步進(jìn)電機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

1、步進(jìn)電機(jī)的PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計孫建仁(蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校機(jī)械工程系,甘肅蘭州730050摘要:在P LC 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中,輸入到其線圈繞組中的脈沖數(shù)或脈沖頻率可控制步進(jìn)電動機(jī)的角位移和轉(zhuǎn)速,在給步進(jìn)電機(jī)的各線圈繞組輸入脈沖時需要進(jìn)行脈沖分配器分配脈沖,脈沖分配可以由軟件進(jìn)行設(shè)計,也可以由硬件組成。以O(shè)MRON 的C 系列P 型機(jī)為例,討論步進(jìn)電機(jī)的P LC 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法。關(guān)鍵詞:可編程控制器(P LC ;步進(jìn)電動機(jī);接線圖;梯形圖中圖分類號:T M32文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:100724414(20010420023201 在對傳統(tǒng)機(jī)床的數(shù)控化改造中,用可編程控制器P LC

2、作為控制器對機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的改造越來越突出。其主要部分是對數(shù)控機(jī)床的典型執(zhí)行元件步進(jìn)電機(jī)的控制。我們知道步進(jìn)電機(jī)是一種用電脈沖進(jìn)行控制,將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的電機(jī),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,因此只要控制輸入到其線圈繞組中的脈沖數(shù)或者脈沖頻率即可控制步進(jìn)電動機(jī)的角位移和轉(zhuǎn)速,但給步進(jìn)電動機(jī)的各線圈繞組輸入的脈沖還需要進(jìn)行脈沖分配器的分配。利用P LC 控制步進(jìn)電動機(jī),其脈沖分配可以由軟件進(jìn)行設(shè)計,還可以由硬件來組成。本文作者以O(shè)MRON 的C 系列P 型機(jī)為例,討論步進(jìn)電動機(jī)用軟件分配脈沖的設(shè)計方法。1步進(jìn)電動機(jī)P LC 控制系統(tǒng)I/O 接

3、線圖設(shè)計1步進(jìn)電動機(jī)以最常用的三相六拍通電方式工作,并要求步進(jìn)電動機(jī)設(shè)有快速、慢速控制、正反轉(zhuǎn)及單步控制4種控制方式。根據(jù)要求,可選用C28P C DT D 的P LC 進(jìn)行控制并設(shè)計出步進(jìn)電動機(jī)的P LC 控制系統(tǒng)I/O 接線圖(圖1。圖1步進(jìn)電動機(jī)的P LC 控制系統(tǒng)I/O 接線圖2步進(jìn)電動機(jī)P LC 控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計2據(jù)控制要求設(shè)計了P LC 控制系統(tǒng)梯形圖見圖2。圖2步進(jìn)電動機(jī)的P LC 控制系統(tǒng)梯形圖(下轉(zhuǎn)第26頁32收稿日期:2000211225作者簡介:孫建仁(19672,男,甘肅永登人,講師。V12n=0 n2y=n1y n2z=n1z J=0m=Z2/Z1(m為傳動比齒輪傳

4、動時,小齒輪主動、大齒輪被動。小齒輪的轉(zhuǎn)動一般勻速不變。由于齒面形狀不是完全的漸開線,傳動比不恒定,固大輪的實際轉(zhuǎn)角和理論轉(zhuǎn)角之間有一個差值。給定小輪一個勻速轉(zhuǎn)角增量,求大輪對應(yīng)接觸點q,t,以及大輪轉(zhuǎn)角。建立以下方程組,以t1、1、q1、t2、2、q2、為變量:V12n=0(大輪V12n=0(小輪V=V0J=J0H=H0n2y=n1yn2z=n1z,=(- -×Z2/Z1,從而可繪出齒面接觸分析的運動曲線圖。螺旋錐齒輪是點接觸共軛傳動,在接觸點附近形成一個橢圓形狀的接觸區(qū),連續(xù)求得一組齒面接觸點的橢圓,它們的集合就是接觸區(qū)域。接觸橢圓長短軸的方向由文獻(xiàn)1中共軛誘導(dǎo)曲率公式求解,下面

5、是螺旋錐齒輪加工及接觸分析的計算機(jī)程序流程圖。輸入齒輪和機(jī)床調(diào)整參數(shù)求解大輪指定點q、t求解與大輪相嚙合點的小輪點和大小輪轉(zhuǎn)角計算運動曲線及接觸橢圓輸出運算結(jié)果并繪圖圖4螺旋錐齒輪加工及接觸分析的計算機(jī)程序流程圖3結(jié)論從螺旋錐齒輪的加工過程計算機(jī)模擬入手,通過有關(guān)的數(shù)學(xué)方法建立齒面的數(shù)學(xué)模型并編制相應(yīng)的計算機(jī)程序來解得齒面數(shù)據(jù),并據(jù)此而模擬了齒面接觸分析及運動曲線分析。參考文獻(xiàn):1曾韜1螺旋錐齒輪設(shè)計與加工M1哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,198912鄭昌啟1弧齒錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪M1北京:機(jī)械工業(yè)出版社,198813馬香峰1確定共軛曲面的方法及其應(yīng)用M1北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19891(上

6、接第23頁(1用移位寄存器SFT1010的10001005產(chǎn)生六拍的時序脈沖,在CP端的移位脈沖信號1106的作用下,將I N端的信號依次移入10001005,每移1位為1拍,6拍為1循環(huán),移位時所產(chǎn)生的時鐘脈沖頻率由移位脈沖信號頻率決定。(2輔助繼電器1200、1201、1202組成三相六拍環(huán)形分配器。在10001005產(chǎn)生的六拍時序脈沖作用下,1200、1201、1202的通電順序見圖3。12001200、120112011201、120212021202、1201圖3通電順序(3由0500、0501、0502實現(xiàn)步進(jìn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)驅(qū)動控制。當(dāng)正反轉(zhuǎn)按鈕S B5常開時,輸入點0005斷開,

7、步進(jìn)電動機(jī)的通電順序為:0500(A相0500、0501(A、B相0501(B相0501、0502(B、C相0502(C相0502、0500(C、A相0500(A,此時步進(jìn)電動機(jī)正轉(zhuǎn);按S B5時,輸入點0005接通,則通電次序是BB、AAA、CCC、BB,此時電機(jī)反轉(zhuǎn)。按S B1起動銨鈕時,輸入點0001接通,步進(jìn)電動機(jī)可以實現(xiàn)三相六拍通電。(4脈沖控制器由1105、1106、1107組成。步進(jìn)電動機(jī)的脈沖頻率控制按4種控制方式的要求可分為:快速方式由輔助繼電器1105的常閉接點和其線圈構(gòu)成的振蕩器,該振蕩器產(chǎn)生的快速振蕩脈沖,其周期為程序的1個掃描周期;慢速方式由特殊繼電器1900產(chǎn)生011s的時鐘脈沖;單步方式利用前沿微分指令(DIFU,由輔助繼電器產(chǎn)生單步脈沖,其脈沖頻率由S B6控制;脈