可編程控制器技術(shù) 課件 任務(wù)8.2 伺服軸的控制

任務(wù)8.2伺服軸的控制主講人：XXX時(shí)間：20XX.XXONTENTS目錄C0102030405任務(wù)要求及分析任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展任務(wù)要求及分析01模式切換與顯示設(shè)備支持手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式，通過SA轉(zhuǎn)換開關(guān)切換，觸摸屏顯示當(dāng)前模式狀態(tài)，確保操作人員清晰了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。手動(dòng)模式下，觸摸屏可控制輸送單元電磁閥及伺服軸，顯示軸位置坐標(biāo)，便于精確調(diào)整和監(jiān)控。自動(dòng)模式控制流程自動(dòng)模式下，設(shè)備需先確認(rèn)就緒狀態(tài)，包括機(jī)械手爪、旋轉(zhuǎn)氣缸、抬升氣缸和氣動(dòng)手指的初始位置。滿足條件后，輸送伺服軸自動(dòng)回原點(diǎn)，按順序完成物料抓取、搬運(yùn)和放置動(dòng)作，循環(huán)檢測(cè)分揀末端物料，實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸送。程序設(shè)計(jì)與調(diào)試需完成PLC的I/O地址分配及接線端子分配，編制PLC程序，包括主程序塊、手動(dòng)模式控制塊、自動(dòng)模式控制塊及軸準(zhǔn)備塊。調(diào)試運(yùn)行程序，確保設(shè)備在手動(dòng)和自動(dòng)模式下均能穩(wěn)定、準(zhǔn)確運(yùn)行，滿足生產(chǎn)需求。任務(wù)要求程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主程序塊OB1負(fù)責(zé)系統(tǒng)初始化和模式切換邏輯，調(diào)用手動(dòng)或自動(dòng)模式控制塊。手動(dòng)模式控制FC塊實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送單元各部件的單獨(dú)控制，便于設(shè)備調(diào)試和維護(hù)。自動(dòng)模式控制FB塊以步進(jìn)順序控制方式實(shí)現(xiàn)物料輸送，通過Step變量控制動(dòng)作流程。搬運(yùn)控制過程搬運(yùn)控制是輸送模塊的核心功能，通過伺服軸和機(jī)械手的協(xié)同動(dòng)作實(shí)現(xiàn)物料的精準(zhǔn)搬運(yùn)。程序中需精確控制各動(dòng)作的順序和條件，確保機(jī)械手在搬運(yùn)過程中動(dòng)作流暢、準(zhǔn)確無誤。初始狀態(tài)檢查PLC上電后，系統(tǒng)需檢查各部件是否處于初始位置，若未就緒，需手動(dòng)復(fù)位，避免設(shè)備運(yùn)行故障或事故。初始狀態(tài)檢查是確保設(shè)備安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題。用戶數(shù)據(jù)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理通過全局DB塊管理用戶數(shù)據(jù)和系統(tǒng)中間變量，便于程序的模塊化設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)共享。用戶數(shù)據(jù)包括分揀夾件和溫控放件的軸坐標(biāo)值，需在手動(dòng)模式下通過點(diǎn)動(dòng)操作獲取并記錄。任務(wù)分析任務(wù)準(zhǔn)備02伺服驅(qū)動(dòng)器組成伺服驅(qū)動(dòng)器由伺服控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、通信接口單元等組成，采用DSP作為控制核心，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制算法。功率驅(qū)動(dòng)單元通過整流和逆變電路驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，采用PWM技術(shù)調(diào)節(jié)輸出電壓和頻率。伺服電動(dòng)機(jī)工作原理伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子為永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的三相電形成電磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器反饋信號(hào)用于精確控制。伺服電動(dòng)機(jī)的精度取決于編碼器的精度，高精度編碼器可實(shí)現(xiàn)高精度的位置控制。伺服系統(tǒng)控制模式交流伺服系統(tǒng)采用位置控制模式，通過三閉環(huán)控制（電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)）提高系統(tǒng)快速性、穩(wěn)定性和抗干擾能力。位置控制模式下，伺服電動(dòng)機(jī)以指令脈沖和反饋脈沖近似相等的速度運(yùn)行，穩(wěn)態(tài)誤差接近為零。伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器主端子接線信號(hào)端口接線編碼器端口接線主端子包括主電路電源輸入端子（L、N）、電動(dòng)機(jī)連接端子（U、V、W）和再生電阻端子（P+、D、C）。接線時(shí)需注意電源電壓范圍、電動(dòng)機(jī)連接的正確性以及再生電阻的配置。信號(hào)端口CN0包括脈沖輸入、方向輸入、輸入輸出端子等，用于控制信號(hào)的輸入和輸出。通信端口CN1用于擴(kuò)展總線功能，需選配總線模塊并注意轉(zhuǎn)接模塊的使用。編碼器端口CN2包括電源、地線和信號(hào)線，用于連接編碼器，實(shí)現(xiàn)位置反饋。伺服驅(qū)動(dòng)器接線伺服驅(qū)動(dòng)器面板包括STA/ESC、INC、DEC、ENTER等按鍵，用于狀態(tài)切換、數(shù)據(jù)修改和參數(shù)設(shè)置。面板顯示基礎(chǔ)簡(jiǎn)碼，可顯示伺服系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警信息等。面板功能介紹通過面板按鍵設(shè)置伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)，如恢復(fù)出廠設(shè)置、運(yùn)行模式、使能模式、脈沖數(shù)等。參數(shù)設(shè)置需根據(jù)設(shè)備需求和實(shí)際接線進(jìn)行調(diào)整，確保伺服系統(tǒng)正常運(yùn)行。參數(shù)設(shè)置流程伺服驅(qū)動(dòng)器面板參數(shù)設(shè)置01輸送模塊的氣動(dòng)控制元件采用二位五通單電控電磁換向閥，集中安裝成閥組。各電磁閥分別控制手抓氣缸、伸縮氣缸、擺動(dòng)氣缸和抬升氣缸的動(dòng)作。氣動(dòng)元件組成02氣動(dòng)回路通過電磁閥的控制實(shí)現(xiàn)氣缸的伸縮、擺動(dòng)和抬升動(dòng)作，磁感應(yīng)接近開關(guān)用于檢測(cè)氣缸的位置狀態(tài)。氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)需確保氣缸動(dòng)作的準(zhǔn)確性和可靠性，避免因氣路問題導(dǎo)致設(shè)備故障。氣動(dòng)回路工作原理輸送模塊氣動(dòng)回路任務(wù)實(shí)施03轉(zhuǎn)換開關(guān)（I5.0）、輸送軸原點(diǎn)（I0.6）、輸送軸左限位（I0.7）、輸送軸右限位（I1.0）等輸入信號(hào)分配到PLC的輸入地址。輸入信號(hào)用于檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)和操作人員的操作指令，確保設(shè)備運(yùn)行的準(zhǔn)確性和安全性。輸入信號(hào)分配輸送軸脈沖（Q0.0）、輸送軸方向（Q0.1）、抬升電磁閥（Q0.6）、旋轉(zhuǎn)電磁閥（Q0.7）等輸出信號(hào)分配到PLC的輸出地址。輸出信號(hào)用于控制輸送軸和氣缸的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化控制。輸出信號(hào)分配I/O地址分配在博途軟件中新建項(xiàng)目，設(shè)置編程PC的IP地址與PLC、觸摸屏在同一網(wǎng)段，添加S7-1200PLC控制器。進(jìn)行DI/DO的起始地址修改、網(wǎng)絡(luò)連接的添加，設(shè)置PLC的IP地址和通信參數(shù)，確保設(shè)備之間的通信正常。新建項(xiàng)目與硬件組態(tài)01根據(jù)I/O地址分配表，在默認(rèn)變量表中定義需要用到的變量，變量名可使用中文，增加程序的易讀性。變量表中需包含輸入輸出信號(hào)、中間變量和與觸摸屏通信的變量，確保程序的完整性和可維護(hù)性。編輯變量表02在博途軟件中添加“軸工藝對(duì)象”并配置，設(shè)置驅(qū)動(dòng)器類型、測(cè)量單位、脈沖輸出、方向輸出等參數(shù)。配置機(jī)械參數(shù)，如電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)、每轉(zhuǎn)位置、絲桿導(dǎo)程等，確保伺服軸的運(yùn)動(dòng)控制精度。軸工藝對(duì)象組態(tài)03在擴(kuò)展參數(shù)中啟用硬限位開關(guān)，設(shè)置硬件下限位開關(guān)和上限位開關(guān)的地址及電平。設(shè)置最大轉(zhuǎn)速、加減速時(shí)間、急停減速時(shí)間等動(dòng)態(tài)參數(shù)，優(yōu)化伺服軸的運(yùn)動(dòng)性能。位置限制與動(dòng)態(tài)參數(shù)設(shè)置04設(shè)置回原點(diǎn)的原點(diǎn)開關(guān)、回原點(diǎn)方向、參考點(diǎn)開關(guān)下側(cè)等參數(shù)，確保伺服軸能夠準(zhǔn)確回原點(diǎn)。回原點(diǎn)參數(shù)設(shè)置05硬件組態(tài)與變量設(shè)置01全局DB的創(chuàng)建與使用新建兩個(gè)全局DB塊：“系統(tǒng)數(shù)據(jù)”DB和“用戶數(shù)據(jù)”DB，分別用于存儲(chǔ)中間變量和與觸摸屏通信的變量。在全局DB塊中定義所需的變量，便于程序的模塊化設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)共享。04手動(dòng)模式FC1編程手動(dòng)模式控制程序?qū)崿F(xiàn)輸送伺服軸回原點(diǎn)、軸左右點(diǎn)動(dòng)、機(jī)械手各關(guān)節(jié)氣缸動(dòng)作的控制。通過觸摸屏按鈕控制各部件動(dòng)作，顯示伺服軸當(dāng)前位置坐標(biāo)，便于設(shè)備調(diào)試和維護(hù)。02主程序OB1編程主程序OB1負(fù)責(zé)系統(tǒng)初始化、模式切換邏輯和程序塊的調(diào)用，共8條程序段。程序段1使用初始脈沖復(fù)位功能，程序段2實(shí)現(xiàn)急停功能，程序段3和4檢測(cè)手自動(dòng)模式切換。程序段5調(diào)用手動(dòng)模式控制塊，程序段6檢測(cè)自動(dòng)就緒標(biāo)志，程序段7初始化自動(dòng)模式步狀態(tài)序號(hào)并調(diào)用自動(dòng)模式控制塊，程序段8調(diào)用軸準(zhǔn)備塊。05自動(dòng)模式FB2編程自動(dòng)模式控制程序按照Step變量的值順序控制輸送軸或機(jī)械手操作的步狀態(tài)。程序塊有兩個(gè)輸入形參：分揀出料口坐標(biāo)和溫控入料口坐標(biāo)，通過軸絕對(duì)運(yùn)動(dòng)指令實(shí)現(xiàn)物料的搬運(yùn)。程序段1檢測(cè)分揀末端有料，軸回原點(diǎn)；程序段3軸移動(dòng)到分揀末端出料口；程序段4機(jī)械手執(zhí)行抓取動(dòng)作；程序段5軸移動(dòng)至溫控坐標(biāo)位置；程序段6機(jī)械手執(zhí)行放置動(dòng)作。03軸準(zhǔn)備FB1編程軸準(zhǔn)備FB1包含軸運(yùn)動(dòng)所需的基本指令，如軸啟用、軸暫停、軸確認(rèn)錯(cuò)誤和軸當(dāng)前位置讀取。使用多重背景數(shù)據(jù)塊的方式，將背景數(shù)據(jù)添加到FB1的背景數(shù)據(jù)塊中，無需額外的背景DB塊。程序設(shè)計(jì)123手動(dòng)模式調(diào)試調(diào)試準(zhǔn)備自動(dòng)模式調(diào)試在手動(dòng)模式下，通過觸摸屏按鈕分別控制輸送單元的氣缸和伺服軸，觀察設(shè)備動(dòng)作是否符合預(yù)期。記錄分揀夾件和溫控放件的軸坐標(biāo)值，并在用戶數(shù)據(jù)DB塊中填寫。打開壓縮空氣氣泵，確保氣源正常，將PLC工程下載至S7-1200中。在觸摸屏中組態(tài)設(shè)計(jì)監(jiān)控HMI界面，包括運(yùn)行狀態(tài)指示、軸當(dāng)前坐標(biāo)顯示、軸確認(rèn)錯(cuò)誤按鈕及手動(dòng)操作按鈕等。當(dāng)輸送單元就緒后，切換至自動(dòng)模式，在分揀皮帶出料口放置工件，觀察設(shè)備是否按程序進(jìn)行順序控制。在博途軟件中打開程序塊的“啟用/禁用監(jiān)視”按鈕，結(jié)合程序在線狀態(tài)進(jìn)行修改和完善。項(xiàng)目調(diào)試任務(wù)評(píng)價(jià)04I/O接線圖繪制I/O接線圖清晰、準(zhǔn)確，詳細(xì)標(biāo)注了各接線點(diǎn)位、信號(hào)名稱和連接設(shè)備，便于后續(xù)的接線和維護(hù)工作。元件安裝伺服電動(dòng)機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、電磁閥等元件安裝牢固、規(guī)范，符合安裝要求和工藝標(biāo)準(zhǔn)。硬件接線硬件接線整齊、美觀，接線牢固，無松動(dòng)、虛接等現(xiàn)象，符合電氣安全規(guī)范。010203硬件安裝與接線復(fù)位、起動(dòng)和停止功能復(fù)位、起動(dòng)和停止按鍵功能正常，操作響應(yīng)迅速，設(shè)備狀態(tài)切換準(zhǔn)確無誤。01手動(dòng)控制功能能手動(dòng)控制輸送單元的4個(gè)氣缸動(dòng)作，操作靈活，反饋及時(shí)。能手動(dòng)控制伺服軸回原點(diǎn)、左右移動(dòng)，軸位置顯示準(zhǔn)確，控制精度高。02自動(dòng)控制功能能按要求自動(dòng)到分揀出料口將料取出，動(dòng)作流暢，抓取準(zhǔn)確。能按要求自動(dòng)將料送到溫控模塊放料臺(tái)并復(fù)位，放置穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行可靠。03編程與調(diào)試設(shè)備用電規(guī)范，無危險(xiǎn)用電行為，接地良好，漏電保護(hù)裝置可靠。用電安全無帶電插拔工作站的電纜、電線等情況，操作人員穿著符合生產(chǎn)要求。操作安全安全素養(yǎng)0102工作環(huán)境整潔桌面物品和工具擺放整齊、整潔，工作區(qū)域干凈，無雜物堆積。設(shè)備維護(hù)設(shè)備外觀干凈，標(biāo)識(shí)清晰、完整，維護(hù)到位。5S素養(yǎng)操作人員表達(dá)清晰、準(zhǔn)確，能夠準(zhǔn)確傳達(dá)工作信息和指令。表達(dá)溝通能力團(tuán)隊(duì)成員相互配合，共同完成工作任務(wù)，能夠積極發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，共同解決問題。團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力發(fā)展素養(yǎng)任務(wù)拓展05在自動(dòng)模式下