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        基于PLC的某運(yùn)動(dòng)平臺(tái)電氣控制設(shè)計(jì)

        2014-01-17 07:37:56趙文藝陳金華
        中國(guó)校外教育 2014年21期
        關(guān)鍵詞:行程開(kāi)關(guān)萬(wàn)向節(jié)電氣控制

        ◆趙文藝 陳金華 高 青

        (北京電子科技職業(yè)學(xué)院)

        基于PLC的某運(yùn)動(dòng)平臺(tái)電氣控制設(shè)計(jì)

        ◆趙文藝 陳金華 高 青

        (北京電子科技職業(yè)學(xué)院)

        為了避免長(zhǎng)期使用平板電腦而給人體帶來(lái)的傷害,我們?cè)O(shè)計(jì)出了一種運(yùn)動(dòng)平臺(tái),該裝置中的絲桿與擺動(dòng)平臺(tái)由雙層萬(wàn)向節(jié)連接,伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)左右、前后擺動(dòng),該機(jī)構(gòu)以自動(dòng)為主,手動(dòng)為輔。按下自動(dòng)按鈕,平臺(tái)開(kāi)始“舞動(dòng)”,按照事先編好的程序周期性的運(yùn)行,且速度可調(diào),強(qiáng)迫看電腦的人無(wú)意識(shí)的跟隨電腦屏幕活動(dòng)自己的頸椎,改變自己的姿勢(shì),從而預(yù)防和治療頸椎病;推動(dòng)手柄可以使平臺(tái)在一定角度內(nèi)傾斜,為使用者提供最佳的安放角度。

        一、電機(jī)選擇

        步進(jìn)電機(jī)作為機(jī)電控制中一種常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu),在自動(dòng)化儀表、自動(dòng)控制、機(jī)器人、自動(dòng)生產(chǎn)流水線等領(lǐng)域的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。它的作用是將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移:也就是當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收到控制器發(fā)出的一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按照設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為步進(jìn)角)。通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收的脈沖個(gè)數(shù)就可以控制角位移量,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位;通過(guò)控制脈沖信號(hào)的頻率,就可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,進(jìn)行調(diào)速。交流伺服電機(jī)雖然在控制精度、低頻特性、過(guò)載能力等許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī),但在一些要求不高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來(lái)做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以,在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,我們還是選用步進(jìn)電機(jī)。具體電機(jī)型號(hào)為:42BYG250A-SASSML-0151,電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)為:

        相數(shù) =2,步距角 =1.8o,靜態(tài)相電流 =1.5A,相電阻 =1.3Ω,

        相電感 =2.1 mH,保持轉(zhuǎn)矩 =0.23 N·m,定位轉(zhuǎn)矩 =0.012 N·m,

        空載啟動(dòng)頻率=1.6 KHz,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=38 g·cm2。

        電機(jī)絲杠規(guī)格為:直徑=8 mm,長(zhǎng)度=100 mm,行程=85 mm,螺距=2 mm,導(dǎo)程=8 mm。

        二、電氣控制

        根據(jù)現(xiàn)有條件及控制要求,選用松下SP-X C40T型號(hào)的PLC進(jìn)行控制。電源、PLC、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)的電氣連接圖省略,PLC的I/O口分配情況如下:

        輸入:

        X0-電機(jī)1正轉(zhuǎn)啟動(dòng),X1-電機(jī)1反轉(zhuǎn)啟動(dòng),X2-電機(jī)2正轉(zhuǎn)啟動(dòng),X3-電機(jī)2反轉(zhuǎn)啟動(dòng),X4-電機(jī)1正轉(zhuǎn)行程開(kāi)關(guān),X5-電機(jī)1反轉(zhuǎn)行程開(kāi)關(guān),X6-電機(jī)2正轉(zhuǎn)行程開(kāi)關(guān),X7-電機(jī)2反轉(zhuǎn)行程開(kāi)關(guān),X8-急停,X9-自動(dòng)啟動(dòng);

        輸出:

        Y0-電機(jī)1正轉(zhuǎn)輸出,Y1-電機(jī)1反轉(zhuǎn)輸出,Y2-電機(jī)2正轉(zhuǎn)輸出,Y3-電機(jī)2反轉(zhuǎn)輸出。

        三、結(jié)論

        此運(yùn)動(dòng)平臺(tái)不但能夠作為平板電腦支架使用,更重要的是還可以讓人們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)間使用電腦后進(jìn)行放松運(yùn)動(dòng),活動(dòng)頸椎和眼睛,預(yù)防和治療電腦病,為我們的幸福生活做出了貢獻(xiàn),達(dá)到了預(yù)期的效果。在此裝置中,通過(guò)安裝在兩個(gè)電機(jī)的頂部的兩組萬(wàn)向節(jié)和每組萬(wàn)向節(jié)中的兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)球,使得擺動(dòng)平臺(tái)有了一定的活動(dòng)自由度,而擺動(dòng)平臺(tái)與中柱是由一個(gè)萬(wàn)向節(jié)連接,從而實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)平臺(tái)以中柱為軸心的俯仰運(yùn)動(dòng)和左右擺動(dòng)。此裝置即實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新,又有很好的實(shí)用性。我們相信,這一新興的產(chǎn)品開(kāi)發(fā),將為處于網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代的人們提供更貼心更完善的服務(wù)。

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