光機電氣一體化綜合實訓平文獻綜述(編輯修改稿)
2025-07-14 12:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領域都有應用。 氣動系統(tǒng)氣壓傳動和控制是生產(chǎn)過程自動化和機械化最有效手段之一，工作介質(zhì)為壓縮空氣。氣動執(zhí)行元件主要用于作直線往復運動。 工程實際中，這種運動形式應用最多，如許多機器或設備上傳送裝置、產(chǎn)品加工時工件進給、工件定位和夾緊、工件裝配以及材料成形加工等都是直線運動形式，其中氣缸作為執(zhí)行元件是完成直線運動最佳形式。但有些氣動執(zhí)行元件也可以作旋轉(zhuǎn)運動，如擺動氣缸（擺動角度可達360176。）。單個氣動元件（如各種類型氣缸和控制閥）都可以看成是模塊式元件，進行組合，形成一個用于完成某一特定作業(yè)控制回路。氣動設備常常是由少量氣動元件和若干個氣動基本回路組合而成。氣動系統(tǒng)節(jié)能尤為重要，可從以下幾方面入手：（1）從壓縮空氣 生產(chǎn)、處理、輸送、分配 整個氣源系統(tǒng)全盤考慮，采取綜合措施。（2）采用氣—電或氣—液復合傳動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)節(jié)能（3）合理設計氣動系統(tǒng)、擇優(yōu)選取和合理使用氣動元件，減少耗氣量（4）把氣動流體力學、氣動系統(tǒng)動力學理論與實驗相結(jié)合，運用計算機仿真技術，可對氣動系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，擇優(yōu)選取最佳參數(shù)（5）氣動系統(tǒng)中使用不同工作壓力（6）重復利用無桿腔的有壓空氣使活塞返回，變雙程耗氣為單程耗氣目前氣動系統(tǒng)應用日益廣泛，并逐漸向小型化、集成化、組合化、智能化、精密化、高速化、無油、無味、無菌化、高壽命、高可靠性和自診斷功能等方向發(fā)展。 光電傳感器光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電式傳感器有很多種類，其中，光敏二極管是最常見的光傳感器。光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的功能外，還有對電信號放大的功能。 光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器，光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構簡單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測和控制中應用非常廣泛。4 典型設計案例 基于PLC的步進電機行程控制此設計包括硬件設計和軟件設計兩大部分，控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向，實現(xiàn)精確定位。 系統(tǒng)硬件設計本系統(tǒng)選用S7．200系列的CPU 222作為主控單元，它有8輸入／6輸出，I／O共計14點。它具有體積小、功能強、性價比高等優(yōu)點，而且具有高速脈沖輸出功能，可以驅(qū)動步進電機實現(xiàn)準確定位任務。步進電機驅(qū)動器采用BD36Fb，它采用了先進的控制技術并實現(xiàn)了電流的精密傳感和控制，從而達到了低速運行平穩(wěn)、角度細分均勻、高速力矩大的效果，是一種高性能、小體積、低價格的驅(qū)動器。適用于精密測量、精確定位等領域。步進電機采用90BF003三相反應式步進電機，步距角為1．5o／30。驅(qū)動器的面板上有10個撥位開關，第4，5，6位選擇細分模式，如表41所示。表41 步進電機控制表驅(qū)動器細分設定后電機的步距角等于電機的整步步距角除以細分數(shù)。例如細分數(shù)設為5，驅(qū)動步距角是1．50的步進電機，其細分步距角為1．5／5=。第1,2位撥位開關用來選擇電流，如表42所示：表42 電流設定PLC與步進電機的連接如圖41所示。其中，QO．0作為高速脈沖輸出口，與步進電機傳動器的CP相連；Q0．1輸出方向信號，與CW相連，當QO．1的輸出電平發(fā)生變化時，電機改變旋轉(zhuǎn)方向；QO．2與使能端EN相連。EN端外加低電平時，電機響應CP端輸入脈沖運行，CP端沒有信號時，電機處于半流鎖定狀態(tài)；EN端懸空時，驅(qū)動器切斷電機各相的電流使電機軸處于自由狀態(tài)，此時，步進脈沖CP將不被響應。 圖41 PLC與步進電機的連接 PLC脈沖控制方案在定位移動過程中，刀具不進行切削，為了減少時間，提高效率，要求快速移動，而在接近定位點時，為了保證定位精度則要降低速度，即定位過程分為粗定位階段和精定位階段。實現(xiàn)上述過程可以使步進電機的脈沖頻率相同，而脈沖當量不同，但這種方法需要兩套變速機構。為了節(jié)省硬件設備，同時考慮步進電機的啟動是一個加速過程，為了維護電機及其驅(qū)動設備，要求驅(qū)動脈沖頻率線性增加，所以本系統(tǒng)采用脈沖當量不變，改變脈沖頻率的方
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