摘要:传统的运动控制系统由于其封闭式的结构、控制软件的兼容性差、容错性和可靠性差、缺少网络功能等缺陷，已不能满足现代运动控制的要求。现代运动控制技术是计算机技术、传感技术、电力电子技术和机械工程技术等的继承和综合应用，用于机械传动的自动化和智能化的创建，对机械传动的运动位置、运动轨迹和各种运动参数进行实时的控制和管理。本设计的主要工作是对机电一体化教学设备的控制系统的设计，该设计以对加工中心的设计方法及步骤为主线展开设计，包括控制系统总体设计，系统软件、硬件的选择，系统的调试等内容。设计硬件如下：信息处理和控制由PLC系统完成；驱动元件为国内自行设计、自主开发、自有工厂制造的全数字式MR-J3-10A交流伺服驱动器；执行机构是HF-KP13交流伺服电机；机械本体为一个两维的X-Y工作平台，是工业应用中最典型的控制对象之一；反馈检测元件为编码器。

关键词 交流伺服；运动控制；PLC系统；检测元件；编码器

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题研究的目的和意义-1

1.2 机电一体化系统概述-1

1.3 课题背景-2

1.4 课题内容-3

1.4.1 设计条件-3

1.4.2设计内容-3

1.4.3 设计要求-4

2 系统设计-5

2.1 基于PLC的X-Y轴交流伺服运动控制装置总体结构-5

2.2 伺服系统的选择-5

2.3 控制系统的选择-6

2.4 系统运动方式的确定-6

3  工作台的设计-7

3.1工作台设计及计算-7

3.1.1 总体方案-7

3．1.2横向进给系统的设计计算-7

3.1.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力-7

3.1.4确定进给传动链的传动比i和传动级数-7

3.1.5滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算-7

3.2  结构设计-8

3.2.1  滚珠丝杠螺母副的设计-8

3.2.2滚珠丝杠支承的选择-9

3.2.3轴承的选择-9

3.2.4  连接方式-9

4 控制系统硬件结构设计-10

4.1 控制系统组成结构及分类-10

4.1.1 控制系统组成结构-10

4.1.2 控制系统的分类-10

4.2 控制系统的选型-12

4.2.1 可控制编程器（PLC）-12

4.2.2 定位模块-14

4.2.3触摸屏-16

4.3伺服电动机设计-16

4.3.1 交流伺服电机的分类和特点-16

4.3.2 交流伺服电机的控制方式-17

4.4 伺服驱动器-20

4.4.1 伺服驱动器的结构-21

4.4.2 伺服驱动器与伺服电机的连接-21

4.5 控制系统参数设置-21

4.6 系统电气电路的设计与实现-23

4.7机电一体化系统检测元件选择-25

4.7.1 数控机床测量系统的分类与特点-25

4.7.2 常用的测量元件-25

4.7.3 码盘、光栅尺的选择-26

4.7.4 编码器测速原理及保证回零精度的工作原理-26

5系统程序设计-28

5.1.PLC与定位模块的通信-28

5.1.1 指定程序号-28

5.1.2 PLC对定位模块FX2N-20GM工作参数的写入-28

5.1.3 PLC对定位模块FX2N-20GM操作指令的读取-30

5.2 PLC对伺服驱动器ABS（绝对）数据的读取-30

5.3 定位模块中插补程序的编写及调用-30

5.4 系统的报警与复位-33

5.5 触摸屏画面的设计-33

结论-35

致谢-36

参考文献-37