步驟重新操作。</p><p>　　在下面范例中寸動(dòng)速度有初值20r/min調(diào)整為100r/min。</p><p>　　圖2-8 操作示意圖</p><p>　　2.4 單機(jī)軟件應(yīng)用界面的調(diào)試</p><p>　　在中達(dá)官方網(wǎng)

50、站http://bbs.gongkong.com/D/201107/384166_1.shtml下載ASDA全系列伺服調(diào)機(jī)軟件適用：A、A+、AB、B 、A2、B2的安裝軟件包，具體安裝見(jiàn)安裝說(shuō)明書(shū)（自帶的）。然后要安裝USB驅(qū)動(dòng)，安裝時(shí)要根據(jù)要求來(lái)安裝,不然會(huì)丟失一些數(shù)據(jù)，致使調(diào)機(jī)不順暢。打開(kāi)之后有一行操作工具欄見(jiàn)圖→→</p><p>　　選擇數(shù)據(jù)IO/寸動(dòng)控制，會(huì)出現(xiàn)下面界面：未交流伺服驅(qū)動(dòng)器的顯示狀態(tài)和連

51、接交流伺服驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)。</p><p>　　圖2-9 未交流伺服驅(qū)動(dòng)器的顯示狀態(tài)</p><p>　　圖2-10 連接交流伺服驅(qū)動(dòng)器的顯示狀態(tài)</p><p>　　“編輯DI/O功能項(xiàng)目”這一塊的DI1--DI9（DO1--DO9不管）設(shè)置根據(jù)“表1”來(lái)設(shè)定，可以手動(dòng)設(shè)定也可以軟件設(shè)定。像DI6、DI7、DI9設(shè)值為0，故顯示“不作用”。用軟件設(shè)置后，其數(shù)值會(huì)寫(xiě)入伺

52、服器，不信的可以手動(dòng)查一下伺服器的內(nèi)容，比如你將DI8起初設(shè)置為“0”，然后在軟件上面設(shè)置DI8為“馬達(dá)緊急停止”之后查一下伺服器的參數(shù)P2-17是不是由0變到121。還有一些不懂的操作可以該軟件的工具欄“說(shuō)明”的“參數(shù)使用說(shuō)明”。但這“編輯DI/O功能項(xiàng)目”一塊先不看，具體后面在“空載的速度測(cè)試 ”軟件版調(diào)試會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。那么現(xiàn)在只看界面的“寸動(dòng)”模塊。勾選“強(qiáng)制伺服 ON”就啟動(dòng)伺服器，在“寸動(dòng)速度”輸入速度值，就可以實(shí)現(xiàn)高低速調(diào)節(jié)。

53、點(diǎn)擊就可以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。至于“方向反轉(zhuǎn)”可以不理。</p><p><b>　　2.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要是根據(jù)電路原理圖進(jìn)行臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)的電路搭建，搭建完控制電路后，就進(jìn)行臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)配置。完成這些任務(wù)后，進(jìn)行寸動(dòng)模式的調(diào)試，即空載JOG調(diào)試，這是在操作面板上操作的。最后介紹了單機(jī)軟件應(yīng)用界面的調(diào)試，進(jìn)行交流伺服驅(qū)動(dòng)器控制。</p&

54、gt;<p>　　第三章 固高一體機(jī)的調(diào)試配置</p><p>　　3.1 固高一體機(jī)的電路搭建</p><p>　　3.1.1 電機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成</p><p>　　使用固高科技生產(chǎn)的GUC 系列運(yùn)動(dòng)控制器，搭建一個(gè)完整的電機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，一般需要以下幾部分器件組成：1、GUC 系列運(yùn)動(dòng)控制器；2、步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)；3、步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)

55、驅(qū)動(dòng)器；4、驅(qū)動(dòng)器電源；5、+24V 直流電源（用于GUC 系列運(yùn)動(dòng)控制器及接口板電源）；6、原點(diǎn)開(kāi)關(guān)、正/負(fù)限位開(kāi)關(guān)（根據(jù)系統(tǒng)需要可選）；7、顯示器、輸入設(shè)備或?qū)Ｓ萌藱C(jī)界面（根據(jù)系統(tǒng)需要可選）；8、IO 擴(kuò)展模塊（根據(jù)系統(tǒng)需要可選）。</p><p>　　伺服電機(jī)既可以選擇交流伺服電機(jī)也可以選擇直流伺服電機(jī)。采用控制伺服電機(jī)時(shí)：</p><p>　　如果使用的是GUC-X00-XXV 運(yùn)

56、動(dòng)控制器的模擬量輸出功能時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)設(shè)置為速度控制方式。</p><p>　　如果使用的是GUC-X00-XXV 運(yùn)動(dòng)控制器的脈沖量輸出功能時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)設(shè)置為位置控制方式，且控制器和驅(qū)動(dòng)器的脈沖模式設(shè)置要一致。</p><p>　　如果使用的是GUC-X00-XXG 運(yùn)動(dòng)控制器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)選為位置控制方式，且控制器和驅(qū)動(dòng)器的脈沖模式設(shè)置要一致。</p><p&

57、gt;　　采用GUC 運(yùn)動(dòng)控制器的控制系統(tǒng)典型組成部分見(jiàn)圖3-1，由運(yùn)動(dòng)控制器、人機(jī)界面（觸摸屏）、IO擴(kuò)展模塊、驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)組成。</p><p>　　圖3-1 采用G UC 運(yùn)動(dòng)控制器組成的控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　3.1.2 GUC 運(yùn)動(dòng)控制器電源連接圖</p><p>　　GUC 系列運(yùn)動(dòng)控制器為用戶(hù)提供了構(gòu)成PC 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出設(shè)備接口，如V

58、GA、PS2、USB 等，用戶(hù)可將顯示器、鍵盤(pán)，鼠標(biāo)等通用輸入輸出設(shè)備連接到這些接口上以組成PC 系統(tǒng)。此外用戶(hù)還需要提供一個(gè)24V，至少3A 的直流電源為其供電。直流電源接到控制器POWER 接口上，接通后控制器上的2 個(gè)LED 指示燈亮起，表明GUC 運(yùn)動(dòng)控制器已上電工作。</p><p>　　另外在電源接口上提供了一個(gè)與GUC 運(yùn)動(dòng)控制器外殼連通的PE（保護(hù)地）接口，用戶(hù)可根據(jù)自己的電器系統(tǒng)需要，將其與其它

59、外部地（機(jī)殼地、大地等）和（或）運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)部地（數(shù)字地、+24V 參考地）連通。電源連接如圖3-2 所示。</p><p>　　圖3-2 GUC 運(yùn)動(dòng)控制器電源連接圖</p><p>　　為了防止人身觸電事故、保證電氣設(shè)備正常運(yùn)行，請(qǐng)務(wù)必將電源端子的PE端通過(guò)接地線與大地保持良好連接！</p><p>　　3.1.3 專(zhuān)用輸入、輸出連接方法</p>

60、<p>　　GUC 系列運(yùn)動(dòng)控制器所提供的專(zhuān)用輸入包括：驅(qū)動(dòng)報(bào)警信號(hào)、原點(diǎn)信號(hào)和限位信號(hào)，專(zhuān)用輸出包括：驅(qū)動(dòng)允許，驅(qū)動(dòng)報(bào)警復(fù)位。</p><p>　　連接時(shí)應(yīng)根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn):1．驅(qū)動(dòng)器報(bào)警輸入信號(hào)為常閉狀態(tài)，（用戶(hù)不用時(shí)，請(qǐng)將該輸入對(duì)OGND 短接）；2．系統(tǒng)的限位開(kāi)關(guān)須接成常閉狀態(tài)；3．原點(diǎn)開(kāi)關(guān)為常開(kāi)狀態(tài)。專(zhuān)用輸入輸出的連接原理見(jiàn)圖3-2。</p><p>　　圖3-3 專(zhuān)用輸

61、入、輸出信號(hào)連接圖</p><p>　　3.1.4 編碼器輸入連接方法</p><p>　　GUC 系列運(yùn)動(dòng)控制器在每個(gè)軸上各提供一個(gè)編碼器接口，此外還提供了1~2 個(gè)輔助編碼器接口（輔助編碼器接口數(shù)量視具體型號(hào)而定）。以上編碼器接口可兼容雙端輸入和單端輸入，連接方法見(jiàn)圖3-4 和圖3-5。本實(shí)驗(yàn)采用編碼器雙端輸入信號(hào)，用雙絞線屏蔽電纜連接，提高抗干擾性能，穩(wěn)定性更高。</p>

62、;<p>　　圖3-4 編碼器雙端輸入信號(hào)連接圖</p><p>　　圖3-5 編碼器單端輸入信號(hào)連接圖</p><p>　　3.1.5 控制輸出信號(hào)連接方法</p><p>　　GUC 系列運(yùn)動(dòng)控制器控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器時(shí)，可以工作于脈沖量或模擬量輸出模（視具體型號(hào)而定），用戶(hù)可以通過(guò)軟件指令在2 種輸出模式之間相互切換（具體請(qǐng)參看編程手冊(cè)）。</

63、p><p>　?。?） 模擬量輸出連接方法</p><p>　　模擬量輸出通過(guò)驅(qū)動(dòng)器接口的PIN8 輸出。參考地為+5V 電源地，電氣接線圖參見(jiàn)圖3-6。</p><p>　　圖3-6 模擬量輸出模式的電氣接線圖</p><p>　　(2) 脈沖輸出連接方法</p><p>　　脈沖/方向輸出信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)器接口的9、22、

64、23、11 腳輸出，參考地為+5V 電源地。在脈沖信號(hào)輸出方式下，有兩種工作模式，一種是脈沖+方向信號(hào)模式，另一種是正/負(fù)脈沖信號(hào)模式。默認(rèn)情況下控制器輸出脈沖+方向信號(hào)模式。用戶(hù)可以通過(guò)軟件指令在兩種脈沖輸出方式之間相互切換（具體請(qǐng)參看編程手冊(cè)）。本實(shí)驗(yàn)采用脈沖+方向模式進(jìn)行配置驅(qū)動(dòng)器參數(shù)。</p><p>　　在脈沖+方向信號(hào)模式下，引腳23、11 輸出差動(dòng)的脈沖控制信號(hào)，引腳9、22 輸出差動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方向控制

65、信號(hào)。</p><p>　　在正/負(fù)脈沖模式下，引腳9、22 輸出差動(dòng)的正轉(zhuǎn)脈沖控制信號(hào)，引腳23、11 輸出差動(dòng)的反轉(zhuǎn)脈沖控制信號(hào)。</p><p>　　如果驅(qū)動(dòng)器需要的信號(hào)不是差動(dòng)信號(hào)，將相應(yīng)信號(hào)接于上述差動(dòng)信號(hào)輸出的正信號(hào)端（即引腳9、23），負(fù)信號(hào)端懸空。信號(hào)連接方法見(jiàn)圖3-7、輸出波形見(jiàn)圖3-8。</p><p>　　圖3-7 脈沖量控制輸出信號(hào)連接圖&l

66、t;/p><p>　　圖3-8 脈沖量控制輸出信號(hào)波形</p><p>　　3.1.6 通用數(shù)字量輸入/輸出連接方法</p><p>　　GUC 系列運(yùn)動(dòng)控制器提供多路的通用數(shù)字量輸入輸出（具體路數(shù)視不同型號(hào)而定）。當(dāng)通用IO 的輸出接感性負(fù)載時(shí)，應(yīng)考慮連接用于反電勢(shì)泄放的二極管。連接方法見(jiàn)圖3-9。</p><p>　　圖3-9 通用輸入/輸

67、出信號(hào)連接圖</p><p>　　3.1.7 模擬量輸入連接方法</p><p>　　GUC 系列運(yùn)動(dòng)控制器提供可選的模擬量輸入功能（視具體型號(hào)而定）。連接方法見(jiàn)圖3-10。</p><p>　　圖3-10 模擬輸入信號(hào)連接圖</p><p>　　3.2 固高一體機(jī)的參數(shù)配置</p><p>　　GUC 系列運(yùn)動(dòng)控

68、制器為用戶(hù)提供了相應(yīng)的硬件調(diào)試軟件。以下介紹GUC-400-EXX 硬件測(cè)試（即參數(shù)配置）。</p><p>　　3.2.1 Demo 介紹</p><p>　　雙擊MCT2008 .exe，啟動(dòng)Demo。（以連續(xù)軌跡GUC-400-ESX 的DEMO 為例）</p><p>　　如果彈出如圖3-11 所示提示對(duì)話框，請(qǐng)檢查：1、控制器是否正確安裝；2、控制器驅(qū)動(dòng)

69、是否正確安裝；3、是否存在其他程序正在對(duì)控制器進(jìn)行操作；</p><p>　　圖3-11 打開(kāi)控制器失敗提示</p><p>　　啟動(dòng)Demo 后若通信正常，顯示圖3-12 Demo 的主界面，主要的操作通過(guò)主界面上的幾個(gè)菜單完成。</p><p>　　圖3-12 Demo 主界面</p><p>　　“控制”菜單包括對(duì)控制器復(fù)位、多控制器環(huán)

70、境下控制器的切換等。</p><p>　　“視圖”菜單包括控制器支持的功能的對(duì)應(yīng)菜單項(xiàng)，需要測(cè)試某個(gè)功能，則點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的菜單項(xiàng)，將會(huì)彈出該功能的測(cè)試窗口。</p><p>　　“工具”菜單包括一些工具，如控制器配置等。</p><p>　　“窗口”菜單用于管理Demo 的子窗口,每彈出一個(gè)子窗口，將會(huì)在該菜單下生成一個(gè)子項(xiàng)。</p><p>　

71、　“幫助”菜單包括本Demo 的使用幫助文檔（F1）。</p><p>　　3.2.2 控制器配置</p><p>　　點(diǎn)擊“工具”—“控制器配置”，彈出控制器配置對(duì)話框，如圖3-13 所示。</p><p>　　圖3-13 控制器配置對(duì)話框</p><p>　　控制器配置用于對(duì)控制器的某些選項(xiàng)進(jìn)行配置，包括脈沖輸出模式、限位、編碼器、Ho

72、me、控制模式（僅對(duì)SV 卡）等。啟動(dòng)配置對(duì)話框，修改當(dāng)前軸的相關(guān)配置，切換軸號(hào)，修改其他軸的相關(guān)配置。通過(guò)配置對(duì)話框的“控制”—“寫(xiě)入控制器狀態(tài)”將配置寫(xiě)入控制器使配置生效。</p><p>　　3.2.3 運(yùn)動(dòng)控制功能的測(cè)試</p><p>　　1、啟動(dòng)Demo，根據(jù)實(shí)際情況完成對(duì)控制器的配置（如果是模擬量控制方式，請(qǐng)先設(shè)置控制器的PID參數(shù)，建議在首次測(cè)試控制器時(shí)首先采用脈沖方式測(cè)

73、試，且不要連接負(fù)載），然后點(diǎn)擊主對(duì)話框“視圖”—“軸狀態(tài)”，彈出軸狀態(tài)對(duì)話框，如果狀態(tài)正常（報(bào)警及限位對(duì)應(yīng)的圖標(biāo)為綠色,如圖3-14 所示），點(diǎn)擊“伺服使能”按鈕，對(duì)應(yīng)伺服電機(jī)將使能。</p><p>　　圖3-14 軸狀態(tài)對(duì)話框</p><p>　　2、點(diǎn)擊“視圖”—“立即指令運(yùn)動(dòng)”，彈出立即指令運(yùn)動(dòng)對(duì)話框，如圖3-15 所示。切換到直線插補(bǔ)頁(yè)，選擇插補(bǔ)軸，輸入插補(bǔ)位移值及其他的運(yùn)動(dòng)參數(shù)

74、，點(diǎn)擊“啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)”按鈕，則相關(guān)插補(bǔ)軸將開(kāi)始按照設(shè)定的參數(shù)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　圖3-15 立即指令運(yùn)動(dòng)對(duì)話框</p><p>　　如果電機(jī)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)檢查：1、消息對(duì)話框中是否有指令執(zhí)行出錯(cuò)的信息彈出（點(diǎn)擊主對(duì)話框“控制”—“消息框”彈出消息對(duì)話框）；2、參與插補(bǔ)的所有軸狀態(tài)是否都正常，而且已經(jīng)伺服使能；3、請(qǐng)檢查伺服驅(qū)動(dòng)器的工作模式（如果是在脈沖控制方式下，還包括脈沖模式）是否跟控

75、制器的設(shè)置匹配。4、控制器跟接線端子板、端子板跟伺服驅(qū)動(dòng)器之間的線纜連接牢固可靠，接線端子板（如果有）、伺服驅(qū)動(dòng)器是否正常上電。</p><p>　　PID 參數(shù)的設(shè)置：點(diǎn)擊“視圖”—“PID”，在彈出的PID 設(shè)置對(duì)話框上修改相應(yīng)的PID 參數(shù)，點(diǎn)擊“更新”使設(shè)置生效。</p><p>　　3.2.4 IO 功能的測(cè)試</p><p>　　啟動(dòng)Demo，點(diǎn)擊主對(duì)

76、話框“視圖”—“數(shù)字量輸入”，彈出數(shù)字量輸入測(cè)試對(duì)話框，如圖3-16 所示，改變對(duì)應(yīng)端口上數(shù)字量輸入位的狀態(tài)，則該對(duì)話框上對(duì)應(yīng)的狀態(tài)位圖標(biāo)的顏色將發(fā)生改變。</p><p>　　圖3-16 數(shù)字量輸入測(cè)試面板</p><p>　　點(diǎn)擊主對(duì)話框“視圖”—“數(shù)字量輸出”，彈出數(shù)字量輸出測(cè)試對(duì)話框，如圖3-17 所示。鼠標(biāo)點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)位的圖標(biāo)，對(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸出位電平發(fā)生變化。</p>

77、<p>　　圖3-17 數(shù)字量輸出測(cè)試面板</p><p><b>　　3.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　在本章節(jié)中，針對(duì)GUC系列控制器，通過(guò)其電源連接圖、專(zhuān)用輸入和輸出連接電路圖、編碼器輸入連接電路圖、控制輸出信號(hào)連接電路圖、通用數(shù)字量輸入/輸出連接電路圖和模擬量輸入連接電路圖，搭建一個(gè)完整的上位機(jī)控制下位機(jī)的系統(tǒng)。然后根據(jù)GUC系列運(yùn)動(dòng)控

78、制器為用戶(hù)提供相應(yīng)的硬件調(diào)試軟件，通過(guò)參數(shù)配置進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　第四章 固高一體機(jī)的通用端子板</p><p>　　GUC 系列運(yùn)動(dòng)控制器目前有有以下幾種型號(hào)，分別為：GUC-400-EXX-M01-L3、GUC-400-EXX-M01-L2、GUC-X00-TXX-M01-L2、GUC-400-TSV-SCAN-M01-L3。其中-L3 型運(yùn)動(dòng)控制器可直接連接驅(qū)動(dòng)器和外部

79、輸入/輸出設(shè)備。而-L2 型運(yùn)動(dòng)控制器需要外接端子板才能與驅(qū)動(dòng)器及外部輸入/輸出設(shè)備相連。</p><p>　　這次課題采用的GUC 系列運(yùn)動(dòng)控制器的型號(hào)是GUC-400-EXX-M01-L3，因此本章節(jié)將具體介紹GUC-400-EXX-M01-L3型號(hào)的GUC 運(yùn)動(dòng)控制器的接口定義，以及所需外接的端子板的具體型號(hào)及接口定義。</p><p>　　4.1 通用端子板的設(shè)計(jì)</p&g

80、t;<p>　　GUC-400-EXX-M01-L3 型運(yùn)動(dòng)控制器是固高科技推出的一款4 軸通用型運(yùn)動(dòng)控制器。其通用端子板接口列表，也即是數(shù)值IO接口表定義見(jiàn)參見(jiàn)表4-1。</p><p>　　表4-1 數(shù)字IO 接口（Digital I/O）定義</p><p>　　4.1.1 輸出信號(hào)的控制</p><p>　　通用端子板的輸出信號(hào)控制原理圖如圖

81、4-1。其中OVCC是24V/5A的開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)電源，</p><p>　　圖4-1 通用端子板的輸出信號(hào)控制原理圖</p><p>　　4.2 通用端子板的原理圖</p><p>　　由上一節(jié)通用端子板的設(shè)計(jì)可知，數(shù)字IO 接口（Digital I/O）有：通用輸出端16個(gè)，通用輸入端16個(gè)，限位信號(hào)端8個(gè)，原點(diǎn)信號(hào)端4個(gè)，24V電源輸出端3個(gè)，保留端9個(gè)，共6

82、2個(gè)端口，其原理圖如圖4-1。</p><p>　　圖4-1數(shù)字IO 接口原理圖</p><p>　　通用端子板的原理圖和PCB板見(jiàn)附附錄一和附錄二。</p><p>　　4.3 通用端子板的技術(shù)參數(shù)</p><p>　?。?）光耦隔離I/O </p><p>　　光耦的輸入規(guī)格：隔離電壓5000V RMS，輸入電壓

83、+12V～+24VDC，輸入電流3.7mA～7.6mA，傳輸延遲H→L 5us，L→H 3us。</p><p>　　光耦輸出規(guī)格為:隔離電壓5000V RMS，集電極開(kāi)路輸出,無(wú)上拉電阻，Vceo ≤ 50V，Veco ≤ 5V，Ic ≤ 30mA（標(biāo)準(zhǔn)型），Ic ≤ 200mA (-R 型)，平均輸出延遲8us。</p><p>　?。?）A/D (可選項(xiàng))</p>&l

84、t;p>　　經(jīng)同步串行口與運(yùn)動(dòng)控制器相連，輸入路數(shù)8 路(單端雙極性)，輸入范圍-10V～+10V，分辯率12bit，精度+/-1bit，最高采樣速率50KHz (單路)。</p><p><b>　?。?）外部電源</b></p><p>　　外部電源電壓為+24V，電流為DC Icc=1.8A。</p><p><b>　　

85、（4）外形尺寸</b></p><p>　　外形物理尺寸為220mmⅹ132mm</p><p><b>　　4.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章中的設(shè)計(jì)確定GUC-400-EXX-M01-L3型號(hào)的GUC 運(yùn)動(dòng)控制器的接口定義，同時(shí)確定電源接口（POWER）的定義、驅(qū)動(dòng)器接口（AXIS1、AXIS2、AXIS3、A

86、XIS4）定義、模擬量輸入輸出接口（Analog）定義、 輔助編碼器&IO 接口（ENCODER）定義、數(shù)字IO 接口（Digital I/O）定義和一些相關(guān)技術(shù)參數(shù)，通過(guò)這些接口的定義，繪制了通用端子板的原理圖和制作了通用端子板的PCB板。</p><p>　　第五章 配置上下位機(jī)的通信參數(shù)</p><p>　　近年來(lái), 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)作為現(xiàn)代科技的一種突出代表, 在許多生產(chǎn)領(lǐng)

87、域中身手不凡。同時(shí)人們對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研制也提出了越來(lái)越多的要求, 因此, 控制系統(tǒng)的研究是機(jī)器人技術(shù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　5.1 搭建電控柜的電控系統(tǒng)</p><p>　　圍繞著課題所選的上下位機(jī)，結(jié)合各相關(guān)的電控元件，從中配置臺(tái)達(dá)伺服驅(qū)動(dòng)器與固高工控機(jī)的參數(shù)，搭建起整套電控系統(tǒng)，即電控柜的電控系統(tǒng)。</p><p>　　5.1.1

88、外部電源</p><p>　　外部電源電路由（交流電源220V）的火線（L線）、急停開(kāi)關(guān)SB0、伺服停止（常閉開(kāi)關(guān)按鈕）SB1、伺服啟動(dòng)（常開(kāi)開(kāi)關(guān)按鈕）SB2、交流接觸器線圈KM1、三角插頭的零線（N線）組成。外部電源原理圖如圖5-1。</p><p>　　圖5-1 外部電路原理圖</p><p>　　外部電源工作原理如下：當(dāng)電控系統(tǒng)要啟動(dòng)時(shí)，按下伺服啟動(dòng)按鈕SB2

89、，交流接觸器KM1通電并自鎖，整個(gè)電控系統(tǒng)上電。當(dāng)電控系統(tǒng)要停止時(shí)，按下伺服停止按鈕SB1，交流接觸器KM斷電，整個(gè)電控系統(tǒng)斷電。當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤或其他緊急情況需要緊急停止的時(shí)候，按下急停開(kāi)關(guān)SB0，整個(gè)電控系統(tǒng)立馬斷電，確保安全。</p><p>　　5.1.2 電控系統(tǒng)原理圖</p><p>　　電控柜的電控系統(tǒng)，主控回路主要由隔離變壓器、電源總開(kāi)關(guān)、工控機(jī)、交流接觸器、

90、四個(gè)小型斷路器、四個(gè)馬達(dá)和對(duì)應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)器?？刂苹芈分饕砷_(kāi)關(guān)電源、觸摸屏和相應(yīng)指示燈組成。電控系統(tǒng)原理圖如圖5-2。</p><p>　　5-2 電控柜的電控系統(tǒng)原理圖</p><p>　　完整的電控柜控制系統(tǒng)原理圖見(jiàn)附錄三。</p><p>　　5.2 上下位機(jī)聯(lián)調(diào) </p><p>　　上下位機(jī)的聯(lián)調(diào)，通過(guò)通信電纜的參數(shù)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。

91、工業(yè)機(jī)械手的動(dòng)作是通過(guò)臺(tái)達(dá)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的，臺(tái)達(dá)馬達(dá)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度是由上位機(jī)的發(fā)送脈沖來(lái)控制，而脈沖的發(fā)送對(duì)應(yīng)著電子齒輪比的一個(gè)數(shù)據(jù)處理過(guò)程。</p><p>　　5.2.1 通信電纜的參數(shù)</p><p>　　固高一體機(jī)和臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器的通信電纜，包括脈沖編碼器（角度傳感器）、脈沖發(fā)送端、報(bào)警端、使能端、復(fù)位端和電源端。上位機(jī)固高一體機(jī)通信電纜（AXIS1、AXIS2、AXIS3、AXIS4）定義

92、見(jiàn)表5-1。下位機(jī)臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器的通訊接口定義如圖5-2。固高一體機(jī)和臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器具體通信電纜表如圖5-3。</p><p>　　表5-1 上位機(jī)固高一體機(jī)通信電纜（AXIS1、AXIS2、AXIS3、AXIS4）定義</p><p>　　表5-2 下位機(jī)臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器的通訊接口定義</p><p>　　表5-1 固高一體機(jī)和臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器通信電纜表</p><

93、;p>　　其中報(bào)警端的報(bào)警電路原理圖如圖5-3，當(dāng)異警或緊急停止時(shí)，臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器中的發(fā)光二極管N2發(fā)光導(dǎo)通，三極管J2導(dǎo)通。此時(shí)固高一體機(jī)中的法官二極管N1發(fā)光導(dǎo)通，三極管J1導(dǎo)通，將有信號(hào)發(fā)送的上位機(jī)，會(huì)將電磁接觸器切斷，以切斷伺服驅(qū)動(dòng)器電源。</p><p>　　圖5-3 報(bào)警電路原理圖</p><p>　　剎車(chē)端的剎車(chē)電路原理圖如圖5-4，剎車(chē)電路是起到了剎住電機(jī)和解除剎車(chē)的作用

94、，其工作原理：在電機(jī)的尾部有一個(gè)電磁抱剎，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)電磁抱剎通電吸合，這時(shí)它對(duì)電機(jī)不制動(dòng)，就是電機(jī)通電發(fā)光二極管N3發(fā)光導(dǎo)通，三極管J3導(dǎo)通，此時(shí)電磁抱剎通電，電磁開(kāi)關(guān)K1吸合，解除對(duì)電機(jī)的制動(dòng)。當(dāng)電機(jī)斷電時(shí)電磁抱剎也斷電，抱剎在彈簧的作用下剎住電機(jī)。剎車(chē)電源為DC24V，嚴(yán)禁與控制信號(hào)電源VDD公用。</p><p>　　5-4 剎車(chē)電路原理圖</p><p>　　使能端的使能電路原理

95、圖如圖5-5，當(dāng)上位機(jī)發(fā)送動(dòng)作請(qǐng)求的時(shí)候，上位機(jī)的發(fā)光二極管N5發(fā)光導(dǎo)通，三極管J5導(dǎo)通。此時(shí)，將使下位機(jī)的發(fā)光二極管N4發(fā)光導(dǎo)通，三極管J4導(dǎo)通，下位機(jī)就會(huì)接收到執(zhí)行動(dòng)作命令允許執(zhí)行。</p><p>　　圖5-5 使能電路原理圖</p><p>　　復(fù)位端的復(fù)位電路原理圖如圖5-6，其工作原理和使能電路工作原理相似。當(dāng)上位機(jī)發(fā)送復(fù)位請(qǐng)求的時(shí)候，上位機(jī)的發(fā)光二極管N7發(fā)光導(dǎo)通，三極管J7

96、導(dǎo)通。將會(huì)使下位機(jī)的發(fā)光二極管N6發(fā)光導(dǎo)通，三極管J6導(dǎo)通，下位機(jī)就會(huì)接收到復(fù)位命令執(zhí)行復(fù)位。</p><p>　　圖5-6 復(fù)位電路原理圖</p><p>　　脈沖發(fā)送端的脈沖發(fā)送原理圖如圖5-7，實(shí)現(xiàn)了從固高一體機(jī)發(fā)送指令脈沖到臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器，臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器是在PD模式（位置控制模式，只關(guān)心角度）下進(jìn)行了接收脈沖的，完成通信。要注意的是上位機(jī)和下位機(jī)的接地端一定要共地，電源端也要接共電源端。&

97、lt;/p><p>　　圖5-7 脈沖發(fā)送原理圖</p><p>　　5.2.2 電子齒輪比</p><p>　　電子齒輪比的設(shè)置主要有兩個(gè)作用。一是為了達(dá)到所要的脈沖數(shù)有足夠的的加速時(shí)間，減少機(jī)械手動(dòng)作時(shí)的一個(gè)抗沖擊性；二是有利于算法，提高機(jī)械運(yùn)動(dòng)精度，達(dá)到所要求的控制精度。圖5-8是關(guān)于電子齒輪比的關(guān)系圖。其中固高一體機(jī)也就是上位機(jī)，臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器包含下位機(jī)及功率放大

98、器，電子齒輪比包含在臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器里面。</p><p>　　圖5-8 電子齒輪比的關(guān)系圖</p><p>　　假若我們的上位機(jī)以梯形運(yùn)動(dòng)模式，即發(fā)送“目標(biāo)位置”、“目標(biāo)速度”、“目標(biāo)加速度為例”，介紹有關(guān)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程。</p><p>　　其中臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器說(shuō)明書(shū)說(shuō)光柵編碼器2的17指的是臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器這個(gè)下位機(jī)發(fā)送160000（16萬(wàn)是一個(gè)固定不變的值）個(gè)脈沖馬達(dá)就轉(zhuǎn)一圈

99、。</p><p>　　假若固高一體機(jī)的速度設(shè)為800，相當(dāng)于1ms發(fā)送800脈沖。那么推算出1s就發(fā)送800*1000=800000個(gè)脈沖，推算出1min發(fā)送60*800*1000=48000000個(gè)脈沖。假若固高一體機(jī)這個(gè)上位機(jī)發(fā)送16000個(gè)脈沖馬達(dá)就轉(zhuǎn)一圈，那么1min轉(zhuǎn)3000r（48000000/1600=3000），即3000r/min能夠發(fā)揮馬達(dá)的速度性能。假若固高一體機(jī)這個(gè)上位機(jī)發(fā)送32000個(gè)

100、脈沖馬達(dá)就轉(zhuǎn)一圈，那么1min最多轉(zhuǎn)1500r（48000000/32000=1500），即小于300r/min，根本就發(fā)揮不了馬達(dá)的速度性能。</p><p>　　對(duì)于上位機(jī)來(lái)說(shuō)，發(fā)送X個(gè)脈沖馬達(dá)就轉(zhuǎn)一圈。而對(duì)下位機(jī)來(lái)說(shuō)，像臺(tái)達(dá)B2系列的，下位機(jī)發(fā)送16萬(wàn)個(gè)脈沖馬達(dá)才轉(zhuǎn)一圈，實(shí)際上16萬(wàn)是由2500線的編碼器經(jīng)過(guò)6倍頻而得到的。那么如何使上位機(jī)發(fā)送X個(gè)脈沖，去使下位機(jī)發(fā)送16萬(wàn)個(gè)脈沖？此時(shí)就要用到電子齒輪比了。

101、對(duì)于臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)器，參數(shù)P1-44為設(shè)置電子齒輪比的分子，參數(shù)P1-45為設(shè)置電子齒輪比的分母。</p><p>　　對(duì)于上位機(jī)來(lái)說(shuō)，由以上內(nèi)容的分析可知，假若我們要1ms發(fā)送8000個(gè)脈沖，相當(dāng)于我們的最高轉(zhuǎn)速為3000r/m，也即必須將上位機(jī)設(shè)置為馬達(dá)轉(zhuǎn)一圈必須發(fā)送16000個(gè)脈沖，而下位機(jī)的馬達(dá)轉(zhuǎn)一圈必須發(fā)送16萬(wàn)個(gè)脈沖是不變的。</p><p>　　為了使馬達(dá)轉(zhuǎn)一圈，必須將驅(qū)動(dòng)器的電子

102、齒輪比設(shè)置為10:1，即上位機(jī)發(fā)送1個(gè)脈沖相當(dāng)于下位機(jī)發(fā)送10個(gè)脈沖，上位機(jī)和下位機(jī)關(guān)于電子齒輪比的設(shè)置對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖5-9。</p><p>　　圖5-9 電子齒輪比的設(shè)置</p><p>　　因此，需將電子齒輪比的分子，即P1-44設(shè)置為10。將電子齒輪比的分母，即參數(shù)P1-45設(shè)置為1 。即電子齒輪比為10/1。</p><p>　　5.2.3 檢出器輸出脈沖

103、設(shè)定</p><p>　　關(guān)于P1-46（GR3）檢出器輸出脈沖設(shè)定，純粹屬于反饋。檢出器輸出脈沖設(shè)定最終是顯示在臺(tái)達(dá)的DEMO界面的，必須將界面的脈沖計(jì)數(shù)方式設(shè)置為外部計(jì)數(shù)。而并非顯示在驅(qū)動(dòng)器的數(shù)碼管的。驅(qū)動(dòng)器的數(shù)碼管顯示的是上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)。</p><p>　　檢出器的輸出脈沖實(shí)際為馬達(dá)的編碼器經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器處理之后的脈沖，如馬達(dá)的編碼器為2500線的，但是經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器處理之后，我們可以設(shè)

104、置為轉(zhuǎn)一圈反饋多少脈沖，如我們可以設(shè)置馬達(dá)轉(zhuǎn)一圈，反饋到上位機(jī)3000個(gè)脈沖，即檢出器輸出脈沖P1-46設(shè)置為3000，那么驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)會(huì)將這個(gè)數(shù)4倍頻之后再顯示。所以我們看到馬達(dá)轉(zhuǎn)一圈時(shí)，上位機(jī)外部計(jì)數(shù)器就顯示12000，上位機(jī)就可以根據(jù)這個(gè)反饋進(jìn)行閉環(huán)控制。</p><p>　　5.2 本章小結(jié) </p><p>　　本章主要圍繞課題所選的固高一體機(jī)作為上位機(jī)和臺(tái)達(dá)伺服驅(qū)動(dòng)器及其配套的

105、臺(tái)達(dá)馬達(dá)作為下位機(jī)，再結(jié)合各相關(guān)的電控元件，搭建起整套電控系統(tǒng)，從而配置臺(tái)達(dá)伺服驅(qū)動(dòng)器和固高工控機(jī)的參數(shù)。然后再通過(guò)通信電纜的參數(shù)配置，尤其電子齒輪比的設(shè)置，來(lái)實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的聯(lián)調(diào)。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)感言</b></p><p>　　即將畢業(yè)，回想起接近半年來(lái)的畢業(yè)設(shè)

106、計(jì)，從選題再到在老師的指導(dǎo)下完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這個(gè)過(guò)程中感受頗多。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，有過(guò)失落，有過(guò)成功，有過(guò)沮喪，有過(guò)喜悅。這些都已不重要了，重要的是我一路走來(lái)，歷煉了我的心志，考驗(yàn)了我的能力，證明了自己，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足。四年的大學(xué)生涯轉(zhuǎn)眼間就要過(guò)去了，我回想起自己在這里學(xué)到了什么，收獲了什么，得到了什么，一次次的問(wèn)著自己，讓我內(nèi)心十分空擋。但通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我從尋找資料到設(shè)計(jì)完成，這一個(gè)個(gè)的過(guò)程中，我將這四年來(lái)從課堂上和課余時(shí)間學(xué)

107、到的知識(shí)運(yùn)用的設(shè)計(jì)中去，一步步的理解這些知識(shí)，讓我明白這四年大學(xué)沒(méi)有白白地浪費(fèi)，而是在這個(gè)過(guò)程中慢慢地提高自己。同時(shí)，也感覺(jué)到自己從大學(xué)中學(xué)到的自學(xué)能力和動(dòng)手能力是多么的重要。所以畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我們來(lái)說(shuō)無(wú)比重要，我們必須認(rèn)真對(duì)待畢業(yè)設(shè)計(jì)，這可以說(shuō)是人生的一次重要蛻變。同時(shí)，我也要感謝我的指導(dǎo)老師李教授和吳老師，是因?yàn)樗麄兊亩囟亟虒?dǎo)，讓我不但順利地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，而且從他們那里學(xué)到了不少東西。</p><p><

108、b>　　設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　本次課題是工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，我主要是通過(guò)介紹臺(tái)達(dá)驅(qū)動(dòng)的調(diào)試配置和固高一體機(jī)的調(diào)試配置，設(shè)計(jì)并制作了固高一體機(jī)的通用端板，然后通過(guò)搭建電控柜的電控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的聯(lián)調(diào)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)得出如下結(jié)論：</p><p>　　1、技術(shù)先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人精密化、柔性化、智能化、軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)等先進(jìn)制造技術(shù)于一體，通過(guò)對(duì)這過(guò)程實(shí)施

109、檢測(cè)‘控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，實(shí)現(xiàn)增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本、減少資源消耗和環(huán)境污染。然而，其中的電機(jī)傳動(dòng)及控制問(wèn)題是非常復(fù)雜的，需要理論分析和實(shí)際情況結(jié)合，對(duì)電機(jī)沒(méi)有很深的了解是很難解決這一大問(wèn)題的，本次設(shè)計(jì)中，電機(jī)傳動(dòng)及控制這一塊有了進(jìn)一步的了解。</p><p>　　2、本課題根據(jù)應(yīng)用在汽車(chē)物流實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的四軸工業(yè)機(jī)械手，從中配置臺(tái)達(dá)伺服驅(qū)動(dòng)器與固高工控機(jī)的參數(shù)，進(jìn)行聯(lián)調(diào)，其中搭建電控系統(tǒng)方面還需要根

110、據(jù)實(shí)際情況進(jìn)一步優(yōu)化。</p><p><b>　　展望</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)器人分布式控制系統(tǒng)是一種比較通用的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng), 能適應(yīng)控制不同自由度的機(jī)器人而無(wú)需更改電路。分布式控制系統(tǒng)從微機(jī)應(yīng)用和控制角度來(lái)看具有實(shí)際意義, 可以應(yīng)用于機(jī)床控制、多關(guān)節(jié)機(jī)器人和多路通訊等眾多場(chǎng)合?？傊? 工業(yè)機(jī)器人分布式控制系統(tǒng)是一種比較理想的快速實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。對(duì)此作一下

111、展望：</p><p>　　1、智能化，機(jī)器人未來(lái)的發(fā)展是要在更多的領(lǐng)域內(nèi)取代人工作業(yè)，將會(huì)更多的使用力覺(jué)技術(shù)、視覺(jué)技術(shù)和人工智能技術(shù)，使工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)更高的智能化。</p><p>　　2、網(wǎng)絡(luò)化，隨著工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)所網(wǎng)絡(luò)化和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化也所難免，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)備份等功能將會(huì)更加完善。</p><p><b>