初稿JX1502基于LC的数控机床二维工作台的机电设计.docVIP

数控机床二维工作台机电控制系统设计 学 生 姓 名 崔 策 学 号 专 业 名 称 机械工程及自动化 年 级 2012 级 所在系（院） 电子与自动化系 指 导 教 师 李亮之 年 月 日 目 录 摘 要 III 第一章 前 言 4 1.1 课题研究的背景及意义 4 1.2二维工作台国内外发展现状 5 1.2.1数控工作台概念 5 1.2.2数控工作台分类 5 1.2.3数控技术发展现状 5 1.3 步进电机控制特点及发展 6 1.4 设计任务及要求 7 1.4.1设计任务及要求 7 1.4.2 要求的主要技术指标： 8 第二章 设计总体方案 9 2.1 机械传动部件总体方案 9 2.2 总体控制方案选择 9 2.2.1 基于电子电路的控制 10 2.2.2基于PLC的控制 10 2.2.3 基于单片机的控制 11 2.2.4 基于DSP控制 13 2.2.5 几种控制方式的比较 13 第三章 传动部件计算与选型 15 3.1丝杠计算与选型 15 3.1.1导轨上移动部件的重量估算 15 3.1.2 丝杠的设计计算 15 3.2步进电机计算与选用 21 3.2.1 传动比计算 21 3.2.2 步进电机计算及选型 21 3.3 导轨副的选用 25 3.3.1滚动导轨的设计计算 25 3.3.2 导轨的初选 26 3.3.3导轨的校核 27 第四章 系统硬件电路设计 29 4.1控制系统总体方案 29 4.2 PLC的选型 29 4.3 步进电机驱动电路 30 4.3.1步进电机工作原理 30 4.3.2驱动电路原理 32 4.3.3驱动器选型及参数 32 4.4 硬件电路图 34 4.5软件设计 36 4.5.1功能实现 36 4.5.2程序清单 38 第五章 总结 45 致谢 46 参 考 文 献 47 数控机床二维工作台机电控制系统设计 摘 要 90BYG550C-0301的五相十拍步进电机作为驱动电机并采用该公司原产匹配驱动器SH-50806B 关键词：工作台 第一章 前 言 1.1 课题研究的背景及意义 二维工作台的机械主体部份直线导轨和滚珠丝杆，联轴器,工作台面。电气部份的关联性及传动装置的保护性,，X轴及Y轴两端配有高质量的缓冲器，同时可选配在工作台的两端配有限位检测开关,部份工作台的配有原点检测开,并可提供光电编码装置以适于闭环控制，原点开关的位置可以大距离的调节。工作台可广泛用于焊接，点胶，打孔，包装，取料等各类精密位置控制设备的应用，开发，以及高等院校相关专业的机电传动控制、机械工程控制基础以及数控技术等课程的教学实践。 在微电子技术和计算机技术不断的发展下，可编程序控制器也有了非常大的进步与发展。当可编程控制器与计算机有效地结合后，能够控制模拟量，具备了远程控制通信等等功能，这个时候可编程控制器已经大大超出了逻辑以及顺序控制这个范围。很多人把可编程控制器与机器人、CAD/CAM并称为现代工业控制的三根支柱。现在PLC已经广泛地应用于冶金业、矿业、机械行业、轻工业等领域，对工业自动化提供了非常大的作用，是一种有力的工具。基于步进电机良好的控制和准确定位特性，被广泛应用在精确定位方面，诸如数控机床、绘图机、轧钢机、自动控制计算装置、自动记录仪表等自动控制领域。作为机电一体化的重要产品之一的步进电机已经被广泛应用在自动化控制等重要领域中。 一些简单的PLC控制，比如说在某一时刻让小型的电动机起动、制动或者正转之类的控制，仅仅需要用PLC自带的继电器或电子开关元件让电路接通或断开就可以了。可编程控制器PLC已经被熟练运用在机床设备及生产流水线上，利用PLC来对生产线进行规律的控制。至于那些比较复杂的控制，则要用PLC控制电机的电压大小、电流多少、转矩高低、转速快慢、转角大小等等数据，使电机按照既定的指示与命令来进行准确的工作。通过PLC控制，能够提高电机的机械性能。就拿直流电动机来说，它的调速性能较好这个优点，但同时又存在因机械换向器所带来的机械损坏和换向火花这个缺点。交流电动机，不论是异步还是同步电动机，结构都简单，相比直流电机而言工作也更可靠，但是在频率恒定的电网上运行时，速度却不能方便而又经济地调节，它们之间各自都存在着优缺点。考虑到交流电机是用正弦脉宽调制方式进行变频调速的，若用一般的模拟电路或者是数字电路来完成这个，需要用到的电路是很繁杂的，可是运用微机控制就要比前者简单许多。为了达到提高调速精度和加强动态性能这个目的，我们可以采用矢