【導(dǎo)讀】便而且能夠保證一定的精度，降低成本,是微機(jī)控制技術(shù)的最簡(jiǎn)單的應(yīng)用。擴(kuò)大,進(jìn)一步提高機(jī)床的精度和可靠性。線滾動(dòng)導(dǎo)軌副上運(yùn)動(dòng)，其中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)選用90BYG22602型號(hào)。進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)加、減速、急停等操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)的控制。

　　

【正文】 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 26 頁(yè) 5 程序和注釋 程序注釋如下： //標(biāo)題 :用脈沖輸出進(jìn)行定位控制 //主程序 LD //僅首次掃描周期 才為 1。 R ， 128 //MD0 至 MD12 復(fù)位 ATCH 0， 19 //把中斷程序 0 分配給中斷事件 19(脈沖串終止 ) ENI //允許中斷 //脈沖輸出功能的初始化 MOVW 500， SMW68 //脈沖周期 T=500us MOVW 0,SMW70 //脈沖寬度為 0(脈沖調(diào)制 ) MOVD 429496700， SMD72 //為參考點(diǎn)設(shè)定的最大脈沖數(shù) //設(shè) 置逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) LDN //若電機(jī)停止 A //且旋轉(zhuǎn)方向開關(guān) =1 S ， 1 //則逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) (=1) //設(shè)置順時(shí)針旋轉(zhuǎn) LDN //若電機(jī)停止 AN //且旋轉(zhuǎn)方向開關(guān) =0 R ， 1 //則逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) (=0) //聯(lián)鎖 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 27 頁(yè) LD //若按 “STOP”(停止 )按鈕 S ， 1 //則激活聯(lián)鎖 (=1) //解除聯(lián)鎖 LDN //若 “START”(啟動(dòng) )按鈕松開 AN //且 “STOP”(停止 )按鈕松開 R ， 1 //則解除聯(lián)鎖 (=0) //確定操作模式 (參考點(diǎn)定位控制 ) LD //若按 “設(shè)置 /取消參考點(diǎn) ”按鈕 EU //上升沿 CALL 1 //則調(diào)用子程序 1 //啟動(dòng)電機(jī) LD //若按 “START”(啟動(dòng) )按鈕 EU //上升沿 AN //且電機(jī)停止 AN //且無(wú)聯(lián)鎖 AD≥ SMD72， 1 //且步數(shù) ≥1，則 MOVB 1685， SMB67 //置脈沖輸出功能 (PTO)的控制位 PLS 0 //啟動(dòng)脈沖輸出 () S ， 1 //“電機(jī)運(yùn)行 ”標(biāo)志位置位 (=1) //定位控制 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 28 頁(yè) LD //若已激活 “定位控制 ” 操作模式 AN //且電機(jī)停止 CALL 2 //則調(diào)用子程序 2 //停止電機(jī) LD //若按 “STOP”(停止 )按鈕 EU //上升沿 A //且電機(jī)運(yùn)行，則 CALL 0 //則調(diào)用子程序 0 MEND //主程序結(jié)束 //子程序 1 SBR 0 //子程序 0 停止電機(jī) MOVB 16CB， SMB67 //激活脈寬調(diào)制 PLS 0 //停止輸出脈沖到 R ， 1 //“電機(jī)運(yùn)行 ”標(biāo)志位復(fù)位 (=0) RET //子程序 0 結(jié)束 SBR1 //子程序 1， “確定操作模式 ” LD //若電機(jī)運(yùn)行 CALL 0 //則調(diào)用子程序 0，停止電機(jī) //申請(qǐng) “參考點(diǎn)曲線 ” LD //若已激活 “定位控制 ”，則 R ， 1 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 29 頁(yè) //參考點(diǎn)標(biāo)志位 。復(fù)位 (=0) R ， 1 //取消 “定位控制激活 ”信息 (=0) MOVD 429496700， SMD72 //為新的 “參考點(diǎn)曲線 ”設(shè)定最大的脈沖數(shù)。 CRET //條件返回到主程序。 //申請(qǐng) “定位控制 ” LDN //若未設(shè)置參考點(diǎn) (=0)，則 S ， 1 //參考點(diǎn)標(biāo)志位置位 (=1) S ， 1 //輸出 “定位控制激活 ”信息 (=1) RET //子程序 1 結(jié)束 //子程序 2 SBR2 //子程序 2， “定位控制 ” MOVB IB0， MB11 //把定位角度從 IBO 拷到 MD8 的最低有效字節(jié) MB11。 R ， 24 //MB8 至 MB10 清零 DIV 9， MD8 //角度 /9=q1+r1 MOVW MW8， MW14 //把 r1 存入 MD12 MUL 25， MD8 //q125→MD8 MUL 25， MD12 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 30 頁(yè) DIV 9， MD12 // r125／ 9= q2+r2 CALL 3 //在子程序 3 中循環(huán)步數(shù) MOVW 0， MW12 //刪除 r2 +D MD12， MD8 //把步數(shù)寫入 MD8 MOVD MD8， SMD72 //把步數(shù)傳到 SMD72 RET //子程序 2 結(jié)束 //子程序 3 SBR3 //子程序 3， “循環(huán)步數(shù) ” LDW≥MW12， 5 //如果 r2≥5／ 9，則 INCW MW14 //步數(shù)增加 1。 RET //子程序 3 結(jié)束 //中斷程序 0， “脈沖輸出終止 ” INT0 //中斷程序 0 R ， 1 //“電機(jī)運(yùn)行 ”標(biāo)志位復(fù)位 (=0) RET //子程序 0 結(jié)束 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 31 頁(yè) 6 系統(tǒng)誤差分析 誤差的來(lái)源 隨著技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)數(shù)控機(jī)床的要求越來(lái)越高。查閱有關(guān)的資料歸納得到數(shù)控機(jī)床的主要誤差來(lái)源有編程誤差、控制 系統(tǒng) 誤差、進(jìn)給 系統(tǒng) 誤差、工件定位誤差和對(duì)刀誤差。 控 制 系統(tǒng)誤差 本設(shè)計(jì)為開環(huán)控制系統(tǒng)，這類數(shù)控系統(tǒng)不帶檢測(cè)裝置，也無(wú)反饋回路，其向前通道中的各種誤差無(wú)法通過反饋信息加以補(bǔ)償，從而直接導(dǎo)致了輸出 位置誤差。開環(huán)控制系統(tǒng)的輸出誤差來(lái)源于步進(jìn)電機(jī)的誤差和進(jìn)給系統(tǒng)的誤差，關(guān)于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的誤差將在后面加以分析。這里先 分析 步進(jìn)電機(jī)的誤差。 步進(jìn)電機(jī)失步原因和解決辦法 在 步進(jìn)電機(jī)中產(chǎn)生的同步力矩?zé)o法使轉(zhuǎn)子速度跟隨定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度，從而引起失步 。 失步產(chǎn)生的主要原因及解決方法： ⑴ 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩不足，拖動(dòng)能力不夠，當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖頻率達(dá)到某臨界值開始失步。由于步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩隨著連續(xù)運(yùn)行頻率的上升而降低，因而凡是比該頻率高的工作頻率都將產(chǎn)生失步。 有 3 種解決方法： 可使步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩增大，為此可在額定電流范圍內(nèi)適當(dāng)加大驅(qū)動(dòng)電流；在高頻范圍轉(zhuǎn)矩不足時(shí)，適當(dāng)提高驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)電壓；改用轉(zhuǎn)矩大的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等，也可使步進(jìn)電機(jī)需要克服的轉(zhuǎn)矩減小，為此可適當(dāng)降低電機(jī)運(yùn)行頻率，以便提高電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。 ⑵ 步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)失步。由于步進(jìn)電機(jī)自身及所帶負(fù)載存在慣性，當(dāng)加速時(shí)間過短時(shí)會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象。應(yīng)該設(shè)置合理的加速時(shí)間，使電機(jī)從低速度平穩(wěn)上升到某個(gè)速度。 ⑶ 步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生共振也是引起失步的一個(gè)原因。步進(jìn)電機(jī)處于連續(xù) 運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果控制脈沖的頻率等于步進(jìn)電機(jī)的固有頻率，將產(chǎn)生共振。在一個(gè)控制脈沖周期內(nèi)，振動(dòng)尚未得到充分衰減，下一個(gè)脈沖就已來(lái)到，因而在共振頻率附近動(dòng)態(tài)誤差 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 32 頁(yè) 最大并導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步。解決方法：減小步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流；采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)方法和阻尼方法。 步進(jìn)電機(jī) 越 步原因和解決辦法 轉(zhuǎn)子在步進(jìn)過程中獲得過多的能量時(shí)，轉(zhuǎn)子的平均速度會(huì)高于定子磁場(chǎng)的平均旋轉(zhuǎn)速度，使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩增大，從而使步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生 越步 。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)存在越步時(shí)，可減小步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流，以便降低步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩或使減速時(shí) 間加長(zhǎng)。 本設(shè)計(jì)中采用的方法 本設(shè)計(jì)在選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)選擇了永磁感應(yīng)式的步進(jìn)電機(jī)，該類電機(jī)的特點(diǎn)是輸出轉(zhuǎn)矩大 ， 驅(qū)動(dòng)電流小 ，可以減小步進(jìn)電機(jī)失步的可能 。在步距角方面選擇了 90BYG2602步進(jìn)電機(jī)中較小得 176。 /步。 在驅(qū)動(dòng)電源上，選擇了與步進(jìn)電機(jī)同樣由常州寶馬集團(tuán)生產(chǎn)的配套驅(qū)動(dòng)電源BD28Nb。 BD28Nb 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)二相混合式步進(jìn)電機(jī)，該驅(qū)動(dòng)器 內(nèi)部自帶脈沖分配器，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng) ，具有很強(qiáng)的抗干擾性、高頻性能好、起動(dòng)頻率高、控制信號(hào)與內(nèi)部信號(hào)實(shí)現(xiàn)光電隔離、電流可選、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、可靠性好、噪聲 小 。 進(jìn)給系統(tǒng)的誤差 工作臺(tái)的進(jìn)給系統(tǒng)是滾珠絲杠副， 滾珠絲桿副在有負(fù)載時(shí)，滾珠與滾道面接觸點(diǎn)處將產(chǎn)生彈性變形。換向時(shí)，其軸向間隙會(huì)引起空回。這種空回是非連續(xù)的，既影響傳動(dòng)精度，又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 單螺母絲杠的間隙消除相當(dāng)困難。實(shí)際應(yīng)用中常采用以下幾種調(diào)整預(yù)緊方式： 雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單﹑剛性好﹑預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整方便，其缺點(diǎn)是調(diào)整精較差。 雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式 可實(shí)現(xiàn)定量調(diào)整，即可進(jìn)行精密微調(diào)，使用中調(diào)整較為方便，適合高精度傳動(dòng)；其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，尺寸較大。 雙螺母墊片 調(diào)整預(yù)緊式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單﹑剛度高﹑預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。 綜合考慮之后，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，保證一定精度，在設(shè)計(jì)中采用了 雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式。 調(diào)整墊片的厚度，可使兩螺母產(chǎn)生相對(duì)位移，以達(dá)到消除間隙、產(chǎn)生預(yù)緊力的目的。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 33 頁(yè) 設(shè)計(jì) 總結(jié) 本系統(tǒng)是專為用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，有兩軸聯(lián)動(dòng)功能的數(shù)控工作臺(tái)而設(shè)計(jì)的，具有數(shù)控系統(tǒng)所使用的常用功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，控制精度高。 本設(shè)計(jì)題目可以說是對(duì)我整個(gè)大學(xué)學(xué)習(xí)成果的一個(gè)綜合性的檢驗(yàn)，從機(jī)械制圖到單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包含了計(jì)算 機(jī)繪圖，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械原理，控制工程， PLC控制 ，電子技術(shù)等多門課程。通過本次設(shè)計(jì)，系統(tǒng)化了我的知識(shí)體系，關(guān)鍵是讓我明白了，從設(shè)計(jì)題目開始到設(shè)計(jì)成果的展現(xiàn)，要做哪些工作，要完成哪些任務(wù)，應(yīng)如何收集較完善的資料，最關(guān)鍵的是從哪里入手。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我更加發(fā)現(xiàn)了我的很多不足，但是我也更加增加了以后工作學(xué)習(xí)的信心。 相信在這次的設(shè)計(jì)，會(huì)是我人生路上的重要坐標(biāo)，讓我更加懂得學(xué)習(xí)和知識(shí)的重要性，我對(duì)于本次設(shè)計(jì)也是費(fèi)盡了心血，受益頗多。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 34 頁(yè) 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，首先我要感謝 黨和國(guó)家給我上大學(xué)的機(jī)會(huì)，讓我可以學(xué)習(xí)知識(shí)；其次要感謝黃河科技學(xué)院對(duì)我的栽培和鼓勵(lì)，給我提供給了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境；再次， 我 要向 我的 論文指導(dǎo)老 師 薛東彬 老師表示衷心的 感謝 ，感謝他對(duì)我的嚴(yán)格要求，感謝他的監(jiān)督和指導(dǎo)；接下來(lái)就是要感謝 這 四 年里給我授課的所有老師，感謝你們傳給我知識(shí)；還要感謝參考文獻(xiàn)中所列書籍、文章及資料的作者；最后就是要謝謝我的同學(xué)，有了他們的幫助，我的設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成，謝謝你們。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 35 頁(yè) 參考 文獻(xiàn) [1] 傅曉琳 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