【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 個(gè)角度而位于新的磁場(chǎng)方向上，被激勵(lì)相的順序決定了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向。永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)消耗功率小，步距角較大。缺點(diǎn)是啟動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率較低。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在定、轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)外表面上設(shè)有按一定規(guī)律分析的相近齒槽，利用這兩種齒槽的相對(duì)位置變化引起磁路磁阻的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角可做到 1176?！?5176。，甚至更小，精度容易保證，起動(dòng)和運(yùn)動(dòng)頻率較高，但消耗較大，效率較低。永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。是永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兩者的結(jié)合，并兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源由變頻脈沖信號(hào)源、脈沖分配器及脈沖放大器組成，由驅(qū)動(dòng)電源向電機(jī)繞組提供脈沖電流。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能決定于電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電源間的良好配合。選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實(shí)際工作過(guò)程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般的說(shuō)最大靜力矩 大的電maxMj機(jī)，負(fù)載力矩大。選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到設(shè)備所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲杠導(dǎo)程，二是可以通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)來(lái)完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。選擇功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣性和設(shè)備要求的啟動(dòng)頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足快速移動(dòng)的需要。選擇步進(jìn)電機(jī)需要進(jìn)行以下計(jì)算：三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9（1）計(jì)算電機(jī)的步距角比，根據(jù)所要求脈沖當(dāng)量，步距角 θ 計(jì)算如下： ???? 式中：S絲杠螺距(mm) Δ(mm/脈沖) i減速比（2）計(jì)算電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 M 33???? ??π η△ 式中：F啟動(dòng)單元負(fù)載(N) η 傳動(dòng)系統(tǒng)總效率(此處先以 1 帶入)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以選擇 17HS001 電機(jī)。17HS001 電機(jī)的具體參數(shù)如表 所示。 表 42HS003 步進(jìn)電機(jī)電氣技術(shù)數(shù)據(jù)電機(jī)型號(hào)相數(shù) 步距角相電流驅(qū)動(dòng)電壓最大靜轉(zhuǎn)矩相電阻相電感重量配套驅(qū)動(dòng)器17HS001 2 176。ADC24VNmΩmHKgST2HB02X與該步進(jìn)電機(jī)相匹配的驅(qū)動(dòng)器為 ST2HB02X 驅(qū)動(dòng)器。ST2HB02X 驅(qū)動(dòng)器采用 MicrosChip 芯片，采用新型的雙極性恒相流驅(qū)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)最大 64 細(xì)分高性能驅(qū)動(dòng)，適合驅(qū)動(dòng) 2A。以下 42 系列，57 系列兩相混合式步進(jìn)電機(jī)。廣泛應(yīng)用于各種數(shù)控機(jī)床，紡織機(jī)械，噴繪機(jī)，疲勞測(cè)試機(jī)等用戶希望成本低，低振動(dòng)，高精度，高速度的場(chǎng)合。技術(shù)參數(shù)：型號(hào) ST2HB02X相 數(shù)：二相工作電壓：DC(1040)V 驅(qū)動(dòng)電流：DC()A 驅(qū)動(dòng)方式：全橋雙極恒相流驅(qū)動(dòng)電流設(shè)置： 分度細(xì)分功能：相電流不高于 2A/相的兩相，四相混合式步進(jìn)電機(jī)冷卻方式：散熱器(安裝在通風(fēng)良好的場(chǎng)合)環(huán)境溫度：0～50℃三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10尺寸/重量：1307333mm/280g 其他輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為保證機(jī)械手重復(fù)定位精度，對(duì)機(jī)械手每工作循環(huán)提出返回原點(diǎn)校零位要求。在初始位置添置限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)觸及時(shí)發(fā)出已達(dá)原點(diǎn)命令，停止遠(yuǎn)動(dòng)。同時(shí)鎖定繼續(xù)前進(jìn)行動(dòng)，能且只能反向運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)因故障或暴力操作造成的超程保護(hù)功能。非原點(diǎn)端只作超程保護(hù)不作為定位。圖 傳動(dòng)絲杠示意圖操作面板以貼近人們?nèi)粘９ぷ髁?xí)慣、符合人體工程學(xué)、方便工作人員直接操作、反應(yīng)自動(dòng)工作狀態(tài)為原則，與后文 I/O 采用方案相匹配，進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖 所示。該機(jī)械手工作方式有手動(dòng)、單步、單周期、連續(xù)工作(自動(dòng))四種形式。具體有原點(diǎn)、路徑關(guān)鍵點(diǎn)、報(bào)警指示、工作狀態(tài)指示等功能。下面操作面板說(shuō)明如下：設(shè)備原點(diǎn)：機(jī)械手的設(shè)備原點(diǎn)。任何停止?fàn)顟B(tài)，旋轉(zhuǎn)旋鈕到原點(diǎn)，啟動(dòng)回原點(diǎn)按鈕，機(jī)械手回到了原點(diǎn)。手動(dòng)方式：各自的按鈕使各個(gè)負(fù)載單獨(dú)接通或斷開(kāi)。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)按操作者的指令進(jìn)行動(dòng)作。同時(shí)也負(fù)責(zé)起自動(dòng)工作方式中每一工步目的記錄保存工作。單步：旋鈕旋轉(zhuǎn)單周期工作，按動(dòng)一次啟動(dòng)按鈕，進(jìn)行一個(gè)工步。單周期：旋鈕旋轉(zhuǎn)單周期工作，按動(dòng)一次啟動(dòng)按鈕，進(jìn)行一個(gè)周期。連續(xù)工作(自動(dòng)狀態(tài))：在用戶原點(diǎn)，旋鈕旋轉(zhuǎn)自動(dòng)，按動(dòng)啟動(dòng)按鈕連續(xù)反復(fù)進(jìn)行，途中按動(dòng)停止按鈕，運(yùn)行到原定后停止。LED 指示燈：狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示。電源和急停按鈕與 PLC 工作無(wú)關(guān)。該按鈕使用來(lái)接通或斷開(kāi) PLC 外部負(fù)載的電源。 三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 操作面板示意圖三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第三章 軟件設(shè)計(jì) 總體流程圖的設(shè)計(jì)圖 工作流程圖 本機(jī)械手采用點(diǎn)位控制，我們可將整個(gè)運(yùn)動(dòng)看作折線運(yùn)動(dòng)，每一步動(dòng)作歸納為參數(shù)不同的點(diǎn)位之間動(dòng)作。以起點(diǎn)作為參考點(diǎn)，通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)，得到目的點(diǎn)位置。手動(dòng)操作機(jī)械手從參考點(diǎn)到達(dá)目的點(diǎn)后，保存目的點(diǎn)的相對(duì)特征參數(shù)，并對(duì)每一步保存的參數(shù)進(jìn)行列表管理。實(shí)現(xiàn)手動(dòng)模式下點(diǎn)位輸入，自動(dòng)模式查表“仿行”運(yùn)動(dòng)。手動(dòng)設(shè)置好以后就可以按預(yù)先設(shè)置自動(dòng)運(yùn)行。核心思想：記錄關(guān)鍵點(diǎn)，構(gòu)造工作路徑和狀態(tài)?，F(xiàn)就四工位作以下說(shuō)明。用戶在手動(dòng)原點(diǎn)狀態(tài)下，控制機(jī)械手至 A 點(diǎn)位(到 A 點(diǎn)的路徑可制定中間點(diǎn)實(shí)現(xiàn)繞行)，按下保存，記錄該店重要參數(shù)。之后控制機(jī)械手到 B 點(diǎn)位夾取工件，同時(shí)記錄機(jī)械手位置及加緊位置，為簡(jiǎn)化過(guò)程，可在 A 點(diǎn)設(shè)置機(jī)械手張開(kāi)，B點(diǎn)設(shè)置夾緊?？刂茩C(jī)械手移動(dòng)，同前所述記錄關(guān)鍵點(diǎn)位，到 D 點(diǎn)放下工件。再用同樣的方法到下一工位進(jìn)行操作。 三菱 PLC 的選擇 三菱 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則滿足被控制對(duì)象的控制要求考慮將來(lái)的發(fā)展的需要，PLC 選用功能較強(qiáng)的新產(chǎn)品，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊Ｏ到y(tǒng)安全、可靠。盡可能簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用與維護(hù)方便。具有較高的性價(jià)比。 三菱 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟分析被控對(duì)象，提出控制要求。三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13確定輸入、輸出設(shè)備。確定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)，選擇 PLC 機(jī)型。分配 I/O 點(diǎn)數(shù)，繪制 PLC 控制系統(tǒng)輸入、輸出端子接線圖。程序設(shè)計(jì)，繪制工作循環(huán)圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。程序調(diào)試。先進(jìn)行模擬調(diào)試，再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試；先進(jìn)行局部、分段調(diào)試，再進(jìn)行整體、系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試過(guò)程結(jié)束，整理技術(shù)資料，投入使用。圖 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟流程圖 三菱 PLC 品牌選擇世界上生產(chǎn) PLC 的廠商有數(shù)百家，構(gòu)成美國(guó)、歐洲和日本三大技術(shù)陣營(yíng)，其代表機(jī)型有美國(guó)羅克韋爾(Rockwell)自動(dòng)化公司所屬的 AB(AllenBradley)公司生產(chǎn)的 PLC5 系列 PLC、GEFanuc 公司生產(chǎn)的 90TM30 系列和 90YM70 系列的 PLC、德國(guó)西門(mén)子(Siemens)公司生產(chǎn)的 S5 系列 PLC 和 S7 系列 PLC，日本三菱公司生產(chǎn)的 FX 系列、A 系列、Q 系列 PLC、歐姆龍公司生產(chǎn)的 CS 系列、從200 系列、CPM 系列 PLC。三大技術(shù)陣營(yíng)的 PLC 在程序表達(dá)形式、功能及用法上有很大的差異。熟悉三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14西門(mén)子 S5 系列 PLC 的人都知道，他是采用機(jī)構(gòu)化編程的方法，盡管他也設(shè)有梯形圖、邏輯圖等多種其他編程語(yǔ)言，但少許復(fù)雜一點(diǎn)的問(wèn)題就必須采用語(yǔ)句表，通過(guò) STEP5 語(yǔ)言，調(diào)用各種功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而美國(guó) AB 公司的 PLC5 系列可編程控制器則與西門(mén)子 S5 系列 PLC 相去甚遠(yuǎn)，AB 的 PLC5 根本就沒(méi)有語(yǔ)句表，他所有的程序都要依靠梯形圖編制，因而 AB 的梯形圖與西門(mén)子的梯形圖在形式、功能及用法上相差很大。日本的微型小型 PLC 產(chǎn)品是非常有特色的，他對(duì)梯形圖、語(yǔ)句表并重，而且配置了包括功能指令在內(nèi)的功能很強(qiáng)的指令系統(tǒng)用戶常常會(huì)發(fā)現(xiàn)，同一個(gè)應(yīng)用問(wèn)題，選用日本的小型 PLC 產(chǎn)品就能解決，而用歐美產(chǎn)品常要選用中型乃至大型 PLC 才行。這主要是歐美小型 PLC 產(chǎn)品指令系統(tǒng)太弱所制。日本的 PLC 技術(shù)是由美國(guó)引進(jìn)的，因此日本的產(chǎn)品對(duì)美國(guó)的產(chǎn)品有一定的繼承性。但日本把自己主推產(chǎn)品定位在小型 PLC 上，因面臨的主要市場(chǎng)在亞洲，因此他對(duì)美國(guó)的 P