亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于S7-1500 的升降平臺(tái)伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2023-07-27 01:54:30孔鵬
        電子制作 2023年12期
        關(guān)鍵詞:齒條伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

        孔鵬

        (淮北工業(yè)和藝術(shù)學(xué)校,安徽淮北,235000)

        0 引言

        自動(dòng)堆料傳送裝置主要是將貨物從低平面位置運(yùn)送至高平面位置,實(shí)現(xiàn)貨物高低位傳送。生產(chǎn)中當(dāng)需將貨物搬運(yùn)至較高位置時(shí),單單依靠人力,效率過低,易發(fā)生物品跌落和傷及員工的風(fēng)險(xiǎn)。基于PLC 進(jìn)行開發(fā)系統(tǒng)是工業(yè)控制領(lǐng)域常用的解決方案,亦是未來工業(yè)4.0 的重要組成部分[1~5]。工業(yè)上?;赑LC 設(shè)計(jì)升降平臺(tái)位置伺服控制系統(tǒng),輔助員工進(jìn)行貨物高低位置傳送。張傳運(yùn)等[6]針對航空、醫(yī)療等領(lǐng)域內(nèi)小尺寸復(fù)雜曲面加工需求,設(shè)計(jì)了一種基于PLC 的4 軸數(shù)控電解銑削加工機(jī)床,實(shí)現(xiàn)了2μm 的重復(fù)定位精度,還開發(fā)了電解液壓力、溫度可控的循環(huán)過濾系統(tǒng)。ZUВAIR N[7]等基于PLC 提出了一種新的內(nèi)存獲取框架,在天然氣管道試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了研究,為本文的基于WINCC 的界面設(shè)計(jì)與變量傳遞邏輯提供了參考。THüRER M[8]等論述了工業(yè)4.0、智能制造等關(guān)鍵技術(shù),其認(rèn)為PLC 是數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)的重要組成,且在很大程度上決定了數(shù)字孿生的體系結(jié)構(gòu)和效能。

        本文分析生產(chǎn)現(xiàn)場需精準(zhǔn)地傳送貨物至規(guī)定高度的需求,分析裝置基本結(jié)構(gòu),基于S7-1500 型PLC 開發(fā)控制系統(tǒng),將PLC 發(fā)出的PWM 脈沖信號傳輸給伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)并帶動(dòng)傳送機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)貨物自動(dòng)精準(zhǔn)傳送。在WINCC 中編寫了控制系統(tǒng)人機(jī)界面,可在界面中設(shè)置控制高度、運(yùn)動(dòng)速度等參數(shù),實(shí)現(xiàn)升降平臺(tái)的伺服控制。

        1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

        ■1.1 自動(dòng)堆料的升降平臺(tái)機(jī)械裝置

        如圖1 所示的自動(dòng)堆料的傳送升降平臺(tái)的機(jī)械裝置示意簡圖,圖中包括兩個(gè)齒條立柱、貨物托架、貨物和兩個(gè)伺服電機(jī)。伺服電機(jī)與齒條立柱為齒輪齒條傳動(dòng)副,通過伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)將貨物托架從低位置上升至高位置,為了減速增扭,在伺服電機(jī)上安裝了一個(gè)1:30 的行星減速器,貨物可安放在貨物托架上,依靠伺服電機(jī)經(jīng)減速后提供上升動(dòng)力,從而實(shí)現(xiàn)較重貨物的自動(dòng)升降輸送。

        圖1 傳送裝置示意圖

        ■1.2 系統(tǒng)整體硬件組成

        升降平臺(tái)的控制系統(tǒng)由硬件和軟件系統(tǒng)組成。如圖2所示,系統(tǒng)整體硬件組成包括380V 工業(yè)電源、變壓器、直流電源、220V 交流電源、S7-1500 型PLC 控制器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)及減速器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、復(fù)位按鈕、啟動(dòng)按鈕、指示燈、現(xiàn)場總線、急停按鈕、觸摸屏等。

        圖2 系統(tǒng)整體硬件組成

        S7-1500PLC,主要組成部分有電源模塊(PM/PS)、中央處理器模塊(CPU)、導(dǎo)軌(RACK)、信號模塊(SM)、通信模塊(CP/CM)和工藝模塊(TM)等。其中緊湊型的集成了IO 輸入輸出模塊,省去了重新連接擴(kuò)展模塊,特別適用于對空間要求比較苛刻的場合,它還集成了16 路的數(shù)字量的輸入和輸出,5 路模擬輸入,以及2 路模擬輸出,支持最大IO 模塊達(dá)1024 個(gè)。其相對于其他型號的產(chǎn)品具有較大的性能優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在這些方面:CPU 指令處理時(shí)間最少的可達(dá)1 納秒,能提高響應(yīng)效率;集成了運(yùn)動(dòng)控制,支持運(yùn)動(dòng)控制和閉環(huán)控制;能顯示調(diào)試和診斷信息,可使用集成的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進(jìn)行診斷;集成了標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)口和PROFINET 網(wǎng)口等。

        圖中380V 工業(yè)電源是生產(chǎn)現(xiàn)場常用的供電電源,為給PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)等供電,需將高壓電源變壓為220V交流電源,以為伺服驅(qū)動(dòng)器供電,變壓為24V直流電源,以及為S7-1500 型PLC 控制器供電。

        伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與S7-1500 型PLC 連接,用于接收脈沖波;伺服電機(jī)與伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接,以接收經(jīng)細(xì)分后的脈沖波;伺服電機(jī)由電源供電,并由驅(qū)動(dòng)器控制其轉(zhuǎn)速變化,變速器的輸出通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)即升降平臺(tái)進(jìn)行連接,以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)升降;復(fù)位按鈕為系統(tǒng)復(fù)位時(shí)使用;啟動(dòng)按鈕用于啟動(dòng)控制系統(tǒng);指示燈用于指示系統(tǒng)是否正在工作;現(xiàn)場總線協(xié)議為PROFINET;急停按鈕用于故障時(shí)緊急停止控制系統(tǒng)。

        ■1.3 伺服電機(jī)

        對本設(shè)計(jì)的自動(dòng)堆料升降平臺(tái)的位置伺服控制系統(tǒng)中進(jìn)行分析,可以得到,對于伺服電機(jī)的要求主要有以下幾點(diǎn):從最低到最高轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)電機(jī)能夠平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要小,尤其是在重載時(shí)更低速時(shí)運(yùn)行要無爬行現(xiàn)象;電機(jī)要具有較長時(shí)間的過載能力,以滿足低速和大轉(zhuǎn)矩的需求,一般情況下要要求過程3 倍以上在數(shù)分鐘內(nèi)不被燒壞;伺服電機(jī)要有精確地控制性能,其本身的設(shè)計(jì)上要使得電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小,從而擁有更小的時(shí)間常數(shù),以滿足電機(jī)在不斷變換位置激勵(lì)時(shí)的快速響應(yīng)的現(xiàn)實(shí)需要;電機(jī)要能承受較為頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)等;電機(jī)的安裝以及防護(hù)方面性能要佳。

        選擇西門子的1FL6044-2AF21-1 型伺服電機(jī),其額定功率為15kW,額定扭矩3.18N?m,額定轉(zhuǎn)速3000rpm,周高40mm,有四種外形尺寸可供選擇,可在三相電網(wǎng)中使用。

        該電機(jī)采用絕對值編碼器無需執(zhí)行零位操作,具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能具備自動(dòng)優(yōu)化功能,能實(shí)時(shí)估算機(jī)械特性并自動(dòng)設(shè)置控制參數(shù),如位置環(huán)、速度環(huán)的增益系數(shù)以及必要的補(bǔ)償和濾波,支持位置控制模式、速度控制模式和扭矩控制模式間的靈活切換等。

        該類型的電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)諧振的抑制,如工件的振動(dòng)、支架的振動(dòng),還可以自動(dòng)抑制低頻的機(jī)械諧振頻率,該功能非常適合用于本設(shè)計(jì)的升降平臺(tái)的上下升下降的動(dòng)作時(shí)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。電機(jī)具有1MHz 高速脈沖輸入、20 位+12 位分辨率的多圈絕對值編碼器、具有3 倍的過載能力等功能和特點(diǎn)。

        電機(jī)還具有零速鉗位,安全扭矩停止等功能,當(dāng)電機(jī)速度設(shè)定值低于已設(shè)定的閾值時(shí)停止電機(jī)并鎖定電機(jī)軸,安全切斷扭矩產(chǎn)生的電機(jī)電源以防止電機(jī)意外重啟,選用該類型的電機(jī)大幅提升了升降平臺(tái)在使用過程的安全性能。

        楓信KВ 系統(tǒng)擁有多種類型的減速機(jī),其行星減速器具有回程間隙小、剛性好、承載能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)動(dòng)比范圍廣、效率高、壽命長、噪音小、體積輕小、安裝方便、外形美觀等特點(diǎn)。可用于適配交流伺服馬達(dá)、直流伺服馬達(dá)、步進(jìn)馬達(dá)等電機(jī)的輸出。方形立式法蘭輸出,任意安裝,安裝方便。產(chǎn)品應(yīng)用廣泛,適合于全球大多廠商所制造的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品連接,特別適用于工廠自動(dòng)化快速移載機(jī)構(gòu)、機(jī)器人手臂抓取機(jī)構(gòu)、智能立體倉庫等場合。

        選擇楓信KВ40 的減速比為1:30 的行星減速器安裝在伺服電機(jī)上。最大輸入轉(zhuǎn)速可達(dá)8000r/min。在減速器端安裝圓柱形斜齒輪與斜齒條配合,實(shí)現(xiàn)齒輪齒條傳動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)升降平臺(tái)上貨物的升降傳送。在本設(shè)計(jì)中,采用斜齒輪齒條傳送,主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):傳動(dòng)中輪齒開始嚙合和脫離嚙合都是逐漸的,其傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲??;由于是斜齒,其重合度大,因而齒輪的承載能力有所提升,使齒輪的壽命更久,傳動(dòng)也能更加平穩(wěn),效率更高,更加適用于高速的和大功率的齒輪傳動(dòng)場合。

        ■1.4 伺服驅(qū)動(dòng)器

        伺服驅(qū)動(dòng)器是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化裝備中運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中非常重要的組成,其主要采用數(shù)字信號處理器(DSP)作為控制核心以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制以及智能化功能等。另外,其功率器件也是必不可少的,其主要就是AC-DC-AC 的過程,以智能功率模塊(IPM)為核心設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)。而在控制設(shè)計(jì)上,設(shè)計(jì)中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置三閉環(huán)控制算法,該算法中速度閉環(huán)設(shè)計(jì)至關(guān)重要,對于整個(gè)伺服控制系統(tǒng)的各項(xiàng)控制性能的發(fā)揮起到了重要作用。

        選擇西門子的6SL3210-5FВ11-0U 型伺服驅(qū)動(dòng)器,供電電源電壓為200~240VAC,額定功率1KW,輸出 6.3 A,0-330 Hz,防護(hù)等級:IP20 尺寸 D,95×170×195(寬×高×深)。

        2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

        ■2.1 系統(tǒng)軟件框架

        PLC 的軟件系統(tǒng)的控制方式屬于存儲(chǔ)程序控制,其對運(yùn)動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)是通過預(yù)先根據(jù)要求編輯好并存放在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序來實(shí)現(xiàn)的。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的控制大多數(shù)為順序控制任務(wù),在這里的基于PLC 的升降平臺(tái)的控制,也可以通過順序和步進(jìn)控制來實(shí)現(xiàn)。西門子有專門編程軟件,與很多操作系統(tǒng)能夠兼容,可進(jìn)行遠(yuǎn)程編程、診斷或數(shù)據(jù)傳輸?shù)?,還可以利用網(wǎng)頁等進(jìn)行便捷的監(jiān)控等。

        根據(jù)設(shè)計(jì)需求,搭建了如圖3 所示的系統(tǒng)軟件框架包括三個(gè)部分:觸摸屏為上位機(jī)軟件載體,在觸摸屏中可設(shè)置控制高度、最低高度、最大高度、查看系統(tǒng)工裝狀態(tài)等;S7-1500 型PLC 用于產(chǎn)生伺服驅(qū)動(dòng)器脈沖,檢測開關(guān)狀態(tài)、計(jì)算控制高度,以產(chǎn)生相應(yīng)頻率與時(shí)間的PWM 波;伺服驅(qū)動(dòng)器用于接收PLC 產(chǎn)生的PWM 波形,并將波形進(jìn)行細(xì)分,以實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的微細(xì)步進(jìn)。

        圖3 系統(tǒng)軟件框架

        ■2.2 基于WINCC 的界面設(shè)計(jì)

        如圖4 所示,選擇西門子6AV2 124-0MC01-0AX0 精智面板觸摸屏,顯示屏尺寸為12.1寸,像素為1280×800,16M 色;支持MRP 和RT/IRT 的PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)接口(2 個(gè));2個(gè)多媒體卡插槽;3 個(gè)USВ 插槽。設(shè)計(jì)的WINCC 界面中,“打開系統(tǒng)”按鈕用于啟動(dòng)上位機(jī),其右側(cè)指示燈為藍(lán)色,否則為紅色;通信狀態(tài)指示等用于指示上位機(jī)與PLC 的通信狀態(tài)是否正常,若正常則為藍(lán)色,否則為紅色;運(yùn)行情況指示燈用于檢測系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),正常運(yùn)行時(shí)為藍(lán)色,否則為紅色;驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)指示燈用于檢測驅(qū)動(dòng)器狀態(tài),驅(qū)動(dòng)器正常為藍(lán)色,否則為紅色;最低高度、控制高度和最大高度可編輯文本框用于編輯高度控制信息;最低速度、控制速度和最大速度可編輯文本框用于編輯伺服電機(jī)控制速度信息;通過“發(fā)送信息”按鈕將高度和速度設(shè)置參數(shù)傳遞給控制器,若發(fā)送成功,則發(fā)送成功指示燈顯示為3s 的紅色后轉(zhuǎn)為藍(lán)色顯示,否則一直顯示紅色;位置監(jiān)控繪圖框用于繪制控制高度和機(jī)構(gòu)當(dāng)前運(yùn)行高度曲線,便于用戶查看伺服電機(jī)升降情況;速度監(jiān)控繪圖框用于繪制伺服電機(jī)運(yùn)行速度曲線,便于用戶查看伺服電機(jī)運(yùn)行速度變化。

        圖4 基于WINCC 的界面設(shè)計(jì)

        3 試驗(yàn)調(diào)試分析

        設(shè)置系統(tǒng)從當(dāng)前500mm 高度上升至1500mm 高度,伺服電機(jī)最低速為0mm/s,最大速度為150mm/s,控制速度為100mm/s,得到12s 時(shí)間范圍內(nèi)位置跟蹤情況如圖5 所示??芍?500mm 的階躍信號激勵(lì)下,伺服電機(jī)帶動(dòng)貨物托架逐漸上升至控制高度,從曲線變化上看,電機(jī)在上升過程中有輕微震顫,但總體控制效果良好,跟蹤精度較高。系統(tǒng)在8.5s左右時(shí)達(dá)到控制高度1500mm,并趨于穩(wěn)定,穩(wěn)態(tài)誤差很小,滿足生產(chǎn)需要。

        圖5 高度變化曲線

        圖6 速度變化曲線

        得到12s 內(nèi)的速度變化情況如圖 6 所示,可知在0~4s時(shí)間內(nèi),伺服電機(jī)的運(yùn)行速度逐漸加快至最大值,與高度變化曲線在該時(shí)間段內(nèi)的變化率逐漸增大相對應(yīng),在4~8s時(shí)間內(nèi)伺服電機(jī)的速度逐漸減小至0,與高度變化曲線在該段時(shí)間內(nèi)的變化率逐漸減小相對應(yīng)。在8s 后伺服電機(jī)的速度逐漸穩(wěn)態(tài)于0m/s 至設(shè)計(jì)最小速度值。

        4 結(jié)束語

        研制了一種基于S7-1500的升降平臺(tái)伺服控制系統(tǒng),系統(tǒng)以S7-1500 型PLC 為控制核心,PLC 連接伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)行,伺服電機(jī)上安裝圓柱形斜齒輪與齒條柱組成齒輪齒條傳動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)了裝置的自動(dòng)升降功能?;谖鏖T子WINCC 界面設(shè)計(jì)系統(tǒng),設(shè)計(jì)了系統(tǒng)控制上位機(jī),可設(shè)置伺服電機(jī)的控制高度和控制速度等參數(shù),并發(fā)送至PLC,在伺服電機(jī)運(yùn)行過程中可實(shí)時(shí)觀測伺服電機(jī)的高度和速度變化曲線。經(jīng)試驗(yàn)調(diào)試結(jié)果表明系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)了傳送裝置自動(dòng)升降伺服控制。

        猜你喜歡
        齒條伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
        專利名稱:一種適應(yīng)壓鑄環(huán)境的伺服電機(jī)
        藏起驅(qū)動(dòng)器號確保數(shù)據(jù)安全
        電腦愛好者(2020年6期)2020-05-26 09:27:33
        大模數(shù)重載齒條中的缺陷應(yīng)力場數(shù)值模擬
        AGV升降齒輪齒條疲勞強(qiáng)度分析
        生產(chǎn)線中的伺服電機(jī)定位控制
        電子制作(2018年17期)2018-09-28 01:57:00
        伺服電機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨向分析
        壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的遲滯特性
        一種新型齒輪齒條垂直升船機(jī)的研究
        淺說伺服電機(jī)位置控制下的定位問題
        CP-300自升式鉆井平臺(tái)樁腿齒條板焊接工藝的研究
        亚洲ⅤA中文字幕无码| 久久精品国产99国产精品亚洲| 曰韩亚洲av人人夜夜澡人人爽| 红杏亚洲影院一区二区三区| 综合久久久久6亚洲综合| 色婷婷一区二区三区久久亚洲| 久久无码人妻丰满熟妇区毛片| 无码粉嫩虎白一线天在线观看| 丰满少妇爆乳无码专区| 国产激情视频高清在线免费观看| 国产人妻鲁鲁一区二区| 色八a级在线观看| 免费国产99久久久香蕉| 国产福利一区二区三区在线观看 | 成人国内精品久久久久一区| 99热免费精品| 中文字幕你懂的一区二区| 国产网站一区二区三区| 性一交一乱一伧国产女士spa| 毛片无遮挡高清免费久久| 少妇太爽高潮在线播放| 中文字幕人乱码中文字幕| 狠狠躁夜夜躁人人爽天天天天97| 男人深夜影院无码观看| 亚州中文热码在线视频| 日本乱偷人妻中文字幕| 国产91成人精品亚洲精品| 日本精品久久中文字幕| 情爱偷拍视频一区二区| 午夜三级a三级三点| 女人的天堂av免费看| 亚洲男同免费视频网站| av永久天堂一区二区三区| 国产视频导航| av天堂手机一区在线| 亚洲av无码一区二区三区鸳鸯影院| 中文字幕有码无码av| 操B小视频国产| 黄射视频在线观看免费| 永久免费av无码入口国语片| 久久狠色噜噜狠狠狠狠97|