1、精選優質文檔-傾情為你奉上 PLC的自動往返工作臺控制設計 本文基于自動往返工作臺的PLC程序設計，提出一種PLC程序設計方法，包括PLC控制模塊，速度和位置反饋模塊以及安全控制模塊等，對整個控制設計作了全面的闡述和歸納總結，并提出改進的設想。在自動化生產線上，有些生產機械的工作臺需要按一定的順序實現自動往返運動，并且有的還要求在某些位置有一定的時間停留，以滿足生產工藝要求。用PLC程序實現工作臺自動往返順序控制，不僅具有程序設計簡易、方便、可靠性高等特點，而且程序設計方法多樣，便于不同層次設計人員的理解和掌握。2、關鍵詞：PLC，自動往返，工作臺，控制， 梯形圖，指令 一、總體方案的確定 1

2、. PLC 輸出低電壓、低電流的信號不能實現對步進電機的驅動，需要進行功率放大，再者，PLC 生成的脈沖要完成驅動步進電機必須要有環形脈沖分配，而這些功能可以用步進驅動器來實現。因此確定總體方案如圖所示：2. 控制原理圖： X軸 Y軸二.機械部分設計1. 傳動方式為了保證一定的傳動精度和平穩性以及結構的緊湊，采用滾珠絲杠螺母傳動副。由于工作臺的運動部件重量和工作載荷不大，故選用滾動直線導軌副，從而減小工作臺的摩擦系數，提高運動平穩性。考慮到電機步距角和絲杠導程只能按標準選用，為了達到分辨率要求，以及步進電機的負載匹配，采用齒輪減速傳動。 2. 工作臺外形及重量初步估計設工作臺的長度800mm,

3、寬600mm,工作臺縱向位移 400mm, 工作臺橫向位移 300mm,工作臺重量：300kgs3.滾珠絲杠計算、選型4.步進電機選型選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統的負載轉矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內。 一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機，負載力矩大。選擇步進電機時，應使步距角和機械系統匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量，一是可以改變絲桿的導程，二是可以通過步進電機的細分驅動來

4、完成。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。選擇功率步進電機時，應當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續工作頻率能滿足機床快速移動的需要。選擇步進電機的計算：（1）計算齒輪的減速比 根據所要求脈沖當量，齒輪減速比i計算如下:i=(.S)/(360.)(1-1) 式中 -步進電機的步距角（o/脈沖） S -絲桿螺距（mm) -(mm/脈沖）（2）計算工作臺，絲桿以及齒輪折算至電機軸上的慣量Jt。Jt=J1+（1/i2)(J2+Js）+W/g（S/2)2 （1-2） 式中Jt-折算至電機軸上的慣量

5、(Kg.cm.s2)J1、J2 -齒輪慣量(Kg.cm.s2) Js -絲桿慣量(Kg.cm.s2) W-工作臺重量（N） S-絲桿螺距（cm）（3）計算電機輸出的總力矩MM=Ma+Mf+Mt （1-3）Ma=（Jm+Jt).n/T1.02102 （1-4）式中Ma -電機啟動加速力矩（N.m) Jm、Jt-電機自身慣量與負載慣量(Kg.cm.s2) ，n-電機所需達到的轉速（r/min）T-電機升速時間（s）Mf=(u.W.s)/(2i)102 （1-5） Mf-導軌摩擦折算至電機的轉矩（N.m) u-摩擦系數 -傳遞效率Mt=(Pt.s)/(2i)102 （1-6）Mt-切削力折算至電機力

6、矩（N.m) Pt-最大切削力（N） 三、控制部分1.硬件設計X 向步進電機驅動器 PLC主機+擴展模塊編寫好的控制程序可以通過計算機或編程器經通信電纜寫入到PLC主機， PLC 主機產生高頻脈沖信號經過步進電機驅動器輸入到電機。本系統的控制電路如圖：驅動電源 鍵盤與按鈕輸入步進電機Y 向步進電機驅動器步進電機 驅動電源 2.步進驅動器選擇步進電機的運行要有一電子裝置進行驅動，這種裝置就是步進電機驅動器，它是把控制系統發出的脈沖信號，加以放大以驅動步進電機。步進電機的轉速與脈沖信號的頻率成正比，控制步進電機脈沖信號的頻率，可以對電機精確調速；控制步進脈沖的個數，可以對電機精確定位。 本系統中采

7、用兩相混合式步進電機驅動器 YKA2404MC 細分驅動器。 a、驅動器的電流。電流是判斷驅動器能力大小的依據，是選擇驅動器的重要指標之一，通常驅動器的最大額定電流要略大于電機的額定電流，通常驅動器有2.0、35、6.0和8.0A。 b、驅動器的供電電壓。供電電壓是判斷驅動器升速能力的標志，常規電壓供給有24V（DC）、40V（DC）、60V（DC）、80V（DC）、110V（AC）、220V（AC）等。 c、驅動器的細分。細分是控制精度的標志，通過增大細分能改善精度。步進電機都有低頻振蕩的特點，如果電機需要工作在低頻共振區工作，細分驅動器是很好的選擇。此外，細分和不細分相比，輸出轉矩對各種電

8、機都有不同程度的提升。3. 反饋裝置（1） 光柵尺 光柵尺是用來檢測位移的元件，本設計選用型號為KA-300的光柵尺。該光柵尺輸出信號為脈沖信號，通過PLC對該高速脈沖進行高速計數即可實現位移的檢測。 4. PLC部分（以X軸為對象）（1）步進電機正反轉A.用S7-200 PLC控制步進電機正轉與反轉。把步進電機驅動器的D2設置為OFF，即PU為步進脈沖信號，DR為方向控制信號。PLC的Q0.0輸出高速脈沖至步進電機驅動器的PU端，Q0.1控制步進電機反轉。對應工作臺的運行各輸出點分配如下：正轉啟動:I0.0；反轉啟動:I0.1；向左運行:Q0.0發脈沖，Q0.1為OFF；向右運行，Q0.0發脈沖，Q0.1為ON；停止，Q0.0