光機(jī)電氣一體化綜合實(shí)訓(xùn)平文獻(xiàn)綜述(編輯修改稿)
2025-07-14 12:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。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，在各個國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。 氣動系統(tǒng)氣壓傳動和控制是生產(chǎn)過程自動化和機(jī)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(fù)運(yùn)動。 工程實(shí)際中，這種運(yùn)動形式應(yīng)用最多，如許多機(jī)器或設(shè)備上傳送裝置、產(chǎn)品加工時工件進(jìn)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(yùn)動形式，其中氣缸作為執(zhí)行元件是完成直線運(yùn)動最佳形式。但有些氣動執(zhí)行元件也可以作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，如擺動氣缸（擺動角度可達(dá)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(jìn)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(shè)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(fù)合傳動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能（3）合理設(shè)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(xué)、氣動系統(tǒng)動力學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，運(yùn)用計算機(jī)仿真技術(shù)，可對氣動系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)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(fù)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(yīng)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(jìn)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(xué)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(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛。4 典型設(shè)計案例 基于PLC的步進(jìn)電機(jī)行程控制此設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩大部分，控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機(jī)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(shí)現(xiàn)精確定位。 系統(tǒng)硬件設(shè)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(diǎn)。它具有體積小、功能強(qiáng)、性價比高等優(yōu)點(diǎn)，而且具有高速脈沖輸出功能，可以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位任務(wù)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器采用BD36Fb，它采用了先進(jìn)的控制技術(shù)并實(shí)現(xiàn)了電流的精密傳感和控制，從而達(dá)到了低速運(yùn)行平穩(wěn)、角度細(xì)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(lǐng)域。步進(jìn)電機(jī)采用90BF003三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，步距角為1．5o／30。驅(qū)動器的面板上有10個撥位開關(guān)，第4，5，6位選擇細(xì)分模式，如表41所示。表41 步進(jìn)電機(jī)控制表驅(qū)動器細(xì)分設(shè)定后電機(jī)的步距角等于電機(jī)的整步步距角除以細(xì)分?jǐn)?shù)。例如細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)為5，驅(qū)動步距角是1．50的步進(jìn)電機(jī)，其細(xì)分步距角為1．5／5=。第1,2位撥位開關(guān)用來選擇電流，如表42所示：表42 電流設(shè)定PLC與步進(jìn)電機(jī)的連接如圖41所示。其中，QO．0作為高速脈沖輸出口，與步進(jìn)電機(jī)傳動器的CP相連；Q0．1輸出方向信號，與CW相連，當(dāng)QO．1的輸出電平發(fā)生變化時，電機(jī)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(jī)響應(yīng)CP端輸入脈沖運(yùn)行，CP端沒有信號時，電機(jī)處于半流鎖定狀態(tài)；EN端懸空時，驅(qū)動器切斷電機(jī)各相的電流使電機(jī)軸處于自由狀態(tài)，此時，步進(jìn)脈沖CP將不被響應(yīng)。 圖41 PLC與步進(jìn)電機(jī)的連接 PLC脈沖控制方案在定位移動過程中，刀具不進(jìn)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)上述過程可以使步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率相同，而脈沖當(dāng)量不同，但這種方法需要兩套變速機(jī)構(gòu)。為了節(jié)省硬件設(shè)備，同時考慮步進(jìn)電機(jī)的啟動是一個加速過程，為了維護(hù)電機(jī)及其驅(qū)動設(shè)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(dāng)量不變，改變脈沖頻率的方
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