基于台达系列产品的伺服电机控制三维机械手系统设计.docx

基于台达系列产品的伺服电机控制三维机械手系统设计

内容摘要

三维机械手夹件、送料系统是实际生产中经常需要用到的一套系统，现实生产中有的冲压零件没有搭边，无法做到零件的连接，这时零件就会落到模具上面，需要人工去移动金属零件，这样不仅效率低，还不安全，所以需要自动化设备代替人工，因此设计此三维机械手系统。

本设计利用了台达DVP-40EH型PLC、台达DOP-B07S411型触摸屏、台达ASD-A-0721-AB型伺服驱动器、ECMA-C30807ES伺服电机，分析了冲压零件手动送料的过程，结合了生产实际，设计了伺服电机三维机械手送料系统。本文的三维机械手夹件、送料系统是通过伺服驱动器控制伺服电机实现的，伺服电机作为动力源，带动整套系统实现自动化运转。本设计主要通过台达WPL编程软件的离线模拟，以及Solidworks三维制图软件的动画演示实现。本设计的主要成果有设计了PLC程序，设计了触摸屏程序，设计了CAD框图、电路图以及用Solidworks三维制图软件绘画了零件图和装配图。

关键词：伺服电机；三维机械手；自动化设计

目录

TOC\o1-3\h\z\u基于台达系列产品的伺服电机控制三维机械手系统设计 1

内容摘要 1

1绪论 4

1.1 课题的背景及意义 4

1.2国内外发展现状 4

1.2.1国外伺服电机发展现状 4

1.2.2我国伺服电机发展现状 6

1.3本文的主要内容 7

2系统控制方案总体设计 7

2.1设计要求 7

2.2控制系统总体设计 8

2.3伺服电机的控制算法研究 11

2.3.1伺服驱动器参数设定 11

2.3.2伺服驱动器参数计算 11

3控制系统硬件设计 12

3.1控制器件的选择 12

3.2各部分硬件电路设计 14

3.2.1伺服电机三维机械手系统框图设计 14

3.2.2伺服电机三维机械手系统主电路设计 14

3.2.3输入输出电路的设计 15

3.2.4驱动电路设计 18

4控制系统软件设计 19

4.1系统控制总体流程图 19

4.2各模块的软件设计 20

4.2.1PLC梯形图的设计 20

4.2.2触摸屏的设计 23

5结论 26

参考文献 28

1绪论

课题的背景及意义

电机属于机电一体化设备，主要由电机本体，电机驱动系统以及电机的控制系统组成。在实际的工程应用中，需要通过控制系统对电机进行控制，使的电机在起动，运行，停止等性能更好。

伺服电动机也称为执行电动机，伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在这个磁场的作用下转动,同时电动机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈的值与目标值进行对比,调整转子转动的角度。伺服电机在控制系统中作为执行元件，把输入的电压控制信号转换成轴上输出的角位移和角速度，来驱动控制对象。它的特点是有控制电压时转子马上旋转，没有控制电压时转子马上停止。转轴，转向以及转速是受控制电压的方向和大小决定的。伺服电动机作为工业机器人的“肌肉”，是工业机器人最核心的部件之一。

伺服电机中应用的伺服系统主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到几个脉冲，就会旋转几个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位。

伺服电机产品广泛用于机械、冶金、电力、石油化工、船舶制造、航空航天、建筑、交通、科研试验等领域。中国市场需求巨大，随着各行业，如机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等，对工艺精度、加工效率和工作可靠性等要求不断提高，这些领域对交流伺服电机的需求将迅猛增长，交流伺服将逐步替代原有直流有刷伺服电机和步进电机。

近年来，随着人口将迎来老龄化，众多制造型企业开始从粗放型生产转向精细化生产，企业自身需要提高工厂自动化，以提高企业效率。工厂自动化改造与自动化生产线应用对自动化设备的需求不断增加，“伺服电机作为执行部件，在定位控制中得到了越来越广泛的应用。[1]”

1.2国内外发展现状

1.2.1国外伺服电机发展现状

20世纪80年代初由于电机技术，电力，电子技术以及自动控制技术的研发。电动机控制技术有了更进一步的发展以及改善，向着机电一体化，轻量