平面軌跡切削加工控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)終稿畢業(yè)論文

1、 PAGE58 / NUMPAGES63畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目: 平面軌跡切削加工控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要本文設(shè)計(jì)了平面軌跡切削加工控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)由機(jī)械工作臺、電氣控制系統(tǒng)、控制軟件三大部分組成。其中，機(jī)械工作臺由X、Y、Z、C四軸工作臺、刀庫與液壓系統(tǒng)等組成。通過研究了解本系統(tǒng)各個(gè)硬件部分如PLC、雙軸定位模塊、變頻器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)，三相異步電動(dòng)機(jī)等元器件的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)、選擇原因、各組件之間的相互配合等。學(xué)會選擇各元器件、繪制電路圖、搭建系統(tǒng)電路，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，通過所給實(shí)驗(yàn)臺模擬平面軌跡切削加工系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)X、Z軸的聯(lián)動(dòng)、Y軸伺服控制、C軸的轉(zhuǎn)動(dòng)、主軸的正反

2、轉(zhuǎn)與變頻調(diào)速等，并最終在蠟?zāi)Ｒ幻嫔香娤鞒?“中”。關(guān)鍵詞：平面軌跡切削加工；雙軸定位模塊；PLC；變頻器；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ABSTRACTThis article is designed for Cutting plane trajectory control system. Micro-machining center is composed of mechanical table, electrical control systems and control software . And the machine table is componented by the X, Y

3、, Z, C four-axis table, tool storage ,hydraulic systems and so on. Through the experiment and study to understand the advantages and disadvantages and the reasons for such selection of the various hardware components such as the test bed PLC, inverter, stepping motor driver, servo motor driver and o

4、ther components.Learn to select each components, draw circuit diagram, set up the systemcircuit, design the program, and test-bedsimulationbya givencuttingplanetrajectorysystem, andX, Zaxisof thelinkage,Y servo control, C axis rotation, the spindleisReversal andfrequency control, and eventually the

5、wax models on the side. zhong millingKey words: Cutting plane trajectory; Programmable Controller; Inverter; Stepper Motor Driver; Servo motor drive前 言平面軌跡切削加工控制系統(tǒng)可以一次完成工件的銑、鉆、鏜、鉸、攻螺紋等工作，因其為采用PLC控制的自動(dòng)化系統(tǒng)，可排除許多人為干擾因素，因而具有高生產(chǎn)率和質(zhì)量穩(wěn)定性的特點(diǎn)。此畢業(yè)設(shè)計(jì)需用PLC控制平面軌跡切削加工系統(tǒng)對工件進(jìn)行加工。PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的控制裝置，已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一

6、。四十年來，可編程控制器從無到有，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍，其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)據(jù)控制的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了從單體簡單控制到運(yùn)動(dòng)控制，過程控制與集散控制等體系列功能。 本課題的解決方案為利用PLC程序設(shè)計(jì)搭建切削系統(tǒng)，以實(shí)驗(yàn)臺為支撐平臺，通過程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)平面軌跡切削系統(tǒng)的工作。具體體現(xiàn)為刀具在蠟?zāi)Ｉ系倪\(yùn)動(dòng)軌跡。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)按以下步驟進(jìn)行：1.熟悉被控對象，制定控制方案。分析被控對象的工藝過程與工作特點(diǎn)，了解被控對象機(jī)、電、液之間的配合，確定被控對象對PLC控制系統(tǒng)的控制要求。2. 根據(jù)控制要求，確定控制的操作方法（手動(dòng)、自動(dòng)、連續(xù)、單步等），

7、應(yīng)完成的動(dòng)作（動(dòng)作順序、動(dòng)作條件），以與必須的保護(hù)和連鎖；還要確定所有的控制參數(shù)（轉(zhuǎn)步時(shí)間、計(jì)算長度、模擬精度等）3.選擇PLC。選擇時(shí)主要包括PLC機(jī)型、容量、I/O模塊、電源的選擇。4.分配PLC的I/O地址。根據(jù)所選的PLC的型號列出輸入/輸出設(shè)備與PLC輸入輸出端子的對照表，以便繪制PLC外部I/O接線圖和編制程序。5. 設(shè)計(jì)軟件與硬件進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)。目 錄TOC o 2-3 h z t 章,1HYPERLINK l _Toc295118576第一章緒論 PAGEREF _Toc295118576 h 1HYPERLINK l _Toc2951185771.1概述 PAGEREF

8、_Toc295118577 h 1HYPERLINK l _Toc2951185781.2 本課題研究的目的和意義 PAGEREF _Toc295118578 h 1HYPERLINK l _Toc295118579第二章系統(tǒng)硬件選型 PAGEREF _Toc295118579 h 4HYPERLINK l _Toc2951185802.1 總體方案 PAGEREF _Toc295118580 h 4HYPERLINK l _Toc2951185812.2 總控制系統(tǒng)接線圖 PAGEREF _Toc295118581 h 4HYPERLINK l _Toc2951185822.3可編程控制器（

9、PLC） PAGEREF _Toc295118582 h 5HYPERLINK l _Toc2951185832.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc295118583 h 5HYPERLINK l _Toc2951185842.3.2系統(tǒng)類型 PAGEREF _Toc295118584 h 5HYPERLINK l _Toc2951185852.3.3規(guī)格 PAGEREF _Toc295118585 h 6HYPERLINK l _Toc2951185862.3.4輸出類型 PAGEREF _Toc295118586 h 7HYPERLINK l _Toc2951185872.3.5選擇

10、 PAGEREF _Toc295118587 h 7HYPERLINK l _Toc2951185882.4變頻器與三相交流異步電動(dòng)機(jī) PAGEREF _Toc295118588 h 8HYPERLINK l _Toc2951185892.4.1變頻器定義 PAGEREF _Toc295118589 h 8HYPERLINK l _Toc2951185902.4.2工作原理 PAGEREF _Toc295118590 h 8HYPERLINK l _Toc2951185912.4. 3操作面板 PAGEREF _Toc295118591 h 9HYPERLINK l _Toc295118592

11、2.4.4接線方法 PAGEREF _Toc295118592 h 9HYPERLINK l _Toc2951185932.4. 5三相異步交流電動(dòng)機(jī) PAGEREF _Toc295118593 h 10HYPERLINK l _Toc2951185942.5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī) PAGEREF _Toc295118594 h 10HYPERLINK l _Toc2951185952.5.1步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的選擇 PAGEREF _Toc295118595 h 10HYPERLINK l _Toc2951185962.5.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 PAGEREF _Toc295118596 h 13H

12、YPERLINK l _Toc2951185972.6伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī) PAGEREF _Toc295118597 h 15HYPERLINK l _Toc2951185982.6.1伺服驅(qū)動(dòng)器 PAGEREF _Toc295118598 h 17HYPERLINK l _Toc2951185992.6.2伺服電機(jī) PAGEREF _Toc295118599 h 18HYPERLINK l _Toc2951186002.7NC運(yùn)動(dòng)控制模塊 PAGEREF _Toc295118600 h 19HYPERLINK l _Toc2951186012.7.1定義 PAGEREF _Toc295

13、118601 h 19HYPERLINK l _Toc2951186022.7.2功能 PAGEREF _Toc295118602 h 19HYPERLINK l _Toc2951186032.7.3選擇 PAGEREF _Toc295118603 h 19HYPERLINK l _Toc2951186042.8繼電器(KA)與接觸器（KM） PAGEREF _Toc295118604 h 19HYPERLINK l _Toc2951186052.8.1繼電器 PAGEREF _Toc295118605 h 19HYPERLINK l _Toc2951186062.8.2接觸器 PAGEREF

14、 _Toc295118606 h 20HYPERLINK l _Toc2951186072.8.3接觸器與繼電器的區(qū)別 PAGEREF _Toc295118607 h 20HYPERLINK l _Toc295118608第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295118608 h 22HYPERLINK l _Toc2951186093.1總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc295118609 h 22HYPERLINK l _Toc2951186103.2 總控制系統(tǒng)工作流程圖 PAGEREF _Toc295118610 h 22HYPERLINK l _Toc2951186113

15、.3輸入輸出線表 PAGEREF _Toc295118611 h 22HYPERLINK l _Toc2951186123.4步驟一：步進(jìn)電機(jī)兩軸聯(lián)動(dòng) PAGEREF _Toc295118612 h 23HYPERLINK l _Toc2951186133.4.1控制系統(tǒng)原理圖 PAGEREF _Toc295118613 h 23HYPERLINK l _Toc2951186143.4.2控制系統(tǒng)接線圖 PAGEREF _Toc295118614 h 24HYPERLINK l _Toc2951186153.4.3程序 PAGEREF _Toc295118615 h 24HYPERLINK l

16、 _Toc2951186163.4.4工作原理 PAGEREF _Toc295118616 h 25HYPERLINK l _Toc2951186173.5步驟二：交流伺服電機(jī)控制 PAGEREF _Toc295118617 h 25HYPERLINK l _Toc2951186183.5.1控制系統(tǒng)原理圖 PAGEREF _Toc295118618 h 25HYPERLINK l _Toc2951186193.5.2控制系統(tǒng)接線圖 PAGEREF _Toc295118619 h 25HYPERLINK l _Toc2951186203.5.3程序 PAGEREF _Toc295118620

17、h 26HYPERLINK l _Toc2951186213.5.4工作原理 PAGEREF _Toc295118621 h 28HYPERLINK l _Toc2951186223.6步驟三：步進(jìn)電機(jī)C軸旋轉(zhuǎn) PAGEREF _Toc295118622 h 28HYPERLINK l _Toc2951186233.5.1步進(jìn)電機(jī)C軸控制接線圖 PAGEREF _Toc295118623 h 28HYPERLINK l _Toc2951186243.5.2程序 PAGEREF _Toc295118624 h 29HYPERLINK l _Toc2951186253.5.3工作原理 PAGERE

18、F _Toc295118625 h 30HYPERLINK l _Toc2951186263.6步驟四：變頻調(diào)速 PAGEREF _Toc295118626 h 30HYPERLINK l _Toc2951186273.6.1變頻調(diào)速接線圖 PAGEREF _Toc295118627 h 30HYPERLINK l _Toc2951186283.6.2程序 PAGEREF _Toc295118628 h 31HYPERLINK l _Toc2951186293.6.3工作原理 PAGEREF _Toc295118629 h 31HYPERLINK l _Toc2951186303.7本章小結(jié)

19、PAGEREF _Toc295118630 h 31HYPERLINK l _Toc295118631參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc295118631 h 31HYPERLINK l _Toc295118632附錄一：文獻(xiàn)翻譯 PAGEREF _Toc295118632 h 33HYPERLINK l _Toc295118634附錄二：文獻(xiàn)檢索 PAGEREF _Toc295118634 h 46HYPERLINK l _Toc295118635附錄三：程序 PAGEREF _Toc295118635 h 49HYPERLINK l _Toc295118636 辭 PAGEREF _Toc

20、295118636 h 57第一章 緒 論1.1概述平面軌跡切削加工系統(tǒng)是由 HYPERLINK :/baike.baidu /view/445456.htm t _blank PLC控制系統(tǒng)與機(jī)械設(shè)備組成的用于加工平面中各種復(fù)雜形狀工件的高效率 HYPERLINK :/baike.baidu /view/16286.htm t _blank 自動(dòng)化機(jī)床。此系統(tǒng)備有刀庫，具有自動(dòng)換刀功能，是對工件一次裝夾后進(jìn)行多工序加工的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/18040.htm t _blank 自動(dòng)化機(jī)床。它也是高度 HYPERLINK :/baike.baidu /

21、view/18397.htm t _blank 機(jī)電一體化的產(chǎn)品，工件裝夾后，系統(tǒng)能控制 HYPERLINK :/baike.baidu /view/9884.htm t _blank 機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇、更換 HYPERLINK :/baike.baidu /view/26232.htm t _blank 刀具、自動(dòng)對刀、自動(dòng)改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，因而大大減少了工件裝夾時(shí)間、測量和機(jī)床調(diào)整等輔助工序時(shí)間，對加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)化平面軌跡切削加工系統(tǒng)由機(jī)械工作臺、電氣控制系統(tǒng)、控制軟

22、件三大部分組成。其中，機(jī)械工作臺由X、Y、Z、C四軸工作臺、刀庫與液壓系統(tǒng)等組成。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的圍。PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的控制裝置，已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。四十年來，可編程控制器從無到有，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍，其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)據(jù)控制的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了從單體簡單控制到運(yùn)動(dòng)控制，過程控制與集散控制等一系列功能。1.2 本課題研究的目的和意義

23、工件在切削系統(tǒng)上經(jīng)一次裝夾后，控制系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序，自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對工件的運(yùn)動(dòng)軌跡與其他輔助機(jī)能，依次完成工件幾個(gè)面上多工序的加工。并且有多種換刀或選刀功能，從而使生產(chǎn)效率大大提高3。 此切削系統(tǒng)由于工序的集中和自動(dòng)換刀，減少了工件的裝夾、測量和機(jī)床調(diào)整等時(shí)間，使機(jī)床的切削時(shí)間達(dá)到機(jī)床開動(dòng)時(shí)間的80左右(普通機(jī)床僅為1520)；同時(shí)也減少了工序之間的工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，縮短了生產(chǎn)周期，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果。加工中心適用于零件形狀比較復(fù)雜、精度要求較高、產(chǎn)品更換頻繁的中小批量生產(chǎn)5。PLC的優(yōu)點(diǎn)如下：1.應(yīng)用簡便(1)應(yīng)用靈活、安裝簡便標(biāo)準(zhǔn)的

24、積木式硬件結(jié)構(gòu)與模塊化的軟件設(shè)計(jì)，是PLC不僅適用大小不同、功能復(fù)雜的控制要求，而且適應(yīng)工程流程變化較多的場合。(2)變成簡化PLC采用電氣操作人員習(xí)慣的梯形圖形式編程，直觀易懂。因此，不僅程序開發(fā)速度快，而且程序的可讀性強(qiáng)，軟件維護(hù)方便。(3)操作方便、維修容易工程師編好的程序十分清晰直觀，只要寫好操作說明書，操作人員經(jīng)短期培訓(xùn)就可以使用。另外，PLC具有完善的監(jiān)視和診斷功能，對其部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O點(diǎn)狀態(tài)和異常狀態(tài)等有明顯的提示，使維修人員能與時(shí)、轉(zhuǎn)缺德判斷故障點(diǎn)，迅速替換故障模塊或插件，恢復(fù)生產(chǎn)。2.可靠性高PLC的可靠性高，主要是因?yàn)樗谟布c軟件兩方面都采取了嚴(yán)格的措施。在硬

25、件設(shè)計(jì)方面，首先是選用優(yōu)質(zhì)器件，再者是合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，簡化安裝，使他易于抗沖擊振動(dòng)。對印刷電路板的設(shè)計(jì)、加工與焊接都采用了極為嚴(yán)格的工藝措施，而且在電路、結(jié)構(gòu)與工藝上采取了一些獨(dú)特的方式，例如，在輸入輸出電路中采用了光隔離措施，做到電浮空；各個(gè)I/O端口除采用常規(guī)模擬器濾波以外，還加上數(shù)字濾波；部采用了電磁屏蔽措施，防止輻射干擾；采用了較先進(jìn)的電源電路，以防止電源回路中串入的干擾信號；采用了較合理的電路形式，支持模塊在線插拔，調(diào)試時(shí)不會影響PLC的正常運(yùn)行。在軟件設(shè)計(jì)方面也采取了很多特殊措施，設(shè)置了警戒時(shí)鐘WDT。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對WDT定時(shí)刷新，一旦程序出現(xiàn)了死循環(huán)，使之能立即跳出，重新啟動(dòng)并發(fā)出

26、報(bào)警信號。上述有效措施，保證了PLC的高可靠性。所以它的平均無故障時(shí)間（MTBF）超過45萬小時(shí)，某些優(yōu)秀產(chǎn)品更高達(dá)十幾萬小時(shí)以上。3.抗電磁干擾性能好，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)PLC是按直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的，產(chǎn)品在相當(dāng)寬的環(huán)境溫度、濕度，規(guī)定的機(jī)械振動(dòng)、沖擊以與額定的電源電壓與頻率變化、電源瞬間中斷電源電壓降低等因素作用下，均能正常工作。4.功能完善PLC的基本功能包括邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)值換算，不僅控制等。其擴(kuò)展功能還有A/D、D/A轉(zhuǎn)換、PID閉環(huán)回路控制、高速計(jì)數(shù)、通信連網(wǎng)、中斷控制與特殊功能函數(shù)運(yùn)算功能，可以通過上位機(jī)進(jìn)行顯示、報(bào)警、記錄、人機(jī)對話，使控制水平大大提高。第二章 系統(tǒng)硬件

27、選型2.1 總體方案2.2 總控制系統(tǒng)接線圖總控制接線圖見附頁2.3可編程控制器（PLC）圖2-1 OMRON CP1H-X40DT-D PLC2.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.3.2系統(tǒng)類型圖 2-2 最大通用輸入輸出點(diǎn)數(shù)圖名稱型號電源電壓輸出特性輸入特性擴(kuò)展I/O單元最接數(shù)最大擴(kuò)展點(diǎn)數(shù)CP1H X型CP1H-X40DR-AAC100240V繼電器輸出16點(diǎn)DC24V24點(diǎn)7280點(diǎn)（最多7單元，40點(diǎn)/單位）CP1H-X40DT-DDC24V晶體管輸出漏型16點(diǎn)CP1H-X40DT1-D晶體管輸出源型16點(diǎn)CP1HXA型CP1H-XA40DR-AAC100240V繼電器輸出16點(diǎn)DC24V24點(diǎn)7同上

28、CP1H-XA40DT-DDC24V晶體管輸出漏型16點(diǎn)CP1H-XA40DT1-D晶體管輸出源型16點(diǎn)CP1H Y型CP1H-Y20DT-DDC24V晶體管輸出漏型8點(diǎn)DC24V24點(diǎn)7同上本次畢業(yè)設(shè)計(jì)用到的是CP1H-X40DT-D型號的PLC，其輸出接口為晶體管型。2.3.3規(guī)格(1)輸入規(guī)格（XA/A型）X/XA型CP1H擁有24個(gè)輸入點(diǎn)，如圖2-3所示。0.000.11位共12點(diǎn)，1通道1.001.11位共12點(diǎn)，2個(gè)通道合計(jì)24點(diǎn)。圖2-3 X/XA型輸入端子臺排列圖X/XA型CP1H的通用輸入端子可以根據(jù)PLC的系統(tǒng)設(shè)定進(jìn)行選擇和分配。 (2)輸出規(guī)格X/XA型CP1H擁有16個(gè)

29、輸出點(diǎn)，如圖2-4所示。100通道100.00100.07位共8點(diǎn)，101通道101.00101.07位共8點(diǎn)，合計(jì)16點(diǎn)。圖2-4 X/XA型輸出端子臺排列圖X/XA型CP1H的通用輸出端子可以根據(jù)PLC的系統(tǒng)設(shè)定進(jìn)行脈沖輸出。2.3.4輸出類型= 1 * GB3繼電器輸出型繼電器型可接交流220V或直流24V負(fù)載，沒有極性要求。 繼電器型的負(fù)載電流比較大，可以達(dá)到2A。但是繼電器型響應(yīng)時(shí)間比較慢（約10ms-20ms）。而且它是機(jī)械元件，動(dòng)作次數(shù)（壽命）會受到限制，且與負(fù)載容量有關(guān)，隨著負(fù)載容量的增加，觸點(diǎn)壽命幾乎按級數(shù)減少。= 2 * GB3晶體管輸出型晶體管型只能接直流24V負(fù)載，有極

30、性要求。晶體管型負(fù)載電流為0.2-0.3A。其響應(yīng)時(shí)間比較快，約0.2ms-0.5ms，甚至可以達(dá)到10。晶體管型的是電子原件，只有老化，沒有使用壽命限制。= 3 * GB3脈沖輸出型= 4 * GB3PWM輸出型2.3.5選擇繼電器輸出型電流大，響應(yīng)慢，有機(jī)械壽命，適用于驅(qū)動(dòng)中間繼電器、接觸器的線圈、指示燈等動(dòng)作頻率不高的場合。晶體管輸出型電流小，頻率高，壽命長，適用于控制伺服控制器、固態(tài)繼電器等要求頻率高、壽命長的應(yīng)用場合。在高頻應(yīng)用場合，如果同時(shí)需要驅(qū)動(dòng)大負(fù)載，可以加其他設(shè)備（如中間繼電器，固態(tài)繼電器等）方式驅(qū)動(dòng)。因此，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇的是晶體管輸出型PLC（OMRON CP1H-X40

31、DT-D）2.4變頻器與三相交流異步電動(dòng)機(jī)2.4.1變頻器定義變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件吧電壓、頻率固定的交流電變成電壓、頻率可調(diào)的交流電的變換器。它主要由兩部分電路構(gòu)成，一是主電路（整流模塊、電解電容和逆變模塊），二是控制電路（開關(guān)電源板、控制電路板）。CPU就安裝在控制電路板上，變頻器的操作軟件燒錄在CPU上，同一型號的變頻器軟件是固定的，唯一例外的就是三晶變頻器，軟件可根據(jù)使用需求更改。2.4.2工作原理交流變頻技術(shù)的原理是把工頻50HZ的交流電轉(zhuǎn)換成頻率和電壓可調(diào)的交流電，通過改變交流電動(dòng)機(jī)定子繞組的供電頻率，在改變頻率的同時(shí)也改變電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的（即VVVF技術(shù)）。

32、我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交直交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率10。圖2-5變頻器的基本原理框圖2.4. 3操作面板圖2-6 變頻器操作面板顯示部位顯示輸出頻率、電流、線速度、異常容、設(shè)定功率時(shí)的數(shù)據(jù)與其參數(shù)NoRUN(運(yùn)行)鍵是變頻器運(yùn)行的鍵STOP(停止)鍵是變頻器運(yùn)行停止的鍵MODE（模式

33、）鍵切換“輸出頻率電流顯示“、”頻率設(shè)定監(jiān)控“、”旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定“、”功能設(shè)定“等各種模式以與將數(shù)據(jù)顯示切換為模式顯示所用的鍵SET(設(shè)定鍵)切換模式和數(shù)據(jù)顯示以與存儲數(shù)據(jù)所用鍵。在“輸出頻率電流顯示模式“下，進(jìn)行頻率顯示和電流顯示的切換UP（上升）鍵改變數(shù)據(jù)或輸出頻率以與利用操作板使其正常運(yùn)行時(shí)，用于設(shè)定正轉(zhuǎn)方向DOWN(下降)鍵改變數(shù)據(jù)或輸出頻率以與利用操作板使其正常運(yùn)行時(shí)，用于設(shè)定反轉(zhuǎn)方向頻率設(shè)定鍵用操作板設(shè)定運(yùn)行頻率而使用的旋鈕2.4.4接線方法圖2-7變頻器接線圖端子規(guī)格：螺絲尺寸M3（母螺絲） 緊固力矩 0.50.6Nm頻率設(shè)定電位器（VR）規(guī)格：10k，1/4W以上的電位器4繼電器

34、輸出接點(diǎn)規(guī)格：1c無電壓接點(diǎn)，250VAC 0.5A（電阻負(fù)荷）開路式集電極輸出規(guī)格：最大額定值50VCD,50mA注：在頻率設(shè)定中使用420mA信號時(shí)，一定要連接200、1/4W的電阻。（如不連接電阻，變頻器可能燒壞）2.4. 5三相異步交流電動(dòng)機(jī)三相交流異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子是靜止不動(dòng)的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子與轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。由于本系統(tǒng)中，三相交流異步電動(dòng)機(jī)用來帶動(dòng)刀具進(jìn)行切削，需要較大的轉(zhuǎn)矩，但是對轉(zhuǎn)動(dòng)的精度卻基本沒有要求，故選擇三相交流異步電動(dòng)機(jī)可以很好的達(dá)到設(shè)計(jì)要求，還能降低成本。綜合考慮以上因素，在粗加工時(shí)主軸速度較低,切削深度和切削用量較大,輸出較大轉(zhuǎn)矩

35、，而精加工時(shí)主軸速度較高,切削深度和切削用量較小,輸出轉(zhuǎn)矩較小,即主軸滿足恒功率調(diào)速要求。故根據(jù)/T 1009-1991選擇YS 系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)，其基本參數(shù)為：代號45，功率16W，電流0.09A，轉(zhuǎn)速2800r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.4N.m，其具有體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。2.5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)圖2-8步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器2.5.1步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的選擇此次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇的是兩相混合式步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器 SH-20403細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的原理是通過改變相鄰（A，B）電流的大小，以改變合成磁場的夾角來控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的。（一）接線圖圖2-9步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)接線圖（二）

36、性能指標(biāo)表2-3電氣性能（環(huán)境溫度Tj=25時(shí)）供電電源10V40VDC,容量0.03KVA輸出電流峰值3A/相（Max）（電流可由面板數(shù)碼開關(guān)設(shè)定）驅(qū)動(dòng)方式恒相流PWM控制勵(lì)磁方式整步、半步、4細(xì)分、8細(xì)分、16細(xì)分、32細(xì)分、64細(xì)分絕緣電阻在常溫常壓下100M絕緣強(qiáng)度在常溫常壓下0.5KV，1分鐘表2-4使用環(huán)境與參數(shù)冷卻方式自然冷卻使用環(huán)境場合盡量避免粉塵、油霧與腐蝕氣體溫度0C+50C濕度80%RH,無凝露，無結(jié)霜震動(dòng)5.9m/ Max保存溫度-20C+65C外形尺寸1166037mm重量0.21kg（三）電源電壓驅(qū)動(dòng)器部的開關(guān)電源設(shè)計(jì)保證了可以適應(yīng)較寬的電壓圍，用戶可根據(jù)各自的情況

37、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，但卻會加大驅(qū)動(dòng)器的損耗和升溫 7。（四）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)，對應(yīng)八種輸出電流，從0.9A到3A，以配合不同的電機(jī)使用 8。表2-5輸出電流選擇567567567567ONONON0.9AONOFFON1.5AONONOFF1.2AONOFFOFF1.8AOFFONON2.1AOFFOFFON2.7AOFFONOFF2.4AOFFOFFOFF3A（五）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

38、細(xì)分和64細(xì)分七種運(yùn)行模式，利用驅(qū)動(dòng)器面板上的六位撥碼開關(guān)的第1、2、3三位可組合出不同的狀態(tài) 8。表2-6細(xì)分選擇123123123123ONONON保留ONOFFON32細(xì)分ONONOFF8細(xì)分ONOFFOFF半步OFFONON64細(xì)分OFFOFFON16細(xì)分OFFONOFF4細(xì)分OFFOFFOFF整步將“電機(jī)固有步距角”細(xì)分成若干小步的驅(qū)動(dòng)方法，稱為細(xì)分驅(qū)動(dòng)，細(xì)分是通過驅(qū)動(dòng)器精確控制步進(jìn)電機(jī)的相電流實(shí)現(xiàn)的，與電機(jī)本身無關(guān)。其原理是，讓定子通電相電流并不一次升到位，而斷電相電流并不一次降為0（繞組電流波形不再是近似方波，而是N級近似階梯波），則定子繞組電流所產(chǎn)生的磁場合力，會使轉(zhuǎn)子有N個(gè)新

39、的平衡位置（形成N個(gè)步距角）。2.5.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇圖2-10步進(jìn)電機(jī)（一）定義步進(jìn)電機(jī)是將電 HYPERLINK :/baike.baidu /view/107414.htm t _blank 脈沖信號轉(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，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“ HYPERLINK :/baike.baidu /view/1054115.htm t _blank 步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控

40、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。由于脈沖信號數(shù)與步距角的線性關(guān)系，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單1。（二）特點(diǎn)(1)進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。 (2)外表允許的最高溫度。 步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會使電機(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。

41、(3)機(jī)的力矩會隨轉(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；頻率越高，反向電動(dòng)勢越大。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)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）1。 （三）步進(jìn)電機(jī)的一些基本參

42、數(shù)(1)電機(jī)固有步距角它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如86BYG250A型電機(jī)給出的值為0.9/1.8（表示半步工作時(shí)為0.9、整步工作時(shí)為1.8），這個(gè)步距角可以稱之為電機(jī)固有步距角，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。 (2)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)是指電機(jī)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為0.9/1.8、三相的為0.75/1.5、五相的為0.36/0.72 。在沒有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求。如果使

43、用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則相數(shù)將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。 (3)保持轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說2N.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。（三）絲杠的選擇根據(jù)系統(tǒng)要求，選擇滾珠絲桿，綜合各種因素選擇循環(huán)滾珠絲杠(/T 9893-1999), 此絲杠的規(guī)格代號為1604；公稱直徑=16mm；公稱導(dǎo)程=4

44、mm；（四）步進(jìn)電機(jī)的選擇根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可知，Z軸運(yùn)動(dòng)所需的轉(zhuǎn)矩最大，三相交流異步電動(dòng)機(jī)的重量為 ，加上步進(jìn)電機(jī)、固定板、刀具等的重量共為10kg.滾珠絲杠所需驅(qū)動(dòng)扭矩為： =T：驅(qū)動(dòng)扭矩Fa：導(dǎo)向面上的摩擦阻力：導(dǎo)向面上的摩擦系數(shù)g：重力加速度Ph：進(jìn)給絲杠的導(dǎo)程：進(jìn)給絲杠的正效率滾珠絲杠=0.003，=0.96推出： =0.195故選擇56BYG250D-SASSBL-0241型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，此電動(dòng)機(jī)的參數(shù)：相數(shù)：2；步距角：0.9/1.8；靜態(tài)相電流：2.4A；相電阻:1.5;相電感：5.4mH；保持轉(zhuǎn)矩：1.72N.m；定位轉(zhuǎn)矩：0.07 N.m；空載啟動(dòng)頻率：3.0KHZ；重量：1k

45、g；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：460g/；驅(qū)動(dòng)電壓：48VDC。（五）步進(jìn)電機(jī)與絲杠的配合計(jì)算根據(jù)以上步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與絲杠的選擇，可知步距角為0.9，絲杠的導(dǎo)程為4mm.由此可計(jì)算出當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器毎發(fā)出一個(gè)脈沖絲杠移動(dòng)的距離SS=4mm =0.01mm2.6伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)由于在刀具進(jìn)給方向上，需要對被控對象實(shí)現(xiàn)高精度的位置控制，而實(shí)現(xiàn)精確位置控制的一個(gè)基本條件是需要有高精度的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)脈沖當(dāng)量和進(jìn)給速度都要求太高時(shí)，傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)或直流伺服電機(jī)將面臨一系列問題，且實(shí)現(xiàn)起來難度大，成本較高。而交流伺服電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)卻能以較低的成本獲取極高的位置控制精度，所以在本系統(tǒng)中Y軸方向的運(yùn)動(dòng)采用伺服驅(qū)動(dòng)器控制伺服

46、電機(jī)進(jìn)行進(jìn)給2.6.1伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（一）伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制面板圖2-11伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制面板表2-7面板說明按 鍵激 活 條 件功 能在模式顯示時(shí)有效在以下5種模式之間切換：監(jiān)視器模式參數(shù)設(shè)置模式EEPROM寫入模式自動(dòng)調(diào)整模式輔助功能模式一直有效用來在模式顯示和執(zhí)行顯示之間切換僅對有小數(shù)點(diǎn)閃爍的那一位數(shù)據(jù)有效改變各模式里的顯示容、更改參數(shù)、選擇參數(shù)或執(zhí)行選中的參數(shù)把可移動(dòng)的小數(shù)點(diǎn)移動(dòng)到更高位數(shù)（二）驅(qū)動(dòng)器的各個(gè)接口圖2-12伺服驅(qū)動(dòng)器接口圖（三）驅(qū)動(dòng)器的工作原理伺服驅(qū)動(dòng)器的工作目的，主要是根據(jù)伺服控制器送出的指令（P,V,T）工作。同步電機(jī)并非完全同步于旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動(dòng)器必須進(jìn)行修正工作，

47、使電機(jī)工作穩(wěn)定不失步。本系統(tǒng)通過PLC將動(dòng)作信息傳輸輸給伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器通過部的位置控制單元、速度控制單元與驅(qū)動(dòng)單元的配合去驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，伺服電機(jī)帶動(dòng)絲杠，以完成PLC程序中所要求的動(dòng)作。2.6.2伺服電機(jī)（一）定義伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機(jī)可使控制速度、位置精度非常準(zhǔn)確。將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對象。其主要分為直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。（二）主要特點(diǎn)當(dāng)信號電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。（三）工作原理交流伺服電動(dòng)機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)相似

48、.其定子上裝有兩個(gè)位置互差90的繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；另一個(gè)是控制繞組L，聯(lián)接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動(dòng)機(jī)又稱兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)。 交流伺服電動(dòng)機(jī)在沒有控制電壓時(shí)，定子只有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)。當(dāng)有控制電壓時(shí)，定子便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負(fù)載恒定的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當(dāng)控制電壓的相位相反時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)。 交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與分相式單相異步電動(dòng)機(jī)雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多，所以伺服電動(dòng)機(jī)與單機(jī)異步電動(dòng)機(jī)相比，有三個(gè)顯著特點(diǎn)： (1)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線如

49、圖3中曲線1所示，與普通異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉(zhuǎn)差率，這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性（機(jī)械特性）更接近于線性，而且具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此，當(dāng)定子一有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)，即具有起動(dòng)快、靈敏度高的特點(diǎn)。 (2)運(yùn)行圍較廣 (3)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象 正常運(yùn)轉(zhuǎn)的伺服電動(dòng)機(jī)，只要失去控制電壓，電機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)失去控制電壓后，它處于單相運(yùn)行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個(gè)相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個(gè)轉(zhuǎn)矩特性（T1S1、T2S2曲線）以與合成轉(zhuǎn)矩特性（TS曲線） 交流伺服電動(dòng)機(jī)的輸出功率一般是0.1-100W。當(dāng)電源頻率為50Hz，電壓有36V、110V、2

50、20、380V；當(dāng)電源頻率為400Hz，電壓有20V、26V、36V、115V等多種。 交流伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小。但控制特性是非線性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率低，因此與同容量直流伺服電動(dòng)機(jī)相比，體積大、重量重，所以只適用于0.5-100W的小功率控制系統(tǒng)。2.7NC運(yùn)動(dòng)控制模塊2.7.1定義NC運(yùn)動(dòng)控制模塊是一種快速高精度的運(yùn)動(dòng)控制模塊，分為CJ、CS、C200H系列，對應(yīng)不同的CPU模塊，和置脈沖控制比較，NC模塊可以實(shí)現(xiàn)多軸插補(bǔ)，存序列操作與示教，中斷進(jìn)給以完成更加復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。2.7.2功能（1）高速響應(yīng)定位控制單元對于來自CPU 單元的指令在2 毫秒做出響應(yīng)（2）存儲器操作

51、和直接操作有兩種不同的控制方法。第一種是存儲器操作，在這種操作中定位所需的信息被傳輸?shù)絇CU，然后對應(yīng)定位控制具體化；第二種是直接操作，在這種操作中目的位置和目的速度每次都要由CPU 單元設(shè)置。（3）控制軸的數(shù)量和輸出類型PCU可以有1、2或者4個(gè)軸。使用2或4個(gè)軸的型號，對于所有的軸線線性線性插都可以實(shí)現(xiàn)。對于任何數(shù)目的控制軸，開放式控制器輸出，或者線路激勵(lì)器輸出都是可得的。要根據(jù)控制軸的數(shù)量和期望的輸出類型選擇最適當(dāng)?shù)男吞?。?）可由軸來選擇的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和脈沖序列輸入類型的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可以與PCU相連。對不同的允許混合使用不同類型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的軸可以設(shè)置不同的操作模式。（5

52、）中斷進(jìn)給當(dāng)一個(gè)中斷在脈沖輸出過程中輸入時(shí)，定位僅僅繼續(xù)進(jìn)行一定的數(shù)量然后停止。（6）定位和速度控制圍定位可以在1,073,741,823 至1,073,741,823 個(gè)脈沖位置圍被執(zhí)行，速度在每1 個(gè)脈沖單位中在1 至500,000 pps 圍。這意味著在大圍以精確的速度定位是可能的。2.7.3選擇由于本次設(shè)計(jì)平面軌跡切削加工控制系統(tǒng)，即只設(shè)計(jì)系統(tǒng)滿足平面的切削即可，故選擇雙軸定位模塊來控制X、Z軸的聯(lián)動(dòng)，已達(dá)到完成切削“中”字的要求，雙軸定位模塊的型號為CJ1W-NC2132.8繼電器(KA)與接觸器（KM）2.8.1繼電器(1)定義繼電器是一種當(dāng)輸入量（電、磁、聲、光、熱）達(dá)到一定值時(shí)

53、，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動(dòng)控制器件。(2)工作原理當(dāng)輸入量(如 HYPERLINK :/baike.baidu /view/10954.htm t _blank 電壓、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/10897.htm t _blank 電流、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/8193.htm t _blank 溫度等)達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開的電器。具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于 HYPERLINK :/baike.baidu /view/69126.htm t _blank 電力保護(hù)

54、、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/16286.htm t _blank 自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/119948.htm t _blank 遙控、測量和通信等裝置中15。(3)作用繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應(yīng)機(jī)構(gòu)（輸入部分）；有能對被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進(jìn)行耦合隔離，功能處理和對輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的中間機(jī)構(gòu)（驅(qū)動(dòng)部分）。 2.8.2接觸器(1)定義接觸器(Contactor)

55、是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。(2)分類1)按控制線圈的電壓分直流接觸器、交流接觸器 2)按操作機(jī)構(gòu)分電磁式接觸器、永磁式接觸器3)按驅(qū)動(dòng)方式分液壓式接觸器、氣動(dòng)式接觸器 4)按動(dòng)作方式分直動(dòng)式接觸器、轉(zhuǎn)動(dòng)式接觸器(3)工作原理當(dāng)接觸器的電磁線圈通電后，會產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作：常閉觸頭斷開；常開觸頭閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復(fù)原：常閉觸頭閉合；常開觸頭斷開11。2.8.3

56、接觸器與繼電器的區(qū)別繼電器：輔助觸點(diǎn)比較多，用于控制電路、電流小，沒有滅 弧裝置，可在電量或非電量的作用下動(dòng)作。其輔助觸點(diǎn)電流一般小于10A，多數(shù)在5A接觸器：輔助觸點(diǎn)少，用于主電路，電流大，觸頭可以通過大電流，用于主回路較多。有滅弧裝置，一般只能在電壓作用下動(dòng)作12。 HYPERLINK :/baike.baidu /image/d1e312f41350f0df7709d70a t _blank 圖2-13 西門子接觸器 圖2-14 西門子繼電器第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1總體設(shè)計(jì)方案原點(diǎn) 復(fù)位 中間位置 Y軸前進(jìn)到加工面進(jìn)行加工 主軸轉(zhuǎn)動(dòng) 加工“中”字 Y軸退回 C軸旋轉(zhuǎn)3.2 總控制系統(tǒng)工

57、作流程圖總控制流程圖見附頁3.3輸入輸出線表表3-1 I/O分配PLC其 它其 它其 它輸入0.00按鈕和選擇開關(guān)啟動(dòng)（左）24V（-）啟動(dòng)（右）0.01停止（左）停止（右）0.02正向（左）正向（右）0.03反向（左）反向（右）0.04復(fù)位（左）復(fù)位（右）0.05自動(dòng)（上）自動(dòng)（下）0.06手動(dòng)（上）手動(dòng)（下）0.07X軸選擇（紅）X軸選擇（黑）0.08Z軸選擇（紅）Z軸選擇（黑）0.09Y軸選擇（紅）Y軸選擇（黑）0.10Y軸信號后極限（紅）后極限（黑）0.11前極限（紅）C軸選擇（黑）1.00原位（紅）COM0、COM1、COM2、COM31.01C軸選擇（紅）COM24V（+）100.

58、01Y軸交流伺服4其 它其 它100.036Y軸交流伺服324V（+）100.0429578Y前極限（紅）9Y后極限（紅）4124V（-） 5V（-）主軸變頻器1電位器（左孔）2電位器（下孔）3電位器（右孔）24V（-）101.02主軸變頻器6U交流電動(dòng)機(jī)U5101.035VV5WW5100.00C軸步進(jìn)2C軸步進(jìn)15V（+）100.0233.4步驟一：步進(jìn)電機(jī)兩軸聯(lián)動(dòng)3.4.1控制系統(tǒng)原理圖圖3-2 步進(jìn)電機(jī)兩軸聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖實(shí)驗(yàn)原理：PLC接受外部操作信號發(fā)送給CJ1WNC213(三菱PLC的兩軸定位模塊)，CJ1WNC213接受命令并控制驅(qū)動(dòng)器使運(yùn)動(dòng)軸按軌跡運(yùn)動(dòng)13。3.4.2控制系

59、統(tǒng)接線圖圖3-3步進(jìn)電機(jī)兩軸聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)接線圖3.4.3程序3.4.4工作原理PLC接受外部操作信號發(fā)送給兩軸定位模塊CJ1W-NC213，CJ1W-NC213接受命令并控制驅(qū)動(dòng)器使運(yùn)動(dòng)軸按軌跡運(yùn)動(dòng)。此次設(shè)計(jì)先實(shí)現(xiàn)X、Y、軸的復(fù)位,然后X軸運(yùn)動(dòng)，Z軸運(yùn)動(dòng)，使刀具對準(zhǔn)到中間位置。X、Y軸聯(lián)動(dòng)，從而在蠟?zāi)ど闲纬伞爸小弊帧?.5步驟二：交流伺服電機(jī)控制3.5.1控制系統(tǒng)原理圖圖3-4 典型控制系統(tǒng)框圖3.5.2控制系統(tǒng)接線圖圖3-5 交流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)接線圖3.5.3程序3.5.4工作原理合上QF1和QF3，PLC通電，交流伺服系統(tǒng)接通控制電壓，PLC使輸出103.01為1，KA2得電，觸頭使KM

60、3線圈得電，主觸頭閉合，伺服系統(tǒng)強(qiáng)電接通，然后PLC使103.04為1，給交流伺服使能。此時(shí)，交流伺服完全準(zhǔn)備好，可以執(zhí)行定位控制。定位脈沖信號由PLC的100.01發(fā)出，方向由100.03控制。前、后限位開關(guān)直接接入交流伺服驅(qū)動(dòng)器的專用輸入端，進(jìn)行限位保護(hù)。3.6步驟三：步進(jìn)電機(jī)C軸旋轉(zhuǎn)3.5.1步進(jìn)電機(jī)C軸控制接線圖圖3-6步進(jìn)電機(jī)C軸控制接線圖3.5.2程序3.5.3工作原理通過PLC的100.00、100.02輸出端分別產(chǎn)生脈沖和方向信號給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器SH20403,驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)M按升降方式運(yùn)行。而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿，再由蝸輪蝸桿帶動(dòng)C軸旋轉(zhuǎn)14。3.6步驟四：變頻調(diào)速3.