可编程控制器技术 课件 任务8.2 伺服轴的控制

任务8.2伺服轴的控制主讲人：XXX时间：20XX.XXONTENTS目录C0102030405任务要求及分析任务准备任务实施任务评价任务拓展任务要求及分析01模式切换与显示设备支持手动和自动两种模式，通过SA转换开关切换，触摸屏显示当前模式状态，确保操作人员清晰了解设备运行状态。手动模式下，触摸屏可控制输送单元电磁阀及伺服轴，显示轴位置坐标，便于精确调整和监控。自动模式控制流程自动模式下，设备需先确认就绪状态，包括机械手爪、旋转气缸、抬升气缸和气动手指的初始位置。满足条件后，输送伺服轴自动回原点，按顺序完成物料抓取、搬运和放置动作，循环检测分拣末端物料，实现连续输送。程序设计与调试需完成PLC的I/O地址分配及接线端子分配，编制PLC程序，包括主程序块、手动模式控制块、自动模式控制块及轴准备块。调试运行程序，确保设备在手动和自动模式下均能稳定、准确运行，满足生产需求。任务要求程序结构设计主程序块OB1负责系统初始化和模式切换逻辑，调用手动或自动模式控制块。手动模式控制FC块实现对输送单元各部件的单独控制，便于设备调试和维护。自动模式控制FB块以步进顺序控制方式实现物料输送，通过Step变量控制动作流程。搬运控制过程搬运控制是输送模块的核心功能，通过伺服轴和机械手的协同动作实现物料的精准搬运。程序中需精确控制各动作的顺序和条件，确保机械手在搬运过程中动作流畅、准确无误。初始状态检查PLC上电后，系统需检查各部件是否处于初始位置，若未就绪，需手动复位，避免设备运行故障或事故。初始状态检查是确保设备安全运行的重要环节，可及时发现并解决潜在问题。用户数据与系统数据管理通过全局DB块管理用户数据和系统中间变量，便于程序的模块化设计和数据共享。用户数据包括分拣夹件和温控放件的轴坐标值，需在手动模式下通过点动操作获取并记录。任务分析任务准备02伺服驱动器组成伺服驱动器由伺服控制单元、功率驱动单元、通信接口单元等组成，采用DSP作为控制核心，实现复杂控制算法。功率驱动单元通过整流和逆变电路驱动伺服电动机，采用PWM技术调节输出电压和频率。伺服电动机工作原理伺服电动机内部转子为永磁铁，驱动器控制的三相电形成电磁场，使转子转动，编码器反馈信号用于精确控制。伺服电动机的精度取决于编码器的精度，高精度编码器可实现高精度的位置控制。伺服系统控制模式交流伺服系统采用位置控制模式，通过三闭环控制（电流环、速度环、位置环）提高系统快速性、稳定性和抗干扰能力。位置控制模式下，伺服电动机以指令脉冲和反馈脉冲近似相等的速度运行，稳态误差接近为零。伺服电动机和伺服驱动器主端子接线信号端口接线编码器端口接线主端子包括主电路电源输入端子（L、N）、电动机连接端子（U、V、W）和再生电阻端子（P+、D、C）。接线时需注意电源电压范围、电动机连接的正确性以及再生电阻的配置。信号端口CN0包括脉冲输入、方向输入、输入输出端子等，用于控制信号的输入和输出。通信端口CN1用于扩展总线功能，需选配总线模块并注意转接模块的使用。编码器端口CN2包括电源、地线和信号线，用于连接编码器，实现位置反馈。伺服驱动器接线伺服驱动器面板包括STA/ESC、INC、DEC、ENTER等按键，用于状态切换、数据修改和参数设置。面板显示基础简码，可显示伺服系统运行状态、报警信息等。面板功能介绍通过面板按键设置伺服驱动器的参数，如恢复出厂设置、运行模式、使能模式、脉冲数等。参数设置需根据设备需求和实际接线进行调整，确保伺服系统正常运行。参数设置流程伺服驱动器面板参数设置01输送模块的气动控制元件采用二位五通单电控电磁换向阀，集中安装成阀组。各电磁阀分别控制手抓气缸、伸缩气缸、摆动气缸和抬升气缸的动作。气动元件组成02气动回路通过电磁阀的控制实现气缸的伸缩、摆动和抬升动作，磁感应接近开关用于检测气缸的位置状态。气动回路的设计需确保气缸动作的准确性和可靠性，避免因气路问题导致设备故障。气动回路工作原理输送模块气动回路任务实施03转换开关（I5.0）、输送轴原点（I0.6）、输送轴左限位（I0.7）、输送轴右限位（I1.0）等输入信号分配到PLC的输入地址。输入信号用于检测设备状态和操作人员的操作指令，确保设备运行的准确性和安全性。输入信号分配输送轴脉冲（Q0.0）、输送轴方向（Q0.1）、抬升电磁阀（Q0.6）、旋转电磁阀（Q0.7）等输出信号分配到PLC的输出地址。输出信号用于控制输送轴和气缸的动作，实现设备的自动化控制。输出信号分配I/O地址分配在博途软件中新建项目，设置编程PC的IP地址与PLC、触摸屏在同一网段，添加S7-1200PLC控制器。进行DI/DO的起始地址修改、网络连接的添加，设置PLC的IP地址和通信参数，确保设备之间的通信正常。新建项目与硬件组态01根据I/O地址分配表，在默认变量表中定义需要用到的变量，变量名可使用中文，增加程序的易读性。变量表中需包含输入输出信号、中间变量和与触摸屏通信的变量，确保程序的完整性和可维护性。编辑变量表02在博途软件中添加“轴工艺对象”并配置，设置驱动器类型、测量单位、脉冲输出、方向输出等参数。配置机械参数，如电动机每转的脉冲数、每转位置、丝杆导程等，确保伺服轴的运动控制精度。轴工艺对象组态03在扩展参数中启用硬限位开关，设置硬件下限位开关和上限位开关的地址及电平。设置最大转速、加减速时间、急停减速时间等动态参数，优化伺服轴的运动性能。位置限制与动态参数设置04设置回原点的原点开关、回原点方向、参考点开关下侧等参数，确保伺服轴能够准确回原点。回原点参数设置05硬件组态与变量设置01全局DB的创建与使用新建两个全局DB块：“系统数据”DB和“用户数据”DB，分别用于存储中间变量和与触摸屏通信的变量。在全局DB块中定义所需的变量，便于程序的模块化设计和数据共享。04手动模式FC1编程手动模式控制程序实现输送伺服轴回原点、轴左右点动、机械手各关节气缸动作的控制。通过触摸屏按钮控制各部件动作，显示伺服轴当前位置坐标，便于设备调试和维护。02主程序OB1编程主程序OB1负责系统初始化、模式切换逻辑和程序块的调用，共8条程序段。程序段1使用初始脉冲复位功能，程序段2实现急停功能，程序段3和4检测手自动模式切换。程序段5调用手动模式控制块，程序段6检测自动就绪标志，程序段7初始化自动模式步状态序号并调用自动模式控制块，程序段8调用轴准备块。05自动模式FB2编程自动模式控制程序按照Step变量的值顺序控制输送轴或机械手操作的步状态。程序块有两个输入形参：分拣出料口坐标和温控入料口坐标，通过轴绝对运动指令实现物料的搬运。程序段1检测分拣末端有料，轴回原点；程序段3轴移动到分拣末端出料口；程序段4机械手执行抓取动作；程序段5轴移动至温控坐标位置；程序段6机械手执行放置动作。03轴准备FB1编程轴准备FB1包含轴运动所需的基本指令，如轴启用、轴暂停、轴确认错误和轴当前位置读取。使用多重背景数据块的方式，将背景数据添加到FB1的背景数据块中，无需额外的背景DB块。程序设计123手动模式调试调试准备自动模式调试在手动模式下，通过触摸屏按钮分别控制输送单元的气缸和伺服轴，观察设备动作是否符合预期。记录分拣夹件和温控放件的轴坐标值，并在用户数据DB块中填写。打开压缩空气气泵，确保气源正常，将PLC工程下载至S7-1200中。在触摸屏中组态设计监控HMI界面，包括运行状态指示、轴当前坐标显示、轴确认错误按钮及手动操作按钮等。当输送单元就绪后，切换至自动模式，在分拣皮带出料口放置工件，观察设备是否按程序进行顺序控制。在博途软件中打开程序块的“启用/禁用监视”按钮，结合程序在线状态进行修改和完善。项目调试任务评价04I/O接线图绘制I/O接线图清晰、准确，详细标注了各接线点位、信号名称和连接设备，便于后续的接线和维护工作。元件安装伺服电动机、伺服驱动器、电磁阀等元件安装牢固、规范，符合安装要求和工艺标准。硬件接线硬件接线整齐、美观，接线牢固，无松动、虚接等现象，符合电气安全规范。010203硬件安装与接线复位、起动和停止功能复位、起动和停止按键功能正常，操作响应迅速，设备状态切换准确无误。01手动控制功能能手动控制输送单元的4个气缸动作，操作灵活，反馈及时。能手动控制伺服轴回原点、左右移动，轴位置显示准确，控制精度高。02自动控制功能能按要求自动到分拣出料口将料取出，动作流畅，抓取准确。能按要求自动将料送到温控模块放料台并复位，放置稳定，设备运行可靠。03编程与调试设备用电规范，无危险用电行为，接地良好，漏电保护装置可靠。用电安全无带电插拔工作站的电缆、电线等情况，操作人员穿着符合生产要求。操作安全安全素养0102工作环境整洁桌面物品和工具摆放整齐、整洁，工作区域干净，无杂物堆积。设备维护设备外观干净，标识清晰、完整，维护到位。5S素养操作人员表达清晰、准确，能够准确传达工作信息和指令。表达沟通能力团队成员相互配合，共同完成工作任务，能够积极发挥各自的优势，共同解决问题。团队协作能力发展素养任务拓展05在自动模式下