数控平台设计.doc

机电传动单向数控平台设计 机械工程及自动化专业专业课程设计说明书 专 业：机械工程及其自动化 班 级：机自09-4班学生姓名： 王栋 学 号： 22090118 指导老师： 程延海 2012年6月18日目录一前言 3 二.设计任务 1.1设计任务介绍及意义 4 1.2设计任务明细 41.3设计的基本要求 5三总体方案设计1导轨的选择 82滚珠丝杆的选择及校核 10 3 步进电动机的选择 17 4 联轴器的选用 21 5 键的校核 21 6 滚动轴承的选用与校核 22四电器控制系统设计4.1设计的基本原则 244.2 PLC控制系统具体设计 254.3 PLC高速脉冲输出控制 33五.总结 36六.参考文献 36 一 前言现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。 模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。 二 设计任务1.1设计任务介绍及意义u 课程设计题目机电传动单向数控平台设计u 主要设计内容(1)机械传动结构设计 (2)电气控制系统u 课程设计意义：培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制系统(产品)的初步设计工作。 培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具书籍以及编写技术文件的能力，提高计算、绘图等基本技能。培养学生掌握机电产品设计的一般程序和方法，进行工程师基本素质的训练。1.2设计任务明细：机电传动单向数控平台设计：1.21 电机驱动方式：步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机；1.22 机械传动方式：螺旋丝杆、滚珠丝杆、同步皮带、链传动等；1.23 电气控制方式：单片微机控制、PLC控制；1.24 功能控制要求：速度控制、位置控制；1.25 主要设计参数：单向工作行程800、500、300 mm；移动负载质量100、50 kg；负载移动阻力100、50 N；移动速度控制3、6 m/min；1.3设计的基本要求方案设计：根据课程设计任务的要求，在搜集、归纳、分析资料的基础上，明确系统的主要功能，确定实现系统主要功能的原理方案，并对各种方案进行分析和评价，进行方案选优。总体设计：针对具体的原理方案，通过对动力和总体参数的选择和计算，进行总体设计，最后给出机械系统的控制原理图或主要部件图（A1一张）。电气控制线路图：根据控制功能要求，完成电气控制设计，给处电气控制电路原理图（A2图一张）。成果展示：课程设计的成果最后集中表现在课程设计说明书和所绘制的设计图纸上，完成课程设计说明书一份，不少于30页，设计图纸不少于两张。绘图及说明书：用计算机绘图，打印说明书。三 总体方案设计2.1设计基本依据步进电机又称脉冲电机。它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。每当输入一个电脉冲时，转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步。只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向。步进电动机具有以下特点：1、工作状态不易受各种干扰因素(如电压波动、电流大小与波形变化、温度等)的影响； 2 、步进电动机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差变为“零” ；3、由于可以直接用数字信号控制，与微机接口 比较容易；4、控制性能好,在起动、停止、反转时不易“丢步”；5、不需要传感器进行反馈，可以进行开环控制； 6、缺点是能量效率较低。滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点：1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3 由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。 2、高精度的保证 滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度、湿度进行了严格的控制，由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。 3、微进给可能 滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。 4、无侧隙、刚性高 滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。 5、高速进给可能 滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。可编程序控制器PLC可靠性高、抗干扰能力强，能抗诸如电噪声、电源波动、振动、电磁干扰等的干扰，能抗1000V、1脉冲的干扰，能在高温、高湿以及空气中存有各种各种强腐蚀物质粒子的恶劣环境下可靠地工作，PLC能够承受电网电压的变化，即使在电源瞬时断电的情况下，仍可以正常工作。另外PLC是通过软件实现控制的，其控制程序编在软件中，实现程序软件化，因而对于不同的控制对象都可以采用相同的硬件配置。PLC 提供标准通信接口，可以方便地进行网络通信。而且PLC体积小、能耗低、便于机电一体化。通过PLC可以实现对步进电动机的控制，实际上控制时电动机的转动受脉冲控制。利用PLC产生高速脉冲串，调节脉冲频率，从而实现步进电动机启动加速、恒速运行、减速停止过程。本次设计设计了启动、停止、设置行程等按钮。还采用了步进电动机的专门控制芯片PMM8713，利用单片机定时中断的方法输出脉冲给PMM8713芯片，通过PMM8713芯片和功率放大器把脉冲分配给步进电动机，驱动电动机的运行。再通过带动滚珠丝杠带动滑动平台做直线运动，对于位置控制，在平台始末两端安装2个行程开关，当到达始末2端时使步进电动机自动的方向旋转，使平台方向运行。同时还增加了平台行程的设置功能，当需要改变平台的行程，通过扩展的键盘就可以实现。本次设计的总体工作原理如下图所示：2.2总体方案确定，参数初设如下：电机驱动方式：步进电机机械传动方式：滚珠丝杠电气控制方式：PLC控制功能控制要求：速度控制主要设计参数：单向最大工作行程800mm；工作台重量70kg 移动负载质量100kg； 负载移动阻力100N；移动速度控制3 选用矩形导轨；工作台滑动摩擦系数；三 机械传动系统设计计算及说明结果1导轨的选择1、已知条件 本设计选择滚动丝杆，已知： 单向工作行程800mm 移动速度 3m/min 负载质量 ：70kg采用2根导轨、4个滑座数，工作平台和滑块的质量假设为100kg.寿命要求 ：每天开机8h，一年按300个工作日，寿命8年以上2、动载荷的计算 作用在滑块上的力=（+）g=(70+100)x9.8=1666N 则单个滑座受力 =1666/4=416.5N 导轨寿命 行程长度寿命：=2Thlsn/103=3456h 其中n为每分钟运行的次数 n=3/2x0.8=1.875 设计平台上共有滑块4个，每根导轨2个滑块。 有 K 寿命系数 取K=50 硬度系数 取=1 温度系数 取=1 接触系数 取=0.81 负荷系数 取=1.5 则动载荷有： Ca=3165.4N=800mm=3m/min=70kg=100kg=1666N=416.5Nn=1.875=3456hK=50=1=1=0.81=1.5Ca=3165.4N 已知动载荷 Ca=3165.4N 查机电一体化设计手册 导轨选择 型号：HSR 15TA滚动导轨 基本额定载荷为7600N 每个滑块的质量为0.2kg2滚珠丝杆的选择及校核 2.1根据机器的工作条件及完成的功能，滚珠螺母的循环方式和预紧方式。滚珠螺母的循环方式为内循环预紧方式为双螺母垫片预紧导轨的摩擦力为：= 工作台的质量 取=100kg 移动负载的质量=70kg 导轨的摩擦系数 取=0.15=250N2.2 初选丝杆导程 根据公称直径范围选择=5mm2.3 计算滚珠丝杆的动载荷 动载荷公式为： 滚珠丝杆副轴向载荷 = KFX+（FZ+G）=365N 影响滚珠丝杆副寿命综合系数 温度系数 取=0.95 硬度系数 取=1.11 负荷性质系数 取=1.5 精度系数 取=1 寿命系数 转速系数 运行转速 =V/= 600r/min 则动载荷为 =6806.5N2.3初选滚珠丝杠副的型号和有关参数 根据上面所计算的数据，选取的滚珠丝杆的基本额定动载荷要大于计算出来的动载荷。 初选型号为FFZD2505型内循环浮动返向器双螺母垫片预紧滚珠丝杆副 其主要参数：额定动载荷为=10KN 额定静载荷为 公称直径 导程=5mm 钢球直径、 预紧力计算 2.4丝杆螺纹部分长度 =工作台最大行程+螺母长度+两端余程 =800+86+40=926mm 轴承的支撑距离应大于螺纹部分的长度 取支撑距离 =1200mm型号 HSR 15TA=100kg=70kg=0.15=250N、=5mm=365N=0.43586=0.95=1.11=1.5=1=3.1=600r/min=0.3814Ca=6806.5N=10KN=5mm=926mm=1200mm2.5丝杆稳定性验算 根据工作环境选择两端采用角接触轴承固定的工作方式，则丝杆不发生失稳的最大工作载荷为： 材料的拉压弹性模量 钢取 丝杆轴最小截面惯性矩 为滚珠丝杆的公称直径 =25mm 为滚珠直径 圈数列数 丝杆长度 =1200mm 丝杆支撑方式系数 =4.49105N 根据所受的轴向力可知 符合压杆稳定性要求2.6为了不发生共振，需校核临界转速 不发生共振最高转速成为临界转速，表示 可以将上试化简为 丝杆的支撑方式系数 取 临界转速计算距离 =1200mm 钢的密度 取 安全系数 =0.8 nc=f22d2/Lc=3203r/min 滚珠丝杆的转动转速 =600r/min 能够达到不共振要求 此外滚珠丝杆还应满足发热条件 d 0n=25600=1500070000mm 综上，滚珠丝杆满足压缩失稳、共振、发热的条件 2.7 滚珠丝杆副的系统刚度计算丝杆副的刚度和变形量是否满足要求系统刚度计算公式为 丝杆副的系统总刚度 丝杆本身的刚度 丝杆副内滚珠与滚道接触刚度 螺母座、轴承座刚度 承受轴向载荷的轴承接触刚度 （1）丝杆的拉压刚度 当滚珠丝杆两端固定 =d2E/1000l3=0.232N/m （2）丝杆副内滚珠与滚道接触刚度 查表有 （3）承受轴向载荷的轴承接触刚度 角接触球轴承的轴向刚度按下式计算 已知轴向预紧力 按下式计算 滚珠直径 =3.5mm 轴向预紧力 工作螺母中的钢球总数 螺旋的导程角 （4）螺母座、轴承座刚度 如果采取结构措施提高螺母座刚度，则可忽略螺母座的刚度不计，此外，由于丝杆扭转变形引起的轴向位移值很小，可忽略不计。 可得系统总刚度（5）滚珠丝杠副的变形量 =Fa/K=365/0.115=317m1mm（6） 预紧转矩计算 预紧力一般取当量载荷的三分之一或额定动载荷的十分之一，其相应的预紧转矩可用下式求取： 式中：传动效率，=tan/tan(+r)=91% r=0.37=0.054Nm预紧转矩远小于额定转矩，验算合格。 2.8静载荷校核 本额定静载荷 系数：当，时，=63.7； ，=41.16 静载荷硬度影响系数满足静载荷条件2.9轴向总变形量轴向载荷F产生的轴向变形量=10.910-4丝杠采用两端固定的方式 式中：丝杠两支撑间的距离（mm）丝杠的计算长度，指和作用处到固定支承端的距离丝杠材料的弹性模量，钢材的（Mp）丝杠的计算截面面积转矩T产生的轴向变形量=1.53410-4丝杠的螺纹导程丝杠计算截面的极惯性矩，丝杠材料的切变模量，钢材的螺旋传动的转矩滚珠丝杠副的当量摩擦系数：，当量摩擦角轴向载荷F使钢球与螺旋滚道间产生的轴向变形量=2.510-4因为，而且有预紧，所以 式中钢球直径工作螺母中的钢球总数 预紧力，一般取载荷分布不均匀系数，一般取轴向总变形量=2.5+10.9+1.754=2.910-3丝杠的轴向刚度=19.3910-4丝杠允许的轴向刚度3 步进电动机的选择 3.1 脉冲当量的选择 选择步进电动机时，考虑是否有现成的与其配套的驱动器，目前我国市场有反应式和混合式两种，在本设计中初选三相六拍运行方式。初选步距角为1.5度，着其转动一周需要的脉冲数为： 初选脉冲当量（每输入一个指令脉冲，步进电动机驱动工作台移动的距离） 为了结构简单，提高精度，这里取 =1 3.2 等效负载转矩计算 工作室负载转矩 TL=FmPh/2i=0.319Nm 负载总的合力 3.3 等效转动惯量 （1）滚珠丝杠转动惯量Js=4.1710-4Nm2（2）工作台等效到电机输出轴上 Jw=Gph2/42=4.43710-5Nm2（3）联轴器的转动惯量 根据滚珠螺杆和电动机输出轴的直径选择YLD1联轴器，其转动惯量为 因此，换算到电动机轴上的转动惯量 Jt= Js+Jw+JL=26.60710-4 Nm2 3.4初选电动机型号 已知负载转矩TL=0.319Nm等效转动惯量Jt=26.60710-4 Nm2 初选电动机型号为110BF003，反应式步进电动机，其最大静转矩为Tmax=8Nm 转子的转动惯量为 由此 TL：Tmax=0.319:8=0.040.5 JL：Jm=4.6137:4.7=0.984 3.5 矩频特性步进电动机的空载启动转矩应该大于步进电动机名义起动转矩，即 步进电机所需的起动转矩 空在启动运动部件由静止升速到最大速度所需转矩 空载时折算到电机轴的摩擦力矩 由于丝杆预紧折算到电机轴上的附加摩擦力矩 （1）加速力矩 各部件折算到电机轴总转动惯量 Jt=26.6010-4 Nm2为静止部件有静止加速到最大速度 取 、 （2） 空载摩擦力矩 运动部件的总重力 G=1470N 导轨的摩擦系数 取 =0.15 传动的总效率 取 滚珠丝杠的基本导程 =800 齿轮传动降速比 =40.127 （3）附加摩擦力矩 预紧力 未预紧时的效率 =31.283 则需总转矩为 =1.01 名义启动转矩 所以最大静转矩符合启动要求。上面的计算仅仅是检查电机的最大静转矩是否满足要求，但不能保证电机在快速启动时不失步，需要对启动矩频特性进行校核。由于突跳启动过程极短，加速度力矩很大，启动时丢步是不可避免的。因此，突跳启动很少使用。这里我们使用升速启动方式。如图所示：根据空载启动力矩查手册，找到对应的允许启动频率约最大频率：为了使，所以启动矩频特性满足要求，我们将分二个阶段启动，每个阶段的启动频率仅为最高启动频率的1/2,即3012Hz 4 联轴器的选用 根据步进电动机输出轴的直径和滚珠丝杠的直径，选用YLD1式凸缘联轴器。其公称转矩 许用转速 轴孔直径 轴孔长度 螺栓数量3个，采用M6螺栓 Y型 转动惯量 5 键的校核 （1）连接步进电动机与联轴器上键的校核选A型普通平键。d=11mm查表GB/T1095-2003选键：b=4mm,h=4mm,L=20mm 键的强度较合。验算其挤压强度 ，查表得其许用压应力键的工作长度，则 符合要求；（2）连接联轴器和滚珠丝杆键校核 链接联轴器和滚珠丝杆上的键与链接电机输出轴与联轴器的键采用相同的键，对于同样的负载转矩同样能够达到设计要求。 6 滚动轴承的选用与校核根据工作情况以及滚珠丝杠的受力，初选轴承为 角接触球轴承，其，型号为7002AC 基本额定载荷为 受力情况如下图： 为径向外载荷 为轴向外载荷 轴承支反力 轴承派生轴向力 轴承所受轴向载荷 则 计算轴承当量动载荷，工作在中等冲击 载荷系数 查表 查表 计算当量动载荷 计算轴承的寿命 因为 故按进行校核 取温度系数 故 寿命指数 对于球轴承 因为 所以轴承符合要求 7002AC角接触轴承基本尺寸 内圈直径 外圈直径 轴承宽度 轴承质量 静载荷 动载荷 =1200mmFC=4.49105N符合要求=1200mm=0.8nc=3203r/min符合要求d 0n=15000满足要求丝杆满足使用要求=0.232N/m=3.5mm =69符合要求Tp=0.054Nm验算合格 查表15-26=45200N=429N=1.0=10.910-4=800mm=1200mm=1.53410-4=5T=465=2.510-4=122N满足刚度条件TL=0.319Nm Js=4.1710-4Nm2 Jt=26.6010-4 Nm2=800=40.127=31.283=1.01 四 电气控制系统设计4.1设计的基本原则在电气控制系统的设计过程中，应遵循以下几个原则：1) 最大限度满足机床和工艺对电气控制的要求；2) 在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济和实用，不宜盲目追求自动化和高性能指标；3) 妥善处理机械与电气的关系。很多生产机械是采用机电结合控制方式来实现控制要求的，要从工艺要求、制造成本、机械电气结构的复杂性和使用维护等方面协调处理好二者的关系；4) 把电气系统的安全性和可靠性放在首位，确保使用安全、可靠。5) 合理的选用电器元件。4.12设计步骤1) 分析被控对象并提出控制要求详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。2) 确定输入/输出设备根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按钮、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。3）选择PLCPLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择等等。4）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路 分配I/O点画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表，该部分也可在第2步中进行。 设计PLC外围硬件线路画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。5) 根据PLC所要完成的任务及应具备的功能，进行PLC程序设计，同时可进行控制台的设计等。4.2 PLC控制系统具体设计4.21 控制要求在本设计中我要做的是数控机床工作台的位置控制，由于工作台的移动速度已给定，根据工作行程的计算可算出单向行程的行走时间，通过PLC的计时器功能，控制其正反转，由可编程控制器通过PTO/PWM控制，输出脉冲和方向控制信号，控制三相交流伺服电机的转速和转向，进而控制工作台的前进和后退，达到对工作台位置的控制。而且通过选择合适的伺服驱动器和在可编程控制器中把高速计数指令和PTO/PWM控制结合实用实现了闭环控制。 现把步进电机的原理陈述如下：4.22 PLC的选择PLC=Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。现在PLC种类很多，有西门子、三菱、松下等等，而且每种PLC都有很多的系列，他们的功能各不相同，以满足不同用户、不同环境的要求。由于我们在PLC课程学习时学的是西门子S7200系列的PLC，故我们对西门子PLC的性能、特点及使用等比较熟悉，所以我们从西门子PLC着手选起，最后确定选用S7-224PLC,通过分析，它可以达到工作要求：1) 功能强弱适当，因为系统对响应速度要求不高，S7-200系列足以满足需要；2) 结构合理，S7-224具有模块化结构，通过相应模块可以实现控制要求；3) 可在线编程，其特点是主机和编程器各有一个CPU，编程器的CPU可随时处理由键盘输入的各种编程指令；4) 由于工作环境并不恶劣，S7-224已经可以很好的适应环境了。4.23步进电机专用芯片的选择：在选择电机时，因为考虑到伺服系统的关系，使用与其配套的PMM8713。PMM8713是单片CMOS芯片，用于控制三相和四相步进电机PMM8723 是表面安装器件，用于控制二相步进电机，是PMM8713的简化设计，价格低于PMM8713PMM8714是单片CMOS芯片，用于控制五相步进电机对于PMM8713，它的基本规格如下：1） 控制步进电机工作方式：4相输出1相励，2相励磁，1-2相励磁。 3相输出1相励，2相励磁，1-2相励磁2） 电源电压范围 ：3） 输出电流 ：源极或漏极输出电流最小为20mA4） 抗干扰能力强 ：所有输入端内部都设置施密特电路5） 两种类型脉冲输入方式 1）2输入端（CW和CCW输入方式） 2）1输入端一切换端（CK和U/D输入方式）6）有励磁监视 ： PMM8713的E脚输出可说明控制器的工作方式PMM8713的管脚功能如下：管脚编号符号 功能管脚编号符号功能1输入脉冲 Up时钟9复位2输入脉冲 DOWN 时钟103输入时钟114U/D方向切0-反转1-正转125励磁方式切换控制13614励磁监视73,4相选择15输入脉冲监视80V (地)16电源（+4-+18V）PMM8713的其他相关参数参见参考书及相关手册 4.24控制电路设计主程序框图： PTO/PWM控制框图： 高速计数程序中的中断程序框图： 高速计数程序框图：4.26 PTO/PWM控制寄存器及相关计算(1) PTO/PWM控制寄存器S7-224 有两台PTO/PWM 发生器，建立高速脉冲串或脉宽调节信号波形。一台发生器指定给数字输出点Q0.0，另一台发生器指定给数字输出点Q0.1。脉冲串（PTO）功能提供50%占空比的方波输出或指定的脉冲数及指定的周期。脉宽调制（PWM）功能提供带变量占空比的固定周期输出。每台PTO/PWM发生器有一个8 位的控制字节，一个不带符号的16位的周期值、一个不带符号的16位的脉宽值和一个不带符号的32位脉冲个数值。这些值全部存储在特殊内存区域SM的指定位置，一旦设置这些特殊的内存位，选择所需的操作后，执行脉冲输出指令（PLS）即启动操作。因此，在执行高速脉冲输出指令之前，必须设置好控制寄存器。在编写程序之前，编程人员必须明确的知道控制寄存器各个位的功能，具体说明见下表(见下页) 。(2) 相关计算PMM8713有很多参数，参数的设置值影响电机的转速和旋转编码器的反馈信号，同时决定输入输出接口中脉冲和方向的类型。由于驱动器的输入输出接口与S7-224连接，而S7-224的I/O为24VDC的单端信号，必须实现驱动器和S7-224输入输出信号类型及电平的匹配。由于S7-224脉冲输出和和计数器的最高频率均为20KHz，所以Pr44和Pr4B的设定值必须确保在合适的范围内。伺服驱动器中A相和B相反馈脉冲均为差分信号，而PLC不能直接输入差分信号，必须对信号进行转换，并放大至24VDC信号，信号转换及放大处理。PTO/PWM控制寄存器各位功能表Q0.0Q0.1描述状态字节SM66.4SM76.4PTO包络由于增量计算错误而终止，0无错误；1有错误SM66.5SM76.5PTO包络由于用户命令而终止，0不中止；1终止SM66.6SM76.6PTO管线溢出，0无溢出；1有溢出SM66.7SM76.7PTO空闲，0执行中；1PTO空闲控制字节SM67.0SM77.0PTO/PWM更新周期值，0不更新；1更新周期值SM67.1SM77.1PWM更新脉冲宽度值，0不更新；1更新脉冲宽度值SM67.2SM77.2PTO更新脉冲数，0不更新；1更新脉冲数SM67.3SM77.3PTO/PWM时间基准选择，01us；11msSM67.4SM77.4PWM更新方法，0异步更新，1同步更新SM67.5SM77.5PTO操作，0单段操作；1多段操作SM67.6SM77.6PTO/PWM模式选择，0PTO；1=PWMSM67.7SM77.7PTO/PWM允许，0禁止；1允许其它寄存器SMW68SMW78PTO/PWM周期值（范围265535）SMW70SMW80PWM脉冲宽度值（范围065536）SMD72SMD82PTO脉冲计数值（范SMW166SMW176操作中的段数（仅在多段PTO操作中）SMW168SMW178包络表的起始位置，用从V0开始的字节偏移量表示电平匹配的问题已通过控制电路设计解决掉了，现在我们做相应计算来解决脉冲的问题： 因为丝杠的导程为5mm，所以丝杠转动一圈是前进5mm，本设计中负载的工作行程是1500mm，故可得出丝杠走完全程需要1500/5300转； 为了S7-224和驱动器功率协调，我们就设最高工作频率为10KHZ，此时电机步距角为1.5，由此可算出电机转动一圈需要的脉冲数为360/1.5=240个脉冲，所以完成负载的行动共需300240=72000个脉冲；由以上计算就可得出MDDDT5540-003驱动器的设置参数为：编号参数名称设定值功能说明Pr40指令脉冲输入选择0通过光耦电路输入Pr41旋转方向设置0Pr42指令脉冲输入方式3Pr44反馈脉冲分倍频分子75电机每转一圈，编码器反馈的脉冲为Pr44*4Pr45反馈脉冲分倍频分母0Pr48指令脉冲分倍频分子0Pr4B指令脉冲分倍频分母300电机每转一圈所需的脉冲数为Pr4B4.27高速计数器S7-224 支持6 台高速计数器 (HSC0 至HSC5)，可配置为十二种不同的操作模式。每台计数器对支持此类功能的时钟、方向控制、复原和起始均有专用输入。对于双相计数器，两个时钟均可按最高速度运行。在正交模式中，选择一倍或四倍的最高计数速率。所有的计数器按最高速率运行，而不会相互干扰。在编写程序之前，编程人员必须明确的知道控制寄存器各个位的功能，具体说明见下面两个表：(1) 高速计数器的控制字节表HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5描述SM37.0SM47.0SM57.0SM147.0复位有效电平控制位；1=低电平-SM47.1SM57.1-启动有效电平控制位；1=低电平SM37.2SM47.2SM57.2SM147.2正交计数速率选择；1=1*计数速率SM37.3SM47.3SM57.3SM137.3SM147.3SM157.3计数方向控制位1=增计数SM37.4SM47.4SM57.4SM137.4SM147.4SM157.4允许更新计数方向；1=更新SM37.5SM47.5SM57.5SM137.5SM147.5SM157.5向HSC写入预置值1=更新预置值SM37.6SM47.6SM57.6SM137.6SM147.6SM157.6向HSC写入当前值1=更新当前值SM37.7SM47.7SM57.7SM137.7SM147.7SM157.7HSC允许；1=允许(2) HSC的当前值和预置值表要装入的值HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5新当前值SMD38SMD48SMD58SMD138SMD148SMD158新预置值SMD42SMD52SMD62SMD142SMD152SMD162结合以上两表，由于伺服电机返回A、B 两相正交编码信号，在程序中，使用高速计数器HSC0，工作在模式9，使用内部启动和清零功能，A 相和B 相计数脉冲通过I0.0、I0.1 输入，I0.2 为外部复位。内存单元中SMD38、SMD42 分别为HSC0 的初始值和预置值，SMB37为HSC0 的控制字节，计数实时值使用地址HSC0，当计数实时值等于预置值时，产生12号中断，可在对应的中断程序中实现特定的功能。4.3 PLC高速脉冲输出控制三电动机转动PLC控制I/O分配输入端：启动按钮SB1 I0.0正常停止按钮SB2I0.1复位按钮 I0.2正转按钮 I0.3翻转按钮 I0.4转速3m/minI0.5转速6m/minI0.6输出端：脉冲输出口CL Q0.0电机转动方向输出控制Q0.2主程序Main:Network 1 / 网络标题/ 网络注释LD SM0.0R I0.0, 8R Q0.0, 2R V100.0, 8/初始化清零Network 2 LD I0.0EU= V100.0/启动标志内存Network 3 LD I0.1EU= V100.1/停止标志Network 4 LD I0.2EU= V100.2/复位标志Network 6 LD I0.3EU= V100.3/正转标志Network 7 LD I0.4EU= V100.4/反转标志Network 8 LD I0.5EU= V100.5/3m/min标志Network 9 LD I0.6EU= V100.6/6m/min标志Network 10 LD V100.0A V100.3A V100.5= S0.0/正转 3m/min 跳到S0.0 处执行Network 11 LD V100.0A V100.3A V100.6= S0.1/反转 6m/min 跳到S0.1处执行Network 12 LD V100.0A V100.4A V100.5= S0.2/反转 3m/min 跳到S0.2处执行Network 13 LD V100.0A V100.4A V100.6= S0.3/反转 6m/min 跳到S0.3处执行Network 14 LSCR S0.0Network 15 LD SM0.0CALL SBR0/调用子程序0Network 16 LD SM0.0SCRT S0.4Network 17 SCRENetwork 18 LSCR S0.1Network 19 LD SM0.0CALL SBR1/调用子程序1Network 20 LD SM0.0SCRT S0.4Network 21 SCR