plc課程設(shè)計(jì)自動(dòng)往返工作臺(tái)控制設(shè)計(jì)

1、 plc的自動(dòng)往返工作臺(tái)控制設(shè)計(jì) 本文基于自動(dòng)往返工作臺(tái)的plc程序設(shè)計(jì)，提出一種plc程序設(shè)計(jì)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(duì)整個(gè)控制設(shè)計(jì)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(dòng)化生產(chǎn)線上，有些生產(chǎn)機(jī)械的工作臺(tái)需要按一定的順序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)，并且有的還要求在某些位置有一定的時(shí)間停留，以滿足生產(chǎn)工藝要求。用plc程序?qū)崿F(xiàn)工作臺(tái)自動(dòng)往返順序控制，不僅具有程序設(shè)計(jì)簡易、方便、可靠性高等特點(diǎn)，而且程序設(shè)計(jì)方法多樣，便于不同層次設(shè)計(jì)人員的理解和掌握。2、關(guān)鍵詞：plc，自動(dòng)往返，工作臺(tái)，控制， 梯形圖，指令 一、總體方案的確定 1. plc 輸出低電壓、低

2、電流的信號(hào)不能實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，需要進(jìn)行功率放大，再者，plc 生成的脈沖要完成驅(qū)動(dòng)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(dòng)器來實(shí)現(xiàn)。因此確定總體方案如圖所示：2. 控制原理圖： x軸 y軸二.機(jī)械部分設(shè)計(jì)1. 傳動(dòng)方式為了保證一定的傳動(dòng)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(dòng)副。由于工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件重量和工作載荷不大，故選用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副，從而減小工作臺(tái)的摩擦系數(shù)，提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性?？紤]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(dòng)。 2. 工作臺(tái)外形及重量初步估計(jì)設(shè)工作臺(tái)的長度800mm,寬600mm,工作臺(tái)縱向位

3、移 400mm, 工作臺(tái)橫向位移 300mm,工作臺(tái)重量：300kgs3.滾珠絲杠計(jì)算、選型4.步進(jìn)電機(jī)選型選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，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。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)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(shí)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。選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，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(dòng)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(dòng)來完成。但細(xì)分只能改變其分辨

4、率，不改變其精度。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(shí)，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(dòng)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(dòng)的需要。選擇步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算：（1）計(jì)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(jì)算如下:i=(.s)/(360.)(1-1) 式中 -步進(jìn)電機(jī)的步距角（o/脈沖） s -絲桿螺距（mm) -(mm/脈沖）（2）計(jì)算工作臺(tái)，絲桿以及齒輪折算至電機(jī)軸上的慣量jt。jt=j1+（1/i2)(j2+js）+w/g（s/2)2 （1-2） 式中jt-折算至電機(jī)軸上的慣量(kg.cm.s2)j1、

5、j2 -齒輪慣量(kg.cm.s2) js -絲桿慣量(kg.cm.s2) w-工作臺(tái)重量（n） s-絲桿螺距（cm）（3）計(jì)算電機(jī)輸出的總力矩mm=ma+mf+mt （1-3）ma=（jm+jt).n/t1.02102 （1-4）式中ma -電機(jī)啟動(dòng)加速力矩（n.m) jm、jt-電機(jī)自身慣量與負(fù)載慣量(kg.cm.s2) ，n-電機(jī)所需達(dá)到的轉(zhuǎn)速（r/min）t-電機(jī)升速時(shí)間（s）mf=(u.w.s)/(2i)102 （1-5） mf-導(dǎo)軌摩擦折算至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩（n.m) u-摩擦系數(shù) -傳遞效率mt=(pt.s)/(2i)102 （1-6）mt-切削力折算至電機(jī)力矩（n.m) pt-最大切

6、削力（n） 三、控制部分1.硬件設(shè)計(jì)x 向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 plc主機(jī)+擴(kuò)展模塊編寫好的控制程序可以通過計(jì)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(hào)經(jīng)過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸入到電機(jī)。本系統(tǒng)的控制電路如圖：驅(qū)動(dòng)電源 鍵盤與按鈕輸入步進(jìn)電機(jī)y 向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電源 2.步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器選擇步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行要有一電子裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這種裝置就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)，加以放大以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)的頻率成正比，控制步進(jìn)電機(jī)脈沖信號(hào)的頻率，可以對(duì)電機(jī)精確調(diào)速；控制步進(jìn)脈沖的個(gè)數(shù)，可以對(duì)電機(jī)精確定位。 本系統(tǒng)中采用兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

7、 yka2404mc 細(xì)分驅(qū)動(dòng)器。 a、驅(qū)動(dòng)器的電流。電流是判斷驅(qū)動(dòng)器能力大小的依據(jù)，是選擇驅(qū)動(dòng)器的重要指標(biāo)之一，通常驅(qū)動(dòng)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(dòng)器有2.0、35、6.0和8.0a。 b、驅(qū)動(dòng)器的供電電壓。供電電壓是判斷驅(qū)動(dòng)器升速能力的標(biāo)志，常規(guī)電壓供給有24v（dc）、40v（dc）、60v（dc）、80v（dc）、110v（ac）、220v（ac）等。 c、驅(qū)動(dòng)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(diǎn)，如果電機(jī)需要工作在低頻共振區(qū)工作，細(xì)分驅(qū)動(dòng)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(duì)各種電機(jī)都有不同程度的提升。3. 反饋裝置（1） 光柵尺 光柵尺是用來檢測位移的元件，本設(shè)計(jì)選用型號(hào)為ka-300的光柵尺。該光柵尺輸出信號(hào)為脈沖信號(hào)，通過plc對(duì)該高速脈沖進(jìn)行高速計(jì)數(shù)即可實(shí)現(xiàn)位移的檢測。 4. plc部分（以x軸為對(duì)象）（1）步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)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(dòng)器的d2設(shè)置為off，即pu為步進(jìn)脈沖信號(hào)，dr為方向控制信號(hào)。plc的q0.0輸出高速脈沖至步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的pu端，q0.1控制步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。對(duì)應(yīng)工作臺(tái)的運(yùn)行各輸出點(diǎn)分配如下：正轉(zhuǎn)啟動(dòng):i0.0；反轉(zhuǎn)啟動(dòng):i0.1；向左運(yùn)行:q0.0發(fā)脈沖，q0.1為off；向右運(yùn)行，q0.0發(fā)脈沖，q0.1為on；