基于PLC機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制

1、 南 昌 工 程 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文) 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 系院 機(jī)電一體化 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目 基于PLC機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制 學(xué)生姓名 班 級(jí) 10機(jī)電一體化1班 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 完成日期 2021 年 5 月 AbstractAlong with social progress and development, the importance of the industry become more and more important now is not slash-and-burn cultivation in the past years, there have been

2、 a lot of homework machine instead of a human, which greatly reduces the human simple manual labor, especially in the work environment is harsher, to highlight the superiority of the machine. Development of machinery industry, the use of the robotic arm is more and more widespread, more and more peo

3、ple the world welcome and support, we are currently facing a major problem, however, is how to achieve a flexible manipulator control, to enable it to be flexible action to achieve the intended purpose. Has achieved some results, but not enough. Therefore, the study of the manipulator control has be

4、en a hot topic.PLC, the full name of the programmable controller, English programmable Logic Controller abbreviations. Its high reliability, environmental adaptability, flexible versatility, more convenient to use, easy to maintain, therefore, the more extensive applications, more and more welcomed

5、by everyone, especially since the past few years continue to reduce the cost of the PLC function continuously enhanced, now widely used in various industries, and industrial, a perfect combination.This year, to the progressive development of the mature an automated advanced equipment, and that is th

6、e robot, and are widely used in industrial production. We can be programmed to control its drive to achieve the purpose of the requirements we expect it for us, human services, make it the advantages of both machine and human, which is more focused on peoples thinking and intelligent one, let it hav

7、e excellent adaptability. The manipulator space for development, and its prospects are very optimistic that we can all explore.Control of the robotic arm movement is different from the traditional simple mechanical control, we can adopt the method of programming their control, and in a controlled ma

8、nner can also be divided into automatic control and manual control, can be controlled by a solenoid valve, you can also step into the motor control is different! To achieve accurate, real-time control, so we have to give it sufficient degrees of freedom, this is precisely the manipulator has the adv

9、antage, so the control accuracy is relatively high. The structure of the robot arm is not very complicated, but its specificity is quite strong.Keywords: robotic arm, PLC program control, stepper motor, solenoid valve窗體頂端窗體底端將文件或鏈接拖放到此處以翻譯文檔或網(wǎng)頁(yè)。將鏈接拖放到此處以翻譯網(wǎng)頁(yè)。我們不支持您拖放的文件類型，請(qǐng)嘗試其他文件類型。我們不支持您拖放的鏈接類型，請(qǐng)嘗試

10、其他類型的鏈接。 HTMLCONTROL Forms.HTML:Text.1 點(diǎn)擊可修改和查看其他翻譯按住 Shift 鍵的同時(shí)拖動(dòng)短語(yǔ)即可重新排序。 摘 要隨著社會(huì)的進(jìn)步與開展，工業(yè)的重要性越來越顯得重要，現(xiàn)在已經(jīng)不是過去刀耕火種的年代了，在很多作業(yè)中已經(jīng)出現(xiàn)了機(jī)器代替人力，這大大減輕了人類單純的體力勞動(dòng)，尤其是在一些工作環(huán)境比擬惡劣的地方，更凸顯出機(jī)器的優(yōu)越性。機(jī)械工業(yè)的開展中，機(jī)械臂的運(yùn)用越來越廣泛，越來越受到世界人們的歡送與支持，然而，我們目前面臨的一大難題就是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂的靈活控制，使其能夠靈活地動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)我們預(yù)期的目的。雖然已經(jīng)取得了一些成果，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此，對(duì)機(jī)械臂控制的

11、研究一直是一個(gè)熱門的課題。PLC，全稱可編程控制器，英文programmable logic controller 的縮寫。它的可靠性很高，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，靈活通用性強(qiáng)，使用起來比擬方便，便于維護(hù)，因此，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，也越來越受到大家的歡送，尤其是這幾年以來，PLC的本錢不斷降低，功能不斷增強(qiáng)，目前廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，并且與工業(yè)這一塊實(shí)現(xiàn)了比擬完美的結(jié)合。今年來逐漸開展成熟的一種自動(dòng)化先進(jìn)設(shè)備，那就是機(jī)械手，并且廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。我們可以編程對(duì)其驅(qū)動(dòng)控制，以到達(dá)我們預(yù)期的目的要求，讓它為我們，為人的效勞，讓它兼?zhèn)錂C(jī)器和人的優(yōu)點(diǎn)，其中更側(cè)重于人的思維和智能這一塊，讓其具備優(yōu)良的適應(yīng)性。

12、機(jī)械臂的開展空間很大，其開展前景是非常樂觀的，值得我們大家探索。機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的控制不同于傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單機(jī)械控制，我們可以采用編程的方法對(duì)其控制，而控制的方式也可以分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種，可以通過電磁閥來控制，也可以通過步進(jìn)電機(jī)來控制，各有千秋！要實(shí)現(xiàn)精確實(shí)時(shí)的控制，那么我們必須得賦予其足夠的自由度，這一點(diǎn)恰恰是機(jī)械臂的優(yōu)點(diǎn)，所以控制的精確度是比擬高的。機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，但它的專用性還是比擬強(qiáng)的。關(guān)鍵詞：機(jī)械臂、PLC、程序控制、步進(jìn)電機(jī)、電磁閥目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc356370122 上篇 電磁閥控制 PAGEREF _Toc35637012

13、2 h 6 HYPERLINK l _Toc356370123 第一章 緒論 PAGEREF _Toc356370123 h 6 HYPERLINK l _Toc356370124 第一節(jié) 課題之意義及其目的 PAGEREF _Toc356370124 h 6 HYPERLINK l _Toc356370125 第二節(jié) 機(jī)械臂的介紹 PAGEREF _Toc356370125 h 9 HYPERLINK l _Toc356370126 第三節(jié) 設(shè)計(jì)技術(shù)簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc356370126 h 12 HYPERLINK l _Toc356370127 第二章 機(jī)械臂的開展現(xiàn)狀及其開展

14、大勢(shì) PAGEREF _Toc356370127 h 15 HYPERLINK l _Toc356370128 第一節(jié) 現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc356370128 h 15 HYPERLINK l _Toc356370129 第二節(jié) 開展態(tài)勢(shì) PAGEREF _Toc356370129 h 16 HYPERLINK l _Toc356370130 第三章 機(jī)械臂的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356370130 h 17 HYPERLINK l _Toc356370131 第一節(jié) 設(shè)計(jì)的具體步驟 PAGEREF _Toc356370131 h 17 HYPERLINK l _Toc356

15、370132 第二節(jié) 機(jī)械臂的實(shí)際工作流程 PAGEREF _Toc356370132 h 18 HYPERLINK l _Toc356370133 第四章 PLC介紹 PAGEREF _Toc356370133 h 20 HYPERLINK l _Toc356370134 第五章 設(shè)備選型 PAGEREF _Toc356370134 h 21 HYPERLINK l _Toc356370135 第六章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356370135 h 25 HYPERLINK l _Toc356370136 第一節(jié) 端子接線圖 PAGEREF _Toc356370136 h 2

16、5 HYPERLINK l _Toc356370137 第二節(jié) 系統(tǒng)總體程序 PAGEREF _Toc356370137 h 27 HYPERLINK l _Toc356370138 中篇 步進(jìn)電機(jī)控制 PAGEREF _Toc356370138 h 30 HYPERLINK l _Toc356370139 第一章 步進(jìn)電機(jī)及其應(yīng)用 PAGEREF _Toc356370139 h 30 HYPERLINK l _Toc356370140 第一節(jié) 步進(jìn)電機(jī) PAGEREF _Toc356370140 h 30 HYPERLINK l _Toc356370141 第二節(jié) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 PAGER

17、EF _Toc356370141 h 33 HYPERLINK l _Toc356370142 第三節(jié) PLC、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)接線圖 PAGEREF _Toc356370142 h 35 HYPERLINK l _Toc356370143 第二章 位置傳感器 PAGEREF _Toc356370143 h 37 HYPERLINK l _Toc356370144 第三章 所選設(shè)備型號(hào) PAGEREF _Toc356370144 h 39 HYPERLINK l _Toc356370145 第四章 程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356370145 h 41 HYPERLINK l

18、_Toc356370146 下篇 總結(jié)與致謝 PAGEREF _Toc356370146 h 48 HYPERLINK l _Toc356370147 參考文獻(xiàn) ： PAGEREF _Toc356370147 h 49上篇 電磁閥控制第一章 緒論第一節(jié) 課題之意義及其目的 在社會(huì)開展進(jìn)程中涌現(xiàn)出各種各樣的先進(jìn)設(shè)備，可以說是百花齊放，百家爭(zhēng)鳴，各有千秋，各具特色，顯示出它們的優(yōu)勢(shì)。然，在最近幾十年的開展中，工業(yè)開展中出現(xiàn)了一位佼佼者，那就是機(jī)器人。機(jī)器人的出現(xiàn)解決了很多人類難以解決的難題，為造福人類，解放開展做出了不可磨滅的奉獻(xiàn)，這些都是大家顯而易見的。而機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)作業(yè)有很大一局部任務(wù)是有機(jī)械

19、臂參與的，很大一局部工作由機(jī)械臂來承當(dāng)，可以說機(jī)械臂是機(jī)器人的主要執(zhí)行元件，直接參與作業(yè)。自然，人類對(duì)機(jī)械臂的研究也就隨之慢慢展開，對(duì)其認(rèn)識(shí)也慢慢成熟，而其中的一個(gè)分支就是對(duì)機(jī)械臂的控制，這也是我們?nèi)蝿?wù)的核心。只有研究出比擬完美而又實(shí)用的機(jī)械臂控制理論方能讓機(jī)器人、機(jī)械臂為人類效勞，也就能更好地完成我們的任務(wù)，從而近者，更好、更快、更穩(wěn)促進(jìn)我國(guó)社會(huì)主義事業(yè)的開展，實(shí)現(xiàn)中華名族的的偉大復(fù)興，更好地實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)；遠(yuǎn)者，為世界的開展進(jìn)步提供動(dòng)力，推動(dòng)世界美好和諧開展。 機(jī)械臂從外形來看，它們各有千秋，不盡相同，但他們之間存在一個(gè)共性，那就是它們都能接受指令，精確定位二維乃至三維空間中的某一點(diǎn)來進(jìn)行工作

20、。 隨著工業(yè)的不斷開展，尤其是現(xiàn)代工業(yè)，機(jī)械手越來越受到各廠家的親萊，它對(duì)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，改善作業(yè)環(huán)境和促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著舉足輕重的作用。經(jīng)PLC控制的系統(tǒng)可以做到可靠性高、維修方便、故障率低、取得良好的工作效果，此外還可以實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化；在實(shí)時(shí)過程控制中的應(yīng)用；單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用；在各類儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測(cè)試的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比；單片機(jī)在日常生活及家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用；在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用；單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用；商業(yè)營(yíng)銷設(shè)備；汽車電子產(chǎn)品；國(guó)防和航天等領(lǐng)域。.lMCU(Micro Contr

21、ol Unit)中文名微控制單元，又叫單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microcomputer)或單片機(jī)，它是指隨著大規(guī)模的集成電路的出現(xiàn)和開展，將計(jì)算機(jī)的RAM、CPU、ROM、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和多種I/O口集成在一片芯片上，使得形成芯片級(jí)計(jì)算機(jī)，為不同應(yīng)用場(chǎng)合做相應(yīng)不同組合控制，MCU每個(gè)端口都連接著一個(gè)和呼叫控制功能相連的網(wǎng)絡(luò)接口單元。引進(jìn)數(shù)據(jù)流進(jìn)入解復(fù)用器中，解復(fù)用器將引入數(shù)據(jù)流分解成音頻、視頻、數(shù)據(jù)和控制等幾類信息并分別將其傳送到相應(yīng)的處理器。多路復(fù)用器的功能那么是將各個(gè)處理器送出的數(shù)據(jù)流組合起來成為一個(gè)引出數(shù)據(jù)流用以供傳輸給會(huì)議終端。l數(shù)據(jù)處理器叫可選單元，包含建議的數(shù)據(jù)播

22、送的功能，還可以按照系列建議的多層協(xié)議MLP，來完成非話信息的處理。在數(shù)據(jù)播送功能時(shí)，任一時(shí)刻僅僅可以接收一路LSD低速數(shù)據(jù)或一路HSD高速數(shù)據(jù)，也可以同時(shí)接收。播送按照控制處理器按照接收這種數(shù)據(jù)的能力不同決定的相連終端。l在MLP數(shù)據(jù)處理功能時(shí)，數(shù)據(jù)處理器的功能有，傳輸會(huì)議控制信號(hào)主席控制令牌，請(qǐng)求/確認(rèn)信號(hào)，音頻/視頻切換，處理遠(yuǎn)端信息。機(jī)械臂是當(dāng)前機(jī)械人學(xué)領(lǐng)域中得得意廣泛實(shí)際應(yīng)用的先進(jìn)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，在醫(yī)學(xué)治療、工業(yè)制造、娛樂效勞、軍事、國(guó)防以及太空等領(lǐng)域都廣受歡送，取得了相當(dāng)?shù)某删汀ｋm然它們的形態(tài)各不相同，但它們有著一個(gè)相同的特點(diǎn)，那就是可以接受指令，從而精確地定位到二位乃至到三維空間

23、上的某一確定點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)作業(yè)。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)形式的不同可將機(jī)械臂分為多直角坐標(biāo)系機(jī)械臂，關(guān)節(jié)機(jī)械臂，球坐標(biāo)系機(jī)械臂，柱坐標(biāo)機(jī)械臂，極坐標(biāo)機(jī)械臂等。常見的有六自由度機(jī)械臂。它可以沿著X軸移動(dòng)，Y軸移動(dòng)，Z軸移動(dòng)，X軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，總共由六個(gè)自由度組成。水平的多關(guān)節(jié)的機(jī)械臂通常有三個(gè)主要的自由度，Z1轉(zhuǎn)動(dòng)，Z移動(dòng)，Z2轉(zhuǎn)動(dòng)。可以在執(zhí)行終端添加裝沿著X 軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而到達(dá)三維空間內(nèi)任何一確定點(diǎn)。直角坐標(biāo)系機(jī)械臂那么有三個(gè)主要的自由度：沿著X軸移動(dòng)，Y軸移動(dòng)，Z軸移動(dòng)，通過在執(zhí)行終端添加沿著X軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)能夠到達(dá)三維空間內(nèi)的任何何確定點(diǎn)。在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，有些時(shí)候并不需要機(jī)械

24、臂具有完完全全的六個(gè)自由度，而僅僅需其中的某個(gè)或者某幾個(gè)自由度。直角坐標(biāo)系的機(jī)械臂能夠由單軸機(jī)械臂組合而成。單軸機(jī)械臂作為一個(gè)單一的組件，其在工業(yè)中應(yīng)用比擬廣泛。單軸機(jī)械臂的組件化很大程度上減少了工業(yè)設(shè)計(jì)的本錢，因?yàn)槟承I(yè)制造場(chǎng)商擁有較好的質(zhì)量保證及批量生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，這使得用組件比自行設(shè)計(jì)機(jī)械臂更加具有優(yōu)勢(shì)。我們常見的直交機(jī)械臂組合有龍門式，懸臂式，橫立式，直立式等款式。高壓帶電作業(yè)的機(jī)器人是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，主要主要組成局部有：作業(yè)機(jī)器人的主體、機(jī)器人的升降系統(tǒng)、機(jī)器人的專用工具、機(jī)器人的控制系統(tǒng)和高壓絕緣防護(hù)等的系統(tǒng)。它們有機(jī)的組合在一起，加以相應(yīng)技術(shù)的支持方可完成這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)統(tǒng)籌。這

25、種機(jī)器人能夠完成10kV及以下電壓等級(jí)高壓線路的帶電T接線、帶電斷線、帶電更換絕緣子、帶電修補(bǔ)導(dǎo)線、帶電短接更換跌落保險(xiǎn)等帶電檢修工作。在10KV的線路帶電連接引流線的任務(wù)中，經(jīng)常需要用電動(dòng)扳手穿刺線夾壓緊螺栓。所使用的機(jī)器人擁有兩只機(jī)械臂，而每一只機(jī)械臂都擁有6個(gè)自由度。在工作的時(shí)候，兩機(jī)械臂相互配合運(yùn)作，用連接在其末端的左臂夾持手夾著穿刺線夾將線夾卡在主導(dǎo)線上，而另外一只手夾持住電動(dòng)扳手將穿刺線夾上的壓緊螺栓擰緊，代替人親自用手完成10KV高壓線路帶電連接引流線的任務(wù)，這無疑是一種進(jìn)步，無疑給我們?nèi)祟悗砹擞忠环N福音。第二節(jié) 機(jī)械臂的介紹一 機(jī)械臂簡(jiǎn)介 機(jī)械臂是當(dāng)今在機(jī)械人學(xué)領(lǐng)域中得以最為

26、廣泛應(yīng)用的先進(jìn)自動(dòng)化機(jī)器，在醫(yī)學(xué)治療、工業(yè)制造、娛樂效勞、半導(dǎo)體制造、軍事以及太空研究等領(lǐng)域中都發(fā)揮著重要的作用，得到相當(dāng)?shù)拈_展。雖然它們的形態(tài)不盡相同，但有著一個(gè)共同之處，那就是都可以接受指令，從而精準(zhǔn)地定位到二維空間乃至三維空間的某一確定點(diǎn)進(jìn)行工作。 機(jī)械臂根據(jù)結(jié)構(gòu)組成的不同可劃分為多關(guān)節(jié)機(jī)械手臂，直角坐標(biāo)系機(jī)械手臂，極坐標(biāo)機(jī)械手臂，球坐標(biāo)系機(jī)械手臂，柱坐標(biāo)機(jī)械手臂等。下列圖是我們常見的六個(gè)自由度的機(jī)械臂。它具有沿著X軸移動(dòng)，Y軸移動(dòng)，Z軸移動(dòng)，X軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)等六個(gè)自由度。水平多關(guān)節(jié)的機(jī)械臂通常只有三個(gè)主要的自由度：沿著Z1軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Z2軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Z軸移動(dòng)。通過在其執(zhí)行終端添加沿

27、著X軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣一來變可以到達(dá)三維空間內(nèi)的任一坐標(biāo)點(diǎn)，進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)作業(yè)。36a92f8aaa9ec8a136227ccf0.html o 查看圖片 t _blank 直角坐標(biāo)系的機(jī)械臂主要有三個(gè)自由度：沿著X軸移動(dòng)，Y軸移動(dòng)，Z軸移動(dòng)，在執(zhí)行終端添加裝沿著X軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)便可以到達(dá)三維空間上的任一坐標(biāo)點(diǎn)。在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域里，有的時(shí)候并不需要機(jī)械臂一定具有完完全全的六個(gè)自由度，而僅僅需其中的某一個(gè)或某幾個(gè)自由度。直角坐標(biāo)系機(jī)械臂能夠通過單軸機(jī)械臂有機(jī)組合而成。單軸的機(jī)械臂作為一個(gè)單一的組件，其在工業(yè)中的應(yīng)用廣比擬廣泛。單軸的機(jī)械臂的組件化，這樣一來就大大減少了工業(yè)設(shè)計(jì)的原有本

28、錢，因?yàn)橐恍I(yè)制造廠商擁有較好的質(zhì)量保證技術(shù)和批量生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)，這使得用組件設(shè)計(jì)機(jī)械臂比自行設(shè)計(jì)機(jī)械臂更為具有優(yōu)勢(shì)。二 傳統(tǒng)的機(jī)械臂 在一些中小型批量生產(chǎn)的制造廠商中，他們的生產(chǎn)線上經(jīng)常采用自動(dòng)化技術(shù)，而經(jīng)常遇到的情況，比方說兩工作臺(tái)間物料的搬運(yùn)，要實(shí)現(xiàn)這樣的要求，自然要考慮采用相應(yīng)的設(shè)備。這無疑給機(jī)械臂提供了一個(gè)極佳工作空間與機(jī)遇。由于機(jī)械臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便靈活，定位精準(zhǔn)，性能較穩(wěn)定，所以在日常生活中我們或多或少都會(huì)見到一些機(jī)械臂應(yīng)用的場(chǎng)合。對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械手來說，由于其接線比擬復(fù)雜，易受到外界環(huán)境的影響，維修空難，性能不夠穩(wěn)定，加之落后的控制技術(shù)，這些無疑是它的致命弱點(diǎn)，越來越不適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)制

29、造等工業(yè)領(lǐng)域的要求，也由此慢慢的淡出市場(chǎng)，卸甲歸田，退隱江湖，被歷史給pass掉了。三 當(dāng)代機(jī)械臂隨著社會(huì)的進(jìn)步，生產(chǎn)力得到了空前的開展，很多工藝的要求越來越高，對(duì)做工精度的要求也比以前要嚴(yán)格得多，由此一來，對(duì)工業(yè)中要員機(jī)械臂的要求無疑要比以前高出許多。此時(shí)，隨著社會(huì)進(jìn)步開展孕育而生出一種可以解決此類難題的技術(shù)，它就是編程技術(shù)。編程控制器因其諸多優(yōu)點(diǎn)，所以得到較好的開展，深受廣闊生產(chǎn)廠商等的歡送。第三節(jié) 設(shè)計(jì)技術(shù)簡(jiǎn)介可編程控制器，他的英文名是programmable logic controller ,縮寫成PLC，也就是大家熟悉的PLC。它是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的一門新型工業(yè)控制設(shè)備，是一款專門為

30、不同工況下工作而量身定做的數(shù)字電子裝置。我們可以編程并將程序存儲(chǔ)在其存儲(chǔ)器內(nèi)，然后其內(nèi)部自行進(jìn)行相應(yīng)的邏輯、順序等計(jì)算，計(jì)時(shí)、定時(shí)和一些算數(shù)的運(yùn)算，可以通過數(shù)字量或者模擬量的輸入輸出，對(duì)各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)流水線等進(jìn)行實(shí)時(shí)而有效地精準(zhǔn)控制。PLC具有很多優(yōu)點(diǎn)，具體而言主要有以下幾點(diǎn)：具有較高的可靠性和抗干擾性 對(duì)于電器裝置而言，其中一個(gè)極為重要的參數(shù)是可靠性，可以說，如果一臺(tái)電氣設(shè)備在抗干擾性這一模塊未能完善，那么這樣的設(shè)備是一個(gè)失敗的設(shè)備，在工業(yè)應(yīng)用中是不會(huì)被大家看好的，就更別談什么開展了。PLC的生產(chǎn)工藝極為嚴(yán)格，采用大規(guī)模的集成電路技術(shù)，嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝流程，PLC的內(nèi)部電子電路的生產(chǎn)制作

31、也是嚴(yán)格要求的，采用當(dāng)前先進(jìn)的一些抗干擾技術(shù)，所以PLC在抗干擾這一模塊做的比擬到位，因此其可靠性也是很高的。大家熟悉的PLC品牌，三菱，它旗下的F系列產(chǎn)品的PLC，經(jīng)市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，它的平均無故障的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)300000個(gè)小時(shí)。故障自診斷技術(shù)是PLC的又一亮點(diǎn)，這一亮點(diǎn)也被大家所關(guān)注，不少?gòu)S家生產(chǎn)商將外設(shè)與PLC連接，將外設(shè)的自診斷進(jìn)行編程，并將程序?qū)隤LC中，這樣一來，不但PLC具有自診斷的性能，與其連接的相應(yīng)外設(shè)也由此而賦予這種自診斷的性能，進(jìn)而對(duì)外設(shè)進(jìn)行保護(hù)等作業(yè)，這無疑對(duì)外設(shè)的保護(hù)和生產(chǎn)的穩(wěn)定提供了保障。各種配套都比擬齊全，所能實(shí)現(xiàn)的功能也較完善，有很強(qiáng)的適用性。隨著社會(huì)的開展，機(jī)械工業(yè)也

32、得到很好的開展，隨之而來的便是PLC ，PLC的開展也取得了驚人的開展，至今為止，PLC已經(jīng)形成了大型、中型和小型各種型號(hào)的產(chǎn)品，都已經(jīng)系列化了，配套比擬齊全，我們使用起來，無論是開發(fā)還是利用或是維護(hù)都比擬方便。對(duì)于各種不同的工作場(chǎng)合都不會(huì)有挑剔，尤其是在一些環(huán)境比擬惡劣的環(huán)境下，例如高溫、高粉塵等環(huán)境下，更顯出其優(yōu)越性，PLC的適用性很強(qiáng)。雖然PLc的功能很強(qiáng)大，大也有一些弱點(diǎn)，如處理邏輯這一板塊就不能勝任，但除此以外，PLC開展至今，大多數(shù)都具有比擬完善的運(yùn)算數(shù)據(jù)的功能，適用于各種不同的數(shù)字控制等領(lǐng)域，可以處理數(shù)字量信號(hào)，有些PLC還可以處理模擬量的信號(hào)。除上述這些意外，PLC還具有另外一

33、個(gè)非常重要的功能，這就通信，現(xiàn)在的PLC的通信功能也越來越強(qiáng)大，加之人機(jī)界面的技術(shù)的不斷開展，由此一來，用PLC來實(shí)現(xiàn)對(duì)各種外設(shè)的控制，形成綜合的系統(tǒng)，就方便得多，也不會(huì)太難。對(duì)于初學(xué)者來說，掌握PLC技術(shù)也不會(huì)很困難，相對(duì)而言還是比擬簡(jiǎn)單的。通用性較強(qiáng)的的PLC在工業(yè)生產(chǎn)中既扮演著執(zhí)行者的角色，同時(shí)也扮演著決策者的角色，它是一種面向廣闊工礦企業(yè)的工控設(shè)備計(jì)算機(jī)。要實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)外設(shè)的控制，對(duì)外設(shè)發(fā)出指令并接受反響信息，自然少不了IO口，然而這些接口都不是很難，比擬容易掌握。此外，編程所用的語(yǔ)言對(duì)于技術(shù)人員來說也不是遙不可及之事，也都能欣然接受，PLC的編程語(yǔ)言最常用的是梯形圖，梯形圖直觀簡(jiǎn)潔，

34、其圖形和表示方法與繼電器的傳統(tǒng)電路圖很是類似，PLC中用一些開關(guān)量進(jìn)行邏輯分析控制就可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的繼電器電路所要實(shí)現(xiàn)的目的，較之十分簡(jiǎn)便，通俗易懂，易掌握，適合應(yīng)用。在對(duì)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)其所涉及的內(nèi)容較少，不會(huì)很復(fù)雜，所要進(jìn)行的分析工作比擬??；對(duì)于售后效勞來說，對(duì)設(shè)備的維護(hù)比擬方便，容易實(shí)現(xiàn)改造。在PLC中存儲(chǔ)了大量邏輯程序，在PLC內(nèi)部就可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制，防止了外設(shè)的接線邏輯，這就使得接線工作量減少了許多，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建造過程節(jié)省了不少時(shí)間。與此同時(shí)，如果在實(shí)際工作過程中出現(xiàn)故障，或是需要調(diào)整改變程序，那怎么只需要對(duì)其程序做簡(jiǎn)單的修正即可，便于維護(hù)。PLC常用的電壓是24v等低壓電壓，其

35、功率功耗較??；而PLC的外形一般只是一個(gè)小小的盒子，且構(gòu)造材料都是輕型材料，所PLC所占的空間小，且重量輕。無論是攜帶還是安裝，這都帶來了很多方便之處。第二章 機(jī)械臂的開展現(xiàn)狀及其開展大勢(shì)第一節(jié) 現(xiàn)狀 一結(jié)構(gòu)形式多種多樣。機(jī)械臂之所以稱之為機(jī)械臂，其取名的由來是因?yàn)闄C(jī)械臂是為了模擬人的手臂來作業(yè)的，并且，從外形來看，其極似人的手，只是靈活性比人的手要差些。在機(jī)械臂所使用的各個(gè)領(lǐng)域之中，機(jī)械臂的外形并沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，沒有國(guó)標(biāo)化，也不需要國(guó)標(biāo)化。其外形的設(shè)計(jì)完全有適用環(huán)境而異，也因此機(jī)械臂的機(jī)構(gòu)各不相同，種類繁多。在各領(lǐng)域中，機(jī)械臂發(fā)揮著你獨(dú)有的特性與優(yōu)越性，效勞人類。二機(jī)械臂的使用范圍、領(lǐng)域十分

36、廣。人們按照自己的需求，為了實(shí)現(xiàn)自己預(yù)設(shè)的設(shè)想，進(jìn)而設(shè)計(jì)出了機(jī)械手，它被廣泛應(yīng)用與各個(gè)領(lǐng)域，小到家庭用具，大到國(guó)防科技，這些領(lǐng)域都是他的天堂，他都可以大展身手。它可以實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作也不僅僅只是簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)，還是蠻多的，比方說物體的搬移，位置的精準(zhǔn)定位，模擬系統(tǒng)等。三智能化對(duì)于機(jī)械臂來說，其中一個(gè)比擬麻煩的事就是如何確定目標(biāo)在哪里，也就是定位目標(biāo)，經(jīng)過一段時(shí)間的研究，隨著傳感器技術(shù)的開展，這一類難題也慢慢得到解決。傳感器能夠反映機(jī)械臂的動(dòng)態(tài)，及時(shí)形成有效信息并將其反響到處理中心，中央處理中心并做出及時(shí)的分析計(jì)算，作出相應(yīng)的動(dòng)作，控制目標(biāo)。對(duì)于機(jī)械臂作業(yè)對(duì)象來說，其外形各不相同，隨時(shí)都會(huì)遇到不同情況，但

37、機(jī)械臂能夠通過傳感器，準(zhǔn)確的判斷目標(biāo)的位置，并準(zhǔn)確確實(shí)定加持部位，將目標(biāo)物送往下一道程序流程，在車間中，可以采用機(jī)械臂操作，實(shí)現(xiàn)無人車間，目前也取得了喜人的成果。第二節(jié) 開展態(tài)勢(shì)一一手多用，多功能機(jī)械臂。抑制手臂可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多重目標(biāo)的操作，實(shí)現(xiàn)多種動(dòng)作，適用于各種用途，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新功能。二具有高度模擬人的動(dòng)作。例如研發(fā)雙臂機(jī)械臂，使它想人一樣，能夠靈活作業(yè)，實(shí)現(xiàn)各種功能。人機(jī)完美結(jié)合，通信完備準(zhǔn)確，適用于不同工況。三高精度的定位。通過采用各種傳感器，綜合而準(zhǔn)確的反映目標(biāo)精確位置，對(duì)目標(biāo)操作物精準(zhǔn)的操作，提高機(jī)械臂的定位精度。四實(shí)現(xiàn)人工智能研究的系統(tǒng)能夠?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行定性和定量的分析，并做出及時(shí)的反響。例

38、如研發(fā)的系統(tǒng)設(shè)備具有類似于人的聽覺、觸覺、嗅覺、視覺和味覺等功能，能夠自行分析、判斷和處理，實(shí)現(xiàn)低本錢，高要求，高水準(zhǔn)，高效率的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第三章 機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第一節(jié) 設(shè)計(jì)的具體步驟 1 首先，根據(jù)我們所要實(shí)現(xiàn)的功能確定機(jī)械臂要做哪些運(yùn)動(dòng)，做那些動(dòng)作；同時(shí)要確定個(gè)動(dòng)作之間所應(yīng)有的邏輯關(guān)系和動(dòng)作的先后順序。 2 根據(jù)第一步確定輸入量和輸出量，哪些該向PLC輸入，哪該輸出，同時(shí)考慮PLC的輸入輸出點(diǎn)，使之一一對(duì)應(yīng)，分配IO口，并基于此根底上進(jìn)行PLC型號(hào)的選擇。 3 根據(jù)要求和設(shè)計(jì)分析進(jìn)行編程，我們常用的是梯形圖，當(dāng)然也可以使用助記符來編程，來實(shí)現(xiàn)個(gè)動(dòng)作及其邏輯關(guān)系和順序關(guān)系，可通過計(jì)算機(jī)編程， 也

39、可采用編程器來進(jìn)行編程，同時(shí)可以設(shè)定PLC的以下參數(shù)。 4 調(diào)試和修改 對(duì)設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行調(diào)試，如有問題，及時(shí)修改，直到完全可以實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)目標(biāo)為止。有必要的話，還可以拿到實(shí)地工地進(jìn)行調(diào)試。 5 程序保存 無論程序?qū)懙亩嗥粒瑢懙亩嗝?，多完美，如果疏忽了保存，那也白搭。所以調(diào)試成功之后，一定要記得將程序進(jìn)行保存。第二節(jié) 機(jī)械臂的實(shí)際工作流程 機(jī)械臂的任務(wù)是將目標(biāo)物從A點(diǎn)移到B點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際情況，機(jī)械臂要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作有：機(jī)械臂下降，機(jī)械臂夾取工件，機(jī)械臂上升，機(jī)械臂向右移動(dòng)，機(jī)械臂下降，機(jī)械臂松開工件，機(jī)械臂上升，機(jī)械臂向左移動(dòng)。機(jī)械臂到達(dá)各個(gè)位置的時(shí)候，相應(yīng)的控制器檢測(cè)相應(yīng)行程開關(guān)的通斷，進(jìn)而作出相應(yīng)的

40、動(dòng)作，進(jìn)行控制。同時(shí)數(shù)碼管顯示搬運(yùn)的狀態(tài)。 大致流程圖如下 起始位置 向下運(yùn)動(dòng) 夾持工件 向上運(yùn)動(dòng) 向右運(yùn)動(dòng) 向左運(yùn)動(dòng) 向上運(yùn)動(dòng) 松開工件 向下運(yùn)動(dòng) 大概模型如下 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)示意圖第四章 PLC介紹 PLC，可編程控制器，專門為在各種工況下設(shè)計(jì)制造的，主要是為了實(shí)現(xiàn)工控，是一種數(shù)字處理的電子類系統(tǒng)。它有一個(gè)可編程存儲(chǔ)器，主要是用于它的內(nèi)部程序的存儲(chǔ)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算和順序的控制，內(nèi)部還有計(jì)數(shù)器、定時(shí)器，還可以執(zhí)行一些簡(jiǎn)單的算數(shù)運(yùn)算工作。PLC可以處理數(shù)字量信息，也可以處理模擬量的信息，通過對(duì)信號(hào)的處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備等的控制，執(zhí)行相關(guān)任務(wù)指令。其根本結(jié)構(gòu)如下圖 在PLC中，它對(duì)各種設(shè)備的控制實(shí)

41、質(zhì)上是接收處理相應(yīng)信號(hào)，是對(duì)輸入輸出量的控制，再以物理量實(shí)現(xiàn)相關(guān)控制。PLC主要實(shí)現(xiàn)的來兩個(gè)根本內(nèi)容點(diǎn)是輸入量和輸出量及物理實(shí)現(xiàn)，與此同時(shí)，正是因?yàn)镻LC可以實(shí)現(xiàn)物理實(shí)現(xiàn)，所以這才將PLC與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)區(qū)分開來，也凸顯出PLC的優(yōu)點(diǎn)和先進(jìn)之處。在實(shí)際工作的過程中，要考慮很多東西，其中一個(gè)很重要的就是抗干擾，這對(duì)于PLC來說是一個(gè)致命的一擊，如果沒處理好，那后果無法估量，所以在實(shí)際控制過程中要特別注意。PLC的輸出一般都是比擬微弱的，所要與工業(yè)設(shè)備進(jìn)行匹配，那么其輸出就應(yīng)當(dāng)作適當(dāng)?shù)姆糯筇幚?，以滿足要求。所以，PLC的就夠非常類似于計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，主要由CPU、ROM/RAM、I/O口、通信和電源

42、等構(gòu)成。第五章 設(shè)備選型I/O表如下名稱符號(hào)輸入名稱符號(hào)輸出啟動(dòng)SB1X0電磁閥向下運(yùn)動(dòng)Yv1Y0下限位SQ1X1電磁閥夾持YV2Y1上限位SQ2X2電磁閥向上運(yùn)動(dòng)YV3Y2右限位SQ3X3電磁閥向右運(yùn)動(dòng)YV4Y3左限位SQ4X4電磁閥向左運(yùn)動(dòng)YV5Y4停止SB2X5上行指示EL1Y5手動(dòng)SB3X6下行指示EL2Y6半自動(dòng)SB4X7數(shù)字顯示EL3Y7自動(dòng)SB5X10單步SB6X11調(diào)試SB7X12回復(fù)SB8X13(一)用PLC所做系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原那么 1) 首先要滿足當(dāng)前設(shè)計(jì)需要，同時(shí)也要考慮到將來開展的需要，要適當(dāng)?shù)牧粲幸恍┯嗔靠臻g。2) 要考慮PLC的經(jīng)濟(jì)性，盡量控制價(jià)格，PLC要簡(jiǎn)單，以便于

43、維護(hù)和維修。3) 雖然經(jīng)濟(jì)性很重要，我們要慎重考慮，慎重選擇，但我們最初的目的不能忘，我們必須保證系統(tǒng)的穩(wěn)定及其平安，要可靠性好。4)性價(jià)比盡可能高，全面綜合考慮。(二) CPU的速度要求 這里所指的速度是指CPU的運(yùn)行速度，是指每執(zhí)行完一步指令所需要的時(shí)間。PLC系統(tǒng)是以開關(guān)量為主的控制系統(tǒng)，我們對(duì)其所掃描的速率沒有很嚴(yán)格的要求，我們通常使用的機(jī)型的PLC均可。但如果所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是以模擬量為主的系統(tǒng)，那么我們就必須注意，得慎重考慮其掃描速度，這種系統(tǒng)對(duì)掃描速度有所要求，必須滿足。(三) 品牌的選擇當(dāng)今世界，生產(chǎn)設(shè)計(jì)PLC的廠家很多很多，其中主要的是構(gòu)成美國(guó)、日本和歐洲三大板塊，這三大板塊的技

44、術(shù)可以說是該行業(yè)的龍頭企業(yè)，也深受廣闊消費(fèi)者的親睞。其中具有代表性的有：德國(guó)的西門子公司所生產(chǎn)的s5和s7系列的PLC，美國(guó)自動(dòng)化公司羅克韋爾生產(chǎn)的PLC5系列，日本的三菱公司生產(chǎn)的FX系列產(chǎn)品，還有Q系列的，A系列的，cm200、歐姆龍的cs系列。這些都是我們?nèi)粘Ｔ谑袌?chǎng)上比擬常見的，也是我們經(jīng)常使用的，性能各方面都還不錯(cuò)。這三陣營(yíng)的技術(shù)是沒得說，但各有千秋，在形式和功能等方面都有很大的區(qū)別，相差很大。由于我們教學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容的差異，我們學(xué)過的，作為主要課程的是三菱的，所以本文更側(cè)重于三菱PLC的選擇，編程也選用三菱的梯形圖來編程。(四) 模塊的要求1) 高速計(jì)數(shù)器：PLC內(nèi)部的頻率有些時(shí)候高速

45、計(jì)數(shù)器的最高頻率都不能滿足我們的要求的時(shí)候，我們應(yīng)適當(dāng)考慮選擇2) 通信模塊：它的主要功能是實(shí)現(xiàn)PLC與外設(shè)或者PLC與PLC之間信息的傳遞交流。3) I/O模塊的選擇：作業(yè)場(chǎng)所里控制器比擬遠(yuǎn)，輸入和輸出裝置都比擬分散。4) 定位模塊： 系統(tǒng)做好后，我們要將其安裝到現(xiàn)場(chǎng)去，所以要有一個(gè)定位的模塊，PLC的設(shè)計(jì)制造是較嚴(yán)格的，所以對(duì)于定位模塊的加工制造的精度等級(jí)也是有要求的。5) 模擬量的輸出和輸入模塊：將流量、流速、溫度、濃度等模擬量經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，同時(shí)也可以經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，進(jìn)而輸入輸出，進(jìn)行控制。(五) 輸出的方式對(duì)于PLC來說，她的輸出方式有兩種，一種是晶體管輸

46、出，另外一種就是繼電器的輸出，他們之間有所區(qū)別：1) 所承受的負(fù)載電壓和電流的類型不同;2) 負(fù)載的能力大小有所不同；3) 過載能力有所不同，一般晶體管的小于繼電器的；4) 響應(yīng)速度不一樣，一般晶體管的大于繼電器的；5) 在額定的工況下，晶體管會(huì)老化，但沒有次數(shù)的限制，而繼電器的有次數(shù)壽命而沒有老化的現(xiàn)象。(六) I/O的點(diǎn)數(shù) 點(diǎn)數(shù)的多少是PLC規(guī)模大小的一個(gè)衡量指標(biāo)，通常確定其數(shù)目的的依據(jù)是：和PLC直接連接的輸入輸出器件根據(jù)所需要電流電壓的種類和大小，然后在此根底上，為以后的開展考慮，適當(dāng)留有一些余量，一般為10%15%。第六章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 第一節(jié) 端子接線圖 (一) 輸入輸出的分配

47、控制的特點(diǎn)：該系統(tǒng)是基于電氣系統(tǒng)的，除了工步比擬多這一特點(diǎn)外還需要配有連續(xù)控制和手動(dòng)控制，選擇適宜合理的工作方式在控制面板上可以很好的展現(xiàn)出來，一目了然。但返回到原點(diǎn)位置時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)回到左上角待命。當(dāng)按下自動(dòng)按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)的完成各工步；當(dāng)按下手動(dòng)按鈕時(shí)，那么根據(jù)按動(dòng)按鈕發(fā)出指令進(jìn)行作業(yè)，完成相應(yīng)工步。(二) 系統(tǒng)控制示意圖 系統(tǒng)控制示意圖與控制面板(三) 原理圖 原理圖第二節(jié) 系統(tǒng)總體程序中篇 步進(jìn)電機(jī)控制第一章 步進(jìn)電機(jī)及其應(yīng)用第一節(jié) 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電

48、動(dòng)機(jī)直接耦合，也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而到達(dá)準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而到達(dá)調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電

49、，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器 雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度即步

50、進(jìn)角。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而到達(dá)準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而到達(dá)調(diào)速的目的。選擇方法步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的選擇方法： (一) 判斷需多大力矩：靜扭矩是選擇步進(jìn)電機(jī)的主要參數(shù)之一。負(fù)載大時(shí)，需采用大力矩電機(jī)。力矩指標(biāo)大時(shí)，電機(jī)外形也大。 二判斷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度：轉(zhuǎn)速要求高時(shí)，應(yīng)選相電流較大、電感較小的電機(jī)，以增加功率輸入。且在選擇驅(qū)動(dòng)器時(shí)采用較高供電電壓。 三選擇電機(jī)的安裝規(guī)格：如57，86，110等，主要與力矩要求有關(guān)。 四確定定位精度和振動(dòng)方面的要求情況：判斷是否需細(xì)分，需多少細(xì)分。 根據(jù)電機(jī)的電流、細(xì)分和供電電壓選擇驅(qū)動(dòng)器。 工作原理

51、通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。第二節(jié) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定

52、的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而到達(dá)準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而到達(dá)調(diào)速的目的。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能，不但取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自身的性能，也取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)劣。對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的研究幾乎是與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的研究同步進(jìn)行的。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅(qū)動(dòng)電源步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。控制器脈沖信號(hào)發(fā)生器可以通過控制脈沖的個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而到達(dá)準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而到達(dá)調(diào)速的目的。工

53、作原理步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的原理，采用單極性直流電源供電。只要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按適宜的時(shí)序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。下列圖是該四相反響式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。 四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖 開始時(shí)，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號(hào)齒對(duì)齊，同時(shí)，轉(zhuǎn)子的1、4號(hào)齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。 當(dāng)開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時(shí)，由于C相繞組的磁力線和1、4號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，1、4號(hào)齒和C相繞組的磁極對(duì)齊。而0、3號(hào)齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。依次類推，A、B、C、D四

54、相繞組輪流供電，那么轉(zhuǎn)子會(huì)沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形分別如圖2.a、b、c所示。 驅(qū)動(dòng)器相當(dāng)于開關(guān)的組合單元。通過上位機(jī)的脈沖信號(hào)有順序給電機(jī)相序通電使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。第三節(jié) PLC、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)接線圖步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、PLC之間的連接：步進(jìn)電機(jī)是一種將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)的輸出

55、位移量與輸入脈沖個(gè)數(shù)成正比，其速度與脈沖頻率成正比，其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組的相序有關(guān)。故我們可以利用PLC產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖和方向信號(hào)，通過步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器來對(duì)脈沖、方向信號(hào)進(jìn)行分配和功率放大，再去控制步進(jìn)電機(jī)每相繞組是否得電，以此來控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。圖1是具體的端口接線電路圖。 對(duì)PLC來說，要Y0端產(chǎn)生脈沖，就是要Y0不斷的導(dǎo)通、截止。當(dāng)Y0導(dǎo)通時(shí)，5V直流電源的正極通過cP+，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部電子電路到CP-，通過R按到Y(jié)0，經(jīng)過PLC輸出端的COM，再回到5V直流電源的負(fù)極，這樣就構(gòu)成了一個(gè)回路。這時(shí)，驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部得到一個(gè)高電頻，我們用“l(fā)表示。當(dāng)Y0截止時(shí)，這時(shí)回路不能導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)器

56、內(nèi)部得到一個(gè)低電頻，我們用0表示。這樣驅(qū)動(dòng)器的環(huán)形分配器接收到這樣一個(gè)脈沖信號(hào)，再對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行分配，控制步進(jìn)電機(jī)的每一相繞組依次得電。在這里我們借助了5V的直流電源，來使步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器這邊得到一個(gè)脈沖的電流。這個(gè)控制電壓一般在DC5V一24V之間。其中R是限流電阻，一般驅(qū)動(dòng)器的脈沖電流在l0MA左右，R值選擇2K左右。反向信號(hào)、脫機(jī)信號(hào)的輸入電路和上述的脈沖信號(hào)輸入電路原理相同。第二章 位置傳感器 光電開關(guān)光電傳感器是光電接近開關(guān)的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光

57、信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。多數(shù)光電開關(guān)選用的是波長(zhǎng)接近可見光的紅外線光波型。 光電開關(guān)是由發(fā)射器、接收器和檢測(cè)電路三局部組成。發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管LED、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。受脈沖調(diào)制的光束輻射強(qiáng)度在發(fā)射中經(jīng)過屢次選擇，朝著目標(biāo)不間接地運(yùn)行。接收器有光電二極管或光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面的是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。此外，光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。 光電開關(guān)一般都具有良好的回差特性，因而即使被檢測(cè)物在小范圍內(nèi)晃動(dòng)也不會(huì)影響驅(qū)動(dòng)器的輸出狀態(tài)，從而可使其保持在穩(wěn)定工作區(qū)。同時(shí)，自診斷系統(tǒng)還可以顯示受光狀態(tài)和穩(wěn)定工作區(qū)，以隨時(shí)監(jiān)視光電開關(guān)的工作。 第三章 所選設(shè)備型號(hào) (一) 編碼器 E6B2-CWZ6C 旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器通過光電轉(zhuǎn)換，可將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)