基于PLC的数控二维工作台设计.docx

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基于PLC二维数控二维工作台

目录

TOC\o1-3\h\z\u摘要 III

第一章前言 4

1.1课题研究的背景及意义 4

1.2二维工作台国内外发展现状 5

1.2.1数控二维工作台概念 5

1.2.2数控二维工作台分类 5

1.2.3数控技术发展现状 5

1.3步进电机控制特点及发展 6

1.4设计任务及要求 7

1.4.1设计任务及要求 7

1.4.2要求的主要技术指标： 8

第二章设计总体方案 9

2.1机械传动部件总体方案 9

2.2总体控制方案选择 9

2.2.1基于电子电路的控制 10

2.2.2基于PLC的控制 10

2.2.3基于单片机的控制 11

2.2.4基于DSP控制 13

2.2.5几种控制方式的比较 13

第三章传动部件计算与选型 15

3.1丝杠计算与选型 15

3.1.1导轨上移动部件的重量估算 15

3.1.2丝杠的设计计算 15

3.2步进电机计算与使用 21

3.2.1传动比计算 21

3.2.2步进电机计算及选型 21

3.3导轨副的使用 25

3.3.1滚动导轨的设计计算 25

3.3.2导轨的初选 26

3.3.3导轨的校核 27

第四章系统硬件电路设计 29

4.1控制系统总体方案 29

4.2PLC的选型 29

4.3步进电机驱动电路 30

4.3.1步进电机工作原理 30

4.3.2驱动电路原理 32

4.3.3驱动器选型及参数 32

4.4硬件电路图 34

4.5软件设计 36

4.5.1功能实现 36

4.5.2程序清单 38

第五章总结 45

致谢 46

参考文献 47

1.前言

1.1二维工作台国内外发展现状

1.1.1数控二维工作台概念

数控二维工作台是指能分别沿着垂直相交的X向和Y向直线运动的工作台，数控二维工作台广泛应用于数控机床、立体仓库、平面绘图仪等机电一体化系统中，尽管结构和功能各不相同,但基本原理相同。在数控机床系统中，数控二维工作台作为工装与通用机床（立铣，立镗，钻等）配合使用，方便地解决了单件、小批量、小尺寸复杂零件的机械加工问题，具有配置灵活，使用方便，通用性好，性价比高等优点。

1.1.2数控二维工作台分类

X-Y工作台的机电一体化系统可以设计为开环、半闭环和闭环伺服系统三种。开环的伺服系统使用步进电机驱动,系统中不设置传感与检测设备,半闭环的伺服系统中一般使用交流或直流伺服电机驱动,并在电机输出轴端设置传感与检测设备;闭环的伺服系统中也是使用交流或直流伺服电机驱动,但检测与传感设备设置在工作台末端。

1.1.3数控技术发展现状

20世纪中叶，数控技术诞生，计算机也逐步被应用到NC上，在工控领域其被大面积使用，在工业零件加工方面，传统机床的低效率、低精度、手动正在被大量的加工中心替代。当前国外在机械相关设备的控制已经超过了百分之八十，而相比国外，国内还在百分之二十以内，随着我国机制行业新技术的应用，NC的应用不仅仅让传统制造业发生深刻变化，使其代表了工业化程度，并且伴随NC的进步和推广，他对一些与日常生活离不开的工业生产，比如：船舶、重工、医疗器具等的发展日趋重要，其原因在于其需要的设备实现数控已经是当前主流。目前主流数字控制的主要研究热点包括以下几点：1.加工设备的高速度、高精度，2.多轴联动和多功能集成化3.智能化、网络协作远程控制技术，4.重视新技术标准、规范的建立其中包括：a.数控机床设备的研发设计标准化b.关于数控系统基础语言形成行业统一规定标准。

1.2步进电机控制特点及发展

当前，传统电机分类的比价模糊，其原因在于现在自动化控制技术结合现阶段电机结构的变化。常见的步进电机比较广泛的认可的概念为：从电机驱动芯片得到一个脉冲就在改变线圈通电情况同时有位置状态变化，两者均不变化电机静止。从广义上讲，步进电机也是一种脉冲信号驱动的无刷直流电机，从驱动模式上来看齐不难看出步进电机为同步电机驱动信号和转速同时变化。步进电机具备以下特点：

1）整个系统结构简单、性价比高，可通过数字信号电路直接驱动实现开环控制。

2）使用方便，可以直接获取数字信号，不需要进行数模转换。

3）步距角的误差不会长期累加，既可以进行简单的控制，也能够实现较高精度的控制要求。

4）电机本体部件少，使其使用时可靠性更高。

5）响应灵活，便于启停以及制动控制。

6）有自锁功能。

7）步距角能够从很小的角度到180度的大范围内选择。在步距角较小的情况下也可以不通过减速器直