雙軸位置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、雙軸位置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)任務(wù)與目的1.1 了解系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，控制要求；1.2 掌握氣動(dòng)控制技術(shù)的要求；1.3 熟練掌握step7micro/win 中PTO旨令。2、設(shè)計(jì)要求2.1 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求畫出電氣原理圖通過讀電氣控制原理圖，了解電氣控制過程，明白電氣回路的工作原理，經(jīng)過實(shí)際 操作，提高電氣故障分析與檢修能力。(1)控制回路原理圖控制回路原理圖2.2 查找所使用的電器元件型號(hào)、功能和使用方法本實(shí)驗(yàn)設(shè)備由機(jī)械運(yùn)動(dòng)、電氣控制回路、氣動(dòng)控制回路與鋁型材板四部分組成，將 機(jī)械、電氣及氣動(dòng)有機(jī)組合在一起，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制的系統(tǒng)。2.2.1 機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分主要由X軸、Y軸的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)及Z軸的升降（

2、氣 缸）與工件抓取機(jī)構(gòu)所組成。1 ）滾珠絲杠機(jī)構(gòu)滾珠絲杠副滾珠絲杠副電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要由前后支撐塊、電機(jī)及支架、聯(lián)軸器、導(dǎo)柱、滑座、 滾珠絲杠副等器件構(gòu)成。如圖1、圖2所示。二二二上;圖1滾珠絲杠副后俯視圖圖2滾珠絲杠副后正視與局部剖視圖滾珠絲杠副機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與滾珠絲杠通過彈性聯(lián)軸器 連接，因此，滾珠絲杠與電機(jī)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，而滾珠絲杠副的位置是固定的，裝在滾珠絲杠 副上的螺母塊與滑塊也是固定在一起的，那么隨著滾珠絲杠副的轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母塊拖著滑塊 沿著兩根導(dǎo)柱做直線運(yùn)動(dòng)，并隨著電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，滑塊做左右直線運(yùn)動(dòng)。（絲桿的螺距為5mm另外滾珠絲杠副機(jī)構(gòu)的極限位置皆設(shè)置了限位開關(guān)，

3、可以有效保護(hù)由于故障等原因， 使?jié)L珠絲杠副機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)裝置超程而造成的機(jī)械或電氣設(shè)備的損壞，造成不必要的損失。2 / 27Z軸通過工廠自動(dòng)化常用的氣動(dòng)雙作用氣缸和氣動(dòng)真空吸 盤來控制取放工件。Z軸方向的運(yùn)動(dòng)通過一個(gè)雙作用氣缸來實(shí) 現(xiàn)。真空吸盤安裝在雙作用氣缸的前端，通過電磁閥來控制氣 路通斷，從來控制Z軸的升降和真空吸盤來吸取釋放工件。2.2.2電氣部分雙軸位置控制設(shè)備的電氣部分主要由小型斷路器、開關(guān)電 源、繼電器、直流電機(jī)、控制盒及接線端子等器件所組成。1）空氣開關(guān)外接電源接入設(shè)備由總電源開關(guān)控制總電源的通斷。2）開關(guān)電源由總電源開關(guān)另外一路接入交流220Vt源供給開關(guān)電源。開關(guān)電源空氣開關(guān)3

4、 ）控制箱控制立體庫(kù)運(yùn)動(dòng)的操作控制盒STAR開始（啟動(dòng)）MANUAt一自動(dòng)/手動(dòng)切換Z-AXIS-Z軸升降STOP-停止FUNCIO 功能鍵HAN吸盤吸取/放開RESE復(fù)位EMERGENCY STOP 緊急停止POWER電源指示燈2.2.3氣動(dòng)回路雙軸位置控制設(shè)備的氣動(dòng)部分主要由過濾減壓閥、真空發(fā)生器、電磁閥組、標(biāo)準(zhǔn)氣 缸、真空吸盤、節(jié)流閥及氣管等所組成。24 / 271 ）過濾減壓閥氣壓傳動(dòng)，往往使用空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮后 存儲(chǔ)至專用的存儲(chǔ)單元，我通常稱之為氣源?？諝庵须y免會(huì)有油污、水蒸氣等等一些雜質(zhì)在 空氣壓縮的過程被吸入壓縮機(jī)當(dāng)中混合在氣源中。 為了設(shè)備更好的發(fā)揮性能，我們?cè)跉庠唇尤朐O(shè)備

5、之前 安裝了空氣過濾器，保證較清潔的空氣接入設(shè)備當(dāng) 中。如圖2-12所示 空氣過濾器。2）電磁閥工件由中間繼電器的常開點(diǎn)單獨(dú)控制電磁閥的通斷，使 落由氣缸升降、吸盤吸取或釋放3）真空發(fā)生器真空發(fā)生器：真空發(fā)生器產(chǎn)生真空的原理和傳統(tǒng)真空泵是不一樣的。它是讓壓縮空氣在泵體內(nèi)形成高速氣流，大家知道，氣體的流動(dòng)速度越高，當(dāng)?shù)氐臍怏w壓力就越低（從 柏努利方程可以得出），因此就具有越強(qiáng)的抽吸能力。真空發(fā)生器就是利用這種原理制 成的。正因?yàn)槿绱?，在同等真空抽氣量的情況下，真空發(fā)生器體積小，基本不用維護(hù)， 真正的無油，是一種既可靠效率又高的真空泵。真空發(fā)生器分單級(jí)真空發(fā)生器和多級(jí)真空發(fā)生器兩類，在消耗相同壓縮

6、空氣的條件下，多級(jí)真空發(fā)生器在標(biāo)準(zhǔn)大氣下的真空抽氣量一般是單級(jí)真空發(fā)生器的好幾倍，因此，多級(jí)真空發(fā)生器是真正高效率的真空泵。 真 空發(fā)生器的使用環(huán)境要求很簡(jiǎn)單，只要有壓縮空氣源，就可以使用真空發(fā)生器。圖 2-14所示。2.2.4畫出氣動(dòng)原理圖通過讀氣動(dòng)原理圖，了解氣動(dòng)回路各個(gè)器件的功能和作用，清楚氣動(dòng)回路的基本組 成，掌握雙軸位置控制系統(tǒng)氣動(dòng)回路的工作原理，如圖所示：1 .J星巾需總內(nèi)干選叱熱電）ACFT空蝌與人現(xiàn)更三LJ4一一.現(xiàn)W柝二1遼逆閾汛電抑他亙道、1,二 11 7 » 17 1j 11 1于W'R74fcd工匐11Q11 "MUr-,". A。

7、Ti 至士T二二1 1 T-F17口_- -二" * 2_民代*色亡金理 J tt #2.3控制要求2.3.1手動(dòng)操作控制吸盤完成吸取和釋放動(dòng)作，以達(dá)到平面抓取。提升、搬運(yùn)、下降、釋放工作目的。2.3.2自動(dòng)操作在格盤上將棋子放在如圖位置。3、硬件設(shè)計(jì)部分3.1結(jié)合電氣部分的組裝實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和隨機(jī)配套的電氣原理圖完成通電調(diào)試實(shí)驗(yàn)1）按照電氣原理圖和電氣部分組裝實(shí)驗(yàn)的說明檢查設(shè)備的接線是否正確。2）將開關(guān)電源上的電壓選擇開關(guān)撥至 230V AC檔。3）拔下電磁閥線圈電源的插頭。4）接入電源。5）用萬用表測(cè)量電源電壓是否符合設(shè)備要求（通常AV 220V左右）。6）閉合總開關(guān)。7）再用萬用表測(cè)

8、量開關(guān)電源輸出的電壓是否符合設(shè)備要求（通常DC 24M8）再測(cè)量電磁閥線圈電源電壓是否符合設(shè)備要求（通常DC 24功。9）確定以上接線及電源電壓符合設(shè)備要求后。切斷電源。10）將之前拔出的電磁閥線圈電源線插回原處。11）重新通電。12）通電調(diào)試完成，依據(jù)設(shè)備功能要求可以調(diào)試其他動(dòng)作。4、軟件設(shè)計(jì)部分網(wǎng)絡(luò) 啟動(dòng)肩動(dòng)曲0停止二21緊急停止111M0.1啟動(dòng)指示：口口6網(wǎng)絡(luò)2 停止停止0一1啟動(dòng)口一口緊總停止箱.1MOLCI停止指示:7/ I)M0.1一)網(wǎng)絡(luò)3自動(dòng)T1 3M0 7M06啟動(dòng)指示QQE行寸正;舊了 伽恨：口 U-II1I1 ' I1III1 / IC 號(hào))2捶棲0搖柄丫正;I

9、。，了州1方向P02II1，IC R )2搖柄丫正:舊*搖柄恨：口 0使能電。11，I1 / IC )主程序AlNT_U X PrUij_DV X PTuO_C：TRL A Pllji：l_MAN X PTlIlJ .I網(wǎng)絡(luò)4；軸莊制自動(dòng)：11.3M0.6M0.6啟動(dòng)指示:QU6搖柄曲：IOl£搖柄M正：1015M彷向皿3'I1I II1 / IC R )1捶柄在:IQL5捶柄函：1016M昉向:口013II1 , I( s )1搖柄M正:IQLS搖柄煙1OLEM唯能:QOLSH / I1 / IC )網(wǎng)第5口.雁塊小三SMOJC勉停止事止:如PTOOLCTRL ENl_ST

10、OPD_STOPDoneErrorC Poe-M2.0-VB518-VD5010111F.111網(wǎng)絡(luò)B11，"!、主程序k自動(dòng)性制A陋匚萬工 PTOCLADV A PTOO_CTRL A ptoo_man A PTOOj . 網(wǎng)絡(luò)6用就險(xiǎn)HE 僚身瞼：I1.7SMOLDptoolrunENSTARTVB524-Pr&ile DoneM23M5.(hAbortError-VB526JPrMle-VB529C_Step-VB533C Pos-VD5O14網(wǎng)絡(luò)7手動(dòng)控制板塊SMOLO二T 此M«N EN的步;11 2M01啟動(dòng)指示;3)6蹙急停止IIJ佛前陽(yáng)位;11 &a

11、mp;搖柄便仙710D00-RUNSpeed Ero匚PmVB51OVD50O6通后限位I1.7擺柄1慢11力T I1 PlLlL川'主專席 XX int_o,A PT0(LADy.A±T,pc_cTRL A PTOO.MAN A. ptoq|_lI網(wǎng)絡(luò)8SMO 0聚急停止；n J停止IQ1 4 I1 pPTO1_CTRL ENLSTOPD_STOPDone-M2 nError-V6522C Pos-VD5012網(wǎng)絡(luò)9SM0.0海左眼f立門4>4右限值門5MO.G自動(dòng)121 1 rPT01_RUN ENSTARTProfileDoneAbortErrorProfileC

12、_StepC Po5V6534-M5.0-M2.2-VB536-VB539-VB543-VD5016 I » I ”|尋春序乂 白幼畤需1 人 INT 口 人 PTOLdDU / F7口0_亡丁口1_ 人 PTOtLMMJ 人 PTDQjLd-P1O1_MAN EN網(wǎng)絳10 手動(dòng)控制噎氏 5MO.OI10000-RUNSpeed Eifdf匚FgVB5H VD500B網(wǎng)竽11 碗MO.O率1鋪I：0三端上院檢娜憶口瀚下施檢則:12.1加下降0 1.2T礴下懦撿則:自1 礴上端垃稠MQ 迎上升卬3L-d H-H，I-)網(wǎng)竽12 唳盎M0.0畸慢制：10.4氣壓傳感：區(qū)2蜉放:口1節(jié)山但

13、主程樂X自動(dòng)控制T & !慳匚口人刃口3;人更則目日工人.ag.Lb蜘lA_ET3L±lI網(wǎng)絡(luò)1 3 復(fù)位MOO 魂就傳感23復(fù)位:應(yīng)2復(fù)位指示:中.口誰定位傳感：層4M0.7網(wǎng)絡(luò)1*MOEM昉向:皿1網(wǎng)絡(luò)15M07M1 方向 6Q2-I IC £ )1網(wǎng)第1B 報(bào)警緊急僖1t11.1狼萼指示:Q1.1T，I()I I *1l4=i¥ X X INT 0 A PTOO ADV A PTOO CTRL X PTOO MAN X PTOOl < '網(wǎng)絡(luò)仃調(diào)用自動(dòng)啟動(dòng)指示二QEH自動(dòng)二口一 3自動(dòng)控制1 I1 I EN網(wǎng)絡(luò)18 初始復(fù)位啟卸)二1

14、口口M1Q0-II-C H )1M1 3-C閂) 1Mao-C R ) 1MaO-C R ) 1M7.QC K )1網(wǎng)絡(luò)19*主程序x自動(dòng)控制尺int_o x P丁口口 口口" A FT口口 CTRL K 4口口川口H A FT 口口 1 4 I網(wǎng)冢復(fù)位MHOM劣向期3-11""I-(R)1湖走跳感因潮瑜MT I_I FPTO1.ADVEN惟就牖12，津前雕：口£PT。刎ENM傷向QQ2f )1球下顆1；I21國(guó)上升Q13s)1網(wǎng)絡(luò)2 2?回上期鯽因觸定位傳感!23端定位傳感124M1.3TI_I I_I I_HT37M1.0T37 IN TON50-P

15、T WO msTII IZtt下除吐2(S )1型上升卬一3Y)iM10.0網(wǎng)絡(luò)3 嬲I37T38|IN TON133M1.130-PT 100 msMUT )吸取卬,4HO1網(wǎng)絡(luò)4雜上升:Q1.3T38I1< s )1T39M1.2T39/ |1|pN TON> PT 100 ms網(wǎng)絡(luò)5第一步方向便能網(wǎng)絡(luò)6Q。仔程序網(wǎng)絡(luò)7M0.0T39T43T46T50T55自動(dòng)*3他前限位：口由佛后限位：口.7PTOO.RUNENSTARTBrofileDoneM22AbortErrorLvB526JFWg“B529C_SteppB533C Ros-VD5014VB524-M5lO-網(wǎng)絡(luò)12T

16、40T41網(wǎng)絡(luò)14 汴T41T42ML6T42-pNTONi FT'l 0口 mPTOO_ADVENPT01_ADVENM1.6Y )理下降m.2Y兮,i*上升:QL3Y R )網(wǎng)絡(luò)15 釋放T42IIT43Ml.71T43-InTON1。- FT 100 加方Ml. 7< )釋放：QL存< § )1吸取:QI 4< R )1網(wǎng)絡(luò)17復(fù)位2M9,0M 昉向QR3T F-K)1PT01.ADVEN嗡定位傳感：I23微左眼位力PTOO.ADVENY軸定位傳感124誰前限位:I1.6TII1M1方向加2Y)1現(xiàn)下端檢則2J 碓上升"3A ICO1T44M

17、3.0網(wǎng)絡(luò)18 第二次搬運(yùn)T51T44一m TCN50- PTlOCimuM3.0魂下降2-C s )1瑞上升:QL31M9.0C R )1網(wǎng)絡(luò)19吸取T45-IN TON20-PTIOOmsM3.1r )釋放:QL5KR) 1吸取:QL4<s)1網(wǎng)絡(luò)20T45T46T46INTON"網(wǎng)絡(luò)21網(wǎng)絡(luò)22T46T47M3 3：3：n -100 ms網(wǎng)絡(luò)23T46T48M34bM3.2< )M3.3<117M3.4<INTONPT1 00 msT4770-T48INTONPT1 口口 rm網(wǎng)絡(luò)26 ZFT48T49INTONT45M3 5501 0口 ms網(wǎng)絡(luò)27T

18、49T50M3.6M3.5<球下降:QL2Y $ )布上升二Q12Y R）T50INTON10-1CI 口 m 苫M3.6<唳取:QL4< 口）1ZCXI/ LCXIsAsooldNW >05-(S ) 一 丁E5本3將 LZ三呆密悲修用(十Z呂一色4Q壇- - T二再星W菱mz一宜也坦眼?(工)一 一 TSD 一疸 § iZ目則s f網(wǎng)絡(luò)30 第H大搬運(yùn)24 / 27T52T53M4.1T53Tn TON50-PT 100 msM4.1率下降：Q1.2Y 5 )1率上升:Q1.3Y R )1M8.0Y R )1網(wǎng)絡(luò)31吸刖T53T54M4.2T54IN TO

19、NgO-PT 100 msM4.2< )祥波Qi 5< R)1吸取汩14< $ )1網(wǎng)絡(luò)32 Z_tM4 3網(wǎng)絡(luò)33T55向口。一3Ml方向QQ2Y*,網(wǎng)絡(luò)34T55T56M4.4INTONPT100 msT56.M4.4h上升二口1一3< s )M4.3T55|pNTON配 PT1Q0 -網(wǎng)絡(luò)35T55T57I，M4 537-PTT57INTONM4.5< )C H >貨LD迪汕SUI tIdN01Nl6S16S18S1g魅 GE雷國(guó)Ch>-£ “hth 甲匕C ； AS LD WiILZC A9 t?Nnuj OOLid -0GNOlNl 8S18S1II-9S1Z 8E壽網(wǎng)