基于PLC和交流伺服除尘清洁设备设计.doc

基于PLC和交流伺服除尘清洁设备设计 　　摘要：伺服系统以其高精度的控制功能而被广泛的应用在工业运动控制领域中，交流伺服具有体积小、重量轻、可靠性高、维护成本低等特点，所以在运动控制领域中占主导地位。PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、易学易用的特点而被应用于各个行业，同样在运动控制领域中得到了广泛的应用。 　　20世纪末期，PLC的发展更加适用于现代工业控制的需要，而永磁交流伺服驱动技术也有了突出的发展，基于PLC和交流伺服的运动控制系统开始被广泛的应用于运动控制中。同样,更高精度的数控车床等设备对运动控制系统提出了更高的要求。 　　关键词：交流伺服PLC运动控制现代工业控制 　　中图分类号：TG234.6 文献标识码：A 文章编号： 　　一、 PLC与交流伺服的发展概况 　　（一）PLC的发展与应用 　　世界公认的第一台PLC是美国DEC公司1969年研制的，PLC真正地进入实用化的发展阶段是在20世纪70年代末期，计算机计数的引入使其功能发生了飞跃，PLC更加适用于工业控制的需求，更高的运算速度、超小的体积、更可靠的抗干扰设计及极高的性价比奠定了它在现在工业中的地位。 　　（二）、 交流伺服的发展概况 　　伺服电机最早使用的是直流电机，直流电机的电刷是致命的弱点，直流电机自身结构复杂制造成本高，维护麻烦，维修成本高。20世纪80年代以来，随着电力电子技术、集成电路和交流调速驱动技术的发展，永磁交流伺服技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。到20世纪80年代中后期，各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。 　　二、 除尘清洁设备的主要功能及其实现方案 　　（一）除尘清洁设备的主要功能解析 　　本课题是除尘清洁设备的设计，主要应用于对表面不规则零件在加工完成后需做清洁???理，可以认为是一种用于清理工件的专用机床。 　　除尘清洁设备中，放置工件的工作台是一种圆形旋转工作台，需要清洁的不规则零件均匀分布在圆形旋转工作台上，工件在工作台上以工作台中心为圆心做圆周运动。在圆形工作台的上方设置一个运动控制机构带动清洁气源，运动控制机构带动清洁气源延工作台径向移动，气源开启时，工作台旋转，从而达到全面清洁共建的目的。 　　图2-1 工作台与不规则工件布置简图 　　 　　在本设计中，除尘清洁设备需要满足以下要求： 　　1、设备需具有手自动切换功能。在自动运行过程中由运动控制机构自动控制气源清洁零件，自动运行完成后如有工件尚未清洁完全由手动控制气源进行简单清洁。在自动过程中手动按钮不能启动气源。 　　2、为防止意外事故发生，设备需做一安全装置，在箱门打开后气源无法启动。 　　3、运动机构需做行程保护，以免超出行程发生撞击损坏设备。 　　4、自动运行时需在距旋转工作台外边沿200mm、400mm、600mm、800mm处开启自动清洁气源，开启时间至少为工作台旋转两周所需时间，其他位置不得开启自动气源。 　　5、为保持零件清洁的均衡性，在自动气源开启的四个位置旋转工作台需保持恒线速且定位精度需确保在±1mm内。 　　6、请设置急停装置，用以在紧急事故发生时停止设备运行。 　　7、为提高设备的工作效率，自动工作周期需控制在20分钟以内。 　　（二） 气源开启时工作台恒线速要求的实现方案 　　为保持零件清洁的均衡性，在自动气源开启的四个位置旋转工作台需保持恒线速，为了实现工作台在不同位置时的恒线速运行，我们需要在不同的位置调节变频电机的转速，在气源距旋转工作台圆心200mm、400mm、600mm、800mm的时候，旋转工作台的转速是不同的，而气源处的工件旋转的线速度是相同的。 　　这里，我们可以通过变频器的调速功能实现，本机床选用三菱FX-A700系列的变频器，通过RH，RM，RL，REX信号的组合可以进行速度4～15段速度的设定,在这里，我们只需要4个段速，就可以实现工作台4个位置的不同转速。 　　三、 PLC、伺服驱动器、变频器等电器元件在除尘清洁设备中的应用 　　（一）PLC在控制系统中的应用 　　1、PLC的I / O口分配 　　在进行PLC的应用之前，我们需要对与PLC相关的参数进行输入输出的分配，以方便PLC编程时各软元件的分配以及配盘时控制线的连接。我们选用的三菱FX系列的PLC采用的是8进制的输入输出点，也就是说，输入输出点的顺序为0-7、10-17……不存在X8、X9、Y