【正文】 ................... 29 5 結(jié)束語 ....................................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 30 致謝 .............................................................................................................................. 30 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 S7200 本體控制步進(jìn)電機(jī) 4 1 課題提出 隨著微電子和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個行業(yè)的控制領(lǐng)域都將有廣泛應(yīng)用。而現(xiàn)在的可編程控制器 (通常稱 PLC) 是一種工業(yè)控制計算機(jī)，具有模塊 化結(jié)構(gòu)、配置靈活、高速的處理速度、精確的數(shù)據(jù)處理能力、多種控制功能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和優(yōu)越的性價比等性能，能充分適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，簡單易懂，操作方便，可靠性高，是目前廣泛應(yīng)用的控制裝置之一。 控制步進(jìn)電機(jī)最重要的就是要產(chǎn)生出符合要求的控制脈沖。西門子 PLC 本身帶有高速脈沖計數(shù)器和高速脈沖發(fā)生器，其發(fā)出的頻率最大為 10KHz，能夠滿足步進(jìn)電動機(jī)的要求。對 PLC 提出兩個特性要求。一是在此應(yīng)用的 PLC 最好是具有實時刷新技術(shù)的 PLC，使輸出信號的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫芝或更高。其目的是使脈沖能有較高的分配速度，充分利用步進(jìn)電機(jī)的速 度響應(yīng)能力，提高整個系統(tǒng)的快速性。二是 PLC 本身的輸出端口應(yīng)該采用大功率晶體管，以滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù)十伏脈沖電壓、數(shù)安培脈沖電流的驅(qū)動要求。如下圖所示： PLC 控制具有以下優(yōu)點： 1)功能強(qiáng)，性能價格比高 一臺小型 PLC 內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件（如計時器，計數(shù)器，繼電器等），有很強(qiáng)的功能，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價格比。 2)硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) 3)可靠性 高，抗干擾能力強(qiáng) 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障， PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/101/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。 PLC 采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時間達(dá)到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場， PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。 4)系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少 PLC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、PLC 步進(jìn)電機(jī) 輸入信號 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 S7200 本體控制步進(jìn)電機(jī) 5 計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。 PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。 PLC 的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過PLC 上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少得多。 5)編程方法簡單 6)維修工作量少，維修方便 7)體積小，能耗低 8)與時俱變，能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊 9)對未來機(jī)械升級很方便 2 以機(jī)械手為例的步進(jìn)控制設(shè)計 機(jī)械手控制部分和功能的介紹 機(jī)械手的三個坐標(biāo) X,Y,Z 分別由兩臺步進(jìn)電機(jī)和一個氣缸組成。 X 軸由步進(jìn)電機(jī) M1 通過絲桿驅(qū)動，行程開關(guān) SQ1 為 X 軸參考點， SQ3 為 X 軸的左限位開關(guān)， SQ4 為 X 軸的右限位開關(guān) 。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 S7200 本體控制步進(jìn)電機(jī) 6 Z 軸由步進(jìn)電機(jī) M2 通過絲桿驅(qū)動， SQ2 為 Z 軸參考點開關(guān)， SQ5 為 Z 的下限位開關(guān)， SQ6 為 Z 軸上限位開關(guān)。 機(jī)械手的功能 1） 機(jī)械手的功能是將工件從 Pos1 的位置抓取放到 Pos2 的位置。 2） 再由推料氣缸推到 Pos3 的位置。 3） B6 接近開關(guān)檢測 Pos1 位是否有工件； 4） B7 接近開關(guān)檢測 Pos2 位是否有工件； 5） B8 接近開關(guān)檢測 Pos3 位是否有工件。 控制要求 本設(shè)計是采用是 S7 200 控制步進(jìn)電機(jī)控制要求如下 : 1） X 軸上有三個限位開關(guān)， Z 軸有三個限位開關(guān)； 2） X 軸先回參考點， Z 軸會參考點，； 3） X 軸運動到 POS1 的位置，完成相應(yīng)動作后， Z 軸下降，抓取物品后， Z軸上升，最后 X 軸運動到 POS2 的位置， Z 軸將下降將物品放下，然后 Z,Y,X 先后軸回零點； POS1~POS3 的位置如下圖 21 所示： 圖 21 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 S7200 本體控制步進(jìn)電機(jī) 7 3 步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動器 步進(jìn)電動機(jī)是一種將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移或者線位移的數(shù)模轉(zhuǎn)換元件。在經(jīng)歷了一個大的發(fā)展階段后，目前其發(fā)展趨于平緩。然而，由于電動機(jī)的工作原理和其它電動機(jī)有很大的差別， 具有其它電動機(jī)所沒有的特性。因此，沿著小型、高效、低價的方向發(fā)展。步進(jìn)電動機(jī)由此而得名。步進(jìn)電動機(jī)的運行是在專用的脈沖電源供電下進(jìn)行的，其轉(zhuǎn)子走過的步數(shù)，或者說轉(zhuǎn)子的角位移量，與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比。另外，步進(jìn)電動機(jī)動態(tài)響應(yīng)快，控制性能好，只要改變輸入脈沖的順序，就能方便地改變其旋轉(zhuǎn)方向。這些特點使得步進(jìn)電動機(jī)與其它電動機(jī)有很大的差別。因此， 步進(jìn)電動機(jī)的上述特點，使得由它和驅(qū)動控制器組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既具有較高的控制精度，良好的控制性能，又能穩(wěn)定可靠地工作。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 1） DM402/402A 定義 上排端子 下排端子 引腳序號 DMD402/402A 引腳序號 DMD402 DMD402A 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 S7200 本體控制步進(jìn)電機(jī) 8 1 B 1 Ena Ena 2 B+ 2 Ena+ 3 A 3 dir Dir 4 A+ 4 pul Dir+ 5 DC+ 5 Pul 6 DC 6 Pul+ 2） 控制端子 信號 功能 Pul Pul+/Pul 脈沖信號：此光隔輸入端導(dǎo)通一次；電機(jī)一次步進(jìn)。步進(jìn)量取決于細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置。 Dir Dir+/Dir 方向信號：此光隔輸入端用于改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向，實際轉(zhuǎn)向還 取決于電機(jī)繞組的聯(lián)接情況。 Com 光隔電源： +5V 為各光電輸入端提供電流，也可用更高的電源電壓，介就采取限流措施，使流過光隔的電流不超過15mA Ena Ena+/Ena 使能信號：此光隔輸入端用于使能 /禁止驅(qū)動器的輸出部分，光耦導(dǎo)通時電機(jī)相電流被切斷，轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（即脫機(jī)）；光耦不導(dǎo)通為使