基于plc的x-y軸位移控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已改無(wú)錯(cuò)字)
2022-07-25 18:31:53 本頁(yè)面
【正文】 率最大為100KHz，能夠滿足步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的要求。對(duì)PLC提出兩個(gè)特性要求。一是在此應(yīng)用的PLC最好是具有實(shí)時(shí)刷新技術(shù)的PLC，使輸出信號(hào)的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫茲或更高。其目的是使脈沖能有較高的分配速度，充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力，提高整個(gè)系統(tǒng)的快速性。二是PLC本身的輸出端口應(yīng)該采用大功率晶體管，以滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù)十伏脈沖電壓、數(shù)安培脈沖電流的驅(qū)動(dòng)要求。對(duì)輸入電機(jī)的相關(guān)脈沖控制，從而達(dá)到對(duì)步進(jìn)電機(jī)三相繞組的48V直流電源的依次通、斷，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。并通過(guò)驅(qū)動(dòng)器對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，已達(dá)到XY軸位移控制系統(tǒng)中對(duì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的準(zhǔn)確控制。XY軸位移控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)接線圖如下：圖9 Z軸位移控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)接線圖設(shè)計(jì)中需要對(duì)貼裝頭進(jìn)行定位控制，傳動(dòng)裝置需要應(yīng)用絲杠傳動(dòng)，已達(dá)到對(duì)貼裝頭的準(zhǔn)確定位，設(shè)計(jì)中需選用滾珠絲杠G16043。選用驅(qū)動(dòng)器為YKA2404MC驅(qū)動(dòng)器。本設(shè)計(jì)選用PCB板的型號(hào)為50*50cm，定位點(diǎn)為30*30mm點(diǎn)。 S7—200的介紹PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。PLC常用的存儲(chǔ)器類型：1）RAM這是一種讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。2）EPROM這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器。在斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。3）EEPROM這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器。使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改?？臻g的分配：雖然各種PLC的CPU的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)PLC的工作原理，其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)2）系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）3）用戶程序存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在EPROM中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該P(yáng)LC的性能。系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)：系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)包括I/O映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器等存儲(chǔ)器。1）I/O映象區(qū)：由于PLC投入運(yùn)行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。因此，它需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元(RAM)以存放I/O的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作I/O映象區(qū)。一個(gè)開(kāi)關(guān)量I/O占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位（bit），一個(gè)模擬量I/O占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字（16個(gè)bit）。因此整個(gè)I/O映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成：開(kāi)關(guān)量I/O映象區(qū)；模擬量I/O映象區(qū)。2）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū) ：除了I/O映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)還包括PLC內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲(chǔ)區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無(wú)失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在PLC斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)遺失。 步進(jìn)電機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)選用45BF008。相數(shù)是三相、。電壓60V、()、空載啟動(dòng)頻率500， D為45； D1為25； ； d為4；；L為58； D2為33；MS為4M3。圖10 45BF三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖圖11 45BF三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)尺寸環(huán)形分配程序?qū)Σ竭M(jìn)電機(jī)各相繞組的通電順序進(jìn)行環(huán)形脈沖分配，從而控制接到步進(jìn)電機(jī)三相繞組的48V直流電源的依次通、斷，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于步進(jìn)電機(jī)是電感性負(fù)載，直流電阻很小，故接限流電阻以免脈沖電流過(guò)大損壞，每當(dāng)步進(jìn)電機(jī)走一步，環(huán)形脈沖分配程序的步數(shù)減一，當(dāng)步數(shù)減為零時(shí)，停止環(huán)形脈沖分配，等待下一次的脈沖輸入。本設(shè)計(jì)選用 UKA2404MC驅(qū)動(dòng)器14個(gè)接線孔，設(shè)有16檔等角度恒力矩細(xì)分，最高分辨率60000步/轉(zhuǎn)，使運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，分辨率提高，最高反應(yīng)頻率可達(dá)200Kpps ，單電源輸入，電壓范圍：AC60110V，YKA3611MA是一款經(jīng)濟(jì)、小巧的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。圖12 YKA2404MC驅(qū)動(dòng)器本設(shè)計(jì)選用滾珠絲桿G16043長(zhǎng)60cm，絲桿外徑16mm導(dǎo)程4mm，滾珠絲桿可以有效的減少滾動(dòng)摩擦，減少貼裝頭在運(yùn)行過(guò)程中由于摩擦而產(chǎn)生的誤差。 本設(shè)計(jì)所需要的脈沖數(shù)計(jì)算公式：脈沖數(shù)=[(傳送距離(mm)247。絲杠導(dǎo)程（mm）]（360247。步距角）表1 硬件配置數(shù)量設(shè)備制造廠/訂貨號(hào)1SIMATIC S7200 CPU214SIEMENS 6ES7 214A AC000XB01PC/PPI電纜SIEMENS 6ES7 901 3BF000XA01編程器PC2UKA2404MC驅(qū)動(dòng)器2G16043絲杠245BF008步進(jìn)電動(dòng)機(jī)
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