買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 1 - 第一章 緒論 究背景意義 隨著工業(yè)水平的不斷提高，生產(chǎn)生活中對鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用得越來越廣泛，其中有很大一部分屬于直徑較大且普遍用于化工，油氣，地下水管網(wǎng)等工程項(xiàng)目中，這些項(xiàng)目中往往涉及到兩管甚者多管相交焊接。 國內(nèi)外對大型管材的切割技術(shù)不斷發(fā)展突破，但是對相交管道的相貫線切割普遍由大型多軸（ 5 軸、 6 軸聯(lián)動的）數(shù)控機(jī)床，或是采用機(jī)械手、機(jī)械臂，配備相應(yīng)的控制柜，控制輔助軟件， 實(shí)行自動切割。但存在以下幾點(diǎn)不足： 械手臂成本昂貴，中小企業(yè)無法承擔(dān)； 件成本高； 人上手慢，學(xué)習(xí)時間長； 市面上已有的爬管式切割機(jī)只能實(shí)現(xiàn)管材的切斷，不能實(shí)現(xiàn)圓弧、相貫線的切割。本設(shè)計(jì)在市場上已有的切割機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，仿真設(shè)計(jì)一種基于 有切割相貫線，圓弧等功能。 內(nèi)外現(xiàn)狀 國內(nèi)外對大型管材的切割技術(shù)不斷發(fā)展突破，出現(xiàn)了以等離子切割技術(shù)，數(shù)控火焰切 割技術(shù)，激光切割技術(shù)等為代表的自動化切割技術(shù)。 標(biāo)和方向 目標(biāo) ：實(shí)現(xiàn)設(shè)定數(shù)值撥碼開關(guān)參數(shù)之后的自動化切割； 方向： 本設(shè)計(jì)以相貫線數(shù)學(xué)參數(shù)模型為理論基礎(chǔ) ,將三維相貫線曲線轉(zhuǎn)換為二維平面曲線，對切割曲線進(jìn)行插補(bǔ)算法分析，在外部硬件 數(shù)值開關(guān)對切割參數(shù)中的主管支管直徑 R、 用適合做定位控制的 算法進(jìn)行編程控制，從而對鋼管相貫線進(jìn)行切割； 本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題在于解決切 割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、插補(bǔ)算法設(shè)計(jì)、 序編寫這三個問題。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 2 - 第二章 結(jié)構(gòu)方案 設(shè)計(jì) 件 法國達(dá)索公司旗下的子公司研發(fā)的機(jī)械設(shè)計(jì)三維建模軟件 其簡單、清晰的界面，易學(xué)易懂的對話框設(shè)計(jì)，深受廣大三維設(shè)計(jì)愛好者的青睞，在本次設(shè)計(jì)中的三維建模部分采用的是本軟件建模分析，其主界面如圖 示： 圖 界面圖 零件建模 ：新建一個零件 選基準(zhǔn)面草圖的繪制特征的操作參數(shù)的設(shè)定確認(rèn)打鉤。 圖 件建模界面 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 3 - 新建裝配體的步驟： 新建一個裝配體 插入零部件瀏覽文件夾選中零件約束配合確認(rèn)打鉤。 圖 配體建模界面 圖 配體建模示例 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 4 - 撐架設(shè)計(jì) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 5 - 機(jī)設(shè)計(jì) 第三章 插補(bǔ) 算法設(shè)計(jì) 貫線函數(shù)模型建立 貫線概念 當(dāng)兩個實(shí)體相交或相貫時，會形成一條空間曲線，該空間曲線為這兩個實(shí)體之間共同的交線，稱此線為兩實(shí)體的相貫線。 該線具有的特性：相貫線 上的每一點(diǎn)都同時落在兩個實(shí)體上；相貫線是一條復(fù)雜的空間三維曲線，形狀各一，且方程比較復(fù)雜。 加工的方式選擇：傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)加工方式是進(jìn)行放樣處理，計(jì)算相貫線中如最高點(diǎn)、最低點(diǎn)、中點(diǎn)等特殊的點(diǎn)進(jìn)行分析，但是這樣不僅效率低，準(zhǔn)確性也難以保證，本次設(shè)計(jì)中采用建立相貫線函數(shù)模型的方法進(jìn)行數(shù)學(xué)建模研究分析。 鑒于本科階段科研能力有限，在此畢業(yè)設(shè)計(jì)中僅考慮兩圓管的對心垂直相交以及對心斜相交兩種情況，而忽略兩管及兩管以上的多管相交、兩管偏心相交、圓管與方管相交等特殊情況。 圖 垂直相交 圖 對心斜相交 貫線函數(shù)模型建立 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 6 - 心垂直相交 圖 垂直相交建模 如圖 示，主管直徑 R，支管直徑 r ，主管和支管對心垂直相交，以相貫線的最高點(diǎn) A 和另一對稱點(diǎn) A 為一橫截面 0Z 平面，建立如圖所示的 ，故支管的參數(shù)方程為： .（ .（ 而主管在此坐標(biāo)系的方程為： 222 )( .（ 由于主支管相交，只有主管的上半部分有相貫線，下半部分無相貫線，選其中任 意一點(diǎn)分析，如圖 示： 圖 垂直相交任意截面 所以有 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 7 - 2/122 )( .（ 代入式（ ： 2/122 )s .（ 因?yàn)橄嘭灳€任意一點(diǎn)必同時滿足主管和支管方程，因此垂直相交圓柱體相貫線方程為： 2/122 )s .（ 心斜相交 圖 對心斜交 如圖 示，建立新的坐標(biāo)系 主管、支管對心斜相交，交角為 ，主管半徑為 R，支管半徑 r 。 圖 雙坐標(biāo)系 按照同樣的方法，建立新的坐標(biāo)系 ，由于主支管相交，只有主管的上半部買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 8 - 分有相貫線，下半部分無相貫線，選其中任意一點(diǎn) 分析： t a n/c o s)s .（ 同理，相貫線任意一點(diǎn)必同時滿足主管和支管方程，故對心斜相交在 標(biāo)系中的參數(shù)方程為： t a n/c o s)s 2/122 )s .（ 討論： 當(dāng) 2/ ， 1 、 所以有 t a n/c o s)s 等效于 。所以，三維空間模型方程綜合有： t a n/c o s)s 2/122 )s 2/,0( .（ 維函數(shù)模型轉(zhuǎn)變 利用 立如圖 a）所示的相貫線主管的三維模型，利用鈑金設(shè)計(jì)中的展開工具，將三維的模型轉(zhuǎn)換為二維的平面模型如圖 b），建立如圖 c）的坐標(biāo)系： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 9 - （ a） （ b） （ c） 圖 三 維 展 開 轉(zhuǎn) 換 二 維買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 10 - 相貫線展開曲線坐標(biāo)系由管件的軸向方向 Y 以及周長方向 S 所構(gòu)成。由式（ 得主管相貫線展開方程如下 : s os)c 22 )c o sa r c c o .（ 其中： R: 主管半斤； r : 支管半徑； : 相貫線上任意 一點(diǎn)在支管上的圓心角； : 主管與支管的交角。 將（ 中的 )c o sa r c c o 變換可得： )4c o s (c o s )4(c o 22 .（ 代入（ 中的s os)c 22 得 : s i (c o s)4(c o sc o s 222222 .（ 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 11 - 補(bǔ)算法設(shè)計(jì) 補(bǔ)概念 插補(bǔ)最初應(yīng)用于數(shù)控加工零件，機(jī)械加工生產(chǎn)中加工的零件輪廓往往是多種多樣的，如直線段，有圓弧段等。而刀具往往是不能以曲線的實(shí)際輪廓去走刀的，而是近似地以若干條很小的直線段 去走刀。按照插補(bǔ)線條樣式可以分為：直線插補(bǔ)，圓弧插補(bǔ)，拋物線插補(bǔ)，樣條曲線插補(bǔ)等。按照插補(bǔ)原理的不同可以分為基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)。 基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ) ( r e f e r e n c e - p u ls e in t e r p o l a t o r ) 又稱行程標(biāo)量插補(bǔ)或脈沖增量插補(bǔ)。這種插補(bǔ)算法的特點(diǎn)是每次插補(bǔ)結(jié)束 ， 數(shù)控裝置向每個運(yùn)動坐標(biāo)輸出基準(zhǔn)脈沖序列 ， 每個脈沖插補(bǔ)的實(shí)現(xiàn)方法較簡單 （ 只有加法和移位 ） 可以用硬件實(shí)現(xiàn) 。 目前 ， 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展 ， 多采用軟件完成這類算法 。 脈沖的累積值代表運(yùn)動軸的位置 ， 脈沖產(chǎn)生的速度與運(yùn)動軸的速度成比例 。 由于脈沖增量插補(bǔ)的轉(zhuǎn)軸的最大速度受插補(bǔ)算法執(zhí)行時間限制，所以它僅適用于一些中等精度和中等速度要求的經(jīng)濟(jì)型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。典型的代表如： 1、逐點(diǎn)比較法； 2、數(shù)字積分法； 3、矢量判別法； 4、比較積分法；5、最小偏差法。 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ) ( s a m p l e d - w o r d in t e r p o l a t o r ) 又稱為時間標(biāo)量插補(bǔ)或數(shù)字增量插補(bǔ)。這類插補(bǔ)算法的特點(diǎn)是數(shù)控裝置產(chǎn)生的不是單個脈沖 ， 而是標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制字 。 插補(bǔ)運(yùn)算分兩步完成 。 第一步為粗插補(bǔ) ， 它是在給定起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線之間插入若干個點(diǎn) ， 即用若干條微小直線段來逼近給定曲線 ， 每一微小直線段的長度 L 都相等 ， 且與給定進(jìn)給速度有關(guān) 。 粗插補(bǔ)在每個插補(bǔ)運(yùn)算周期中計(jì)算一次 ， 因此 ， 每一微小直線段的長度 L 與進(jìn)給速度 F 和插補(bǔ)周期 T 有關(guān) ， 即 F T l 。 第二步為精插補(bǔ) ， 它是在粗插補(bǔ)算出的每一微小直線段的基礎(chǔ)上再作 “ 數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化 ” 工作，這一步相當(dāng)于直線的脈沖增量插補(bǔ)。典型代表如： 1、直接函數(shù)法； 2、擴(kuò)展數(shù)字積分法； 3、二階遞歸擴(kuò)展數(shù)字積分圓弧插補(bǔ)法； 4、圓弧雙數(shù)字積分 插補(bǔ)法； 5、角度逼近圓弧插補(bǔ)法。 在本研究中采用的是數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)中的 直接函數(shù)法 。 補(bǔ)算法分析設(shè)計(jì) 分析：在本次研究的目標(biāo)對象中，有固定的目標(biāo)函數(shù)，故采用直接函數(shù)法可以極大地簡化算法。如圖 示，只需每次在 Y 向進(jìn)給相同的脈沖當(dāng)量，將 Y 的當(dāng)前坐標(biāo)值代入目標(biāo)函數(shù)，得出 S 的坐標(biāo)值， S 向的函數(shù)的差值就是 S 向插補(bǔ)的距離，下一次重復(fù)之前將 Y 值與支管直徑 d 的值比較，只要不大于 d 即進(jìn)行下一次 Y 向插補(bǔ)，同時進(jìn)行 S 向的檢驗(yàn)，將 S 向差值與 0 進(jìn)行比較，大于 0 則 S 向的函數(shù)的差值就是 S 向插補(bǔ)的距離，否則 S 向的函數(shù)的差 值的負(fù)數(shù)就是 S 向插補(bǔ)的距離。插補(bǔ)過程的如圖 示：買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 12 - 對 S 、 Y 賦初值 0Y 向增加 Y S 0 ？ S 即插補(bǔ)量Y 值是否 = d ？Y 向減少 是否 0 ？- S 即插補(bǔ)量 S 即插補(bǔ)量插補(bǔ)流程圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 13 - 圖 插補(bǔ)示意圖買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 14 - 第四章 系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì) 角傳感器： 傾角傳感器就是將主機(jī)相對于水平面夾角轉(zhuǎn)為電信號，是開機(jī)調(diào)零至機(jī)械原 點(diǎn)中至關(guān)重要的一個模塊，同時也作為模擬量模塊的 輸入， 時檢測夾角值來控制是否需要調(diào)整齒輪電機(jī)。在調(diào)節(jié)機(jī)械原點(diǎn)時，當(dāng)夾角大于或者小于 0 度，就調(diào)整齒輪電機(jī)，以保證主機(jī)水平，只有當(dāng)夾角等于 0 度時，齒輪電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。 傳感器理論基礎(chǔ) ： 理論基礎(chǔ)是 牛頓第二定律 ， 根據(jù)基本的物理原理 ， 在一個系統(tǒng)內(nèi)部 ， 速度是無法測量的 ， 但卻可以測量其加速度 。 如果初速度已知 ， 就可以通過積分算出 線速度 ， 進(jìn)而可以計(jì)算出直線位移 ， 所以它其實(shí)是運(yùn)用 慣性原理 的一種 加速度傳感器 。 傾角傳感器原理：當(dāng)傳感器靜止時，在傳感器的側(cè)面和垂直方向都是沒有加速度作用的，此時作用在它上面的只有重力加速度 g，如圖 示，角 即為傳感器檢測出來的角度。 圖 圖 硬件選型為 北微傳感公司 單軸傾角傳感器，該產(chǎn)品采用最新技術(shù)微機(jī)電生產(chǎn)工藝傾角單元，體積小、功耗低、一致性和穩(wěn)定性很高，主要性能參數(shù)如表 4 表 4傳感器參數(shù)表 單軸傾角 測量 寬溫工作 +85 供電電壓（ 9 護(hù)等級 量程 90 / 180可選 電壓輸出（ 0 10v） 分辨率 小體積 91 40 26定制） 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 15 - 數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 處理只有數(shù)字信號，所以從傾角傳感器傳過來的模擬信號要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換才能到 進(jìn)行處理。三菱 部沒有 A/D 轉(zhuǎn)換需要外接一個 A/D 轉(zhuǎn)換模塊。模擬轉(zhuǎn)換模塊就選擇三菱 擬量輸入模塊。該模塊有四個模擬量輸入通道，可以通過對其的設(shè)置來選擇。模擬量輸入有三個范圍的信號，分 別為 10v、 4202020用之前必須對其通道進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置這個通道的通道字為 單元，只有設(shè)置好了通道，并且按正的接線方式才能得到所要的結(jié)果。電壓輸入時的分辨率為 流輸入的分辨率為 體特性曲線關(guān)系如圖 示 ： 圖 電壓輸入 /數(shù)字輸出曲線 圖 電流輸入 /數(shù)字輸出曲線 模擬量輸入模塊 是把輸入該通道的模擬量轉(zhuǎn)為 15 位二進(jìn)制 +符號 1位 (電壓 )的數(shù)字量儲存起來，等待 其讀取數(shù)據(jù)。它的轉(zhuǎn)換速度可以選擇。如果需要改變速率只需對內(nèi)部 5 單元進(jìn)行設(shè)置。該模塊的工作電壓為直流 24v，輸入的模擬量和輸出的數(shù)字量之間采用了光耦隔離以消除干擾。具體接線如圖 示： 圖 模擬量輸入模塊接線圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 16 - 值撥碼開關(guān) 撥碼開關(guān)是指 ， 使寫有數(shù)字的圓盤狀部件 （ 轉(zhuǎn)盤 ） 轉(zhuǎn)動來選擇數(shù)值 ， 通過組合多個接點(diǎn)電路的導(dǎo)通 / 斷開信號 ， 將其轉(zhuǎn)換為 2 進(jìn)制 、 10 進(jìn)制 、 16 進(jìn)制等代碼后輸出的設(shè)定用開關(guān)。撥碼開關(guān) （ 指撥開關(guān) ） 最開始是日本 發(fā)出來的 ， 隨著用途廣泛起來 , 目前市面上用量最廣泛的是臺灣生產(chǎn)的。大陸目前也有很多廠家加入到此行列當(dāng)中。如果將多個撥碼開關(guān)連在一起 ， 就能實(shí)現(xiàn)多位數(shù)設(shè)定 。 用來選擇數(shù)值的轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動機(jī)構(gòu)有以手指操作的類型（轉(zhuǎn)盤操作式）和按下按鈕的類型（按鈕操作式 ） 。而且，撥碼開關(guān)還可以按照外形尺寸 、 安裝方法及引腳形狀等分為多種類型 。 這種開關(guān)也被稱為指輪開關(guān)及撥盤開關(guān)。在本設(shè)計(jì)中，應(yīng)用撥碼開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)在外部硬件更改參數(shù)，在變換參數(shù)的情況下，只需要更改撥碼開關(guān)的數(shù)字即可，而不需要更該相應(yīng)的程序，實(shí)現(xiàn)模塊化管理和設(shè)計(jì)。 圖 撥碼開關(guān)實(shí)物圖 圖 撥碼開關(guān)內(nèi)部原理圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 17 - 紹 本結(jié)構(gòu)主要由中央處理單元、儲存器、 I/信接口、擴(kuò)展接口和電源等部分組成。其中中央處理單元是 I/路是連接 現(xiàn)場 I/和中央處理單元之間的橋梁，通信接口用于與編程器、計(jì)算機(jī)等外圍設(shè)備連 接。 圖 靠性高、使用靈活方便、易于擴(kuò)展、兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)。 1. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能 。 P L C 由于 采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù) ， 采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造 ， 內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù) ， 所以具有很高的可靠性。如三菱公司的 F 系列 平均無故障時間高 達(dá) 30 萬 h 以 上。2. 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合 。 除了邏輯處理功能以外 ， 現(xiàn)代 P L C 大多 具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年 來 P L C 的各 種功能單元大量涌現(xiàn) ，是 透到了位置控制、溫度控制 、 C N C 等各 種工業(yè)控制中。加上通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建工作量小，維護(hù)方便，容易改造P L C 用存儲邏輯代替接線邏輯 ， 大大減小了控制設(shè)備外部的接線 ， 使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及構(gòu)建的周期大為縮短 ， 同時維護(hù)也變得容易 。 同時 ， 還有超小型 P L C 體積小 ， 重量輕 ， 功耗僅有數(shù)瓦 ， 很容易裝入機(jī)械內(nèi)部 ， 是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想設(shè)備。輸入接口 中央處理單元 電源 驅(qū)動 負(fù)載 接收 現(xiàn)場信號 輸出接口 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 18 - 選型 本設(shè)計(jì)選用的核心控制器為三菱 能最強(qiáng)的 定位控制上， 軸，最大輸出 100 種定位指令和 2種脈沖輸出指令，可執(zhí)行 7種定位控制運(yùn)行模式。 由于 2有最大輸出 20有脈沖輸出指令而沒有定位控制指令，故不適合做定位控制。在本次硬件上選用 合實(shí)際情況，選型具體為 三菱 中 48表示它 的輸入、輸 出總點(diǎn)數(shù)為 48點(diǎn)，輸入和輸出 各 24點(diǎn)， 字撥碼開關(guān)輸入 r 值 17 數(shù)字撥碼開關(guān)輸入值 23 輸出信號 向電機(jī)脈沖方向 向電機(jī)脫機(jī)控制 向電機(jī)脈沖數(shù)量 向電機(jī)脈沖方向 向電機(jī)脫機(jī)控制 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 19 - 進(jìn)電機(jī)選型及配件選型 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件 。 在非超載的情況下 ， 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 、 停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù) ， 而不受負(fù)載變化的影響 ， 當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號 ， 它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為 “ 步距角 ” ，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量 ， 從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的 ； 同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。圖 在本次研究中采用的是開環(huán)控制方式，且電機(jī)應(yīng)用的場合不需要承受大于 機(jī)需要的轉(zhuǎn)速在 2000下，故電機(jī)選型為步進(jìn)電機(jī)控制。具體型號為研控步進(jìn)電機(jī) 體參數(shù)如表 4示： 表 步進(jìn)電機(jī)參數(shù)表 額定電壓 距角 步距精度 5% 額定電流 度 80 壓 500V 境溫度 50 徑向跳動 最大 50 絕緣電阻 100M 00向跳動 最大 50 絲杠選型分析 ： 查文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，絲杠的標(biāo)準(zhǔn)螺距 D 有 1、 2、 4、 5、 6、 8、 10、 16、 20、 25、 32、 40（ 在本次研究中，為方便計(jì)算和分析，選型絲杠的標(biāo)準(zhǔn)螺距為 D=10減速機(jī)選型分析 ： 為了增 加步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩和轉(zhuǎn)動慣量，提高步進(jìn)電機(jī)的機(jī)械特性，在步進(jìn)電機(jī)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 20 - 的輸出端加減速機(jī)，選型為蘇州錦通的減速機(jī)。減速比 K=2. 2 相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 = 0 / 1 ；3 相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 = 0 / 1 ；5 相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 = 0 / 0 ；在本次研究中采用 2 相混合式的步進(jìn)電機(jī)，步距角 = 1 , 細(xì)分?jǐn)?shù) m = 1 0Y 向脈沖當(dāng)量的計(jì)算： 60 .（ 得：鏈輪的參數(shù)選型分析： 在本次設(shè)計(jì)中，鏈輪用于傳動，結(jié)合具體情況分析，鏈輪選型參數(shù)： 模數(shù) m=4； 齒數(shù) Z=15； 分度圓直徑 D =60 S 向脈沖當(dāng)量的計(jì)算： 60 .（ 得： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 21 - 進(jìn)驅(qū)動器選型 由于各廠家研制的步進(jìn)電機(jī)的規(guī)格和型號不同，步進(jìn)驅(qū)動器必須和步進(jìn)電機(jī)配套使用，故步進(jìn)驅(qū)動器必須選用研控系列，具體選型為 圖 具體參數(shù)如表 4示： 表 4步進(jìn)驅(qū)動器參數(shù)表 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 22 - 第五章 控制程序設(shè)計(jì) 割系統(tǒng)程序流程圖 開機(jī)定時啟動機(jī)械原點(diǎn)手動 自動左右點(diǎn)動原點(diǎn)回歸切割運(yùn)動S 向脈沖 Y 向脈沖齒輪電機(jī) 絲杠電機(jī)S 向 P I D 調(diào)節(jié)Y 向移動電氣原點(diǎn)圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 23 - 件介紹 程軟件 G X - D e v e lo p e r 是三菱 的編程 軟件 。 G X - D e v e lo p e r - 8 目前 e v e lo p e r 的最新版本 ， 該軟件適用于 Q 、 Q n U 、 Q n A 、 A n S 、 A n A 等全系列 可編程控制器 。支持梯形圖 、 指令表 、 L a b e l 語言程序設(shè)計(jì) ， 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定 ， 可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫 程序功能。圖 三菱 編程 軟件 該軟件具有以下的優(yōu)點(diǎn)： 1. 軟件的共通化 e ve e r 能夠制作 Q 系列 ， Q 列 ， A 系列 （ 包括運(yùn)動控制（ S C P U ） ） ,F X 系列的數(shù)據(jù) ,能夠轉(zhuǎn)換成 G P P Q ,G P P A 格式的文檔。 此外，選擇 列的情況下，還能變換成 F X G P ( D O S ) ,F X G P ( W I N ) 格式的文檔 ；2. 利用 W ow s 的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升能夠?qū)?E xc e l,W or d 等作成的說明數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，粘貼，并有效利用；3. 程序的標(biāo)準(zhǔn)化；4. 能夠簡單設(shè)定和其他站點(diǎn)的鏈接 由于連接對象的指定被圖形化而構(gòu)筑成復(fù)雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡單的設(shè)定；5. 能夠用各種方法和 可編程控制器 C P U 連接；6. 豐富的調(diào)試功能。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 24 - 真軟件 要有以下特點(diǎn)： 件 仿真軟件； 梯形圖進(jìn)行邏輯測試； 圖 三菱 件 擬量轉(zhuǎn)換程序 寫指令 壓力傳感器的模 擬量要經(jīng)過 塊 16位的存儲形式，與 過讀寫指令進(jìn)行數(shù)據(jù)交換， 所以模擬量轉(zhuǎn)換程序主要是 要涉及讀寫兩個指令，具體使用如下： n1 n2 s 2 1解讀： 首地址， 條件 ，把 1#模塊 單元 的值存入 0單元。 注意：模塊編號從零開始以此類推，最靠 近 號模 塊。 4他各字符表示的意思同上，當(dāng) 閉合時把 0個存儲內(nèi)容寫到 1#模塊 到 的四個單元 里。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 25 - 塊初始化 元 （ 1）通道字 即使用哪個通道，在 中寫入。 設(shè)置方法： H x x x x 通道 其中， x=0表示該通道為（ +10v）電壓 輸入 x=1表示該通道為（ 4 20流輸 入 x=2表示該通道為（ +20 流輸入 x=3表示關(guān)閉 該通道； （ 2）采樣字 平均值濾波的平均次數(shù) 設(shè)置方法：在模擬量模塊的 分別寫入 樣 次數(shù)取值范 圍 1 4096 （ 3）數(shù)據(jù)讀取單元 讀取 A/的結(jié)果值 設(shè)置方法： 單元分別存 平均值 （ 4）識別和查錯保護(hù)單元 每一種特殊模塊都有一個識別碼，其 固化在 0單元，而 碼為 9單元存有故障狀態(tài)信息， 不同的位置標(biāo)示不同的故障，其單元的表示有電源或硬件故障， 表示 數(shù)值范圍出錯。 課題的讀取 A/D 程序 本課題 中 0號模塊， 就只有一個通 道 +10v）電 壓輸入。 用 0讀取 開始讀 識別碼存入 模塊識別碼正確，第二步設(shè)定 通道字 輸入，閉；第三步查錯， 當(dāng) 才 讀取 60中， 具體如下： 圖 A/買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 26 - 算程序 算指令 三菱 ，首先要了 解 指令。 P I D s 1 s 2 s 3 D D 5 0 0 1 0 0 D 1 5 0目標(biāo)值 ， 測量值， 參 數(shù)設(shè)定值首地址， D為輸出結(jié)果。當(dāng) 前測量值為 定值為 100 據(jù) 寄存器 參數(shù)設(shè) 置如表 表 寄存器號數(shù) 參數(shù)名或符號 設(shè)定內(nèi)容 采樣 時間 定范圍 1 32767(1 動作方向（ ，正動作； ，逆動作 ，輸入變化量報(bào)警無效； 輸入變化 報(bào)警有效 ，輸出變化量報(bào)警無效； 輸出變化報(bào)警有效 ，不執(zhí)行自動調(diào)節(jié)； ，執(zhí)行自動調(diào)節(jié) ,輸出上下限設(shè)定無效， ，有效 2 輸入濾波常數(shù) 0 99%，設(shè)定為 0時無輸入濾波 3 比例增益 32767% 4 積分時間 32767（ 為 0時無積分處理 5 微分增益 100%設(shè)為 0時無微分增益 6 微分時間 32767（ 設(shè)定為 0時無微分處理 7-19 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 27 - 20 輸入變化（增向）報(bào)警設(shè)定值 0 32767（動作方向 有效） 21 輸入變化（減向）報(bào)警設(shè)定值 0 32767（動作方向 有效） 22 輸出變化（增向）報(bào)警設(shè)定值 0 32767（動作方向 ， 有效） 23 輸出變化（減向）報(bào)警設(shè)定值 0 32767（動作方向 ， 有效） 24 報(bào)警輸出 ，輸入變化量（增向）溢出報(bào)警 ，輸入變化量（減向）溢出報(bào)警 ，輸出變化量（增向）溢出報(bào)警 ，輸出變化量（減向）溢出報(bào)警 制邏輯 逆動作：被控物理量增加時，要求電機(jī)轉(zhuǎn)速減小，如恒壓供水； 正動作：被控物理量增加時，要求電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，如空調(diào)。 課題 制程序 本課題 本課題 角傳感器的輸入范 圍是 90 / 180，在本研究中選量程 1即 90，可選對應(yīng)的輸出 010V。 主機(jī)的最終位置 0，其對應(yīng)的輸出為 5V，由 圖 數(shù)字輸出特性曲線，其對應(yīng)的數(shù)字量是 以把設(shè)定值為 16000傳給 主機(jī)的 初始位置值由傳感器讀出 ，其對應(yīng)的輸出由 模擬量轉(zhuǎn)換模塊計(jì)算得出 ， 通過模擬量模塊存 在 數(shù)設(shè)定值，其中采樣 時間 30動作方向?yàn)槟鎰幼鳎?輸入濾波 常數(shù) 10%（ 比例增益為 70（ ，積分時 間 10微分增益設(shè)為 10%（ 其他 默認(rèn)，具體程序如下： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 28 - 圖 動點(diǎn)動程序 圖 動點(diǎn)動程序段 對定位指令 示下一個位置相對前一個位置的相對位移量，指令格式如下： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 29 - 指令解讀： 當(dāng) 通時，通過 出口輸出脈沖數(shù)量為 10000，脈沖頻率為 1000中， 0、 三個高速輸出端口。 束標(biāo)志位 8029是脈沖發(fā)送結(jié)束標(biāo)志位，每當(dāng)一次脈沖指令發(fā)送結(jié)束，式如下： 指令解讀： 當(dāng) 令執(zhí)行完成以后 動接通對 動運(yùn)行程序 四則運(yùn)算指令 + - x ） 指令解讀： 1和 處理結(jié)果放到 比較指令 令格式如下： 指令解讀： 當(dāng) 立時，開始進(jìn)行比較，對 1 出； 1= 出； 1 出； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 30 - . . . .（請?jiān)斠姼戒?B） . . 圖 動運(yùn)行程序段 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 31 - 第六章 總結(jié) 位模塊 第一次接觸 下子就選了一個定位控制設(shè)計(jì)，剛開始自己網(wǎng)上找資料的時候發(fā)現(xiàn)可以用定位模塊 20 果發(fā)現(xiàn)越走越偏，因?yàn)?20參數(shù)設(shè)置繁多，畢業(yè)設(shè)計(jì)時間有限，不得不放棄重新選一種方案，即本研究中的 是發(fā)現(xiàn)原來 3只能朝著這條路走到黑。 在當(dāng)今觸摸屏應(yīng)用繁多且技術(shù)成熟的今天， 8421撥碼開關(guān)早已淘汰，畢設(shè)結(jié)束才發(fā)現(xiàn)原來可以用觸摸屏去取代撥碼開關(guān)，但是為時已晚，只有在下一次工程設(shè)計(jì)中去設(shè)計(jì)、去優(yōu)化硬件，最大的感觸就是，見識越多，彎路就越少，眼界決定你的高度。只有不斷去拓寬 自己的知識面才能走得更、遠(yuǎn)廣。 本研究中采用的是三菱 列 程。但是程序整體達(dá)到 1 千多行，程序內(nèi)存大，運(yùn)行起來肯定會相對不穩(wěn)定，在本次設(shè)計(jì)中要是能夠去優(yōu)化程