雙軸位置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

雙軸位置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)任務(wù)與目的1.1了解系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，控制要求；1.2掌握氣動(dòng)控制技術(shù)的要求；1.3熟練掌握step7micro/win中PTO指令。2、 設(shè)計(jì)要求2.1 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求畫(huà)出電氣原理圖通過(guò)讀電氣控制原理圖，了解電氣控制過(guò)程，明白電氣回路的工作原理，經(jīng)過(guò)實(shí)際操作，提高電氣故障分析與檢修能力。（1）控制回路原理圖 控制回路原理圖 主回路原理圖2.2 查找所使用的電器元件型號(hào)、功能和使用方法本實(shí)驗(yàn)設(shè)備由機(jī)械運(yùn)動(dòng)、電氣控制回路、氣動(dòng)控制回路與鋁型材板四部分組成，將機(jī)械、電氣及氣動(dòng)有機(jī)組合在一起，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制的系統(tǒng)。2.2.1機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分主要由X軸、Y軸的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)及Z軸的升降（氣缸）與工件抓取機(jī)構(gòu)所組成。 1）滾珠絲杠機(jī)構(gòu) 滾珠絲杠副滾珠絲杠副電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要由前后支撐塊、電機(jī)及支架、聯(lián)軸器、導(dǎo)柱、滑座、滾珠絲杠副等器件構(gòu)成。如圖1、圖2所示。圖1滾珠絲杠副后俯視圖圖2滾珠絲杠副后正視與局部剖視圖滾珠絲杠副機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與滾珠絲杠通過(guò)彈性聯(lián)軸器連接，因此，滾珠絲杠與電機(jī)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，而滾珠絲杠副的位置是固定的，裝在滾珠絲杠副上的螺母塊與滑塊也是固定在一起的，那么隨著滾珠絲杠副的轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母塊拖著滑塊沿著兩根導(dǎo)柱做直線運(yùn)動(dòng)，并隨著電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，滑塊做左右直線運(yùn)動(dòng)。（絲桿的螺距為5mm）另外滾珠絲杠副機(jī)構(gòu)的極限位置皆設(shè)置了限位開(kāi)關(guān)，可以有效保護(hù)由于故障等原因，使?jié)L珠絲杠副機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)裝置超程而造成的機(jī)械或電氣設(shè)備的損壞，造成不必要的損失。Z軸通過(guò)工廠自動(dòng)化常用的氣動(dòng)雙作用氣缸和氣動(dòng)真空吸盤(pán)來(lái)控制取放工件。Z軸方向的運(yùn)動(dòng)通過(guò)一個(gè)雙作用氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。真空吸盤(pán)安裝在雙作用氣缸的前端，通過(guò)電磁閥來(lái)控制氣路通斷，從來(lái)控制Z軸的升降和真空吸盤(pán)來(lái)吸取釋放工件。2.2.2電氣部分雙軸位置控制設(shè)備的電氣部分主要由小型斷路器、開(kāi)關(guān)電源、繼電器、直流電機(jī)、控制盒及接線端子等器件所組成。1）空氣開(kāi)關(guān)外接電源接入設(shè)備由總電源開(kāi)關(guān)控制總電源的通斷。2）開(kāi)關(guān)電源由總電源開(kāi)關(guān)另外一路接入交流220V電源供給開(kāi)關(guān)電源?？諝忾_(kāi)關(guān) 開(kāi)關(guān)電源 3）控制箱控制立體庫(kù)運(yùn)動(dòng)的操作控制盒START開(kāi)始（啟動(dòng)）MANUAL自動(dòng)/手動(dòng)切換Z-AXIS-Z軸升降STOP停止FUNCION功能鍵HAND吸盤(pán)吸取/放開(kāi)RESET復(fù)位EMERGENCY STOP緊急停止POWER電源指示燈2.2.3氣動(dòng)回路雙軸位置控制設(shè)備的氣動(dòng)部分主要由過(guò)濾減壓閥、真空發(fā)生器、電磁閥組、標(biāo)準(zhǔn)氣缸、真空吸盤(pán)、節(jié)流閥及氣管等所組成。 1）過(guò)濾減壓閥氣壓傳動(dòng)，往往使用空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮后存儲(chǔ)至專(zhuān)用的存儲(chǔ)單元，我通常稱之為氣源?？諝庵须y免會(huì)有油污、水蒸氣等等一些雜質(zhì)在空氣壓縮的過(guò)程被吸入壓縮機(jī)當(dāng)中混合在氣源中。為了設(shè)備更好的發(fā)揮性能，我們?cè)跉庠唇尤朐O(shè)備之前安裝了空氣過(guò)濾器，保證較清潔的空氣接入設(shè)備當(dāng)中。如圖2-12所示 空氣過(guò)濾器。2）電磁閥由中間繼電器的常開(kāi)點(diǎn)單獨(dú)控制電磁閥的通斷，使Z軸氣缸升降、吸盤(pán)吸取或釋放工件。3）真空發(fā)生器壓縮空氣進(jìn)氣管真空管真空發(fā)生器：真空發(fā)生器產(chǎn)生真空的原理和傳統(tǒng)真空泵是不一樣的。它是讓壓縮空氣在泵體內(nèi)形成高速氣流，大家知道，氣體的流動(dòng)速度越高，當(dāng)?shù)氐臍怏w壓力就越低（從柏努利方程可以得出），因此就具有越強(qiáng)的抽吸能力。真空發(fā)生器就是利用這種原理制成的。 正因?yàn)槿绱?，在同等真空抽氣量的情況下，真空發(fā)生器體積小，基本不用維護(hù)，真正的無(wú)油，是一種既可靠效率又高的真空泵。 真空發(fā)生器分單級(jí)真空發(fā)生器和多級(jí)真空發(fā)生器兩類(lèi)，在消耗相同壓縮空氣的條件下，多級(jí)真空發(fā)生器在標(biāo)準(zhǔn)大氣下的真空抽氣量一般是單級(jí)真空發(fā)生器的好幾倍，因此，多級(jí)真空發(fā)生器是真正高效率的真空泵。 真空發(fā)生器的使用環(huán)境要求很簡(jiǎn)單，只要有壓縮空氣源，就可以使用真空發(fā)生器。圖2-14所示。消聲器2.2.4畫(huà)出氣動(dòng)原理圖 通過(guò)讀氣動(dòng)原理圖，了解氣動(dòng)回路各個(gè)器件的功能和作用，清楚氣動(dòng)回路的基本組成，掌握雙軸位置控制系統(tǒng)氣動(dòng)回路的工作原理，如圖所示： 2.3控制要求2.3.1 手動(dòng)操作控制吸盤(pán)完成吸取和釋放動(dòng)作，以達(dá)到平面抓取。提升、搬運(yùn)、下降、釋放工作目的。2.3.2 自動(dòng)操作在格盤(pán)上將棋子放在如圖位置。3、硬件設(shè)計(jì)部分3.1結(jié)合電氣部分的組裝實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和隨機(jī)配套的電氣原理圖完成通電調(diào)試實(shí)驗(yàn)1）按照電氣原理圖和電氣部分組裝實(shí)驗(yàn)的說(shuō)明檢查設(shè)備的接線是否正確。2）將開(kāi)關(guān)電源上的電壓選擇開(kāi)關(guān)撥至230V AC檔。3）拔下電磁閥線圈電源的插頭。4）接入電源。5）用萬(wàn)用表測(cè)量電源電壓是否符合設(shè)備要求（通常AV 220V左右）。6）閉合總開(kāi)關(guān)。7）再用萬(wàn)用表測(cè)量開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓是否符合設(shè)備要求（通常DC 24V）。8）再測(cè)量電磁閥線圈電源電壓是否符合設(shè)備要求（通常DC 24V）。9）確定以上接線及電源電壓符合設(shè)備要求后。切斷電源。10）將之前拔出的電磁閥線圈電源線插回原處。11）重新通電。12）通電調(diào)試完成，依據(jù)設(shè)備功能要求可以調(diào)試其他動(dòng)作。4、軟件設(shè)計(jì)部分5、調(diào)試過(guò)程與結(jié)果打開(kāi)空氣開(kāi)關(guān)接通整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)電源，打開(kāi)STEP 7-MicroWIN軟件，設(shè)置通信并連接S7-200，連接成功后使用STEP 7-MicroWIN軟件編譯程序無(wú)誤后下載到PLC中。經(jīng)查閱資料得知步進(jìn)電機(jī)57BYG096的脈沖步進(jìn)角為1.8，所以要使電機(jī)轉(zhuǎn)一圈需要200脈沖，除此之外脈沖發(fā)生器的撥碼開(kāi)關(guān)選擇細(xì)分率為16，則需要200*16=3200個(gè)脈沖可以使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈。絲桿螺距為5mm，則步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈實(shí)驗(yàn)裝置產(chǎn)生5mm位移，通過(guò)STEP 7-MicroWIN軟件中的PTO指令，進(jìn)行設(shè)置并選擇單速連續(xù)旋轉(zhuǎn)包絡(luò)進(jìn)行控制，同時(shí)設(shè)置好每秒給的脈沖數(shù)可以控制速度，通過(guò)ADV子程序分別控制電機(jī)X軸Y軸停止時(shí)間則可以控