plc課程設(shè)計-自動往返工作臺控制設(shè)計

1、<p>　　PLC的自動往返工作臺控制設(shè)計 </p><p>　　本文基于自動往返工作臺的PLC程序設(shè)計，提出一種PLC程序設(shè)計方法，包括PLC控制模塊，速度和位置反饋模塊以及安全控制模塊等，對整個控制設(shè)計作了全面的闡述和歸納總結(jié)，并提出改進(jìn)的設(shè)想。在自動化生產(chǎn)線上，有些生產(chǎn)機(jī)械的工作臺需要按一定的順序?qū)崿F(xiàn)自動往返運(yùn)動，并且有的還要求在某些位置有一定的時間停留，以滿足生產(chǎn)工藝

2、要求。用PLC程序?qū)崿F(xiàn)工作臺自動往返順序控制，不僅具有程序設(shè)計簡易、方便、可靠性高等特點，而且程序設(shè)計方法多樣，便于不同層次設(shè)計人員的理解和掌握。</p><p>　　2、關(guān)鍵詞：PLC，自動往返，工作臺，控制， 梯形圖，指令 &l

3、t;/p><p><b>　　一、總體方案的確定</b></p><p>　　1. PLC 輸出低電壓、低電流的信號不能實現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動，需要進(jìn)行功率放大，再者，PLC 生成的脈沖要完成驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)必須要有環(huán)形脈沖分配，而這些功能可以用步進(jìn)驅(qū)動器來實現(xiàn)。因此確定總體方案如圖所示：</p><p><b>　　控制原理圖：</b

4、></p><p><b>　　X軸</b></p><p><b>　　Y軸</b></p><p><b>　　二.機(jī)械部分設(shè)計</b></p><p><b>　　傳動方式</b></p><p>　　為了保證一定的傳

5、動精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊湊，采用滾珠絲杠螺母傳動副。</p><p>　　由于工作臺的運(yùn)動部件重量和工作載荷不大，故選用滾動直線導(dǎo)軌副，從而減小工作臺的摩擦系數(shù)，提高運(yùn)動平穩(wěn)性。</p><p>　　考慮到電機(jī)步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選用，為了達(dá)到分辨率要求，以及步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載匹配，采用齒輪減速傳動。</p><p>　　工作臺外形及重量初步估計</p&g

6、t;<p>　　設(shè)工作臺的長度800mm,寬600mm,工作臺縱向位移 400mm, 工作臺橫向位移 300mm,工作臺重量：300kgs</p><p>　　3.滾珠絲杠計算、選型</p><p><b>　　4.步進(jìn)電機(jī)選型</b></p><p>　　選擇步進(jìn)電機(jī)時，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而

7、在選用功率步進(jìn)電機(jī)時，首先要計算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。 一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機(jī)，負(fù)載力矩大?！　∵x擇步進(jìn)電機(jī)時，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動來完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改

8、變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。選擇功率步進(jìn)電機(jī)時，應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機(jī)床快速移動的需要?！　∵x擇步進(jìn)電機(jī)的計算：　　　（1）計算齒輪的減速比 根據(jù)所要求脈沖當(dāng)量，齒輪減速比i計算如下:　　　　　　　i=(φ.S)/(360.Δ)　(1-1) 　　　　　式中φ -步進(jìn)電機(jī)的步距角（o/脈沖） S -絲桿螺距（mm)

9、 Δ-(mm/脈沖）　　?。?）計算工作臺，絲桿以及</p><p><b>　　三、控制部分</b></p><p><b>　　1.硬件設(shè)計</b></p><p>　　編寫好的控制程序可以通過計算機(jī)或編程器經(jīng)通信電纜寫入到PLC主機(jī)， PLC 主機(jī)產(chǎn)生高頻脈沖信號經(jīng)過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器輸入到電機(jī)。本系統(tǒng)的控制電路如圖：

10、</p><p><b>　　2.步進(jìn)驅(qū)動器選擇</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行要有一電子裝置進(jìn)行驅(qū)動，這種裝置就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號，加以放大以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比，控制步進(jìn)電機(jī)脈沖信號的頻率，可以對電機(jī)精確調(diào)速；控制步進(jìn)脈沖的個數(shù)，可以對電機(jī)精確定位。 </p><p>　

11、　本系統(tǒng)中采用兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 YKA2404MC 細(xì)分驅(qū)動器。</p><p>　　a、驅(qū)動器的電流。電流是判斷驅(qū)動器能力大小的依據(jù)，是選擇驅(qū)動器的重要指標(biāo)之一，通常驅(qū)動器的最大額定電流要略大于電機(jī)的額定電流，通常驅(qū)動器有2.0、35、6.0和8.0A。</p><p>　　b、驅(qū)動器的供電電壓。供電電壓是判斷驅(qū)動器升速能力的標(biāo)志，常規(guī)電壓供給有24V（DC）、40V（DC）、6

12、0V（DC）、80V（DC）、110V（AC）、220V（AC）等。</p><p>　　c、驅(qū)動器的細(xì)分。細(xì)分是控制精度的標(biāo)志，通過增大細(xì)分能改善精度。步進(jìn)電機(jī)都有低頻振蕩的特點，如果電機(jī)需要工作在低頻共振區(qū)工作，細(xì)分驅(qū)動器是很好的選擇。此外，細(xì)分和不細(xì)分相比，輸出轉(zhuǎn)矩對各種電機(jī)都有不同程度的提升。</p><p><b>　　反饋裝置</b></p>

13、<p><b>　　光柵尺</b></p><p>　　光柵尺是用來檢測位移的元件，本設(shè)計選用型號為KA-300的光柵尺。該光柵尺輸出信號為脈沖信號，通過PLC對該高速脈沖進(jìn)行高速計數(shù)即可實現(xiàn)位移的檢測。 </p><p>　　PLC部分（以X軸為對象）</p><p>　?。?）步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)</p><p&g

14、t;　　A.用S7-200 PLC控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。把步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的D2設(shè)置為OFF，即PU為步進(jìn)脈沖信號，DR為方向控制信號。PLC的Q0.0輸出高速脈沖至步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的PU端，Q0.1控制步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。對應(yīng)工作臺的運(yùn)行各輸出點分配如下：</p><p>　　正轉(zhuǎn)啟動:I0.0；</p><p>　　反轉(zhuǎn)啟動:I0.1；</p><p>　　向左運(yùn)行:Q

15、0.0發(fā)脈沖，Q0.1為OFF；</p><p>　　向右運(yùn)行，Q0.0發(fā)脈沖，Q0.1為ON；</p><p>　　停止，Q0.0停止發(fā)脈沖，Q0.1為OFF。</p><p><b>　　B.接線圖如下：</b></p><p><b>　　C.控制程序</b></p><p