基于PLC的機(jī)械手控制.doc

天津城市建設(shè)學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 基于PLC的機(jī)械手控制 The Control of Mechanical Hand Based on PLC 學(xué)生姓名 李海月 學(xué)生學(xué)號(hào) 08750111 專業(yè)名稱 電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 王秀麗 講師 控制與機(jī)械工程學(xué)院 2012 年 6 月 8 日 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研 究成果 除了文中特別加以引用標(biāo)注之處外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過 的研究成果 沒有偽造數(shù)據(jù)的行為 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名 簽字日期 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)版權(quán)使用授權(quán)書 本畢業(yè)設(shè)計(jì)作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留 使用論文的規(guī)定 同意學(xué)校保留并向有 關(guān)管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版 允許論文被查閱和借閱 本人授權(quán)天 津城市建設(shè)學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索 可以采用影 印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本論文 保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)在解密后適用本授權(quán)說明 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名 指導(dǎo)教師簽名 簽字日期 年 月 日 簽字日期 年 月 日 摘 要 隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展 機(jī)械手廣泛應(yīng)用于采礦 冶金 石油 化學(xué) 船舶等傳 統(tǒng)領(lǐng)域 同時(shí)也已開始擴(kuò)大到航空 航天 生化 醫(yī)藥 核能等高科技領(lǐng)域中 本文 目的主要是利用可編程控制器作為載體設(shè)計(jì)一套程序驅(qū)動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行預(yù)訂動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì) 目標(biāo)的抓取 搬運(yùn)及投放 并可根據(jù)需求變化改變搬運(yùn)軌跡 整個(gè)系統(tǒng)利用 PLC 技術(shù) 傳感器技術(shù) 位置控制技術(shù)等來完成 關(guān)鍵詞 機(jī)械手 可編程邏輯控制器 步進(jìn)電機(jī) 電磁閥 ABSTRACT With the development of science and technology the mechanical hand is widely used in traditional areas such as mining metallurgy petroleum chemical ship and so on It also has expanded to the aviation aerospace biochemical nuclear and other high tech fields The purpose of this paper is to use PLC as a tool to design a program driving mechanical hand that can crawl hand and delivery goals and it can also change transportation track according to the changing needs PLC technology sensor technology and position control technology are used in this system Key words mechanical hand programmable logic controller stepper motor solenoid valve 目 錄 第 1 章 緒論 1 1 1 機(jī)械手研發(fā)設(shè)計(jì)背景 1 1 1 1 機(jī)械手概況 1 1 1 2 機(jī)械手發(fā)展趨勢(shì) 2 1 2 可編程邏輯控制器概述 3 1 2 1PLC 的結(jié)構(gòu) 3 1 2 2PLC 的特點(diǎn) 3 第 2 章 系統(tǒng)硬件環(huán)境 5 2 1TVT 99D 機(jī)械手模型簡介 5 2 1 1TVT 99D 基本組成 5 2 1 2 系統(tǒng)各部件名稱與功能 5 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 12 3 1 設(shè)計(jì)需求分析 12 3 2 硬件實(shí)現(xiàn)方法設(shè)計(jì) 14 3 2 1I O 分配 14 3 2 2 硬件接線原理圖 15 3 3 系統(tǒng)元件接線 16 3 3 1 電源引線的連接 16 3 3 2PLC 的輸入輸出接線 16 第 4 章 PLC 控制程序 20 4 1 復(fù)位程序 20 4 1 1 橫軸復(fù)位 20 4 1 2 豎軸復(fù)位 20 4 1 3 夾手復(fù)位 20 4 1 4 底盤復(fù)位 21 4 2 高速計(jì)數(shù)器程序 21 4 3 高速脈沖輸出程序 22 第 5 章 總結(jié) 29 致 謝 30 參考文獻(xiàn) 31 附 錄 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 1 1 機(jī)械手研發(fā)設(shè)計(jì)背景 機(jī)械手出現(xiàn)的目的是為幫助人們減輕勞動(dòng)量和避免簡單重復(fù)勞動(dòng) 以及代替勞動(dòng) 者在危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行作業(yè) 隨著機(jī)械手研發(fā)制造技術(shù)的不斷發(fā)展 現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中焊 接 噴涂 搬運(yùn) 裝配等場合已經(jīng)開始大規(guī)模的裝配機(jī)械手 此外隨著通用機(jī)械手的 應(yīng)用和發(fā)展 智能機(jī)器人的研制得到長足發(fā)展 智能機(jī)器人不僅涉及包括一般的機(jī)械 液壓 氣動(dòng)等領(lǐng)域 而且還應(yīng)用一些電子技術(shù) 電視技術(shù) 通訊技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 無線電控制 仿生學(xué)和假肢工藝等 因此現(xiàn)今在軍事 海洋探測(cè) 航天 醫(yī)療 農(nóng)業(yè) 林業(yè)甚至服務(wù)娛樂行業(yè) 也都開始廣泛使用機(jī)械手 1 1 1 機(jī)械手概況 現(xiàn)代工業(yè)中 生產(chǎn)過程的機(jī)械化 自動(dòng)化已成為時(shí)代的主流 傳統(tǒng)制造 化工等 連續(xù)性生產(chǎn)過程的自動(dòng)化已基本得到解決 但在機(jī)械工業(yè)中 加工 裝配等生產(chǎn)過程 是不連續(xù)的 專用機(jī)床是批量生產(chǎn)自動(dòng)化的最有效的方法之一 控制機(jī)床 數(shù)控機(jī)床 加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是合理有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要方法 但除 切削加工本身外 還有大量的裝卸 搬運(yùn) 裝配等作業(yè) 有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化 調(diào)查資料顯示 美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中 約有 75 通過小批量生產(chǎn) 金屬加工生產(chǎn) 批量中有七成以上在 50 件以下范圍內(nèi) 而零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間約占零件生產(chǎn) 總共時(shí)間的 5 從這里看出 裝卸 搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性 工業(yè)機(jī)械手就是為 實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而興起的 隨著工業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化的發(fā)展以及氣動(dòng)技術(shù)自身的一些優(yōu)點(diǎn) 氣動(dòng)機(jī)械手已經(jīng) 廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動(dòng)化的各個(gè)行業(yè) 近 20 年來 氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬 尤其 是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用 電氣可編程控制技術(shù)與氣動(dòng)技術(shù)相結(jié)合 使 整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高 控制方式更靈活 性能更加可靠 氣動(dòng)機(jī)械手 柔性自動(dòng) 生產(chǎn)線的迅速發(fā)展 對(duì)氣動(dòng)技術(shù)提出了更多更高的要求 微電子技術(shù)的引入 促進(jìn)了 電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展 現(xiàn)代控制理論的發(fā)展 使氣動(dòng)技術(shù)從開關(guān)控制進(jìn)入閉環(huán)比 例伺服控制 控制精度不斷提高 由于氣動(dòng)脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單 抗污染能力 強(qiáng)和成本低廉等特點(diǎn) 國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究 從各國的行業(yè)統(tǒng)計(jì)資料來看 近 30 多年來 氣動(dòng)行業(yè)發(fā)展很快 20 世紀(jì) 70 年代 液壓與氣動(dòng)元件的產(chǎn)值比約為 9 1 而 30 多年后的今天 在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美 日本等國家 該比例已達(dá)到 6 4 甚至接 近 5 5 我國的氣動(dòng)行業(yè)起步較晚 但發(fā)展較快 從 20 世紀(jì) 80 年代中期開始 氣動(dòng)元 件產(chǎn)值的年遞增率達(dá) 20 以上 高于中國機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值平均年遞增率 隨著微電子技術(shù) PLC 技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 傳感技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 氣動(dòng)技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn) 現(xiàn)代傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一 由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用安全 可靠 可以在高溫 第 1 章 緒論 2 震動(dòng) 易燃 易爆 多塵埃 強(qiáng)磁 輻射等惡劣環(huán)境下工作 而氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械 手的一種 它具有結(jié)構(gòu)簡單 重量輕 動(dòng)作迅速 平穩(wěn) 可靠 節(jié)能和不污染環(huán)境 容易實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速 易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù) 易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作等優(yōu)點(diǎn) 所以 氣動(dòng)機(jī)械手 被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè) 半導(dǎo)體及家電行業(yè) 化工 食品和藥品的包裝 精密儀器 和軍事工業(yè)等 現(xiàn)代汽車制造工廠的生產(chǎn)線 尤其是主要工藝的焊接生產(chǎn)線 大多采 用了氣動(dòng)機(jī)械手 車身在每個(gè)工序的移動(dòng) 車身外殼被真空吸盤吸起和放下 在指定 工位的夾緊和定位 點(diǎn)焊機(jī)焊頭的快速接近 減速軟著陸后的變壓控制點(diǎn)焊 都采用 了各種特殊功能的氣動(dòng)機(jī)械手 高頻率的點(diǎn)焊 力控的準(zhǔn)確性及完成整個(gè)工序過程的 高度自動(dòng)化 堪稱是最有代表性的氣動(dòng)機(jī)械手應(yīng)用之一 在彩電 冰箱等家用電器產(chǎn) 品的裝配生產(chǎn)線上 在半導(dǎo)體芯片 印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上 不僅 可以看到各種大小不一 形狀不同的氣缸 氣爪 還可以看到許多靈巧的真空吸盤將 一般氣爪很難抓起的顯像管 紙箱等物品輕輕地吸住 運(yùn)送到指定目標(biāo)位置 對(duì)加速 度限制十分嚴(yán)格的芯片搬運(yùn)系統(tǒng) 采用了平穩(wěn)加速的 SIN 氣缸 1 1 2 機(jī)械手發(fā)展趨勢(shì) 1 高重復(fù)精度 精度是指機(jī)械手達(dá)到指定點(diǎn)的精確程度 它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān) 重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重復(fù)次數(shù)多 機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度 重復(fù)精度比精 度更重要 如果一個(gè)機(jī)械手定位不夠精確 通常會(huì)顯示一個(gè)固定的誤差 這個(gè)誤差是 可以預(yù)測(cè)的 因此可以通過編程予以校正 重復(fù)精度限定的是一個(gè)隨機(jī)誤差的范圍 它通過一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行機(jī)械手來測(cè)定 隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展 機(jī)械手的重復(fù)精度將越來越高 2 模塊化 有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)械手稱為簡單的傳輸技術(shù) 而把模塊化拼 裝的機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù) 模塊化拼裝的機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置更具靈活的 安裝體系 它集成電接口和帶電纜及油管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置 使機(jī)械手動(dòng)作自如 模塊 化機(jī)械手使同一機(jī)械手可能應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能 擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用 范圍 是機(jī)械手的一個(gè)重要的發(fā)展方向 3 節(jié)能化 為了適應(yīng)食品 醫(yī)藥 生物工程 電子 紡織 精密儀器等行業(yè)的無污染要求不 加潤滑脂的不供油潤滑元件已經(jīng)問世 隨著材料技術(shù)的進(jìn)步 新型材料的出現(xiàn) 構(gòu)造 特殊 用自潤滑材料制造的無潤滑元件 不僅節(jié)省潤滑油 不污染環(huán)境 而且系統(tǒng)簡 單 摩擦性能穩(wěn)定 成本低 壽命長 4 機(jī)電一體化 由 可編程控制器 傳感器 液壓元件 組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動(dòng)化技 術(shù)的重要方面 發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制液壓元件 使液壓技術(shù)從 開關(guān) 第 1 章 緒論 3 控制 進(jìn)入到高精度的 反饋控制 節(jié)省配線的復(fù)合集成系統(tǒng) 不僅減少配線 配 管和元件 而且拆裝簡單 大大提高了系統(tǒng)的可靠性 而今 電磁閥的線圈功率越來 越小 而 PLC 的輸出功率在增大 由 PLC 直接控制線圈變得越來越可能 1 2 可編程邏輯控制器概述 可編程序控制器 Programmable Logic Controller 簡稱 PLC 或 PC 是從早期的 繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來 它不斷吸收微計(jì)算機(jī)技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng) 逐漸適 應(yīng)復(fù)雜的控制任務(wù) 1 2 1PLC 的結(jié)構(gòu) PLC 和一般的微型計(jì)算機(jī)基本相同 也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的 PLC 的硬件系統(tǒng)由微處理器 CPU 存儲(chǔ)器 輸入輸出 I O 部件 電源部件 編程器 I O 擴(kuò)展單元和其他外圍設(shè)備組成 各部分通過總線 電源總線 控制總線 地址總線 數(shù)據(jù)總線 連接而成 其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 1 1 微處理器 圖 1 1 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖 PLC 的軟件系統(tǒng)是指 PLC 所使用的各種程序的集合 通?？煞譃橄到y(tǒng)程序和用戶程 序兩大部分 系統(tǒng)程序是每一個(gè) PLC 成品必須包括的部分 由 PLC 廠家提供 用于控 制 PLC 本身的運(yùn)行 系統(tǒng)程序固化在 EPROM 中 用戶程序是由用戶根據(jù)控制需要而編 寫的程序 硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個(gè)完整的 PLC 系統(tǒng) 他們是相輔相成 缺一 不可的 電源 運(yùn)算器 控制器 輸出部件 輸入部件 輸入信號(hào) 受控元件 存儲(chǔ)器 外設(shè) I O 接口 輸出部件 外部設(shè)備 I O 擴(kuò)展單元 I O 擴(kuò)展接口 第 1 章 緒論 4 1 2 2PLC 的特點(diǎn) 可編程序控制器是一種以微機(jī)處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置 其實(shí)質(zhì)是 一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī) 國內(nèi)外現(xiàn)有的機(jī)械手系統(tǒng) 它們的控制形式大都采用 可編程序控制器控制 特別是在智能化要求程度高容量大的現(xiàn)代化工業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)中 應(yīng)用更為普遍 其主要原因是因?yàn)?PLC 具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 靈活 通用 2 可靠性高 抗干擾能力強(qiáng) 3 操作方便 維修容易 4 功能強(qiáng) 5 體積小 重量輕和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 第 2 章 系統(tǒng)硬件環(huán)境 5 第 2 章 系統(tǒng)硬件環(huán)境 2 1TVT 99D 機(jī)械手模型簡介 2 1 1TVT 99D 基本組成 TVT 99D 機(jī)械手模型采用臺(tái)式結(jié)構(gòu) 配有帶位控功能的 PLC 主機(jī) 滾珠絲桿 滑 軌 氣動(dòng)元件 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊 傳感器 光電編碼器等 可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手五維 控制 完成料塊的碼放 移動(dòng)等 該裝置從機(jī)構(gòu)上分為 1 機(jī)械手本體單元 2 PLC 控制單元 3 接口單元 4 電源單元等組成 1 立體機(jī)械手本體單元 該單元由五自由度機(jī)械手 位置傳感器 旋轉(zhuǎn)編碼器單元等 組成 2 PLC 控制單元 西門子S7 200系列PLC PLC 主體具有脈沖輸出功能 能同時(shí)實(shí)現(xiàn) 兩軸定位功能 3 接口單元 該單元將系統(tǒng)中所有控制單元 執(zhí)行單元 檢測(cè)單元 輸入輸出單元的 信號(hào)都引到面板上 不同性質(zhì)的節(jié)點(diǎn)采用不同的顏色進(jìn)行標(biāo)識(shí) 并且每個(gè)單元自身的 線路具有獨(dú)立性 具備擴(kuò)展功能 4 電源單元 電源單元是由開關(guān)電源提供系統(tǒng)工作的直流 24V 電壓 2 1 2 系統(tǒng)各部件名稱與功能 該系統(tǒng)由機(jī)械手本體 PLC 控制單元 電源單元 接口單元 其部件的實(shí)物構(gòu)如 圖2 1所示 圖2 1 TVT 99D模型實(shí)物圖 第 2 章 系統(tǒng)硬件環(huán)境 6 1 機(jī)械手本體 機(jī)械手本體按功能分為二軸平移機(jī)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)底盤 旋轉(zhuǎn)手臂機(jī)構(gòu) 氣動(dòng)夾手 支 架 限位開關(guān)等部件 按活動(dòng)關(guān)節(jié)分為 S 軸 L 軸 U 軸 T 軸 B 軸等機(jī)構(gòu) 其結(jié) 構(gòu)示意圖如圖2 2所示 L軸 U軸 T軸 B軸 S軸 圖2 2 TVT 99D結(jié)構(gòu)示意圖 機(jī)械手本體的活動(dòng)范圍 底盤的旋轉(zhuǎn)角度 大于 270 旋轉(zhuǎn)手臂的范圍 大于 270 水平移動(dòng)的范圍 小于 21cm 垂直移動(dòng)的范圍 小于 15cm 1 步進(jìn)電機(jī) 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 從而達(dá)到準(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 從而達(dá)到調(diào)速的目的 步進(jìn)電機(jī)分三種 永磁式 PM 反應(yīng)式 VR 和混合式 HB 永磁式步進(jìn)電機(jī) 一般為兩相 轉(zhuǎn)矩和體積較小 步進(jìn)角一般為7 5度 或15度 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為 第 2 章 系統(tǒng)硬件環(huán)境 7 三相 可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出 步進(jìn)角一般為1 5度 但噪聲和振動(dòng)都很大 在歐美等發(fā)達(dá) 國家80年代已被淘汰 混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn) 它又分為兩相 和五相 兩相步進(jìn)角一般為1 8度而五相步進(jìn)角一般為 0 72度 這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用 最為廣泛 其主要特點(diǎn)有 1 一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的 3 5 且不累積 2 步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度 步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁 從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步 因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn) 一般來講 磁性 材料的退磁點(diǎn)都在攝氏 130 度以上 有的甚至高達(dá)攝氏 200 度以上 所以步進(jìn)電機(jī)外 表溫度在攝氏 80 90 度完全正常 3 步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì) 頻率越高 反 向電動(dòng)勢(shì)越大 在它的作用下 電機(jī)隨頻率 或速度 的增大而相電流減小 從而導(dǎo) 致力矩下降 4 步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn) 但若高于一定速度就無法啟動(dòng) 并伴有嘯叫聲 步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù) 空載啟動(dòng)頻率 即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟 動(dòng)的脈沖頻率 如果脈沖頻率高于該值 電機(jī)不能正常啟動(dòng) 可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn) 在有負(fù)載的情況下 啟動(dòng)頻率應(yīng)更低 如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng) 脈沖頻率應(yīng)該有 加速過程 即啟動(dòng)頻率較低 然后按一定加速度升到所希望的高頻 電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速 升到高速 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn) 在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途 伴隨著不同 的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高 步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到 應(yīng)用 本設(shè)計(jì)采用的是兩臺(tái)兩相混合式步進(jìn)電機(jī) 分別安裝于U軸和L軸一端 主要技術(shù) 參數(shù)為 驅(qū)動(dòng)電壓 24VDC 相數(shù) 2 步距角 1 8度 靜態(tài)相電流 1 5A 相電阻 1 3 相電感 2 1mH 保持轉(zhuǎn)矩 0 23N m 定位轉(zhuǎn)矩 0 012N m 空載啟動(dòng)頻率 1 6KHz 第 2 章 系統(tǒng)硬件環(huán)境 8 2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 采用中美合資 SH 系列步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 主要由電源輸入部分 信號(hào)輸入部分 輸 出部分等 電源輸入部分由電源模塊提供 用兩根導(dǎo)線連接 注意極性 具體見圖 2 3 圖2 3 驅(qū)動(dòng)器接線圖 電源電壓 驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的開關(guān)電源設(shè)計(jì)保證了可以適應(yīng)較寬的電壓范圍 用戶 可根據(jù)各自的情況在10V到40VDC之間選擇 一般來說較高的額定電源電壓有利于提高 電機(jī)的高速力矩 但卻會(huì)加大驅(qū)動(dòng)器的損耗和溫升 輸出電流 選擇本驅(qū)動(dòng)器最大輸出電流值為3A 相 峰值 通過驅(qū)動(dòng)器面板上 六位撥碼開關(guān)的第5 6 7三位可組合出八種狀態(tài) 對(duì)應(yīng)八種輸出電流 從0 9A到 3A 詳見表2 1 以配合不同的電機(jī)使用 表2 1 輸出電流選擇 567567567567 ONONON0 9AONOFFON1 5AONONOFF1 2AONOFFOFF1 8A OFFONON 2 1A OFFOFFON2 7AOFFONOFF2 4AOFFOFFOFF3A 細(xì)分選擇 本驅(qū)動(dòng)器可提供整步 改善半步 4 細(xì)分 8 細(xì)分 16 細(xì)分 32 細(xì)分和 64 細(xì)分七種運(yùn)行模式 利用驅(qū)動(dòng)器面板上六位撥碼開關(guān)的第 1 2 3 三位可 組合出不同的狀態(tài) 詳見表2 2 控制器 第 2 章 系統(tǒng)硬件環(huán)境 9 表2 2 細(xì)分模式選擇 123123123123 ONONON 保留 ONOFFON 32細(xì)分 ONONOFF 8細(xì)分 ONOFFOFF 半 步 OFFONON 64細(xì)分 OFFOFFON 16細(xì)分 OFFONOFF 4細(xì)分 OFFOFFOFF 整 步 3 直流電機(jī) 直流電動(dòng)機(jī)就是將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電機(jī) 直流電動(dòng)機(jī)可以在重負(fù)載條件 下 實(shí)現(xiàn)均勻 平滑的無級(jí)調(diào)速 而且調(diào)速范圍較寬 起動(dòng)力矩大 可以均勻而經(jīng)濟(jì) 地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 因此 凡是在重負(fù)載下起動(dòng)或要求均勻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機(jī)械 例如大型 可逆軋鋼機(jī) 卷揚(yáng)機(jī) 電力機(jī)車 電車等 都用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng) 本設(shè)計(jì)在底盤和夾手位置分別采用了一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī) 輸入電壓為 12V 24V 兩 根導(dǎo)線輸入紅色為直流電機(jī)正極 藍(lán)色為負(fù)極 4 氣動(dòng)電磁閥 氣動(dòng)電磁閥里有密閉的腔 在的不同位置開有通孔 氣動(dòng)電磁閥的每個(gè)孔都通向 不同的油管 腔中間是閥 兩面是兩塊電磁鐵 哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引 到哪邊 氣動(dòng)電磁閥通過控制閥體的移動(dòng)來檔住或漏出不同的排油的孔 而進(jìn)油孔是常開 的 液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管 然后通過氣動(dòng)電磁閥的油的壓力來推動(dòng)油缸的活 塞 這樣通過控制氣動(dòng)電磁閥的電磁鐵的電流就控制了整個(gè)電磁閥的機(jī)械運(yùn)動(dòng) 氣動(dòng)電磁閥是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件 屬于執(zhí)行器 氣動(dòng)電磁閥并不限 于液壓 氣動(dòng) 氣動(dòng)電磁閥用于控制液壓流動(dòng)方向 工廠的機(jī)械裝置一般都由液壓鋼 或電磁閥來控制 在真空 負(fù)壓 零壓時(shí)能正常工作 但通徑一般不超過 25 毫米 在 零壓差或真空 高壓時(shí)亦能可動(dòng)作 但功率較大 要求必須水平安裝 流體壓力范圍 上限較高 可任意安裝 需定制 但必須滿足流體壓差條件 5 行程開關(guān) 行程開關(guān)是位置開關(guān) 又稱限位開關(guān) 的一種 是一種常用的小電流主令電器 利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐?達(dá)到一定的 控制目的 通常 這類開關(guān)被用來限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程 使運(yùn)動(dòng)機(jī)械按一定位 置或行程自動(dòng)停止 反向運(yùn)動(dòng) 變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等 第 2 章 系統(tǒng)硬件環(huán)境 10 在電氣控制系統(tǒng)中 位置開關(guān)的作用是實(shí)現(xiàn)順序控制 定位控制和位置狀態(tài)的檢 測(cè) 用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù) 構(gòu)造 由操作頭 觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼組成 在實(shí)際生產(chǎn)中 將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置 當(dāng)安裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件 上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí) 行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作 實(shí)現(xiàn)電路的切換 因此 行程開關(guān) 是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器 它的作用原理與按鈕類似 行程開關(guān)廣泛用于各類機(jī)床和起重機(jī)械 用以控制其行程 進(jìn)行終端限位保護(hù) 在電梯的控制電路中 還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度 自動(dòng)開關(guān)門的限位 轎廂的上 下限位保護(hù) 行程開關(guān)可以安裝在相對(duì)靜止的物體 如固定架 門框等 簡稱靜物 上或者運(yùn) 動(dòng)的物體 如行車 門等 簡稱動(dòng)物 上 當(dāng)動(dòng)物接近靜物時(shí) 開關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開關(guān) 的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的接點(diǎn)閉合 由開關(guān)接點(diǎn)開 合狀態(tài)的改變?nèi)タ?制電路和機(jī)構(gòu)的動(dòng)作 本設(shè)計(jì)采用了滾輪式行程開關(guān) 分別位于 L 軸和 U 軸兩端 6 旋轉(zhuǎn)編碼器 為了實(shí)現(xiàn)底盤的定位控制 需要用到旋轉(zhuǎn)碼盤 旋轉(zhuǎn)碼盤是一種將角位移轉(zhuǎn)換成 脈沖值的檢測(cè)裝置 其結(jié)構(gòu)如圖2 4所示 紅 藍(lán) 輸出信號(hào) 黑 圖2 4 光電編碼器 當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí) 帶動(dòng)碼盤一起旋轉(zhuǎn) 此時(shí)光電開關(guān)在碼盤的作用下發(fā)出一組脈沖 信號(hào) 通過檢測(cè)這些脈沖信號(hào)就可以檢測(cè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度了 要求檢測(cè)底盤旋轉(zhuǎn)30 的距離 實(shí)際就是要求檢測(cè)旋轉(zhuǎn)碼盤輸出一定脈沖數(shù)值后 控制電機(jī)停止運(yùn)行 底盤 旋轉(zhuǎn)30 所需要的脈沖值為1000個(gè)脈沖 2 PLC控制單元 PLC 控制單元采用西門子公司生產(chǎn)的S7 200型可編程序控制器 型號(hào)為CPU226CN 第 2 章 系統(tǒng)硬件環(huán)境 11 DC DC DC 所有操作控制指令都是由PLC發(fā)出的 其基本參數(shù)如表2 3所示 表2 3 S7 200 226CN PLC參數(shù)表 程序存儲(chǔ)器 在線程序編輯時(shí) 16384 bytes 布爾量運(yùn)算執(zhí)行時(shí)間 0 22 s 本機(jī)數(shù)字量輸入 輸出24輸入 16輸出 允許最大的擴(kuò)展 I O 模塊7個(gè) 脈沖捕捉輸入 24 高速計(jì)數(shù)器 單相計(jì)數(shù)器6個(gè) 每個(gè)30KHz 兩相計(jì)數(shù)器4個(gè) 每個(gè)20KHz 脈沖輸出2個(gè)20KHz 僅限于 DC 輸出 接口2個(gè)RS 485 接口 PPI DP T 波特率 9 6 19 2 和 187 5kbaud 輸入電壓20 4至28 8 VDC 輸入電流150mA 僅CPU 24V DC 輸入類型漏型 源型 IEC 類型 1 漏型 24 VDC 4mA 典型值時(shí) 邏輯 1 信號(hào) 最小 5 VDC 1mA 輸出類型固態(tài) MOSFET 源型 額定電壓24V DC 電壓范圍 20 4至28 8V DC 3 電源單元 電源單元是用于給系統(tǒng)提供DC24V電源 輸出功率為150W 4 接口單元 所有接線端子的底座都用顏色進(jìn)行標(biāo)記 例如 PLC 的輸入端在面板上用藍(lán)色標(biāo)識(shí) 而面板上所有傳感器的輸出端 旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出端也是用藍(lán)色標(biāo)識(shí) PLC的輸出端在 面板上用綠色標(biāo)識(shí) 而氣缸 步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào)也是用綠色標(biāo)識(shí) 電源輸出的正端 是用紅色標(biāo)識(shí) 負(fù)端是用黑色標(biāo)識(shí) 因此其它器件的電源引線的正端是用紅色標(biāo)識(shí) 負(fù)端是用黑色標(biāo)識(shí) 每個(gè)接口板的左右兩側(cè)都有電源輸出的正負(fù)端子 在接線時(shí)引用 同側(cè)電源線即可 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 12 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 3 1 設(shè)計(jì)需求分析 機(jī)械手工作過程如下 通電后 機(jī)械手先行復(fù)位 然后 機(jī)械手臂前伸 手開始 旋轉(zhuǎn)至所需位置 機(jī)械手臂下降至物品處 手張開 然后抓手夾緊物品 機(jī)械手臂上 升將物品拿起 機(jī)械手臂收回 底盤旋轉(zhuǎn) 底盤旋轉(zhuǎn)至指定位置后 機(jī)械手臂前升 機(jī)械抓手旋轉(zhuǎn) 手臂下降 手張開將物品放下 機(jī)械手臂上升 手復(fù)位 至此 一個(gè) 工作周期結(jié)束 把物體從 A 點(diǎn)搬運(yùn)到 B 點(diǎn) 物體擺放位置如圖3 1 圖3 1 機(jī)械手物件位置示意圖 取物過程就是機(jī)械手臂前升 底盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 氣動(dòng)抓手旋轉(zhuǎn) 機(jī)械手臂 下降 氣動(dòng)抓手抓緊 機(jī)械手臂上升 底盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 機(jī)械手臂下降 氣動(dòng)抓手松開 取物過程完成 根據(jù)動(dòng)作順序 其流程動(dòng)作如圖3 2所示 物塊 A B 機(jī) 械 手 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 13 圖3 2 機(jī)械手搬運(yùn)物件流程圖 該流程圖的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作要求來完成的 它要求在接通電源 程 序傳入后 不論機(jī)械手原來在什么位置 都先回到初始位置 為機(jī)械手開始動(dòng)作做準(zhǔn) 備 系統(tǒng)的初始復(fù)位包括硬件復(fù)位和軟件復(fù)位 其中硬件復(fù)位是指機(jī)械手臂處于左限 位狀態(tài)和上限位狀態(tài) 機(jī)械抓手處于回位狀態(tài) 底盤處于回位狀態(tài) 軟件復(fù)位是指系 統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置恢復(fù)到初始狀態(tài) 當(dāng)初始化完成后 這是以機(jī)械手碰到限位后為標(biāo)志 橫軸前升 手開始旋轉(zhuǎn)至所需位置 手張開 下降至物品處 手加緊物品 豎軸上升 將物品拿起 橫軸收回 底盤旋轉(zhuǎn) 橫軸前升 手旋轉(zhuǎn) 豎軸下降 手張開將物品放 下 豎軸上升 手復(fù)位 至此 整個(gè)機(jī)械手的動(dòng)作全部結(jié)束 機(jī)械手臂前升 底盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 系統(tǒng)初始復(fù)位 氣動(dòng)夾手轉(zhuǎn)動(dòng) 機(jī)械手臂下降機(jī)械手臂上升 底盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 氣動(dòng)夾手夾緊 機(jī)械手下降 夾手松開 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 14 3 2 硬件實(shí)現(xiàn)方法設(shè)計(jì) 3 2 1I O 分配 表 3 1 I O 分配表 輸入接口輸出接口 PLC端單元板接口注釋PLC端單元板接口注釋 I0 0SQ3 旋轉(zhuǎn)碼盤脈沖輸出 Q0 0 U軸 CP水平軸脈沖信號(hào) I0 1SQ4 L軸原點(diǎn) 垂直方向 Q0 1 L軸 CP垂直軸脈沖信號(hào) I0 2SQ7 U軸限位 水平方向 Q0 2 U軸 DIR水平軸方向信號(hào) I0 3SQ5 L軸限位 垂直方向 Q0 3 L軸 DIR垂直軸方向信號(hào) I0 7SQ6 U軸原點(diǎn) 水平方向 Q1 0 T軸 F手臂順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) I1 0SQ8 S軸原點(diǎn) 底盤 Q1 1 T軸 R手臂逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) I1 1SQ9 S軸限位 底盤 Q1 2 S軸 F底盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) I1 2SQ1 T軸原點(diǎn) 手臂 Q1 3 S軸 R底盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) I1 3SQ2 T軸限位 手臂 Q1 4 B軸 YV氣動(dòng)夾手 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 15 3 2 2 硬件接線原理圖 U軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 微動(dòng)開關(guān) U軸原點(diǎn) 微動(dòng)開關(guān) U軸限位 微動(dòng)開關(guān) L軸原點(diǎn) L軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 微動(dòng)開關(guān) L軸限位 光電傳感器 旋轉(zhuǎn)碼盤 接近開關(guān) S軸原點(diǎn) 接近開關(guān) S軸限位 接近開關(guān) S軸 T軸原點(diǎn) 接近開關(guān) T軸限位 T軸 圖 3 3 硬件接線原理圖 I0 7 Q0 0 I0 2 Q0 1 I0 1 Q0 2 I0 3 Q0 3 I0 0 PLC I1 0 I1 1 Q1 0 Q1 1 I1 2 Q1 2 Q1 3 Q1 4 I1 3 1M 2M 1L 2L 1M 2M 開關(guān)電源 24v 0v CP DIR OPT A A DC B DC B 轉(zhuǎn)換器 步進(jìn) 電機(jī) DC DC DC DC DC DC DC DC DC DC F M R M DC DC CP DIR OPT A A DC B DC B F M R M DC DC 轉(zhuǎn)換器 步進(jìn) 電機(jī) 電磁閥 直流電機(jī) 直流電機(jī) 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 16 3 3 系統(tǒng)元件接線 3 3 1 電源引線的連接 在接口單元板上每一側(cè)都有電源輸出端 如圖3 4所示 圖3 4 電源接線 當(dāng)系統(tǒng)需要 DC 電源供電時(shí) 只需要從最近的電源輸出端引出電源線 上述圖示 的四個(gè)電源輸出正端部已經(jīng)內(nèi)部短接 四個(gè)電源輸出負(fù)端也已經(jīng)內(nèi)部短接 3 3 2PLC 的輸入輸出接線 PLC的輸入輸出端子在接線之前 將其對(duì)應(yīng)的公共端與電源的相關(guān)的端子進(jìn)行連接 具體連接方式如下 PLC輸入端的 M 接電源輸出正端 PLC輸出端的 M 接電源輸 出的負(fù)端 L 接電源輸出的正端 見圖3 5所示 圖3 5 PLC輸入輸出接線 1 傳感器的接線 在該系統(tǒng)中 涉及到的傳感器從功能上分為 光電傳感器 光電開關(guān) 行程開關(guān) 等 從接線方式上分為兩種 一種是三線式 另一種是二線式 光電傳感器采用三線 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 17 式接線方式 光電開關(guān) 行程開關(guān)是二線式 三線式傳感器分為電源線和信號(hào)線 其 中電源線為兩根 分別接24V直流電源的正負(fù)端子 信號(hào)線根據(jù)I O分配表與PLC的輸入 端進(jìn)行連接 具體的接線方式如圖3 6所示 圖3 6 三線式傳感器接線 二線式傳感器分為信號(hào)線和公共線 公共線接24V直流電源的負(fù)端子 信號(hào)線根據(jù) I O分配表與PLC的輸入端進(jìn)行連接 具體接線方式如圖3 7所示 圖3 7 二線式傳感器接線 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) 已將傳感器的電源線短接 因此在使用過程中可以預(yù)先將傳感器 的電源線與電源輸出端進(jìn)行連接 下面以接近開關(guān)SQ9為例說明一下傳感器的連接 接近開關(guān)的信號(hào)SQ9與PLC的輸入 端I0 0進(jìn)行連接 其接線如圖3 8所示 接電源輸出正端 接 PLC 輸入端 接電源輸出負(fù)端 三線式傳感器 二線式傳感器 接 PLC 輸入端 接電源輸出負(fù)端 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 18 圖3 8 接近開關(guān)接線 2 調(diào)試開關(guān)的接線 為了實(shí)驗(yàn)方便 在每個(gè)接口板的右下方都設(shè)有調(diào)試開關(guān)區(qū) 用作手動(dòng)調(diào)試時(shí)作為 輸入信號(hào)使用 也可作為PLC的模擬輸入信號(hào) 開關(guān)的接線方式為二線式 其中一根為 信號(hào)線 另一根為公共端 信號(hào)線與PLC的輸入端連接 公共端與電源輸出的負(fù)端進(jìn)行 短接 以一個(gè)開關(guān)的接線為例 假設(shè)開關(guān)的信號(hào)線為I0 0 則其實(shí)際接線圖如圖3 9所 示 圖3 9 調(diào)試開關(guān)接線 3 直流電機(jī)的接線 直流電機(jī)的控制是應(yīng)用PLC控制外部繼電器的吸合從而控制直流電機(jī)兩端的電壓方 向 達(dá)到控制電流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的目的 其直流電機(jī)控制接線如圖3 10所示 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 19 圖3 10 直流電機(jī)接線 4 步進(jìn)電機(jī)的接線 步進(jìn)電機(jī)的控制是應(yīng)用 PLC 的脈沖輸出功能 對(duì)于西門子S7 200CPU來說 只有 晶體管輸出型能輸出高速脈沖列和脈沖寬度可調(diào)的波形 因此對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的接線方 式來說 脈沖端CP只能與Q0 0或Q0 1連接 為了接線方便 將Q0 2或Q0 3作為步進(jìn)電 機(jī)的方向控制端 步進(jìn)電機(jī)的公共端接電源輸出的負(fù)端 步進(jìn)電機(jī)是接有源的器件 因此在控制之前 需要外接24V直流電源 這樣步進(jìn)電機(jī)控制的接線如圖3 11所示 圖3 11 步進(jìn)電機(jī)接線 對(duì)于脫機(jī)電平 當(dāng)輸入高電平信號(hào)時(shí) 電機(jī)處于無扭矩狀態(tài) 是用來保護(hù)電機(jī)運(yùn) 行的 在正常情況下 可以不需要接此信號(hào) 第 4 章 PLC 控制程序 20 第 4 章 PLC 控制程序 4 1 復(fù)位程序 4 1 1 橫軸復(fù)位 系統(tǒng)上電后脈沖控制字位為 1 機(jī)械手不在原點(diǎn) 橫軸原點(diǎn)信號(hào)輸入 I0 7 低電平 觸點(diǎn) I0 7 通電 脈沖發(fā)生器 Q0 0 輸出高速脈沖驅(qū)動(dòng)橫軸步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)橫軸復(fù)位 如 圖 4 1 所示 圖 4 1 橫軸復(fù)位 4 1 2 豎軸復(fù)位 同橫軸 豎軸原點(diǎn)信號(hào)輸入 I0 1 為低電平 觸點(diǎn) I0 1 通電 豎軸在 Q0 1 發(fā)出的 高頻脈沖驅(qū)動(dòng)下復(fù)位直至原點(diǎn)信號(hào)輸出高電平為止 如圖 4 2 所示 圖 4 2 豎軸復(fù)位 4 1 3 夾手復(fù)位 L 軸即豎軸復(fù)位后 I0 1 導(dǎo)通 在底盤復(fù)位之前即 I1 0 為低電平時(shí) 可置位 Q1 1 為 1 Q1 1 輸出 24V 電壓驅(qū)動(dòng)夾手逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)直至觸發(fā)限位開關(guān) 如圖 4 3 所示 第 4 章 PLC 控制程序 21 圖 4 3 夾手復(fù)位 4 1 4 底盤復(fù)位 在 I0 1 導(dǎo)通后 夾手限位開關(guān)輸出低電平 I1 2 處于導(dǎo)通狀態(tài) 置位對(duì)應(yīng)底盤順 時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的控制端口 Q1 3 輸出高電平 從而使底盤復(fù)位 如圖 4 4 所示 圖 4 4 底盤復(fù)位 4 2 高速計(jì)數(shù)器程序 如圖4 5 當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí) 調(diào)用子程序 hsc0 將16 F8用MOV B傳送至控制字 節(jié) SMB47 即允許計(jì)數(shù) 寫入新的當(dāng)前值 寫入新的預(yù)置值 寫入新的計(jì)數(shù)方向 設(shè) 置初始計(jì)數(shù)方向?yàn)榧佑?jì)數(shù) 啟動(dòng)輸入信號(hào)和復(fù)位輸入信號(hào)都是高電平有效 利用高速 計(jì)數(shù)器定義指令HDEF設(shè)置HSC為0即選擇了編號(hào)0的高數(shù)計(jì)數(shù)器 設(shè)置MODE為0即選取了 模式0 將0用MOV DW傳送至計(jì)數(shù)器當(dāng)前值位SMD38 此即完成了高速計(jì)數(shù)器的設(shè)置 在 主程序中可直接調(diào)用其完成高速計(jì)數(shù)功能 第 4 章 PLC 控制程序 22 圖4 5 高速計(jì)數(shù)程序 4 3 高速脈沖輸出程序 見圖 4 6 局部變量 LD8 position 和雙字變量 VD4200 作比較后 若二者相同 則中斷對(duì)此程序的調(diào)用 即 VD4200 存儲(chǔ)的橫軸當(dāng)前位置與預(yù)定位置吻合時(shí) Q0 0 停止 輸出脈沖驅(qū)動(dòng)橫軸步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 圖 4 6 PLS 網(wǎng)絡(luò) 1 通過圖 4 7 我們看到 SUB R 指令將 LD8 與 VD4200 想減 結(jié)果存至累加器 AC0 此指令計(jì)算出了橫軸當(dāng)前位置與預(yù)定位置所差距離 第 4 章 PLC 控制程序 23 圖 4 7 PLS 網(wǎng)絡(luò) 2 圖4 8中網(wǎng)絡(luò)3用于將實(shí)際走行距離轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)量 通過直接外部輸入工程坐標(biāo) 值 系統(tǒng)就可以將其轉(zhuǎn)換成實(shí)際運(yùn)行脈沖值 圖 4 8 PLS 網(wǎng)絡(luò) 3 圖4 9和圖4 10中的網(wǎng)絡(luò)4 5中實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)操作 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的距離為正值時(shí) 方向信號(hào)Q0 2為正 電機(jī)向左運(yùn)行 同時(shí)將走行距離直接傳送給AC2 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的距 離為負(fù)值時(shí) 方向信號(hào)Q0 2復(fù)位 電機(jī)向右運(yùn)行 同時(shí)將走行距離取反直接傳送給 AC2 第 4 章 PLC 控制程序 24 圖 4 9 PLS 網(wǎng)絡(luò) 4 圖 4 10 PLS 網(wǎng)絡(luò) 5 網(wǎng)絡(luò)7用于傳送第一段包絡(luò)線 周期增量為 3 傳送給 VW4503 可以從周期增量 算出所走的脈沖數(shù) 最終計(jì)算出脈沖數(shù)值傳送給VD4505 作為第一段包絡(luò)線所走的距 離 對(duì)于固定的加速率 每個(gè)起始頻率 運(yùn)行頻率都一一對(duì)應(yīng)于一個(gè)脈沖值 所以當(dāng) 系統(tǒng)給定了速度以后 其加速段所走的距離是一個(gè)定值 具體見圖4 11 第 4 章 PLC 控制程序 25 圖 4 11 PLS 網(wǎng)絡(luò) 7 第 4 章 PLC 控制程序 26 網(wǎng)絡(luò)8是用于將第二包絡(luò)表里面的數(shù)據(jù)傳送給系統(tǒng) 由于恒速度運(yùn)行 故其周期增 量為0 在加速段和減速段運(yùn)行的脈沖值對(duì)于一個(gè)給定的系統(tǒng)是個(gè)定值 故將總共的脈 沖數(shù)減去加速段和減速段的數(shù)據(jù)就是在恒速運(yùn)行區(qū)