機電傳動單向數(shù)控平臺-礦大-機械電子-有圖

機械工程及自動化專業(yè)機械電子方向專業(yè)課程設計說明書設計題目：機電傳動單項數(shù)控平臺設計設計者：班級：學號：指導教師：中國礦業(yè)大學機電工程學院2014年12月目錄一.設計任務1.1設計任務介紹及意義???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21.2設計任務?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21.3設計參數(shù)明細??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21.4課程設計根本要求????????????????????????????????????????????????????????????二．總體方案設計2.1電動機的選擇??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32.2傳動方式的選擇???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.3電氣控制的選擇???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.4總體方案確定，參數(shù)初設?????????????????????????????????????????????????????????????????????????5三．機械傳動系統(tǒng)設計3.0機械傳動裝置的組成及原理?????????????????????????????????????????????????????????????????????63.1導軌的選擇??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????63.2步進電機的選型???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????83.3同步皮帶的選擇及校核????????????????????????????????????????????????????????????????????????????93.4聯(lián)軸器的選用?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113.5鍵的校核????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????123.6滾動軸承的選用與校核???????????????????????????????????????????????????????????????????????????133.7潤滑與密封裝置??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????15四．電器控制系統(tǒng)設計4.1設計的根本原那么??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????164.2PLC控制系統(tǒng)的具體設計??????????????????????????????????????????????????????????????????????174.3PLC高速脈沖輸出控制??????????????????????????????????????????????????????????????????????????24五.結束語??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????30六.參考文獻???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????30一設計任務1.1設計任務介紹及意義通過課程設計培養(yǎng)學生綜合運用所學知識和技能、提高分析和解決實際問題能力的一個重要環(huán)節(jié)，專業(yè)課程設計是建立在專業(yè)根底課和專業(yè)方向課的根底上的，是學生根據(jù)所學課程進行的工程根本訓練，課程設計的目的在于：〔1〕培養(yǎng)學生綜合運用所學的根底理論和專業(yè)知識，獨立進行機電控制系統(tǒng)(產(chǎn)品)的初步設計工作，并結合設計或試驗研究課題進一步穩(wěn)固和擴大知識領域。〔2〕培養(yǎng)學生搜集、閱讀和綜合分析參考資料，運用各種標準和工具書籍以及編寫技術文件的能力，提高計算、繪圖等根本技能?！?〕培養(yǎng)學生掌握機電產(chǎn)品設計的一般程序和方法，進行工程師根本素質(zhì)的訓練?！?〕樹立正確的設計思想及嚴肅認真的工作作風。1.2設計任務1、設計內(nèi)容為機電控制系統(tǒng)〔典型機電產(chǎn)品〕設計，其主要內(nèi)容包括：1〕機械傳動結構設計；2〕電氣測控系統(tǒng)；設計內(nèi)容必須包括一個模擬量控制。1.3設計參數(shù)明細課程設計題目：機電傳動單向數(shù)控平臺設計〔1〕電機驅動方式：步進電機、直流伺服電機、交流伺服電機；〔2〕機械傳動方式：螺旋絲桿、滾珠絲桿、同步皮帶、鏈傳動等；〔3〕電氣控制方式：單片微機控制、PLC控制；〔4〕功能控制要求：速度控制、位置控制；〔5〕主要設計參數(shù)：單向工作行程——1800、1500、1200mm；移動負載質(zhì)量——100、50kg；負載移動阻力——100、50N；移動速度控制——3、6m/min；1.4課程設計的根本要求〔1〕方案設計：根據(jù)課程設計任務的要求，在搜集、歸納、分析資料的根底上，明確系統(tǒng)的主要功能，確定實現(xiàn)系統(tǒng)主要功能的原理方案，并對各種方案進行分析和評價，進行方案選優(yōu)?！?〕總體設計：針對具體的原理方案，通過對動力和總體參數(shù)的選擇和計算，進行總體設計，最后給出機械系統(tǒng)的控制原理圖或主要部件圖〔A2一張〕?！?〕根據(jù)控制功能要求，完成電氣控制設計，給處電氣控制電路原理圖〔A2圖一張〕?！?〕課程設計的成果最后集中表現(xiàn)在課程設計說明書和所繪制的設計圖紙上，每個學生應獨立完成課程設計說明書一份，字數(shù)為3000字以上，設計圖紙不少于兩張?！?〕用計算機繪圖或手工繪圖，打印說明書?！?〕設計選題分組進行，每位同學采用不同方案〔或參數(shù)〕獨立完成；二總體方案設計2.1電機的選擇步進電機又稱脈沖電機。它是將電脈沖信號轉換成機械角位移的執(zhí)行元件。每當輸入一個電脈沖時，轉子就轉過一個相應的步距角。轉子角位移的大小及轉速分別與輸入的電脈沖數(shù)及頻率成正比，并在時間上與輸入脈沖同步。只要控制輸入電脈沖的數(shù)量、頻率以及電機繞組通電相序即可獲得所需的轉角、轉速及轉向。步進電動機具有以下特點：1、工作狀態(tài)不易受各種干擾因素(如電壓波動、電流大小與波形變化、溫度等)的影響；2、步進電動機的步距角有誤差，轉子轉過一定步數(shù)以后也會出現(xiàn)累積誤差，但轉子轉過一轉以后，其累積誤差變?yōu)椤傲恪保?、由于可以直接用數(shù)字信號控制，與微機接口比擬容易；4、控制性能好,在起動、停止、反轉時不易“丟步”；5、不需要傳感器進行反響，可以進行開環(huán)控制；6、缺點是能量效率較低。2.2傳動方式的選擇同步帶傳動是由一根內(nèi)周外表設有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優(yōu)點。轉動時，通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動力。傳輸用同步帶傳動具有準確的傳動比，無滑差，可獲得恒定的速比，傳動平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動比范圍大，一般可達1:10。允許線速度可達50m/s，傳遞功率從幾瓦到百千瓦。傳動效率高，一般可達98%，結構緊湊，適宜于多軸傳動，不需潤滑，無污染，因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場所下正常工作。傳輸產(chǎn)品廣泛用于紡織、機床、煙草、通訊電纜、輕工、化工、冶金、儀表儀器、食品、礦山、石油、汽車等各行業(yè)各種類型的機械傳動中。同步帶具有以下特點〔1〕傳動準確，工作時無滑動，具有恒定的傳動比；〔2〕傳動平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低；〔3〕傳動效率高，可達0.98，節(jié)能效果明顯；〔4〕維護保養(yǎng)方便，不需潤滑，維護費用低；〔5〕速比范圍大，一般可達10，線速度可達50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達幾瓦到幾百千瓦；〔6〕可用于長距離傳動，中心距可達10m以上?！?〕相對于V型帶傳送，預緊力較小，軸和軸承上所受載荷小。2.3電氣控制的選擇可編程序控制器PLC可靠性高、抗干擾能力強，能抗諸如電噪聲、電源波動、振動、電磁干擾等的干擾，能抗1000V、1μs脈沖的干擾，能在高溫、高濕以及空氣中存有各種各種強腐蝕物質(zhì)粒子的惡劣環(huán)境下可靠地工作，PLC能夠承受電網(wǎng)電壓的變化，即使在電源瞬時斷電的情況下，仍可以正常工作。另外PLC是通過軟件實現(xiàn)控制的，其控制程序編在軟件中，實現(xiàn)程序軟件化，因而對于不同的控制對象都可以采用相同的硬件配置。PLC提供標準通信接口，可以方便地進行網(wǎng)絡通信。而且PLC體積小、能耗低、便于機電一體化。通過PLC可以實現(xiàn)對直流伺服電動機的控制，實際上控制時電動機的轉動受脈沖控制。利用PLC產(chǎn)生高速脈沖串，調(diào)節(jié)脈沖頻率，從而實現(xiàn)步進電動機啟動加速、恒速運行、減速停止過程。本次設計設計了啟動、停止、設置行程等按鈕。還采用了直流伺服電動機的專門控制芯片PMM8713，利用單片機定時中斷的方法輸出脈沖給PMM8713芯片，通過PMM8713芯片和功率放大器把脈沖分配給直流伺服電動機，驅動電動機的運行。再通過帶動滾珠絲杠帶動滑動平臺做直線運動，對于位置控制，在平臺始末兩端安裝2個行程開關，當?shù)竭_始末2端時使步進電動機自動的方向旋轉，使平臺方向運行。同時還增加了平臺行程的設置功能，當需要改變平臺的行程，通過擴展的鍵盤就可以實現(xiàn)。 本次設計的總體工作原理如下列圖所示：指令脈沖發(fā)生器脈沖分配器脈沖放大器直流伺服電機工作機構指令脈沖發(fā)生器脈沖分配器脈沖放大器直流伺服電機工作機構2.4總體方案確定，參數(shù)初設如下：⑴電機驅動方式：步進電機⑵機械傳動方式：同步皮帶⑶電氣控制方式：PLC控制⑷功能控制要求：位置控制⑸主要設計參數(shù)：單向最大工作行程——1800mm；移動負載質(zhì)量m1——100kg；工作臺重量m負載移動阻力——100N；移動速度控制——6選用矩形導軌；工作臺滑動摩擦系數(shù)；三機械傳動系統(tǒng)設計3.0機械傳動裝置的組成及原理本機電傳動單向數(shù)控平臺，由導軌座、移動滑塊、工作臺、同步皮帶傳動裝置以及直流伺服電動機等部件構成。其中伺服電動機做執(zhí)行元件用來驅動同步皮帶，同步皮帶帶動滑塊和工作平臺在導軌上運動，完成工作臺在X方向的直線移動。導軌副、同步皮帶和伺服電動機等均以標準化，由專門廠家生產(chǎn)，設計時只需根據(jù)工作載荷選取即可。控制系統(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標準的工作控制計算機，也可以設計專用的微機控制系統(tǒng)。姓名設計計算依據(jù)和過程結果3.1導軌的選擇1.條件本設計選擇同步帶單向工作行程ls=18移動速度v=6m/min負載質(zhì)量m1采用2根導軌、4個滑塊，工作平臺和滑塊的質(zhì)量m2假設為壽命要求：每天開機8h，一年按300個工作日，壽命8年以上初選矩形滑動導軌2．動載荷的計算作用在滑塊上的力F那么單個滑座受力F=導軌壽命T行程長度壽命：

T其中n為每分鐘運行的次數(shù)n=T設計平臺上共有滑塊4個，每根導軌2個滑塊。有T查機電一體化技術手冊[1]有：k壽命系數(shù)取k=50fH硬度系數(shù)取fHfT溫度系數(shù)取fTfc接觸系數(shù)取ffw負荷系數(shù)取f那么動載荷有：C動載荷Ca=3518.91查機電一體化設計手冊導軌選擇型號：HSR15TA滑動導軌根本額定載荷為7600N每個滑塊的質(zhì)量為0.2kg3.2步進電機的選型工作臺重量，工作臺與導軌間摩擦系數(shù)，定位精度0.1mm。1)脈沖當量的選擇選擇步進電機時，考慮是否有現(xiàn)成的與其配套的驅動器。該設計選用反響式三相六拍步進電機。初選電動機型號時步距角與傳動比應滿足，取步距角為0.75°，為了結構簡單，提高精度，取。脈沖當量：一個指令脈沖使步進電動機驅動拖動的移動距離〔輸入一個指令脈沖工作臺移動0.1mm〕2)等效負載轉矩的計算空載時的摩擦轉矩：①穩(wěn)定運行時的轉矩：②加速運行時轉矩：帶輪折算到電機軸上的轉動慣量，取帶輪質(zhì)量為負載和工作臺折算到電機軸上的轉動慣量，取工作臺質(zhì)量為50kg同步帶折算到電機軸上的轉動慣量折算到電機軸上的總轉矩為3〕初選步進電動機型號根據(jù)穩(wěn)定運行時轉距和電動機總轉動慣量,初步選定電動型號為110BC380B步進電動機。該電動機的最大靜扭距，轉子轉動慣量。為了使步進電動機具有良好的起動能力及較快的響應速度應為：TJ空載時起動時間計算〔ta〕110BC380B步進電動機的最小加、減速度時間為1秒帶慣性負載的最大起動頻率flffm帶慣性負載的最大轉速nM1=7.57N?m負載時起動時間tat該電機帶慣性負載時能夠起動 以上計算，選該型號步進電動機，能滿足設計要求。3.3同步皮帶的選擇及校核取傳動比i=1，n1〕設計功率PdP其中：K0為工況系數(shù)，取1.7K1為張緊輪影響系數(shù)，取0.1K2為增速傳動系數(shù)，取02〕選定帶型和節(jié)距根據(jù)Pd=查手冊確定為H型，節(jié)距p3〕小帶輪齒數(shù)z1根據(jù)帶型H和小帶輪轉速n1由手冊查得小帶輪的最小齒數(shù)z此處取z4〕小帶輪節(jié)圓直徑dd5〕大帶輪齒數(shù)zz2按手冊取z6〕大帶輪節(jié)圓直徑dd7〕帶速vv=8〕初定軸間距a0.72由于0.7而實際情況是單行行程為1800mm，故a故取a09〕帶長及其齒數(shù)L==4281.01mm查表得應選用帶長代號為1700的H型同步帶，其節(jié)線長Lp=4318.0mm,節(jié)線長上的齒數(shù)zb=10〕實際軸間距a此結構的軸間距可調(diào)整a≈a11〕小帶輪嚙合齒數(shù)zz=12〕根本額定功率PPTa——寬度為bs0的帶的許用工作拉力〔m——寬度為bs0的帶單位長度的質(zhì)量〔kg/m由手冊查得bs0=76.2mmP13〕所需帶寬bb按zm=30b由手冊查得，應選帶寬代號為075的H型帶，其b14)作用在軸上的力FFr3.4聯(lián)軸器的選用110BC380B電動機輸出軸的直徑為d=14mm，根據(jù)手冊選用HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器。其許用轉矩T許用轉速n軸孔直徑d=14mm軸孔長度L=轉動慣量J=0.003.5鍵的校核1〕連接伺服電機與聯(lián)軸器上鍵的校核選A型普通平鍵，d=14mm查手冊，選鍵：b=5mm，h=5mm，L=30mm平鍵的主要失效形式是工作面的過度磨損，應進行強度校核，驗算其擠壓強度，對于鋼軸，承受輕微沖擊，查表得其許用壓應力σp強度條件為：σ鍵的工作長度l=L-b=30-5=25mm，T=FT?d12=325×σσp2〕連接聯(lián)軸器和同步帶輪的鍵的校核連接伺服電機與聯(lián)軸器的鍵與連接聯(lián)軸器與同步帶輪的鍵采用相同的鍵，對于同樣的負載轉矩同樣能夠到達設計要求。3〕同步帶輪上鍵的校核選A型普通平鍵，d=20mm查手冊，選鍵：b=6mm，h=6mm，L=20mm強度條件為：σ鍵的工作長度l=L-b=20-6=14mm，T=FT?d1σσp3.6滾動軸承的選用和校核根據(jù)以上數(shù)據(jù)作出帶輪軸的簡圖：根據(jù)工作情況以及滾珠絲杠的受力，初選軸承為角接觸球軸承,其型號為7205B根本額定載荷為：C0=15.8KN，C0r=9.45KN受力情況如下列圖 為徑向外載荷Fr=(m1+m2+m3)g=(100+50+50)×9.8=1960N為軸向外載荷Fa軸承支反力軸承派生軸向力軸承所受軸向載荷那么計算軸承擔量動載荷，工作在中等沖擊：載荷系數(shù)查表查表計算當量動載荷：計算軸承的壽命：因為，故按進行校核。取溫度系數(shù)ft=1故壽命指數(shù)對于球軸承因為所以軸承符合要求7205B角接觸軸承根本尺寸內(nèi)圈直徑外圈直徑軸承寬度軸承質(zhì)量靜載荷動載荷3.7潤滑與密封裝置由條件選擇脂潤滑，密封裝置為毛氈圈。lv=6m/minmmF=367.5N Tn=2Tk=50ffffwCμ=0.15MJJJJ=0.56kgi=1nPpzdzdv=aLLp=4318.0zb=a≈19668.49mmzP0bFTndLJ=0.00b=5mmh=5mmL=30mmσp符合要求b=6mmh=6mmL=20mm符合要求C0=15.8KNC0r=9.45KNFr=1960Nft=1四電氣控制系統(tǒng)設計4.1設計的根本原那么在電氣控制系統(tǒng)的設計過程中，應遵循以下幾個原那么：1)最大限度滿足機床和工藝對電氣控制的要求；2)在滿足控制要求的前提下，設計方案應力求簡單、經(jīng)濟和實用，不宜盲目追求自動化和高性能指標；3)妥善處理機械與電氣的關系。很多生產(chǎn)機械是采用機電結合控制方式來實現(xiàn)控制要求的，要從工藝要求、制造本錢、機械電氣結構的復雜性和使用維護等方面協(xié)調(diào)處理好二者的關系；4)把電氣系統(tǒng)的平安性和可靠性放在首位，確保使用平安、可靠。5)合理的選用電器元件。4.12設計步驟1)分析被控對象并提出控制要求詳細分析被控對象的工藝過程及工作特點，了解被控對象機、電、液之間的配合，提出被控對象對PLC控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設計任務書。2)確定輸入/輸出設備根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設備〔如：按鈕、位置開關、轉換開關及各種傳感器等〕和輸出設備〔如：接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它執(zhí)行器等〕，從而確定與PLC有關的輸入/輸出設備，以確定PLC的I/O點數(shù)。3〕選擇PLCPLC選擇包括對PLC的機型、容量、I/O模塊、電源等的選擇等等。4〕分配I/O點并設計PLC外圍硬件線路①分配I/O點畫出PLC的I/O點與輸入/輸出設備的連接圖或對應關系表，該局部也可在第2步中進行。②設計PLC外圍硬件線路畫出系統(tǒng)其它局部的電氣線路圖，包括主電路和未進入PLC的控制電路等。由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖。到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。5)根據(jù)PLC所要完成的任務及應具備的功能，進行PLC程序設計，同時可進行控制臺的設計等。4.2PLC控制系統(tǒng)具體設計4.21控制要求在本設計中我要做的是數(shù)控機床工作臺的位置控制，由于工作臺的移動速度已給定，根據(jù)工作行程的計算可算出單向行程的行走時間，通過PLC的計時器功能，控制其正反轉，由可編程控制器通過PTO/PWM控制，輸出脈沖和方向控制信號，控制三相交流伺服電機的轉速和轉向，進而控制工作臺的前進和后退，到達對工作臺位置的控制。而且通過選擇適宜的伺服驅動器和在可編程控制器中把高速計數(shù)指令和PTO/PWM控制結合實用實現(xiàn)了閉環(huán)控制。現(xiàn)把步進電機的原理陳述如下：4.22PLC的選擇PLC=ProgrammablelogicController，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?，F(xiàn)在PLC種類很多，有西門子、三菱、松下等等，而且每種PLC都有很多的系列，他們的功能各不相同，以滿足不同用戶、不同環(huán)境的要求。由于我們在PLC課程學習時學的是西門子S7200系列的PLC，故我們對西門子PLC的性能、特點及使用等比擬熟悉，所以我們從西門子PLC著手選起，最后確定選用S7-224PLC,通過分析，它可以到達工作要求：1)功能強弱適當，因為系統(tǒng)對響應速度要求不高，S7-200系列足以滿足需要；2)結構合理，S7-224具有模塊化結構，通過相應模塊可以實現(xiàn)控制要求；3)可在線編程，其特點是主機和編程器各有一個CPU，編程器的CPU可隨時處理由鍵盤輸入的各種編程指令；4)由于工作環(huán)境并不惡劣，S7-224已經(jīng)可以很好的適應環(huán)境了。4.23步進電機專用芯片的選擇：在選擇電機時，因為考慮到伺服系統(tǒng)的關系，使用與其配套的PMM8713。PMM8713是單片CMOS芯片，用于控制三相和四相步進電機PMM8723是外表安裝器件，用于控制二相步進電機，是PMM8713的簡化設計，價格低于PMM8713PMM8714是單片CMOS芯片，用于控制五相步進電機對于PMM8713，它的根本規(guī)格如下：控制步進電機工作方式：4相輸出—1相勵，2相勵磁，1-2相勵磁。3相輸出—1相勵，2相勵磁，1-2相勵磁電源電壓范圍：輸出電流：源極或漏極輸出電流最小為20mA抗干擾能力強：所有輸入端內(nèi)部都設置施密特電路兩種類型脈沖輸入方式1〕2輸入端〔CW和CCW輸入方式〕2〕1輸入端一切換端〔CK和U/D輸入方式〕6〕有勵磁監(jiān)視：PMM8713的E腳輸出可說明控制器的工作方式PMM8713的管腳功能如下：管腳編號符號功能管腳編號符號功能1輸入脈沖Up時鐘9復位2輸入脈沖DOWN時鐘103輸入時鐘114U/D方向切0-反轉1-正轉125勵磁方式切換控制13614勵磁監(jiān)視73,4相選擇15輸入脈沖監(jiān)視80V(地)16電源〔+4-+18V〕PMM8713的其他相關參數(shù)參見參考書及相關手冊4.24控制電路設計主程序框圖：PTO/PWM控制框圖：高速計數(shù)程序中的中斷程序框圖：高速計數(shù)程序框圖：4.25PTO/PWM控制存放器及相關計算(1)PTO/PWM控制存放器S7-224有兩臺PTO/PWM發(fā)生器，建立高速脈沖串或脈寬調(diào)節(jié)信號波形。一臺發(fā)生器指定給數(shù)字輸出點Q0.0，另一臺發(fā)生器指定給數(shù)字輸出點Q0.1。脈沖串〔PTO〕功能提供50%占空比的方波輸出或指定的脈沖數(shù)及指定的周期。脈寬調(diào)制〔PWM〕功能提供帶變量占空比的固定周期輸出。每臺PTO/PWM發(fā)生器有一個8位的控制字節(jié)，一個不帶符號的16位的周期值、一個不帶符號的16位的脈寬值和一個不帶符號的32位脈沖個數(shù)值。這些值全部存儲在特殊內(nèi)存區(qū)域SM的指定位置，一旦設置這些特殊的內(nèi)存位，選擇所需的操作后，執(zhí)行脈沖輸出指令〔PLS〕即啟動操作。因此，在執(zhí)行高速脈沖輸出指令之前，必須設置好控制存放器。在編寫程序之前，編程人員必須明確的知道控制存放器各個位的功能，具體說明見下表(見下頁)。(2)相關計算PMM8713有很多參數(shù)，參數(shù)的設置值影響電機的轉速和旋轉編碼器的反響信號，同時決定輸入輸出接口中脈沖和方向的類型。由于驅動器的輸入輸出接口與S7-224連接，而S7-224的I/O為24VDC的單端信號，必須實現(xiàn)驅動器和S7-224輸入輸出信號類型及電平的匹配。由于S7-224脈沖輸出和和計數(shù)器的最高頻率均為20KHz，所以Pr44和Pr4B的設定值必須確保在適宜的范圍內(nèi)。伺服驅動器中A相和B相反響脈沖均為差分信號，而PLC不能直接輸入差分信號，必須對信號進行轉換，并放大至24VDC信號，信號轉換及放大處理。PTO/PWM控制存放器各位功能表Q0.0Q0.1描述狀態(tài)字節(jié)SM66.4SM76.4PTO包絡由于增量計算錯誤而終止，0＝無錯誤；1＝有錯誤SM66.5SM76.5PTO包絡由于用戶命令而終止，0＝不中止；1＝終止SM66.6SM76.6PTO管線溢出，0＝無溢出；1＝有溢出SM66.7SM76.7PTO空閑，0＝執(zhí)行中；1＝PTO空閑控制字節(jié)SM67.0SM77.0PTO/PWM更新周期值，0＝不更新；1＝更新周期值SM67.1SM77.1PWM更新脈沖寬度值，0＝不更新；1＝更新脈沖寬度值SM67.2SM77.2PTO更新脈沖數(shù)，0＝不更新；1＝更新脈沖數(shù)SM67.3SM77.3PTO/PWM時間基準選擇，0＝1us；1＝1msSM67.4SM77.4PWM更新方法，0＝異步更新，1＝同步更新SM67.5SM77.5PTO操作，0＝單段操作；1＝多段操作SM67.6SM77.6PTO/PWM模式選擇，0＝PTO；1=PWMSM67.7SM77.7PTO/PWM允許，0＝禁止；1＝允許其它存放器SMW68SMW78PTO/PWM周期值〔范圍2～65535〕SMW70SMW80PWM脈沖寬度值〔范圍0～65536〕SMD72SMD82PTO脈沖計數(shù)值〔范圍1～4294967295〕SMW166SMW176操作中的段數(shù)〔僅在多段PTO操作中〕SMW168SMW178包絡表的起始位置，用從V0開始的字節(jié)偏移量表示電平匹配的問題已通過控制電路設計解決掉了，現(xiàn)在我們做相應計算來解決脈沖的問題：因為本設計中負載的工作行程是1800mm，故可得出絲杠走完全程需要15轉。為了S7-224和驅動器功率協(xié)調(diào)，我們就設最高工作頻率為10KHZ，此時電機步距角為0.75°出電機轉動一圈需要的脈沖數(shù)為360/0.75=480所以完成負載的行動共需72000個脈沖。由以上計算就可得出MDDDT5540-003驅動器的設置參數(shù)為：編號參數(shù)名稱設定值功能說明Pr40指令脈沖輸入選擇0通過光耦電路輸入Pr41旋轉方向設置0Pr42指令脈沖輸入方式3Pr44反響脈沖分倍頻分子75電機每轉一圈，編碼器反響的脈沖為Pr44*4Pr45反響脈沖分倍頻分母0Pr48指令脈沖分倍頻分子0Pr4B指令脈沖分倍頻分母300電機每轉一圈所需的脈沖數(shù)為Pr4B110BF003(新)步進電機的啟動頻率為1.4KHZ。絡表參數(shù)的計算由以上脈沖頻率－時間關系圖可知，步進電機的運動控制分成3段，起動、運行和停止，共需要72000個脈沖。起動和結束時的頻率是2KHz，最大脈沖頻率是10KHz。由于包絡表中的值需要用周期表示，而不是用頻率，因此需要把給定的頻率值轉換成周期值：起動和結束時的周期是：500μs最大頻率對應的周期是：100μs要求加速局部在400個脈沖內(nèi)到達最大脈沖頻率〔10KHz〕，減速局部在800個脈沖內(nèi)完成。PTO發(fā)生器用來調(diào)整給定段脈沖周期的周期增量為：周期增量＝〔ECT－ICT〕/Q其中，ECT——該段結束周期；ICT——該段初始周期；Q——該段脈沖數(shù)。故可計算得出：加速局部〔第一段〕的周期增量是－1；恒速局部〔第二段〕周期增量是0；減速局部〔第三段〕的周期增量是0.5。假定包絡表存放在從VB500開始的V存儲器區(qū)，相應的包絡表參數(shù)如下表所示：包絡表值V存儲器地址參數(shù)值VB1003〔總段數(shù)〕VW101500〔1段初始周期〕VW103－1〔1段周期增量〕VD105400〔1段脈沖數(shù)〕VW109100〔2段初始周期〕VW1110〔2段周期增量〕VD11370800〔2段脈沖數(shù)〕VW117100〔3段初始周期〕VW1190.5〔3段周期增量〕VD121800〔3段脈沖數(shù)〕4.27高速計數(shù)器S7-224支持6臺高速計數(shù)器(HSC0至HSC5)，可配置為十二種不同的操作模式。每臺計數(shù)器對支持此類功能的時鐘、方向控制、復原和起始均有專用輸入。對于雙相計數(shù)器，兩個時鐘均可按最高速度運行。在正交模式中，選擇一倍或四倍的最高計數(shù)速率。所有的計數(shù)器按最高速率運行，而不會相互干擾。在編寫程序之前，編程人員必須明確的知道控制存放器各個位的功能，具體說明見下面兩個表：(1)高速計數(shù)器的控制字節(jié)表HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5描述SM37.0SM47.0SM57.0SM147.0復位有效電平控制位；1=低電平-SM47.1SM57.1-啟動有效電平控制位；1=低電平SM37.2SM47.2SM57.2SM147.2正交計數(shù)速率選擇；1=1*計數(shù)速率SM37.3SM47.3SM57.3SM137.3SM147.3SM157.3計數(shù)方向控制位1=增計數(shù)SM37.4SM47.4SM57.4SM137.4SM147.4SM157.4允許更新計數(shù)方向；1=更新SM37.5SM47.5SM57.5SM137.5SM147.5SM157.5向HSC寫入預置值1=更新預置值SM37.6SM47.6SM57.6SM137.6SM147.6SM157.6向HSC寫入當前值1=更新當前值SM37.7SM47.7SM57.7SM137.7SM147.7SM157.7HSC允許；1=允許(2)HSC的當前值和預置值表要裝入的值HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5新當前值SMD38SMD48SMD58SMD138SMD148SMD158新預置值SMD42SMD52SMD62SMD142SMD152SMD162結合以上兩表，由于伺服電機返回A、B兩相正交編碼信號，在程序中，使用高速計數(shù)器HSC0，工作在模式9，使用內(nèi)部啟動和清零功能，A相和B相計數(shù)脈沖通過I0.0、I0.1輸入，I0.2為外部復位。內(nèi)存單元中SMD38、SMD42分別為HSC0的初始值和預置值，SMB37為HSC0的控制字節(jié)，計數(shù)實時值使用地址HSC0，當計數(shù)實時值等于預置值時，產(chǎn)生12號中斷，可在對應的中斷程序中實現(xiàn)特定的功能。4.3PLC高速脈沖輸出控制⑴PLC接線圖⑵三電動機轉動PLC控制I/O分配輸入端： 啟動按鈕SB1 I0.0緊急停止按鈕SB2 I0.1正常停止按鈕SB3 I0.2初始位置行程開關S1 I0.3終點位置行程開關S2 I0.4增量式旋轉式編碼器A相 I0.6增量式旋轉式編碼器B相 I0.7輸出端：脈沖輸出口CL Q0.0電機轉動方向輸出控制 Q0.1蜂鳴器、報警指示燈輸出 Q0.2⑶PLC控制程序主程序Main:Network1//NetworkTitle//NetworkCommentLDSM0.1RQ0.0,2RS0.0,3Network2//當物體處在初始位置行程開關且啟動按鈕啟動時，電動機正轉LDI0.0AI0.3ANI0.1ANI0.2EUSS0.1,1Network3LSCRS0.1Network4LDSM0.1CALLSBR3Network5LDSM0.0=Q0.1//啟動標志Network6LDSM0.1CALLSBR0//正向輸出//正向標志//Q0.0脈沖輸出Network7LDI0.4SCRTS0.2Network8SCRENetwork9LSCRS0.2Network10//延時100ms后，電動機反轉LDSM0.0TONT37,+100Network11LDT37RQ0.1,1//啟動標志Network12LDT37ASM0.1ANI0.3CALLSBR0//反向輸出//反向標志//Q0.0脈沖輸出Network13SCRENetwork14//電動機立即停止LDI0.1ANI0.2SM0.1,1CALLSBR1Network15//電動機正常停止LDI0.2ANI0.1RS0.0,3Network16LDSM0.1AM0.1MOVWSMW68,VW200//將此時的脈沖周期存入VW200RS0.0,3Network17//電動機調(diào)整零點LDI0.0ANI0.3ANI0.1ANI0.2ANQ0.1SS0.0,1Network18LSCRS0.0Network19LDSM0.1ANI0.3CALLSBR0Network20LDI0.3SS0.1,1//到零點后，正常行駛MOVD+0,SMD48Network21SCRENetwork22LDSM0.0TONT32,+100Network23LDT32CALLSBR2RT32,8子程序SBR_0；PLC發(fā)射高速脈沖Network1//NetworkTitle//NetworkCommentLDSM0.0MOVB16#E7,SMB67//PTO工作于多段工作模式MOVW100,SMW168MOVB3,VB100MOVW+500,VW101//第1段的初始周期，周期單位MOVW-1,VW103//第1段的周期增量MOVD+400,VD105//第1段的脈沖個數(shù)MOVW+100,VW109//第2段的初始周期MOVW0,VW111//第2段的周期增量MOVD+70800,VD113//第2段的脈沖個數(shù)MOVW+100,VW117//第3段的初始周期MOVW+0.5,VW119//第3段的周期增量MOVD+80