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1、機(jī)電傳動(dòng)單向數(shù)控平臺(tái)設(shè)計(jì)機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)專業(yè)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)專業(yè):機(jī)械工程班 級(jí):學(xué)生姓名:學(xué) 號(hào):扌旨導(dǎo)老師: 吉2 0 1 3年7月9日目錄1. 設(shè)計(jì)任務(wù) 31.1設(shè)計(jì)任務(wù)介紹及意義3.1.1.1課程設(shè)計(jì)題目 3.1.1.2主要設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1.1.3課程設(shè)計(jì)意義: 3.1.2設(shè)計(jì)任務(wù)明細(xì).3.1.3設(shè)計(jì)的基本要求42. 總體方案設(shè)計(jì) 4.2.1設(shè)計(jì)基本依據(jù).4.2.2總體方案的確定6.3. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.3.1機(jī)械傳動(dòng)裝置的組成及原理 6.3.2主要部件的結(jié)構(gòu)7.4. 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 134.1控制系統(tǒng)的基本組成134.2環(huán)形脈沖分配器CH25Q134.3功率放大器 154.4
2、PLC高速脈沖輸出控制16丿總結(jié)22參考文獻(xiàn)231. 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)介紹及意義1.1.1課程設(shè)計(jì)題目機(jī)電傳動(dòng)單向數(shù)控平臺(tái)設(shè)計(jì)1.1.2主要設(shè)計(jì)內(nèi)容(1) 機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(2)電氣控制系統(tǒng)1.1.3課程設(shè)計(jì)意義:(1) 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí),獨(dú)立進(jìn)行機(jī)電控制 系統(tǒng)(產(chǎn)品)的初步設(shè)計(jì)工作。(2) 培養(yǎng)學(xué)生搜集、閱讀和綜合分析參考資料,運(yùn)用各種標(biāo)準(zhǔn)和工具書(shū)籍 以及編寫(xiě)技術(shù)文件的能力,提高計(jì)算、繪圖等基本技能。(3) 培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般程序和方法,進(jìn)行工程師基本素質(zhì) 的訓(xùn)練。(4) 樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想及嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)明細(xì)機(jī)電傳動(dòng)單向數(shù)控平臺(tái)
3、設(shè)計(jì):1) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式:步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī);2) 機(jī)械傳動(dòng)方式:螺旋絲桿、滾珠絲桿、同步皮帶、鏈傳動(dòng)等;3) 電氣控制方式:?jiǎn)纹C(jī)控制、PLC控制;4) 功能控制要求:速度控制、位置控制;主要設(shè)計(jì)參數(shù):?jiǎn)蜗蚬ぷ餍谐?1800、1500、1200 mm;移動(dòng)負(fù)載質(zhì)量一一100、50 kg; 負(fù)載移動(dòng)阻力100、50 N;移動(dòng)速度控制 3、6 m/min;1.3設(shè)計(jì)的基本要求(1)方案設(shè)計(jì):根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)的要求,在搜集、歸納、分析資料的基礎(chǔ)上, 明確系統(tǒng)的主要功能,確定實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主要功能的原理方案, 并對(duì)各種方案進(jìn)行分 析和評(píng)價(jià),進(jìn)行方案選優(yōu)。(2)總體設(shè)計(jì):針對(duì)具體的原理方
4、案,通過(guò)對(duì)動(dòng)力和總體參數(shù)的選擇和計(jì)算,進(jìn)行總體設(shè)計(jì),最后給出機(jī)械系統(tǒng)的控制原理圖或主要部件圖(A2圖一張)。(3)電氣控制線路圖:根據(jù)控制功能要求,完成電氣控制設(shè)計(jì),給處電氣控制 電路原理圖(A3圖一張)。(4)成果展示:課程設(shè)計(jì)的成果最后集中表現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和所繪制的設(shè)計(jì)圖紙上,每個(gè)學(xué)生應(yīng)獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份,字?jǐn)?shù)為 3000字以上,設(shè) 計(jì)圖紙不少于兩張。(5)繪圖及說(shuō)明書(shū):用計(jì)算機(jī)繪圖,打印說(shuō)明書(shū);(6)設(shè)計(jì)選題:分組進(jìn)行,每位同學(xué)采用不同方案(或參數(shù))獨(dú)立完成。2. 總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)基本依據(jù)步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。 在非超載的情況
5、下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù), 而不受負(fù)載變化的影響,當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào), 它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī) 按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度,稱為“步距角”,它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度 一步一步運(yùn)行的??梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量, 從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的 目的;同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的。so sorts*TUTT?we30MTeebawia*)2JSSTMDaXXX*14SS756MMXX13 1SHAFT Du A. (E O cut bngtn)同步帶是一種綜合了帶、鏈傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的新型傳動(dòng)。 面及帶輪外圓周上均制成齒形,
6、通過(guò)帶輪與帶齒相嚙合, 同時(shí),帶內(nèi)采用了承載后無(wú)彈性伸長(zhǎng)的材料作強(qiáng)力層, 主、從帶輪作無(wú)滑差的同步運(yùn)動(dòng)。如圖所示,它在帶的工作作無(wú)滑移的嚙合傳動(dòng)。以保持帶的節(jié)距不變,使與一般傳動(dòng)帶相比,同步帶傳動(dòng)具有以下特點(diǎn):1 工作時(shí)無(wú)滑動(dòng),有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比同步帶傳動(dòng)是一種嚙合傳動(dòng),雖然同步帶是彈性體,但由于其中承受負(fù)載的 承載繩具有在拉力作用下不伸長(zhǎng)的特性, 故能保持帶節(jié)距不變,使帶與輪齒槽能 正確嚙合,實(shí)現(xiàn)無(wú)滑差的同步傳動(dòng),獲得精確的傳動(dòng)比。2 傳動(dòng)效率高,節(jié)能效果好由于同步帶作無(wú)滑動(dòng)的同步傳動(dòng), 故有較高的傳動(dòng)效率,一般可達(dá)0.98。它 與三角帶傳動(dòng)相比,有明顯的節(jié)能效果。3 傳動(dòng)比范圍大,結(jié)構(gòu)緊湊同步
7、帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般可達(dá)到10左右,而且在大傳動(dòng)比情況下,其結(jié)構(gòu) 比三角帶傳動(dòng)緊湊。因?yàn)橥綆鲃?dòng)是嚙合傳動(dòng),其帶輪直徑比依靠摩擦力來(lái)傳 遞動(dòng)力的三角帶帶輪要小得多,此外由于同步帶不需要大的張緊力,使帶輪軸和 軸承的尺寸都可減小。所以與三角帶傳動(dòng)相比,在同樣的傳動(dòng)比下,同步帶傳動(dòng) 具有較緊湊的結(jié)構(gòu)。4 維護(hù)保養(yǎng)方便,運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低由于同步帶中承載繩采用伸長(zhǎng)率很小的玻璃纖維、鋼絲等材料制成,故在運(yùn) 轉(zhuǎn)過(guò)程中帶伸長(zhǎng)很小,不需要像三角帶、鏈傳動(dòng)等需經(jīng)常調(diào)整張緊力。此外,同 步帶在運(yùn)轉(zhuǎn)中也不需要任何潤(rùn)滑,所以維護(hù)保養(yǎng)很方便,運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用比三角帶、鏈、 齒輪要低得多。5 惡劣環(huán)境條件下仍能正常工作q盡管同步帶傳動(dòng)
8、與其它傳動(dòng)相比有以上優(yōu)點(diǎn),但它對(duì)安裝時(shí)的中心距要求 等方面極其嚴(yán)格,同時(shí)制造工藝復(fù)雜、制造成本高。PLC是一種專門(mén)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采 用可以編制程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì) 時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出, 控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工 業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。2.2總體方案的確定我的主體思想:用PLC控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,用同步帶進(jìn)行電機(jī)和絲桿之間 的傳動(dòng),間接控制平臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。參數(shù)初設(shè)如下:(1) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式:步進(jìn)電機(jī)(
9、2) 機(jī)械傳動(dòng)方式:同步皮帶(3) 電氣控制方式:PLC控制(4) 功能控制要求:位置控制(5) 主要設(shè)計(jì)參數(shù):總行程600mm第一段空行程100mm第二段工作行程 400mm第三段工作行程100mm移動(dòng)負(fù)載質(zhì)量 50kg; 負(fù)載移動(dòng)阻力一一100N;移動(dòng)速度控制:6m/s3. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1機(jī)械傳動(dòng)裝置的組成及原理本設(shè)計(jì)選擇同步皮帶,2根HSF型導(dǎo)軌和4個(gè)滑座,工作平臺(tái)的質(zhì)量假設(shè)為 40kg,滑塊質(zhì)量50Kg.壽命要求:每天開(kāi)機(jī)8h, 年按300個(gè)工作日,壽命5年以上。已知條件:?jiǎn)蜗蚬ぷ餍谐?00mm,第一段工作行程100m,第二段工作行程400mm第 三段工作行程100mm3.2主
10、要部件的結(jié)構(gòu)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果321同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算1)傳遞的功率:P=Fv=100X).2=0.02kW2)功率:Pd=KAPP=0.38kWKa工況系數(shù),查表2.1-13Pd=1.1KAP=1.lxl.7 0.02=0.04 kWKa=1.73)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪,初選電機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/minPd=0.04kW從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2:主帶輪直徑等于從帶輪直徑n1=n2=2000r/min4)選定帶型:根據(jù)Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由圖2.1-3選取,可知應(yīng)選L型。5)節(jié)距:Pb=9.525 查表 2.1-5選L6)小帶輪齒數(shù):查表2.1-14得zmin=14,因?yàn)閆1zmin,所以小帶輪P
11、b=9.525齒數(shù)Z1=157)小帶輪節(jié)圓直徑:d1 = Fb x乙/兀=45.5mmZ1=158)大帶輪齒數(shù):Z2=iz1=1 5=15d1=45.5mm9)大帶輪節(jié)圓直徑:d2 = R漢z2/兀=45.5mmz2=1510)同步帶傳動(dòng)速度:vid/nj/60叮000 = 4.76m/s (應(yīng)滿足d2=45.5mmv=4.76m/sV VVmax=50m/S )11)初定軸間距:0.7 (d什d2)w a06a=690.5mm15)基本額定功率:zn=8Ta各帶型的許用工作拉力,查表 2.1-16m帶寬為bs0的帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量,查表2.1-16Ta=245Nbs0查表 2.1-15-1m=
12、0.096kg?mPo =(Ta mv2) v/1000 =1.15kWbs0 =25.4mm16)同步帶寬度:bs =bs0Pd/(KzP)1/1.14 =75.8mmKz 看表 2.1-12)P0=1.15kW17)作用在軸上的力 Ft=1000Pd/v=8.40Nbs=75.8mm18)輪緣齒形尺寸查表2.1-2或取決于表2.1-5所列漸開(kāi)線刀具尺Ft=8.40N寸。3.2.2導(dǎo)軌動(dòng)載荷的計(jì)算作用在滑塊上的力社=(口 +m2)g =(50 +40F9.8 =882n則單個(gè)滑座受力F=882N負(fù)載質(zhì)量50kgFy 882F220.5 N44導(dǎo)軌壽命人=8 300 5 =12000h行程長(zhǎng)度
13、壽命:.2Thls nTs _3103其中n為每分鐘運(yùn)行的次數(shù)6 =22ls 2 1.52_12000.5_60_2=4320h1000設(shè)計(jì)平臺(tái)上共有滑塊4個(gè),每根導(dǎo)軌2個(gè)滑塊。r r rP0 = (Ta mv2) v/1000卄J3壽命系數(shù)取 K=50硬度系數(shù)取f =1溫度系數(shù)取f =1T接觸系數(shù)取 f =0.81C負(fù)荷系數(shù)取 f =1.5有KHTC+m2)gF=220.5NTh=12000h n=2Ts 二 4320hK=50fH=1fT=1f =0.81Cf =1.5W則動(dòng)載荷有:wF Ca =220.5 3432050 1.5 匚50= 1805.2 N0.81 1 1Ca=1805.
14、2N 型號(hào)HSR 153.3步進(jìn)電機(jī)選型計(jì)算JiJ 2u=0.15J 3已知參數(shù):M1=0.75N?mJ1 =1x10“kgLm23|2J1=36.2%10 kgLmJ3 =1.04x10kgLm2J =38.24x10,kgm工作臺(tái)重量G=70x9.8N 工作臺(tái)與導(dǎo)軌間摩擦系數(shù)定位精度0.1毫米3.3.1脈沖當(dāng)量的選擇脈沖當(dāng)量:一個(gè)指令脈沖使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)的移動(dòng)距離 ;=0.1mm/p(輸入一個(gè)指令脈沖工作臺(tái)移動(dòng)0.1毫米)3.3.2等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 空載時(shí)的摩擦轉(zhuǎn)矩TlfTlf = uGl =0.15厶70厶9.8厶0.005 =0.087N m2兀52x3.14 漢 0.941)
15、穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩M1:M1 二F (d1 /2) 10 =100 (15/2) 10”=0.75NLm2) 加速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩M2:帶輪折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,取帶輪質(zhì)量為2kgJ1 =2 (m0dj/8) 10 =2 (2 45.52/8) 106 =1 WkgLm2負(fù)載和工作臺(tái)折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,取工作臺(tái)質(zhì)量為20kgj2 工(m m)d12/4 10-(50 20) 45.5 /4 10=36.2 10”kg|_m2同步帶折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3 =(m0d12/4) 10” =(mLpa2/4) 10“ =1.04 10“kgLm2折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)矩為J = J1 J2 J
16、(1 36.2 1.04) 10 =38.24 10kgjm2=744.43Hz=89.33 轉(zhuǎn)/分3.3.3初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)距M1=0.75N m和電動(dòng)機(jī)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jl=38.24 10*Kg nt初步選定電動(dòng)型號(hào)為 SST86D040)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)的最大靜扭距 Tmax=2.26Nm,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量52Jm=12.5 10 Kg - m為了使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)能力及較快的響應(yīng)速度應(yīng)為:Tmax2M1及 S則 A =S2 + Fa =480.2 +270.5 =750.7Nft=1A2 = S1 = 480.2 ND =32mm計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷,工作在中等沖
17、擊:符合要求載荷系數(shù)Fp =1.5B = 9mmA1 - 785 -1.07 e-0.68R,735d = 15mm查表 x=0.41,y =0.87A 514.5 c rc 20.7 e 0.68 R2735查表 x =0.41, y =0.87計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷:R = fp(xR +yA2) =1.5沁(0.4仆 735 + 0.87P,故按F2進(jìn)行校核取溫度系數(shù) ft=1n 60n F2故 l/D106(1 32500r 148120:60X200 1476.5;壽命指數(shù)對(duì)于球軸承;=3因?yàn)長(zhǎng)n 15000h所以軸承符合要求 符合要求7205B角接觸軸承基本尺寸內(nèi)圈直徑 d =25mm外圈
18、直徑 D =52mm軸承寬度 B=15mm軸承質(zhì)量W =0.13kg靜載荷Co =15.8kN動(dòng)載荷Cor 二 9.45kN3.3.5鍵的選擇與校核鍵許用擠壓應(yīng)力,查表3.2得OpTON/mm2帶輪軸上的鍵根據(jù)該處軸的直徑 d= 15mm,取bh=5X5采用 A 型鍵,根據(jù) GB/T1095-2003,GB/T1096-2003 暫選:鍵 A5X20 GB/T1096-2003O 二 4T- -4 230 =0.61N/ mm2 :R dhL 15 5 203.3.6潤(rùn)滑與密封裝置由已知條件選擇脂潤(rùn)滑,密封裝置為毛氈圈受力情況如下圖:SIT4. 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1控制系統(tǒng)的基本組成步進(jìn)電機(jī)
19、是一種特殊的機(jī)電元件,不能直接接到交直流電源上工作,必須使用專用 的驅(qū)動(dòng)器。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的高低、升速或降速、啟動(dòng)或停止都完全取決于CP脈沖的有無(wú)或頻率。環(huán)形分配器用來(lái)接受來(lái)自控制器的CP脈沖信號(hào),并按步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作方式要求的各相脈沖信號(hào)狀態(tài)順序產(chǎn)生各相導(dǎo)通或截止的信號(hào),但是環(huán)形分配器的輸出電流很小,不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī),因此需要功率放大器實(shí) 現(xiàn)對(duì)脈沖分配回路輸出的弱信號(hào)進(jìn)行放大, 產(chǎn)生電機(jī)脈沖信號(hào)工作所需的激磁電 流。其控制流程如下圖所示:描令一脈沖發(fā)主器放大一也動(dòng)性4.2環(huán)形脈沖分配器CH250由于用軟件環(huán)形分配器需要編寫(xiě)復(fù)雜的程序,而且占用計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)間, 故一般使用硬件或軟硬件結(jié)合來(lái)
20、實(shí)現(xiàn)。 硬件環(huán)形分配器的種類很多,有專用的集 成電路,可以用JK觸發(fā)器或D觸發(fā)器構(gòu)成,還可以用通用的可編程邏輯器件組 成。在這里,通常我們采用集成電路 CH25Q CH250是國(guó)產(chǎn)的三相反應(yīng)式步進(jìn)電 機(jī)環(huán)形分配器的專用集成電路芯片,通過(guò)其控制端的不同接法可以組成三拍和三 相六拍的不同工作方式。CH250管腳圖如下所示:CH250主要管腳的作用:J3r、J3L兩端子是三相雙三拍的控制端,J6r、J6L是三相六拍的控制端, 三相雙三拍工作時(shí),若J3r= “ 1”,而J3L=“ 0”,則電機(jī)正轉(zhuǎn);若J3r= “ 0” , J3L=“ 1”,貝皿機(jī)反轉(zhuǎn);三相六拍供電時(shí),若 J6r=“1”,J6L=“0
21、”,貝皿機(jī) 正轉(zhuǎn);若J6r=“0”,J6L=“1”,電機(jī)反轉(zhuǎn)。R2是雙三拍的復(fù)位端,R1是六拍 的復(fù)位端,使用時(shí),首先將其對(duì)應(yīng)復(fù)位端接入高電平,使其進(jìn)入工作狀態(tài),然后換接到工作位置。CL端是時(shí)鐘脈沖輸入端,EN是時(shí)鐘脈沖允許端,用以控制時(shí) 鐘脈沖的允許與否。當(dāng)脈沖 CP由CL端輸入,只有EN端為高電平時(shí),時(shí)鐘脈沖 的上升沿才起作用。CH250也允許以EN端作脈沖CP的輸入端,此時(shí),只有 CL 為低電平時(shí),時(shí)鐘脈沖的下降沿才起作用。A、B C為環(huán)形分配器的三個(gè)輸出端, 經(jīng)過(guò)脈沖放大器(功率放大器)后分別接到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的三相線上。CH250勺三相雙三拍接線原理圖如下所示:4.3功率放大器單電壓功率
22、放大電路 是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一相的驅(qū)動(dòng)電路如下圖所示,L是電動(dòng)機(jī)繞組,晶體管VT可以認(rèn)為是一個(gè)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān),它的理想工作狀態(tài)應(yīng)使電流流 過(guò)繞組L的波形盡可能接近矩形波。但是由于電感線圈中的電流指數(shù)規(guī)律上升,其時(shí)問(wèn)常數(shù) T =L/r,須經(jīng)過(guò)3rl的時(shí)間后才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)電流。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組本身的電阻很小,4 v2k所以,時(shí)間常數(shù)很大,從而嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)頻率。為,VT了減小時(shí)問(wèn)常數(shù),在勵(lì)磁繞組中串以電阻 r,這樣時(shí)間常數(shù)就JL大大減小,縮短了繞組中電流上升的過(guò)渡過(guò)程,從而提高了工作速度。在電阻R兩端并聯(lián)電容c,是由于電容上的電壓不能突變,在繞組由截止到 導(dǎo)通的瞬間,電源電壓全部降落在繞組上,使電流上
23、升更快,所以,電容c又稱為加速電容。二極管V在晶體管VT截止時(shí)起續(xù)流和保護(hù)作用,以防止晶體管截止瞬間繞 組產(chǎn)生的反電勢(shì)造成管子擊穿,串聯(lián)電阻 Ro使電流下降更快,從而使繞組電流 波形后沿變陡。這種電路的缺點(diǎn)是R上有功率消耗。為了提高快速性,需加大R的阻值,隨 著阻值的加大,電源電壓也勢(shì)必提高,功率消耗也進(jìn)一步加大。正因?yàn)檫@樣,單 電壓限流型驅(qū)動(dòng)電路的使用受到了限制。4.4 PLC高速脈沖輸出控制S7-200控制器S7-200系列是一類可編程邏輯控制器(Micro PLC)。這一系列產(chǎn)品可以滿 足多種多樣的自動(dòng)化控制需要。由于具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià) 格以及強(qiáng)大的指令,使得S7-2
24、00可以近乎完美的滿足小規(guī)模的控制要求。此外, 豐富的CPU類型和電壓等級(jí)使其在解決用戶的工業(yè)自動(dòng)化問(wèn)題時(shí),具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。S7-200的編程軟件:STEP7-Micro/WIN32。該編程軟件可以方便地在 Windows環(huán)境下對(duì)PLC編程、調(diào)試、監(jiān)控。使得 PLC的編程更加方便、快捷。主要組成部分:一臺(tái) S7-200 Micro PLC 包括一個(gè)單獨(dú)的 S7-200CPU或者 帶有各種各樣的可選擴(kuò)展的模塊。S7-200 Micro PLC 模塊包括一個(gè)中央處理單 元,電源及數(shù)字量I/O點(diǎn),這些都被集成在一個(gè)緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。3. CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序和存儲(chǔ)數(shù)據(jù),以便對(duì)工業(yè)自動(dòng)控制任務(wù)或過(guò)程
25、進(jìn)行控制。4. 輸入和輸出是系統(tǒng)的控制點(diǎn):輸入部分從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(例如傳感器或者開(kāi)關(guān))中采集信號(hào),輸出部分則控制電機(jī)、泵、以及工業(yè)過(guò)程中的其他設(shè)備。5. 電源向CPC所連接的任何模塊提供電力。6. 通訊端口允許將S7-200CPL同編程器或其他設(shè)備連接起來(lái)。7. 狀態(tài)信息號(hào)燈顯示了 CPU的工作模式(運(yùn)行或者停止),本機(jī)I/O的當(dāng)前狀態(tài),以及檢查出錯(cuò)的系統(tǒng)錯(cuò)誤。8.通過(guò)擴(kuò)展模塊可增加CPU勺I/O點(diǎn)數(shù)9. 通過(guò)擴(kuò)展模塊可提供其他通訊性能。10. 一些CPU具有內(nèi)置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘,其它CPU則需要實(shí)時(shí)時(shí)鐘卡。11. EEPRO可以存儲(chǔ)CPU程序,也可以將一個(gè)CPL中的程序傳送到另一個(gè) CPU中12. 通
26、過(guò)可選的插入式電池盒可延長(zhǎng) RAM中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間本系統(tǒng)中選CPU224主要參數(shù)如表4-1 :外形尺寸(mm120.5 X 80X 62程序存儲(chǔ)器4K本機(jī)I/O14輸入10輸出用戶數(shù)據(jù)2K內(nèi)置咼速計(jì)數(shù)器6H/W( 20KHZ數(shù)據(jù)后備50小時(shí)PLC接線圖AB 5V1234SB1 SB2 SB3 S1 S21L Q0.0 |Q0.1 Q0.2 Q0.3 S7-200 CPU2241M I0.0 I0.1 I0.2I0.3 I0.4 I0.5 I0.6JI0.7E- E- E-JP1三電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)PLC控制I/O分配輸入端:?jiǎn)?dòng)按鈕SB1I0.0緊急停止按鈕SB2I0.1正常停止按鈕SB3I0.2初始
27、位置行程開(kāi)關(guān)S1I0.3終點(diǎn)位置行程開(kāi)關(guān)S2I0.4增量式旋轉(zhuǎn)式編碼器A相I0.6 增量式旋轉(zhuǎn)式編碼器B相I0.7輸出端:脈沖輸出口 CLQ0.0電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向輸出控制Q0.1蜂鳴器、報(bào)警指示燈輸出Q0.2PLC控制程序主程序Main:Network 1 / Network Title / Network Comme ntLDSM0.1RQ0.0, 2RS0.0, 3Network 2 II當(dāng)物體處在初始位置行程開(kāi)關(guān)且啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)LDI0.0AI0.3ANI0.1ANI0.2EUSS0.1, 1Network 3LSCR S0.1Network 4LD SM0.1CALL SBR3
28、Network 5LDSM0.0=Q0.1II啟動(dòng)標(biāo)志Network 6LD SM0.1CALL SBR0II正向輸出II正向標(biāo)志IIQ0.0脈沖輸出Network 7LD I0.4SCRT S0.2Network 8SCRENetwork 9LDT37RQ0.1, 1啟動(dòng)標(biāo)志Network 10SCRENetwork 11電動(dòng)機(jī)立即停止Network 12 II電動(dòng)機(jī)正常停止LDANI0.2I0.1RS0.0, 3Network 13LDSM0.1AM0.1MOVWSMW68, VW200RS0.0, 3將此時(shí)的脈沖周期存入VW200LDI0.1AN10.2SM0.1, 1CALLSBR1I
29、I到零點(diǎn)后,正常行駛Network 14II電動(dòng)機(jī)調(diào)整零點(diǎn)LDI0.0ANI0.3ANI0.1ANI0.2ANQ0.1SS0.0, 1Network 15LSCRS0.0Network 19LDSM0.1ANI0.3CALLSBR0Network 16LDI0.3SS0.1, 1MOVD +0, SMD48Network 21SCRENetwork 17LDSMO.OTONT32, +100Network 23LDT32CALL SBR2RT32, 8子程序SBR_0 ; PLC發(fā)射高速脈沖Network 1 / Network Title/ Network Comme ntLD SM0.0M
30、OVB 16#E7, SMB67MOVW 100, SMW168MOVB 3, VB100MOVW +667, VW101MOVW -1, VW103MOVD +524, VD105MOVW +143, VW109MOVW 0, VW111MOVD +28000, VD113MOVW +667, VW117MOVW +2, VW119MOVD +262, VD121PLS 0PTO工作于多段工作模式/第1段的初始周期,周期單位Js第1段的周期增量/第1段的脈沖個(gè)數(shù)/第2段的初始周期/第2段的周期增量/第2段的脈沖個(gè)數(shù)/第3段的初始周期/第3段的周期增量/第3段的脈沖個(gè)數(shù)Network 2LDI
31、0.3OI0.4S SM66.5, 1子程序SBR_1;緊急停車(chē)時(shí)脈沖控制Network 1 / Network Title / Network Comme ntLD SM0.0MOVW +50, VW202 -I VW200, VW202MOVW VW202, VW204/I +50, VW204/PTO工作于一段工作模式/該段初始周期MOVB 16#88, SMB67MOVW VW200, VW400/周期增量/脈沖個(gè)數(shù)MOVW VW204, VW402MOVD +262, VD404PLS 0子程序SBR_2 ;編碼器檢測(cè)到的脈沖與 PLC產(chǎn)生的脈沖數(shù)的比較,超過(guò)報(bào)警值報(bào)警Network 1 / Network Title/ Network Comme ntLD SM0.0MOVD SMD72, V
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