plc課程設計自動往返工作臺控制設計

1、 plc的自動往返工作臺控制設計 本文基于自動往返工作臺的plc程序設計，提出一種plc程序設計方法，包括plc控制模塊，速度和位置反饋模塊以及安全控制模塊等，對整個控制設計作了全面的闡述和歸納總結(jié)，并提出改進的設想。在自動化生產(chǎn)線上，有些生產(chǎn)機械的工作臺需要按一定的順序?qū)崿F(xiàn)自動往返運動，并且有的還要求在某些位置有一定的時間停留，以滿足生產(chǎn)工藝要求。用plc程序?qū)崿F(xiàn)工作臺自動往返順序控制，不僅具有程序設計簡易、方便、可靠性高等特點，而且程序設計方法多樣，便于不同層次設計人員的理解和掌握。2、關鍵詞：plc，自動往返，工作臺，控制， 梯形圖，指令 一、總體方案的確定 1. plc 輸出低電壓、低

2、電流的信號不能實現(xiàn)對步進電機的驅(qū)動，需要進行功率放大，再者，plc 生成的脈沖要完成驅(qū)動步進電機必須要有環(huán)形脈沖分配，而這些功能可以用步進驅(qū)動器來實現(xiàn)。因此確定總體方案如圖所示：2. 控制原理圖： x軸 y軸二.機械部分設計1. 傳動方式為了保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊湊，采用滾珠絲杠螺母傳動副。由于工作臺的運動部件重量和工作載荷不大，故選用滾動直線導軌副，從而減小工作臺的摩擦系數(shù)，提高運動平穩(wěn)性?？紤]到電機步距角和絲杠導程只能按標準選用，為了達到分辨率要求，以及步進電機的負載匹配，采用齒輪減速傳動。 2. 工作臺外形及重量初步估計設工作臺的長度800mm,寬600mm,工作臺縱向位

3、移 400mm, 工作臺橫向位移 300mm,工作臺重量：300kgs3.滾珠絲杠計算、選型4.步進電機選型選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統(tǒng)的負載轉(zhuǎn)矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。 一般地說最大靜力矩mjmax大的電機，負載力矩大。選擇步進電機時，應使步距角和機械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量，一是可以改變絲桿的導程，二是可以通過步進電機的細分驅(qū)動來完成。但細分只能改變其分辨

4、率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。選擇功率步進電機時，應當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機床快速移動的需要。選擇步進電機的計算：（1）計算齒輪的減速比 根據(jù)所要求脈沖當量，齒輪減速比i計算如下:i=(.s)/(360.)(1-1) 式中 -步進電機的步距角（o/脈沖） s -絲桿螺距（mm) -(mm/脈沖）（2）計算工作臺，絲桿以及齒輪折算至電機軸上的慣量jt。jt=j1+（1/i2)(j2+js）+w/g（s/2)2 （1-2） 式中jt-折算至電機軸上的慣量(kg.cm.s2)j1、

5、j2 -齒輪慣量(kg.cm.s2) js -絲桿慣量(kg.cm.s2) w-工作臺重量（n） s-絲桿螺距（cm）（3）計算電機輸出的總力矩mm=ma+mf+mt （1-3）ma=（jm+jt).n/t1.02102 （1-4）式中ma -電機啟動加速力矩（n.m) jm、jt-電機自身慣量與負載慣量(kg.cm.s2) ，n-電機所需達到的轉(zhuǎn)速（r/min）t-電機升速時間（s）mf=(u.w.s)/(2i)102 （1-5） mf-導軌摩擦折算至電機的轉(zhuǎn)矩（n.m) u-摩擦系數(shù) -傳遞效率mt=(pt.s)/(2i)102 （1-6）mt-切削力折算至電機力矩（n.m) pt-最大切

6、削力（n） 三、控制部分1.硬件設計x 向步進電機驅(qū)動器 plc主機+擴展模塊編寫好的控制程序可以通過計算機或編程器經(jīng)通信電纜寫入到plc主機， plc 主機產(chǎn)生高頻脈沖信號經(jīng)過步進電機驅(qū)動器輸入到電機。本系統(tǒng)的控制電路如圖：驅(qū)動電源 鍵盤與按鈕輸入步進電機y 向步進電機驅(qū)動器步進電機 驅(qū)動電源 2.步進驅(qū)動器選擇步進電機的運行要有一電子裝置進行驅(qū)動，這種裝置就是步進電機驅(qū)動器，它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號，加以放大以驅(qū)動步進電機。步進電機的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比，控制步進電機脈沖信號的頻率，可以對電機精確調(diào)速；控制步進脈沖的個數(shù)，可以對電機精確定位。 本系統(tǒng)中采用兩相混合式步進電機驅(qū)動器

7、 yka2404mc 細分驅(qū)動器。 a、驅(qū)動器的電流。電流是判斷驅(qū)動器能力大小的依據(jù)，是選擇驅(qū)動器的重要指標之一，通常驅(qū)動器的最大額定電流要略大于電機的額定電流，通常驅(qū)動器有2.0、35、6.0和8.0a。 b、驅(qū)動器的供電電壓。供電電壓是判斷驅(qū)動器升速能力的標志，常規(guī)電壓供給有24v（dc）、40v（dc）、60v（dc）、80v（dc）、110v（ac）、220v（ac）等。 c、驅(qū)動器的細分。細分是控制精度的標志，通過增大細分能改善精度。步進電機都有低頻振蕩的特點，如果電機需要工作在低頻共振區(qū)工作，細分驅(qū)動器是很好的選擇。此外，細分和不細分相比，輸出轉(zhuǎn)矩對各種電機都有不同程度的提升。3. 反饋裝置（1） 光柵尺 光柵尺是用來檢測位移的元件，本設計選用型號為ka-300的光柵尺。該光柵尺輸出信號為脈沖信號，通過plc對該高速脈沖進行高速計數(shù)即可實現(xiàn)位移的檢測。 4. plc部分（以x軸為對象）（1）步進電機正反轉(zhuǎn)a.用s7-200 plc控制步進電機正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。把步進電機驅(qū)動器的d2設置為off，即pu為步進脈沖信號，dr為方向控制信號。plc的q0.0輸出高速脈沖至步進電機驅(qū)動器的pu端，q0.1控制步進電機反轉(zhuǎn)。對應工作臺的運行各輸出點分配如下：正轉(zhuǎn)啟動:i0.0；反轉(zhuǎn)啟動:i0.1；向左運行:q0.0發(fā)脈沖，q0.1為off；向右運行，q0.0發(fā)脈沖，q0.1為on；