1 目  錄  第一章 、 緒論  . 錯誤 !未定義書簽。  言 . 錯誤 !未定義書簽。  控銑床簡介 . - 1 - 程設(shè)計的目的及意義 . - 2 - 第 二章、設(shè)計任務(wù)說明書  . 2 本任務(wù)及要求  . 錯誤 !未定義書簽。  度安排及完成時間  . 錯誤 !未定義書簽。  第 三章、課題總體方案的確定 . . 3 械傳動部件的選擇 .制系統(tǒng)的設(shè)計 . 3 統(tǒng)運(yùn)動方式的確定 .服系統(tǒng)的選擇 .、 Y 工作臺的傳動方式 . 四章、控制系統(tǒng)的設(shè)計  . 6 制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) . 6 動控制模塊簡介 . 6 制單元 選擇 . 6 位模塊 介  . 錯誤 !未定義書簽。  要控制信號 .未定義書簽。  要參數(shù) . 未定義書簽。  令運(yùn)用 .未定義書簽。  位單元各部分引腳名稱功能示意圖 .未定義書簽。  動放大器 .1 - 頻器的選擇 .2 - 頻器簡介 .2 - 頻器外部接線圖 .3 - 頻器的遠(yuǎn)程監(jiān)控 .3 - 進(jìn)電機(jī)的選擇 . - 14 - 制系統(tǒng)硬件連接原理圖  . 錯誤 !未定義書簽。  制面板的設(shè)計  . 錯誤 !未定義書簽。  第五章、課程設(shè)計總結(jié)  . 錯誤 !未定義書簽。  第六章、附錄  . 錯誤 !未定義書簽。  考文獻(xiàn)  . 錯誤 !未定義書簽。  器元件清單  . 錯誤 !未定義書簽。   2 第一章   緒論  在我國對外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下  ,發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性  ,并從戰(zhàn)略和策略兩個層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點(diǎn)看法。裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度  ,數(shù) 控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備  ,又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)  ,而數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品  ,其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域。   數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化  ,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征  ,而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大  ,他對國計民生的一些重要行業(yè)  車、輕工、醫(yī)療等的發(fā)展起著越來越重要的作用。   控銑床簡介  數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 ,兩者的加工工藝基本相同 ,結(jié)構(gòu)也有些相似 ,但數(shù)控銑床是靠程序控制的自動加工機(jī)床 ,所以其結(jié)構(gòu)也與普通銑床有很大區(qū)別 . 如圖所示，數(shù)控銑床一般由數(shù)控系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、冷卻潤滑系統(tǒng)等幾大部分組成：  1、主軸箱  包括主軸箱體和主軸傳動系統(tǒng)，用于裝夾刀具并帶動刀具旋轉(zhuǎn)，主軸轉(zhuǎn)速范圍和輸出扭矩對加工有直接的影響。  2、進(jìn)給伺服系統(tǒng)  由進(jìn)給電機(jī)和進(jìn)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，按照程序設(shè)定的進(jìn)給速度實(shí)現(xiàn)刀具和工件之間的相對運(yùn)動，包括直線進(jìn)給運(yùn)動和旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動。  3、控制系統(tǒng)  數(shù)控銑床運(yùn)動控制的中心，執(zhí)行數(shù)控加工程序控制機(jī)床進(jìn)行加工。  4、輔助裝置  如液壓、氣動、潤滑、冷卻系統(tǒng)和排屑、防護(hù)等裝置。  5、機(jī)床基礎(chǔ)件  通常是指底座、立柱、橫梁等，它是整個機(jī)床的基礎(chǔ)和框架  其中， 控工作臺是數(shù)控銑床的重要組成部分，它是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱 橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的 作臺、激光加工設(shè)備的工作臺、電子元件表面貼裝設(shè)備等。模塊化的 控工作臺，通常由導(dǎo)軌座、移動滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服 電動機(jī)等部件構(gòu)成。其中伺服電動機(jī)做執(zhí)行元件用來驅(qū)動滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動滑塊和工作平臺在導(dǎo)軌上運(yùn)動，完成工作臺在 X、 Y 方向的直線移動。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計時只需根據(jù)工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計算機(jī)，也可以設(shè)計專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。  本次課程設(shè)計也將從機(jī)械選擇以及程序設(shè)計等幾個方面對 控銑床進(jìn)行大致的研究。   3 機(jī)電一體化課程設(shè)計是一個重要的時間性教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生綜合的運(yùn)用所學(xué)的理論知識 ，獨(dú)立進(jìn)行的設(shè)計訓(xùn)練，主要目的與要求：    1、  通過設(shè)計，使學(xué)生全面地、系統(tǒng)地了解和掌握數(shù)控機(jī)床的基本組成及其想怪知識，學(xué)習(xí)總體的方案擬定、分析與比較的方法。      2、  通過對機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計，掌握幾種典型傳動元件與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè)計計算及選用的方式    3、  通過對機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計，掌握常用伺服電機(jī)的工作原理、計算控制方法與控制驅(qū)動方式    4、  培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，學(xué)習(xí)并樹立“系統(tǒng)設(shè)計”的思想   5、  鍛煉提高學(xué)生應(yīng)用手冊和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料及撰寫科技論文的能力   4 第三章   課題總體方案 的確定  數(shù)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計的內(nèi)容包括：機(jī)械傳動部件的選擇、控制系統(tǒng)的設(shè)計兩個大的方面。還有系統(tǒng)運(yùn)動方式的確定，執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳動方案的確定，伺服系統(tǒng)及通電方式控制方案的確定， X、 Y 工作臺的傳動方式等。下面進(jìn)行方案的分析。  械傳動部件的選擇       （ 1） 導(dǎo)軌副的選用    要設(shè)計的 作臺是用來配套輕型的立式數(shù)控銑床，需要承受的載荷不大，但脈沖當(dāng)量小、定位精度高，因此，決定選用直線滾動導(dǎo)軌副。它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。    （ 2） 絲杠螺母副的選用    伺服電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，要滿足 脈沖當(dāng)量和   定位精度，滑動絲杠副無能為力，只有選用滾珠絲杠副才能達(dá)到。滾珠絲杠副的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高，預(yù)緊后可消除反向間隙。    （ 3） 減速裝置的選用    選擇了步進(jìn)電動機(jī)和滾珠絲杠副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動部件折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)。為此本例決定采用無間隙齒輪傳動減速箱    （ 4） 伺服電動機(jī)的選用    任務(wù) 書規(guī)定的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到 位精度也未達(dá)到微米級，空載最快移動速度也只有 1000mm/此，本設(shè)計不必采用高檔次的伺服電動機(jī)，如交流伺服電動機(jī)或直流伺服電動機(jī)等，可以選用性能好一些的步進(jìn)電動機(jī)，如混合式步進(jìn)電動機(jī)，以降低成本，提高性 /價比。    （ 5） 檢測裝置的選用    選用步進(jìn)電動機(jī)作為伺服電動機(jī)后，可選開環(huán)控制也可選閉環(huán)控制。任務(wù)書所給的精度對于步進(jìn)電動機(jī)來說還是偏高的，為了確保電動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式 旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率應(yīng)與步進(jìn)電動機(jī)的步距角相匹配。   考慮到 X、 Y 兩個方向的加工范圍相同，承受的工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計工作量， X、 杠螺母副、減速裝置、伺服電動機(jī)以及檢測裝置擬采用相同的型號與規(guī)格。   5 制系統(tǒng)的設(shè)計     （ 1） 設(shè)計的 作臺準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標(biāo)定位、兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計成連續(xù)控制型。   （ 2） 對于步進(jìn)電動機(jī)的開環(huán)控制，選用三菱公司的  列的 作為控制系統(tǒng)的控制單元，能夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo)。    （ 3） 要設(shè)計一臺完整的控制系統(tǒng)，在選擇 后，還需要擴(kuò)展程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、鍵盤與顯示電路、 I/O 接口電路、 D/A 轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等。   （ 4）選擇合適的驅(qū)動電源，與步進(jìn)電動機(jī)配套使用。  統(tǒng)運(yùn)動方式的確定  該系統(tǒng)要求工作臺沿各坐標(biāo)軸的運(yùn)動有精確的運(yùn)動關(guān)系因此采用連續(xù)控制方式。  服系統(tǒng)的選擇  開環(huán)伺服系統(tǒng)在負(fù)載不大時多采用功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服電機(jī) 而不能糾正系統(tǒng)的傳動誤差。 但開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整維修容易，在速度和精度要求不太高的場合得到廣泛應(yīng)用。  考慮到運(yùn)動精度要求不高，為簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，宜采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動。  、 Y 工作臺的傳動方式  為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊湊，采用滾珠絲杠螺母傳動副。為提高傳動剛度和消除間隙，采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)。  由于工作臺的運(yùn)動部件重量和工作載荷不大，故選用滾動直線導(dǎo)軌副，從而減小工作臺的摩擦系數(shù)，提高運(yùn)動平穩(wěn)性。  系統(tǒng)總體框圖如下 : 圖 2  系統(tǒng)總體框圖   6 第四章  控制系統(tǒng)的設(shè)計  制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)  由前面所確定的控制方案，針對本課題教學(xué)實(shí)驗(yàn)用數(shù)控銑床系統(tǒng)的要求，制定了相應(yīng)的控制系統(tǒng)。即采用 編程邏輯控制器 )與 聯(lián)系的控制系統(tǒng)。其總體示意圖如下所示：圖 3  控制系統(tǒng)總體機(jī)構(gòu)圖   7 動控制模塊簡介      過使用專用的定位控制模塊，可以對直線運(yùn)動、圓周運(yùn)動的位置，速度和加速度進(jìn)行控制， 也可實(shí)現(xiàn)單軸或多軸位置控制，使運(yùn)動控制與順序控制有機(jī)地結(jié)合起來，廣泛地用于各種通用機(jī)械、專用機(jī)床、機(jī)器人、電梯等。三菱公司生產(chǎn)生產(chǎn)的定位控制模塊，屬于智能 I O 模塊，其本身就是一個帶有微處理器的計算機(jī)系統(tǒng)，有很強(qiáng)的信息處理能力和控制功能，其  身的 行工作，大大提高了系統(tǒng)的速度和控制功能。   列定位控制模塊 20能夠獨(dú)立進(jìn)行 2 軸定位控制的裝置，不僅具備定位控制語言、編程控制語言，還具有進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的功能指令，因此可以獨(dú)立進(jìn)行更高級的定位控制。  整個系統(tǒng)由 進(jìn)電機(jī)，伺服驅(qū)動器 組成。  基本原理如下圖：  圖 1 （ 1） 由用戶通過 在三菱 專用軟件 行梯形圖程序的編寫，并通過 232 通信線傳給  （ 2） 戶可以通過手動按鈕或控制盒輸入開關(guān)量給 過計算后 生驅(qū)動器電源開關(guān)信號，并通過運(yùn)動控制模塊 20制伺服電機(jī)驅(qū)動器。然后，驅(qū)動器拖動數(shù)控機(jī)床的 X 軸伺服電機(jī)和 Y 軸伺服電機(jī)完成兩軸聯(lián)動。  （ 3） 20裝時，與 定在同一 金屬槽中并通過內(nèi)部扁平線纜和 口電路連接。在 作用下，它會向步進(jìn)驅(qū)動器發(fā)出控制脈沖。用戶可以通過上位機(jī)中的 20用軟件 給量進(jìn)行設(shè)置，并通過 232 通信線進(jìn)行傳輸。  （ 4） 步進(jìn)電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，在接收到脈沖信號和方向后，通過連接絲杠進(jìn)給運(yùn)動。   8 制單元 選擇  三菱公司  列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于 列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出 16的獨(dú)立用途外，還可以適用于在多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途 ，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的  系統(tǒng)配置既固定又靈活。在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行 16的靈活輸入輸出組合。備有可自由選擇，豐富的品種?？蛇x用 16/32/48/64/80/128 點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小 8 點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。  綜合我們本次課題的控制方面的要求以及經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性，我們選擇三菱 80  三菱可編程序控制器主機(jī)，型號 ； 兩路獨(dú)立輸出最高達(dá) 100沖，可控制步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)做定位控制，晶體管輸出比普通繼電器輸出反應(yīng)時間縮短 90%以上，不存在觸點(diǎn)老化問題。輸入 40 點(diǎn)輸出 40 點(diǎn)，最大可擴(kuò)展到 256 點(diǎn)。程序容量 8K；可擴(kuò)展至 16。   圖 4  能結(jié)構(gòu)示意圖  位模塊 介  三菱 稱 20一種小型智能化定位單元，其完備的功能完全可以與大中型 位模塊媲美。擁有完善的擴(kuò) 展接口，允許用戶使用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，并通過驅(qū)動單元來實(shí)現(xiàn)雙軸的定位控制。  位控制器 (以后稱  20脈沖電路輸出單元，它使得步進(jìn) 電機(jī) 或伺服電機(jī)通過驅(qū)動單元進(jìn)行定位控制。一個 控制 2 個軸（可使用線性插補(bǔ)和園插補(bǔ)）。可使用專用定位語言 (令 )和順序語言 (基本指令和應(yīng)用指令 )。  20用 用軟件編制控制程序。流程圖窗口由可視化的各種彩色符號塊組成，用“有向連線”連接，具有形象、直觀、簡潔、易用的特點(diǎn)。雙擊對應(yīng)的指令符號塊即出現(xiàn)“參數(shù)設(shè)置”的形象化對話框，可以方便地進(jìn)行操作。   9 稱 定位單元 ，是輸出脈沖序列的專用單元，模塊的輸出脈沖數(shù)、脈沖頻率可調(diào)，通過步進(jìn)驅(qū)動器或伺服器控制。  有一種專用定位語言指令和順序語言基本指令和應(yīng)用指令進(jìn)行編制位置控制程序，能夠同時控制兩個坐標(biāo)軸，并可實(shí)現(xiàn)線性 /圓弧插補(bǔ)功能，位置控制功能。  沖發(fā)生單元后面稱作 "通過給伺服電機(jī)驅(qū)動器或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器發(fā)脈沖 ,可實(shí)現(xiàn)兩軸定位可實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動控制。  作為 一種特殊模塊 ,可單獨(dú)工作 ,也可與 接使用 列的 接使用時 ,利用模塊自帶扁平電纜直接與 擴(kuò)展口或擴(kuò)展模塊擴(kuò)展口連接 ;模塊地址依與接的順序從左往右分別為 #0,#1,#2, ;與 間使用  令傳遞數(shù)據(jù)與命令。  要控制信號  沖發(fā)生單元主要控制信號的功能和意義如表 1 所示。  表 1   主要控 制信號的功能和意義  Y 軸  X 軸    連接器  管腳號  連接器  管腳號  名稱  功能    1 動操作開始輸入端  2 12 止運(yùn)行輸入端  3 13 動回原位輸入端  4 14 向旋轉(zhuǎn)控制輸入端  5 15 向旋轉(zhuǎn)控制輸入端  6 16 位信號輸入端  7 17 向限位開關(guān)輸入端  8 18 向限位開關(guān)輸入端  9 19 入信號公共端     服準(zhǔn)備好  2， 12 2， 12 Y），X）  1、 11 的公共端  6 6 向脈沖輸出端  7、 8、 17、18 7、 8、 17、18 P、 電源輸入（ 5V、 24V）  9、 19 9、 19 Y），X）  公共端  11 11 服定位完成  13 13 位開關(guān)輸入端  14 14 Y），X）  原位開關(guān)公共端  16 16 向脈沖輸出端   10 要參數(shù)  沖發(fā)生單元主要參數(shù)如表 2 所示。  表 2   主要控制信號的功能和意義  參數(shù)編號  緩沖區(qū)地址  名    稱  功   能   與   意   義  X 軸  Y 軸  字節(jié)  0 9200 9400 2 單位體系  確定定位值、速度值的單位（ 0、 1、 2）。  1 9202 9402 2 脈沖率  電動機(jī)轉(zhuǎn)動一圈所需脈沖數(shù)量。  2 9204 9404 2 進(jìn)給率  電動機(jī)轉(zhuǎn)動一圈，運(yùn)動機(jī)構(gòu)的位移量  3 9206 9406 2 最小命令單位  脈沖 當(dāng)量（ 0、 1、 2、 3）  4 9208 9408 2 最大速度  運(yùn)動機(jī)構(gòu)可以達(dá)到的最大速度  5 9210 9410 2 手動速度  手動時，運(yùn)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度  6 9212 9412 2 點(diǎn)動速度  點(diǎn)動時，運(yùn)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度  7 9214 9414 2 最低速度  運(yùn)動機(jī)構(gòu)最低運(yùn)動速度  8 9216 9416 2 加速時間  速度從零上升到設(shè)定工作速度的時間  9 9218 9418 2 減速時間  速度從運(yùn)行工作速度下降到零的時間  11 9222 9422 2 脈沖輸出格式  0 雙脈沖輸出， 1 單脈 沖輸出  12 9224 9424 2 旋轉(zhuǎn)方向  0 正脈沖正轉(zhuǎn)， 1 正脈沖反轉(zhuǎn)  13 9226 9426 2 回原位速度  回原位時，運(yùn)動機(jī)構(gòu)的速度  14 9228 9428 2 回原位爬行速度  回原位時，運(yùn)動機(jī)構(gòu)的爬行速度  15 9230 9430 2 原位坐標(biāo)值  回原位后的坐標(biāo)設(shè)定值  19 9238 9438 2 入邏輯  0 常開觸頭， 1 常閉觸頭  令運(yùn)用  使用 令可對 20參數(shù)進(jìn)行讀寫操作。指令格式如下：  設(shè) 20模塊地址為 #0，則第 一條指令執(zhí)行結(jié)果是將 20 數(shù)據(jù)（ X 軸的當(dāng)前位置值）讀到 數(shù)據(jù)寄存器 ；第二條指令的執(zhí)行結(jié)果是把 數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)（應(yīng)存放運(yùn)動機(jī)構(gòu)的最大速度值）送到 20 9208 中。   20大部分參數(shù)均可由 行讀寫操作，少部分  參數(shù)只能進(jìn)行讀操作，使用時請詳細(xì)閱讀使 11 用說明書。                      圖 5   尺寸結(jié)構(gòu)圖  位單元各部分引腳名稱功能示意圖  圖 6  定位單元引腳名稱功能示意圖   12 動放大器  圖 7  放大器的結(jié)構(gòu)組成  頻器的選擇  變頻器應(yīng)用 與 變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變 電機(jī) 工作電源 頻率 方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部 開斷來調(diào)整 輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。 本次課程設(shè)計綜合經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性以及性能的考慮，選用三菱 頻器來作為主軸三相交流電動機(jī)的變頻器。  R 頻器簡介  頻器是日本三菱公司為了適應(yīng)現(xiàn)代工廠自動化進(jìn)程而開發(fā)的一種新型多用途變頻器。它除保持了以往三菱變頻器功能強(qiáng)大、操作便捷等優(yōu)點(diǎn)之外，還可以應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)各種控制網(wǎng)絡(luò)中，以便發(fā)揮更大的遠(yuǎn)程控制功能 ， 從而實(shí)現(xiàn)智能化工廠（ 目標(biāo)。  參數(shù)說明：  功能  參數(shù)號  名稱  設(shè)定范圍  最小設(shè)定單位  出廠設(shè)定  基  本  0 轉(zhuǎn)矩提升  030% 6%/4% 1 上限頻率  0120z 120 下限頻率  0120z 0 基波頻率  0400z 50 三速設(shè)定（高速）  0400z 50 三速設(shè)定（中速）  0400z 3013 功  能  6 三速設(shè)定（低速）  0400z 10 加速時間  03600s/0360s s/10s 8 減速時間  03600s/0360s s/10s 9 電子過電流保護(hù)  0500A 定輸出電流  79 操作模式選擇  04,  08 1 0 注：其他功能參數(shù)參見 頻器操作手冊。  頻器外部接線圖  圖 8  變頻器外部接線圖  頻器的遠(yuǎn)程 監(jiān)控  利用三菱 絡(luò)可以在在 控系統(tǒng)中遠(yuǎn)程控制變頻器，其方法如下：  （ 1）打開 件，進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境。  （ 2）在菜單籃中選中            ，系統(tǒng)自動彈出一個變頻器控制對話框，如下圖所示：   14 （ 3）單擊“輸出頻率”的頻率顯示框，會出現(xiàn)一個頻率寫入對話框，在此輸入您想要使電機(jī)轉(zhuǎn)動的頻率，點(diǎn)擊“確定”，完成頻率設(shè)置。如下所示：  （ 4）在控制區(qū)域中，點(diǎn)擊        按鈕，啟動變頻器系統(tǒng)；  （ 5）點(diǎn)擊        或        按鈕，使電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動或反轉(zhuǎn)啟動。在電機(jī)運(yùn)行過程中，也可以時時改變變頻器的運(yùn)行頻率。  （ 6） 如欲使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，點(diǎn)擊        。  進(jìn)電機(jī)的選擇  電機(jī)選擇磁阻式步進(jìn)電動機(jī)  （ 1）  步距角的選擇  初步選定步距角為 據(jù)已知條件選擇步進(jìn)電機(jī)  （ 2）查機(jī)械設(shè)計手冊，選擇步進(jìn)電機(jī) ,步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)見下表。  表 3步進(jìn)電機(jī)參數(shù)  型號  45 相數(shù)  3 步距角 ( ) 壓 /V 60 相電流 /A 2 最大靜轉(zhuǎn)矩 /(N m) 載起動頻 率 /(s) 3700 空載運(yùn)行頻率 /(s)  12000 電感 /阻 /  配方式     三相六拍  外形尺寸 / 45 82 質(zhì)量 /      制系統(tǒng)硬件連接原理圖  硬件連接原理圖包括輸入部分和輸出兩個部分部分，如下圖所示。   15 （ 1）輸入部分  （ 2）輸出部分  圖 9 控制系統(tǒng)連接原理圖   16 其中， 電源控制開關(guān)是 通過內(nèi)部扁平程電纜和運(yùn)動控制模塊 20接 (如圖 8（ 1）中較粗黑線 )。  輸入按鈕包括機(jī)床啟動10X、機(jī)床停動作按鈕11X、 X 軸動作按鈕12X、兩軸聯(lián)動按鈕13X、 Y 軸動作按鈕14X、正向15X、反向16位開關(guān)等多個 項目，主要用于用戶輸入開關(guān)量； 輸出是 點(diǎn)和1中 過繼電器 線圈連接到公共端 通過 點(diǎn)連接接觸器 圈，由 觸點(diǎn)和空氣開關(guān) 起控制 x 軸和z 軸伺服電機(jī)驅(qū)動器的通斷。  1 軸伺服電機(jī)驅(qū)動器的通斷，從而使機(jī)床處于單軸動作狀態(tài)。  當(dāng)線路連接完畢后，合上 將 狀態(tài)開關(guān) 撥至“ 程狀態(tài)，此時將梯形圖文件傳送至  20編程電纜也連接到上位 上，并將 20狀態(tài)開關(guān)撥至“ 動狀態(tài)上。然后通過拍 20用軟件“ E”將定位程序傳送至 20    將開關(guān) 上，并將 狀態(tài)開關(guān)撥至“ 態(tài)，將 20狀態(tài)開關(guān)撥至“ 態(tài)，  出從而使 觸頭閉合，驅(qū)動器 1 和驅(qū)動器 2 得電。按下 入端的“復(fù)位”按鈕后， X 軸和 Y 軸將回到原位，整個系統(tǒng)處于歸零工作狀態(tài)。其中，  4 試驗(yàn)機(jī)已在原位設(shè)置了位置開 關(guān)，用于系統(tǒng)硬件歸零。  若斷開開關(guān) 失電，從而步進(jìn)驅(qū)動器也會失電導(dǎo)致整個系統(tǒng)處于斷電狀態(tài)。  制面板的設(shè)計  由于步進(jìn)電機(jī)不需要反饋電路，但是要注意工作臺不能超過最大行程。因此，必須在 X、Y 軸的方向各加上兩個行程開關(guān)。這里行程開關(guān)作用有兩個：  （ 1） 防止工作臺超過最大行程，使電機(jī)損壞；   （ 2）可以用與定位。所以這 4 個行程開關(guān)就充當(dāng)了傳感器。  人機(jī)界面設(shè)計的準(zhǔn)則就是要有良好的人機(jī)交互能力，一般要求操作簡便，界面簡潔明了。此系統(tǒng)中共有 2 個旋鈕，其中一個較大的旋鈕開關(guān)是用于用戶選擇是 X 軸或 Y 軸單獨(dú)運(yùn)動，還是選擇同時控制兩軸使其聯(lián)動；另一個旋鈕開關(guān)是調(diào)速的，因?yàn)楸緮?shù)控銑床是用于教學(xué)，故對調(diào)速開關(guān)進(jìn)行了簡化，只設(shè)置了低、中、高三檔調(diào)速，通過設(shè)定不同的速度檔位來控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，從而 臺的運(yùn)動速度。  界面上的 6 個按扭一一對應(yīng)其功能，用戶一看就能明白，這里不再贅述。操作面板上還有一個報警燈，用于在系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電機(jī)運(yùn)行超出限位開關(guān)等緊急情況時閃爍報警，提醒用戶緊急停止系統(tǒng)的運(yùn)行，保障安全和及時挽回?fù)p失。 17 圖 10  控制面板示意圖   18 第五章  課程設(shè)計總結(jié)  本次課程設(shè)計對于 我們即將走出校門的大學(xué)生來說是非常重要的，也非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。因?yàn)樵谠O(shè)計的過程中，我們不僅能夠鞏固知識，鍛煉我們的動手能力，也使我們了解到了當(dāng)今世界的前沿技術(shù)。為以后我們在機(jī)械行業(yè)的工作積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。  本次課程設(shè)計是步進(jìn)電動機(jī)控制的兩軸聯(lián)動單元設(shè)計，主要是在數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)等課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化訓(xùn)練開環(huán)伺服系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計、驅(qū)動電路原理設(shè)計等。旨在深化數(shù)控技術(shù)及其應(yīng)用方面的基本知識和技能的掌握。  設(shè)計過程主要包括絲杠的計算、選擇，工作臺外形尺寸及重量初步估算，滾動導(dǎo)軌副的選擇，步進(jìn)電機(jī)的選擇，三相六拍通電 方式的控制方案， X、 Y 兩軸聯(lián)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖設(shè)計和硬件電路原理圖設(shè)計。  在本次課程設(shè)計中，我主要負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計。在設(shè)計過程中遇到了很多麻煩，在譚老師的悉心、耐心的指導(dǎo)下以及同學(xué)們的熱心幫助下順利的解決了這些問題，在解決問題的過程中我學(xué)到了許多，也改掉了身上的毛病，培養(yǎng)了我認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。這次課程設(shè)計也為我的畢業(yè)設(shè)計打下了基礎(chǔ)。在今后的道路上我要繼續(xù)保持這種認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。  在本次課程設(shè)計過程中我意識到自身所