◆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)。