鉆削加工電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)MicrosoftWord文檔3

1、西南大學(xué)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）題 目： 鉆削加工電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 付西 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 學(xué) 號： 班 級： 機(jī)電一班 指導(dǎo)教師： 蔣猛 成 績： 工程技術(shù)學(xué)院20 11 年 11 月 5 日目 錄 摘要.1 1引言.2 2設(shè)計(jì)任務(wù).2 2.1 設(shè)計(jì)目的.2 2.2 設(shè)計(jì)要求.2 3總體設(shè)計(jì)方案. 3 3.1 鉆削加工的過程流.3 3.2 繼電器控制的電器原理.5 繼電器控制的電氣原理圖.5 電氣原理圖的符號意義.5 電磁閥選擇.6 3.3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能樹.7 3.4 系統(tǒng)負(fù)載速度圖.7 3.5 PLC控制電路.7 3.6 PLC控制鉆削加工的梯形圖.8 3

2、.7 PLC控制鉆削加工的指令表.9 4機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì). 11 4.1 限位開關(guān)SQ1 的設(shè)計(jì).11 4.2 限位開關(guān)SQ3 的設(shè)計(jì).11 4.3 限位開關(guān)SQ2 的設(shè)計(jì).12 滾珠絲杠的介紹、選擇及計(jì)算說明.12 步進(jìn)電機(jī)的選用.15 蝸桿與滾珠絲杠配合.18 鉆削深度計(jì)算.19 5軟件調(diào)試及注意事項(xiàng).19 5.1 軟件調(diào)試.19 5.2 注意事項(xiàng).20 6致謝.21 參考文獻(xiàn).22摘 要 針對某生產(chǎn)線鉆削加工工序的動(dòng)作要求， 設(shè)計(jì)了采用可編程控制器改造原繼電器控制電路的方案，并提出了設(shè)計(jì)中需要注意的問題，該設(shè)計(jì)方法一般不需要改變控制面板，保持了系統(tǒng)原有的外部特性，工作人員不用改變長期形成的操

3、作習(xí)慣，某生產(chǎn)線鉆削加工設(shè)備采用可編程控制器改造原繼電器控制電路效果顯著。 關(guān)鍵詞：機(jī)械制造自動(dòng)化；可編程控制器；設(shè)計(jì)；梯型圖；控制系統(tǒng) Abstract：Aiming at the demanding of one production lines working procedure of Drilling and Paring Processing, we designed of a project that used programmable controller to rebuild the control circuit of the former relay. And we als

4、o indicated some problems that should be paid attention to.Key words：automation of machinery manufacture; PLC; design; ladder diagram; control system鉆削加工電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名：付西西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，重慶 400716 1引言 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。 基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個(gè)國家的戰(zhàn)略地位。在我國，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。特別是在通用微機(jī)數(shù)控

5、領(lǐng)域，以 PC平臺為基礎(chǔ)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。但是我國在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問題， 特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力等方面情況尤為突出。如何有效解決這些問題，使我國數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整體上全面邁入世界先進(jìn)行列，使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位，將是數(shù)控研究開發(fā)部門所面臨的重要任務(wù)。 2設(shè)計(jì)任務(wù) 2.1 設(shè)計(jì)目的 用PLC控制一條多工位加工線，其中第三工位的頭道工序?yàn)殂@孔。此工序的動(dòng)作要求如下：起動(dòng)后，夾緊裝置動(dòng)作。為確?？煽繆A緊，鉆頭向工件方向快進(jìn)，當(dāng)接近工件時(shí)，限位開關(guān)SQ1動(dòng)作，延時(shí)5s鐘。同時(shí)，控制冷卻油的電磁閥吸合，鉆頭變?yōu)槁M(jìn)，開始鉆削。達(dá)到預(yù)定深度

6、，限位開關(guān) SQ2動(dòng)作，延時(shí)10s鐘,鉆頭快速退回?；氐皆嘉恢?，限位開關(guān)SQ3 動(dòng)作，鉆頭停止移動(dòng)，鉆削工序結(jié)束。2.2 設(shè)計(jì)要求 1）畫出加工過程流程圖 2）畫出繼電器控制的電氣原理圖 3）畫出PLC控制的輸入輸出接線圖 4）設(shè)計(jì)PLC控制鉆削加工的梯形圖 5）完成加工程序設(shè)計(jì) 6）整理設(shè)計(jì)說明書，答辯3總體設(shè)計(jì)方案 可編程控制器 PLC 的使用與繼電器有極為相似的梯形圖語言，用 PLC 改造繼電器控制系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)繼電器電路來設(shè)計(jì)梯形圖是一條捷徑，因?yàn)樵械睦^電器控制系統(tǒng)經(jīng)過長期的使用和考驗(yàn)已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)要求的控制功能， 因此可以將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換成梯形圖，即用 PLC 的外部硬件接

7、線圖和梯形圖來實(shí)現(xiàn)繼電器系統(tǒng)的功能。 3.1 多工位加工線上鉆削加工的過程流鉆削加工工序的動(dòng)作要求如下：用PLC控制一條多工位加工線，其中第三工位的頭道工序?yàn)殂@孔。此工序的動(dòng)作要求如下：起動(dòng)后，夾緊裝置動(dòng)作。為確?？煽繆A緊，鉆頭向工件方向快進(jìn)，當(dāng)接近工件時(shí)，限位開關(guān)SQ1動(dòng)作，延時(shí)5s鐘。同時(shí)，控制冷卻油的電磁閥吸合，鉆頭變?yōu)槁M(jìn)，開始鉆削。達(dá)到預(yù)定深度，限位開關(guān) SQ2動(dòng)作，延時(shí)10s鐘,鉆頭快速退回。回到原始位置，限位開關(guān)SQ3 動(dòng)作，鉆頭停止移動(dòng)，鉆削工序結(jié)束。其加工過程流程圖如圖1： 圖 1 加工過程流程圖3.2 繼電器控制的電器原理 繼電器控制的電氣原理圖 圖 2 繼電器控制的電器原

8、理圖 電氣原理圖的符號意義 電磁閥選擇 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； 并不限于液壓，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控制，所以就會(huì)用到電磁閥。 1）電磁閥的工作原理：電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，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，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，然后通過油的壓力來推動(dòng)油剛的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 2）電磁閥的選型依據(jù)： 一、根據(jù)管

9、道參數(shù)選擇電磁閥的：通徑規(guī)格(即DN)、接口方式 1、按照現(xiàn)場管道內(nèi)徑尺寸或流量要求來確定通徑(DN)尺寸。 2、接口方式，一般>DN50 要選擇法蘭接口，DN50則可根據(jù)用戶需要自由選擇。 二、根據(jù)流體參數(shù)選擇電磁閥的：材質(zhì)、溫度組 1、腐蝕性流體：宜選用耐腐蝕電磁閥和全不銹鋼；食用超凈流體：宜選用食品級不銹鋼材質(zhì)電磁閥。 2、 高溫流體： 要選擇采用耐高溫的電工材料和密封材料制造的電磁閥，而且要選擇活塞式結(jié)構(gòu)類型的。 3、流體狀態(tài)：大至有氣態(tài)，液態(tài)或混合狀態(tài)，特別是口徑大于 DN25訂貨時(shí)一定要區(qū)分開來。 4、流體粘度：通常在 50cSt以下可任意選擇，若超過此值，則要選用高粘度電磁

10、閥。 三、根據(jù)壓力參數(shù)選擇電磁閥的：原理和結(jié)構(gòu)品種 1、公稱壓力：這個(gè)參數(shù)與其它通用閥門的含義是一樣的，是根據(jù)管道公稱壓力來定。 2、工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動(dòng)或分步直動(dòng)式原理；最低工作壓差在0.04Mpa 以上時(shí)直動(dòng)式、分步直動(dòng)式、先導(dǎo)式均可選用。 四、電氣選擇：電壓規(guī)格應(yīng)盡量優(yōu)先選用 AC220V、DC24 較為方便。 五、根據(jù)持續(xù)工作時(shí)間長短來選擇：常閉、常開、或可持續(xù)通電 1、當(dāng)電磁閥需要長時(shí)間開啟，并且持續(xù)的時(shí)間多余關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)選常開型。 2、要是開啟的時(shí)間短或開和關(guān)的時(shí)間不多時(shí)，則選常閉型。 3、但是有些用于安全保護(hù)的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測，則不能選常開的，應(yīng)選可長期通

11、電型。 3.3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能樹3.4 系統(tǒng)負(fù)載速度圖3.5 PLC 控制電路 該設(shè)備采用美國通用電氣公司的 GE-1/J 型PLC 來實(shí)現(xiàn)對該鉆削加工的控制.由圖1 和圖2 確定輸入信號和輸出信號先把外部輸入信號(來自限位開關(guān)按鈕以及其它來自現(xiàn)場的控制信號)連接到 PLC 的輸入接口的端子，得到用 PLC控制的外部接線圖如圖5 所示：3.6 PLC控制鉆削加工的梯形圖 按照加工過程流程圖并參考繼電器控制電路圖，遵循編程規(guī)則，用 PLC 的內(nèi)部繼電器，計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器等單元設(shè)計(jì)出 PLC 控制鉆削加工的梯形圖.如圖6 所示 PLC 各輸入、輸出線圈內(nèi)部繼電器線圈及觸頭，特殊功能單元，計(jì)時(shí)器

12、計(jì)數(shù)器等都有規(guī)定的編號和地址。圖 6 GE1/J型 PLC控制鉆削加工梯形圖3.7 PLC 控制鉆削加工的指令表 根據(jù) GE-1/J 型 PLC 的語句編程規(guī)則，把梯形圖轉(zhuǎn)換為如下指令表：LD 01OR 301AND 02OUT 301LD 301MPSOUT 201 /夾緊控制器啟動(dòng)OUT T601SP 100MRDLD T601OUT 302MPPLD 03OR 303OUT 303LD 302MPSOUT 202 /電磁閥啟動(dòng)MRDLDI 303OUT 203 /快進(jìn)接觸器啟動(dòng)LD 04OR 304 OUT 304 LD 303 ANI 304 OUT 204 /進(jìn)給接觸器啟動(dòng) LD 2

13、04 MPS LD 05 OR 305 OUT 305 MPP LDI 305 OUT 205 /快退接觸器啟動(dòng) 4機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì) 4.1 限位開關(guān)SQ1 的設(shè)計(jì) 限位開關(guān)SQ1用于在鉆頭向工件快進(jìn)過程中判斷其之間距離，采用雙極霍爾開關(guān)元件177A?；魻栭_關(guān)原理簡述如下： 當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時(shí)， 薄片的兩端就會(huì)產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng).兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達(dá)式為 U=K·I·B/d.其中K為霍爾系數(shù)，I 為薄片中通過的電流，B為外加磁場（洛倫慈力Lorrentz）的磁感應(yīng)強(qiáng)度，d是薄片的厚度.霍爾開關(guān)就屬于這種有源磁電

14、轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號，同時(shí)又具備工業(yè)場合實(shí)際應(yīng)用易操作和可靠性的要求.霍爾開關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度B來表征的，當(dāng)B 值達(dá)到一定的程度時(shí)，霍爾開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn).輸出端一般采用晶體管輸出， 和接近開關(guān)類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性） 、雙信號輸出之分.霍爾開關(guān)具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)， 內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作.霍爾開關(guān)可應(yīng)用于接近開關(guān)，壓力開關(guān)，里程表等，作為一種新型的電器配件.

15、其內(nèi)部原理圖如圖7 所示： 鉆頭向工件方向快進(jìn)，當(dāng)接近工件設(shè)定的距離時(shí)，霍爾開關(guān)元件開始作用發(fā)出信號給限位開關(guān)SQ1,SQ1 動(dòng)作輸出信號給PLC。 4.2 限位開關(guān)SQ3 的設(shè)計(jì)限位開關(guān)SQ3用于鉆頭快速退回到原始位置時(shí)， 發(fā)出信號給 PLC控制鉆頭停止移動(dòng)，其型號選擇及工作原理如上文限位開關(guān)SQ1。 4.3 限位開關(guān)SQ2 的設(shè)計(jì) 限位開關(guān)SQ2用于鉆頭鉆削到預(yù)定深度時(shí)， 其動(dòng)作輸出信號給 PLC控制鉆頭快速退回。通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)，設(shè)定工件需要鉆削的深度值， 通過計(jì)算滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算出鉆頭鉆削工件是否到達(dá)預(yù)定深度。 滾珠絲杠的介紹、選擇及計(jì)算說明 1） 滾

16、珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。 2） 滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。 3） 滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)， 或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力， 同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)。4）滾珠絲杠的特點(diǎn)： 1與滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩為1/3 由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng),所以能得到較高

17、的運(yùn)動(dòng)效率。與過去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到1/3以下,即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。 2高精度的保證 滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。 3微進(jìn)給可能 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng),所以啟動(dòng)力矩極小,不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。 4無側(cè)隙、剛性高 滾珠絲杠副可以加予壓,由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值,進(jìn)而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力,在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí),由

18、于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng))。 5高速進(jìn)給可能 滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給(運(yùn)動(dòng))。 5）滾珠絲杠的選擇 滾珠絲杠的選擇包括其精度選擇、尺寸規(guī)格 (包括導(dǎo)程與公程直徑 )、支承方式等幾個(gè)方面的內(nèi)容。 滾珠絲杠副的承載能力用額定動(dòng)載荷或額定靜載荷來表示, 在加工中心的設(shè)計(jì)中一般按額定動(dòng)載荷來確定滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格, 對細(xì)長而又承受壓縮載荷的滾珠絲杠作壓桿穩(wěn)定性核算； 對轉(zhuǎn)速高, 支承距離大的滾珠絲杠副作臨界轉(zhuǎn)速校核; 對精度要求高的滾珠絲杠作剛度校核； 對數(shù)控機(jī)床,需核算其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；對全閉環(huán)系統(tǒng), 需核算其諧振頻率。 1滾珠絲杠副選擇計(jì)算 1.1精度選擇 滾珠絲杠

19、的精度直接影響數(shù)控機(jī)床的定位精度,在滾珠絲杠精度參數(shù)中, 其導(dǎo)程誤差對機(jī)床定位精度影響最明顯。一般在初步設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定絲杠的任意300mm 行程變動(dòng)量 V300p應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定位的定位精度值的 1 /31 /2,在最后精度驗(yàn)算中確定。1.2 絲杠導(dǎo)程的確定 絲杠導(dǎo)程的選擇一般根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)快速進(jìn)給的最高速度為 v max、伺服電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 nmax及電機(jī)與絲杠的傳動(dòng)比 i來確定。 1.3按額定動(dòng)載荷初步確定滾珠絲杠規(guī)格 滾珠絲杠副設(shè)計(jì)時(shí)一般按額定動(dòng)載荷來確定滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格。 額定動(dòng)載荷是指一批相同規(guī)格的滾珠絲杠經(jīng)過運(yùn)轉(zhuǎn)一百萬次后, 90%的絲杠副 (螺紋表面或滾珠)不產(chǎn)生疲勞剝傷 (點(diǎn)蝕)時(shí)

20、的軸向載荷。 6） 滾珠絲杠的選擇計(jì)算 滾珠絲杠的選擇計(jì)算負(fù)荷包括鉆削力及運(yùn)動(dòng)部件的重量所引起的進(jìn)給抗力，應(yīng)按鉆削時(shí)的情況計(jì)算。查表，取滾珠絲杠公稱直徑 0 10 d mm = ，選用滾珠絲杠螺母副 的型號為 SFK1004，其額定動(dòng)載荷為 390N，符合要求. 2滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計(jì)算3傳動(dòng)效率計(jì)算4穩(wěn)定性驗(yàn)算 由于絲杠兩端采用止推軸承，故不需要穩(wěn)定性驗(yàn)算。 步進(jìn)電機(jī)的選用 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱脈沖電動(dòng)機(jī)或?yàn)殡A躍電動(dòng)機(jī)，目前，隨著電子技術(shù)，控制技術(shù)以及電動(dòng)機(jī)本體的發(fā)展和變化，傳統(tǒng)的電機(jī)分類的間界面越來越模糊；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)定義為： 根據(jù)輸入的脈沖信號， 每改變一次勵(lì)磁狀態(tài)就前進(jìn)一定角落，若不

21、改變勵(lì)磁狀態(tài)則保持一定的狀態(tài)而靜止；廣義的定義為，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種受電脈沖信號控制的無刷式直流電動(dòng)機(jī)， 也可看作是在一定頻率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速與控制脈沖頻率同步的電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的機(jī)理是基于最基本的電磁鐵作用， 其原始模型起源于 1830年至1860年間.在20 世紀(jì)60年代后期，隨著永磁材料的發(fā)展，各種實(shí)用型的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，半導(dǎo)體的發(fā)展使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。我國的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開始于21 世紀(jì)50年代后期，其發(fā)展過程大致經(jīng)歷了四個(gè)階段：第一階段從50 年代后期到60年代后期主要是高等院校和科研機(jī)構(gòu)開發(fā)并使用少量的步進(jìn)電機(jī)，以多段結(jié)構(gòu)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為主；第二階段，70年代初期反映在

22、步進(jìn)電機(jī)的生產(chǎn)和研究發(fā)展到了一個(gè)水平；第三階段，70 年代中期至80年代后期新產(chǎn)品種高性能電動(dòng)機(jī)層出不窮， 各種混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)器作為產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分類： 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)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)一般為三相，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。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的

23、特點(diǎn)： 步進(jìn)電機(jī)有三大部分組成：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)本體，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制器及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器.其特點(diǎn)如下： 用數(shù)字信號直接進(jìn)行開環(huán)控制，整個(gè)系統(tǒng)簡單廉價(jià)。位移與輸入脈沖數(shù)相對應(yīng)，步距誤差不長期積累，可以組成結(jié)構(gòu)簡單又具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可在要求更高組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。無刷，電動(dòng)機(jī)本體部件少，可靠性高。抑郁啟動(dòng)正反轉(zhuǎn)和變速停止，影響性好。平滑性好，步距角選擇范圍大，停止時(shí)可有自鎖能力 步進(jìn)電機(jī)的選擇： 步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)） 、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定下來了。 1. 步距角的選擇 電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電

24、機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速） 。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有 0.36度/0.72度（五相電機(jī)） 、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)） 、1.5度/3度 （三相電機(jī)）等。 2. 靜力矩的選擇 步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能

25、確定下來（幾何尺寸） 3. 電流的選擇 靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓）步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)：步進(jìn)電機(jī)的步距角 取系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，初選步進(jìn)電機(jī)步距角。步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩的計(jì)算 設(shè)步進(jìn)電機(jī)等效負(fù)載力矩為T，負(fù)載力為P，根據(jù)能量守恒原理，電機(jī)所做的功與負(fù)載力做功有如下關(guān)系式中： 移動(dòng)部件負(fù)載（N） ；G移動(dòng)部件重量（N） ；與重量方向一致的作用在移動(dòng)部件上的負(fù)載力（N） ； 導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；步進(jìn)電機(jī)步距角， （rad） ；T電機(jī)軸負(fù)載力矩（N/cm）?。ù慊痄摑L珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)） ，為絲杠牽引力，考慮到重力影響，Y向電機(jī)負(fù)

26、載較大，因此取 ，所以 蝸桿與滾珠絲杠配合普通圓柱蝸桿可分為阿基米德蝸桿(ZA蝸桿)、漸開線蝸桿(ZI 蝸桿)、法向直廓蝸桿(ZN蝸桿)和錐面包絡(luò)圓柱蝸桿(ZK 蝸桿)等四種。滾珠絲杠與蝸桿聯(lián)接，蝸桿一頭安裝鉆頭。取蝸桿頭數(shù)Z1=1，取滾珠絲杠直徑與蝸桿直徑比例為10：1，即滾珠絲杠每轉(zhuǎn)動(dòng)1圈，蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)10圈。蝸桿的材料與選擇如下所述： 鉆削深度計(jì)算 設(shè)定工件鉆削深度為Lmm,則滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)，由上述計(jì)算所得t=4mm.即（轉(zhuǎn)） ，鉆頭旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)。確定滾珠絲杠轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)到達(dá)預(yù)定值時(shí)，傳感器即輸出信號給限位開關(guān)SQ2，SQ2控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)速。5軟件調(diào)試及注意事項(xiàng) 5.1 軟件調(diào)試

27、1）程序的輸入，檢查，調(diào)試考核和運(yùn)行，通過編程器把由梯形圖生成的語句表輸入到 PLC存放在用戶程序存儲(chǔ)器中，應(yīng)用 PLC 的自診斷功能對輸入程序進(jìn)行語法分析和校驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤PLC 便拒絕接收，并在顯示器上提示出錯(cuò)誤信息此時(shí)應(yīng)及時(shí)修改錯(cuò)誤程序，并重新檢驗(yàn)， 直到排除所有的錯(cuò)誤，使 PLC 控制實(shí)現(xiàn)的鉆削加工過程完全符合工藝的要求。2）連機(jī)調(diào)試，可以把 PLC 輸出的信號真正連接到鉆床的接觸器和電磁閥等設(shè)備上進(jìn)行空機(jī)調(diào)試，若發(fā)現(xiàn)有問題可以用 PLC 中的移位，刪除插入等編輯命令對程序再次進(jìn)行修改和調(diào)整，直到滿足預(yù)定工藝控制要求為止。 3）動(dòng)態(tài)測試，連機(jī)調(diào)試通過后，還要對已調(diào)試通過的程序進(jìn)行連續(xù)運(yùn)

28、行和考核以檢驗(yàn)其動(dòng)態(tài)性能等指標(biāo)，在連續(xù)運(yùn)行過程中 PLC 的另一個(gè)自診斷功能，即周期性地對 PLC 內(nèi)部各個(gè)器件部件進(jìn)行檢查。如判斷數(shù)值是否溢出，數(shù)字的存取是否出錯(cuò)，各主要觸點(diǎn)的電源電壓是否正常，備用鋰電池電壓值正常與否等。發(fā)現(xiàn)異常情況 PLC 會(huì)立即輸出報(bào)警信號，顯示出錯(cuò)代碼，若是災(zāi)難性錯(cuò)誤則會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行，操作人員應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析處理，如果是程序上的問題則應(yīng)進(jìn)一步修改程序，重復(fù)上述有關(guān)步驟，直到完全通過為止。 4）最后，把調(diào)試通過的程序固化到 EPROM中即可。 5.2 注意事項(xiàng) 1）遵守梯形圖語言中的語法規(guī)定，在繼電器電路圖中，觸點(diǎn)可以放在線圈的左邊， 也可以放在線圈的右邊， 但是在梯形圖中，線圈必須放在電路的最右邊。 2）設(shè)置中間單元，在梯形圖中，若多個(gè)線圈都受某一觸點(diǎn)串并聯(lián)電路的控制，為了簡化電路 ，在梯形圖中可設(shè)置該電路控制的輔助繼電器它類似繼電器電路中的中間繼電器。 3）盡量減少 PLC的輸入信號和輸出信號，PLC的價(jià)格與 I/O 點(diǎn)數(shù)有關(guān)，每一輸入信號和每一輸出信號分別要占用一個(gè)輸入點(diǎn)和一個(gè)輸出點(diǎn)， 因此減少輸入信號和輸出信號的點(diǎn)數(shù)是降低硬件費(fèi)用的主要措施。在繼電器電路圖中，如果幾個(gè)輸入器件觸點(diǎn)的串并聯(lián)電路總是作為一個(gè)整體出現(xiàn)，可以將它們作為 PLC的一個(gè)輸入信號，只占 PLC 的一個(gè)輸入點(diǎn)某些器