基于plc控制步进电机的数控滑台-课程设计_毕设论文.doc

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1、课程设计（学年论文）说明书课题名称：基于PLC的单轴数控伺服滑台设计专业班级：10机械设计制造及其自动化01班小组成员：刘佳（1003010116）张威（1003010136）张云霄（1003010137）学生成绩：指导教师：胡帮友课题工作时间：2013年12月30日至2014年1月10日武汉工程大学教务处制24目录摘    要2一、滑台整体方案图2二、数控滑台的总体设计方案32.1滑台设计32.2运动设计32.3滚珠丝杆副的尺寸计算与参数选用42.3.1滚珠丝杆副简介42.3.2滚珠丝杆副的消除间隙和预加载荷52.3.3滚珠丝杆副的

2、结构62.3.4滚珠丝杆副的尺寸计算6A.根据定位精度要求确定脉冲当量选择步距角6B.根据电机的最高运行频率及步距角，确定电机最高转速72.3.5滚珠丝杠计算、选择7i.导程的选择7ii.平均转速8iii.平均载荷Fm8iv.时间寿命与回转寿命8v.额定动载荷??9vi.预紧载荷???9vii.丝杆公称直径??9viii.丝杆初选10ix.丝杆螺纹长度??101)丝杆刚度??102)螺母刚度???113)支承刚度???114)轴向总刚度????112.6轴承的选定112.7联轴器的选择12三、电机的选定1324(一)驱动转矩13(二)

3、由预加载荷产生的转矩13(三)惯性加速转矩13(四)总转矩的计算14(五)驱动器的选择14(六)行程控制14(七)进给速度控制14(八)进给方向控制14四、直线导轨的选定15a)导轨的选择15b)光栅传感器的设计16五、PLC控制系统的设计17(I)控制系统的设计方案17²设计任务和要求如下设计任务和要求如下：18I/O接口规格18²接线图19²PLC控制的安装接线图19²梯形图19²指令程序20(II)PLC控制系统的接地方法20参考文献2024基于PLC的单轴数控伺服滑台设计摘    要随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发

4、展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动编程 PLC（可编程控制器）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件, 在工业上有着广泛的应用。论文介绍了步进电机的工作原理和控制原则, 以及步进电机的驱动器工作方式。光栅尺传感

5、器系统主要应用于直线移动导轨机构或精密位移量的测量，可实现移动量的高精确显示和自动控制，已广泛应用于机床加工和仪器的精密测量。本系统简单实用，成本低，完全满足系统的控制要求，具有很好的实用性,本文还将给出一些必要的系统设计资料，供参考之用  关键词：PLC、步进电机、光栅尺一、滑台整体方案图24二、数控滑台的总体设计方案 2.1滑台设计1.滑台——对数控滑台而言，主要是纵横方向两个坐标的传动，根据设计任务要求，决定采用点位控制，用伺服电机驱动的开环控制系统，这样可以使控制系统简单，成本低，调试维修容易，为确保数控系统的传动精度和工作平

6、稳性，此工作台采用滚珠丝杠螺母副和滚珠滚动导轨，为尽量消除齿侧间隙。 1.交流伺服电机--交流电动机与直流伺服电机相比，交流电动机输出功率可比直流电动机提高10﹪～70﹪，此外，交流电动机的容量可比直流电动机造得大，达到更高的电压和转速。现代数控机床都倾向采用交流伺服驱动，交流伺服驱动已有取代直流伺服驱动之势。 2.联轴器—采用机械式结构的联轴器，这种联轴器的特点是大扭矩承载、高扭矩刚性和卓越灵敏度；免维护、超强抗油和耐腐蚀性；零回转间隙；体积小巧的联轴器，总长度短 ，结构简单。 3.滚珠丝杠—选用的滚珠丝杠精度高，并通过使用高纯净度

7、的合金钢并采取特殊的表面热处理方式，使产品具有优异的耐久性。 4.丝杠螺母座—采用径向安装尺寸小，安装简便的丝杠螺母座。 5.滑鞍—采用田字格结构，彻底减轻滑鞍的重量。  2.2运动设计 数控机床半闭环进给系统如下24在图a 中，伺服电动机2经齿轮副3（或同步齿形带副），滚珠丝杆4拖动工作台5。反馈装置1与电动机轴相联，发出反馈信号。图b 与图a 基本相同，但反馈装置在丝杆的端部。在图c 中，伺服电动机直接与丝杆联接。图a 和图c 的优点是可以把反馈装置（如旋转变压器、测速发电机、脉冲编码器）等装在伺服电动机内，成为一个部件。图b 的

8、优点是齿轮等传动副3处于半闭环之内，其传动误差可由反馈校正。 2.3滚珠丝杆副的尺寸计算与参数选用 2.3.1滚珠丝杆副简介 数控机床为了提高进给系统的灵敏度,定位精度和防止爬行,必须降低摩擦并减少静、动摩擦系数之差。因