【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)工作正常、安全可靠的最至關(guān)重要的。因此，控制系統(tǒng)的程序必須與現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直至達(dá)到要求為止。（8）完善系統(tǒng)。 圖22 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 3 系統(tǒng)的硬件選型本系統(tǒng)由PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器、觸摸屏、光電傳感器等元器件組成，本章主要對(duì)系統(tǒng)中元器件進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 PLC選型 PLC的選型PLC 是控制系統(tǒng)的控制部分相當(dāng)于人的大腦，正確的選擇PLC，對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)性能起著重要的作用。PLC的選擇包括：（1）I/O點(diǎn)數(shù)的估算，總輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)=輸入點(diǎn)數(shù)+輸出點(diǎn)數(shù)，預(yù)留+10%～20% I/O 備用；（2）存儲(chǔ)器容量的估算，總內(nèi)存容量=開關(guān)量點(diǎn)數(shù)10＋模擬量點(diǎn)數(shù)150； （3）控制方式的選擇，包含：運(yùn)算方式、控制方式、通信方式、編程方式、診斷方式、處理速度；（4）機(jī)型的選擇，包含：PLC型號(hào)、輸入輸出模塊的選擇、開關(guān)電源的選擇、冗余模塊功能的選擇、再考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)惠性；因此考慮到輸入輸出點(diǎn)數(shù)和總內(nèi)存容量，選用臺(tái)達(dá)EH系列PLC以及其I/O擴(kuò)展模塊作為主體控制設(shè)備。同時(shí)PLC對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的控制方式為脈沖+方向控制。該系列PLC有如下特點(diǎn)：（1） 優(yōu)異的運(yùn)算效能，內(nèi)部自帶很多輔助指令簡單，效率高 （2）簡易通訊功能，直接可以通過USB與RS232轉(zhuǎn)接口進(jìn)行下載程序（3）支持運(yùn)動(dòng)控制和速度控制指令，搭配高速脈沖輸出功能，輕易達(dá)成兩軸同動(dòng)的控制要求。（4）可搭配多樣化擴(kuò)充模組和功能卡，滿足不同用戶要求。全新的特殊擴(kuò)展模塊，可大大減少PLC CPU與擴(kuò)展模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，從而大大提升效率。綜上所述，初步確定選用臺(tái)達(dá)DVP32ES200T PLC主機(jī)一臺(tái)，擴(kuò)展模塊DVP 32HP00T一臺(tái)作為系統(tǒng)的控制主體。 （1）DVP32ES200T PLC簡介ES系列主機(jī)40點(diǎn)，16in/16out最大I/O點(diǎn)數(shù)：16點(diǎn)指令執(zhí)行速度：（基本指令）通信部：內(nèi)建RS232與RS485，相容ModbusASCII/RTU通信協(xié)議內(nèi)存容量高達(dá)16 K Steps交流電源，電晶體輸出支持2組AB相200KHz脈沖輸出（Y0，Y1）、（Y2，Y3），2點(diǎn)200KHz脈沖輸出YY6LN+24V24GS/SX0X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13X14X15X16 DVP32ES200TUP0ZP0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7UP1ZP1Y10Y12Y13Y14Y15Y16Y17圖311 DVP_40EH00T2端子排 PLC的電源連接鑒于上文介紹的PLC型號(hào)特性，PLC連接時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）PLC都是交流電源，L、N都接220V交流電源（2）主機(jī)和擴(kuò)展模塊都是電晶體輸出類型，輸出公共端C全部接地（0V）；（3）輸入端以SINK模式配線，將S/S端接+24V直流電源；（4）其余接地端和24G共地（0V）。 伺服電機(jī)的選型伺服電機(jī)（servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力源。伺服電機(jī)可使控制的速度，位置精度都非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。每種型號(hào)電機(jī)的規(guī)格項(xiàng)內(nèi)均有額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩及電機(jī)慣量等參數(shù)，各參數(shù)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩及負(fù)載慣量間必定有相關(guān)聯(lián)系存在，選用電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)符合負(fù)載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)條件要求，如加速度的快慢、機(jī)構(gòu)的重量、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式（水平、垂直、旋轉(zhuǎn)）等；運(yùn)動(dòng)條件與電機(jī)輸出功率無直接關(guān)系，但是一般電機(jī)輸出功率越高，相對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩也會(huì)越高。因此，影響電機(jī)的選用不僅僅是機(jī)構(gòu)的重量，也有來之運(yùn)動(dòng)條件的影響。慣量越大時(shí)，需要越大的加速及減速轉(zhuǎn)矩，加速及減速時(shí)間越短時(shí)，也需要越大的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。依下列步驟進(jìn)行伺服電機(jī)選型：（1）確定負(fù)載機(jī)械的運(yùn)行條件，主要是考慮加/減速的快慢、運(yùn)動(dòng)控制速度、機(jī)械構(gòu)造的重量、機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式等。（2）根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)行要求選用合適的負(fù)載慣量計(jì)算公式，用來計(jì)算機(jī)構(gòu)的負(fù)載慣量。（3）根據(jù)負(fù)載慣量與伺服電機(jī)慣量預(yù)選定幾種電機(jī)型號(hào)進(jìn)行對(duì)比。（4）結(jié)合預(yù)選的電機(jī)慣量與負(fù)載慣量，計(jì)算出加、減速轉(zhuǎn)矩。（5）根據(jù)電機(jī)的配置方式、摩擦系數(shù)、運(yùn)行效率、負(fù)載重量計(jì)算出負(fù)載轉(zhuǎn)矩。（6）初步選定的電機(jī)輸出最大轉(zhuǎn)矩必須大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩+加/減速轉(zhuǎn)矩；如果不符合條件要求，必須選用其他型號(hào)電機(jī)并用計(jì)算值來驗(yàn)證是否符合設(shè)計(jì)要求。（7）初步選定的電機(jī)的 額定轉(zhuǎn)矩 連續(xù)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩，如果不符合條件要求，必須選用其他型號(hào)電機(jī)并用計(jì)算值來驗(yàn)證是否符合設(shè)計(jì)要求。（8）完成選定。在實(shí)際應(yīng)用的選擇設(shè)計(jì)中，要注意這些方面的特性合理選擇伺服電機(jī)。本系統(tǒng)中X軸的伺服電機(jī)為ASDB0421B2 , Y軸方向?yàn)锳SDB0421B2(10)轉(zhuǎn)速與實(shí)際位置的計(jì)算一分鐘頻率247。磁極對(duì)數(shù)（1轉(zhuǎn)差率）60（秒）50（HZ）247。磁極對(duì)數(shù)=同步轉(zhuǎn)速比如6極電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速=3000247。3=1000轉(zhuǎn)/min，三相異步電動(dòng)機(jī)大約960轉(zhuǎn)左右此時(shí)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速只和脈沖發(fā)送的頻率有關(guān)系，因?yàn)榇藭r(shí)PLC 發(fā)送10000個(gè)脈沖電機(jī)旋轉(zhuǎn)1圈。如果電齒輪比為1， 25轉(zhuǎn)/秒，所以PLC的脈沖發(fā)送頻率就是 2510000脈沖/秒（也就是250K赫茲）。電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩（轉(zhuǎn)矩）公式電機(jī)有個(gè)共同的公式，P=MN/9550P為額定功率，M為額定力矩值，N為額定轉(zhuǎn)速，所以確定電機(jī)功率和額定轉(zhuǎn)速就可以得出額定力矩大小。注意P的單位是KW,N的單位是R/MIN(RPM),M的單位是NM扭矩和力矩完全是一個(gè)概念，是力和力臂長度的乘積，單位NM(牛頓米)比如一個(gè)電機(jī)輸出扭矩20NM，在離輸出軸1M的地方（力臂長度1M），可以得到20N的力；如果在離輸出軸100M的地方（力臂長度100M），電機(jī)轉(zhuǎn)速公式：n＝60f/P(n＝轉(zhuǎn)速，f＝電源頻率，P＝磁極對(duì)數(shù))扭矩公式：T=9550P/nT是扭矩，單位Nm P是輸出功率，單位KWn是電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min扭矩公式：T=973P/nT是扭矩，單位KgmP是輸出功率，單位KWn是電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min 伺服驅(qū)動(dòng)器選型伺服電機(jī)必須有驅(qū)動(dòng)器才能旋轉(zhuǎn)，一組伺服電機(jī)由電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器匹配組成，由制造廠家將電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器匹配到最佳狀態(tài)，用戶最好不要隨意混合搭配。如下表所示，紅線框表示本系統(tǒng)選擇的伺服驅(qū)動(dòng)器和所對(duì)應(yīng)的伺服電機(jī)型號(hào)。圖331 伺服驅(qū)動(dòng)器型號(hào)本系統(tǒng)選用功能齊全的臺(tái)達(dá)B系列伺服驅(qū)動(dòng)器，其特點(diǎn)為：（1）多樣化地模式控制，位置/速度/扭矩控制，外部寸動(dòng)功能等（2）性能優(yōu)異，通訊功能強(qiáng)大（3）內(nèi)含簡易編碼器，可進(jìn)行位置，速度反饋，可做單軸定位控制本設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用臺(tái)達(dá)ASDAAB系列伺服驅(qū)動(dòng)分別與相應(yīng)的伺服電機(jī)配合完成兩個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)控制。X軸的伺服電機(jī)為ECMA_C 30401ES，與之相匹配的驅(qū)動(dòng)為ASDA0121AB, Y軸方向?yàn)镋CMA_C 30602ES, 與之相匹配的驅(qū)動(dòng)為ASDA0221AB。 驅(qū)動(dòng)器端子說明圖332 驅(qū)動(dòng)器端子說明