实验四 PLC伺服控制系统实验 机电一体化技术应用 实验指导.doc

实验四 PLC伺服控制系统实验一、实验目的1、了解伺服系统中机械传动的工作原理和结构特点；2、了解阻尼、摩擦、弹性形变、不同转动惯量及传动间隙对伺服系统的影响；3、熟悉直流伺服系统中直流伺服电机工作原理及控制方法； 4、了解光栅隔离模块、光栅数据转接器的工作原理；5、掌握光栅线位移传感器的工作原理。二、实验设备及器材：PLC伺服工作台触摸屏BG1封闭式线位移传感器JG-01光栅数据转接器GGM-01型光栅隔离模块三、实验原理1、PLC伺服系统的工作原理直流伺服系统的传动部分由电机驱动主动齿轮旋转，经过调隙齿轮，再经过两级齿轮传动，带动滚珠丝杆转动，从而带动安装在滚珠丝杆螺母装置上的工作台作往复直线运动。通过给定不同的负载和改变传动比，利用光栅和旋转编码器测定工作台启动和制动的位移，一方面通过采用负载角加速度最大原则对负载转动惯量等的折算来选择总传动比，以提高伺服系统的响应速度。另一方面通过改变级数和传动比来优化系统结构，使系统在不同的使用环境下具有较高的响应速度。直流伺服系统的控制部分采用触摸屏和PLC进行相应的控制。2、BG1封闭式光栅线位移传感器的工作原理 封闭式线位移传感器采用透射式红外光学测量系统的原理，它的标尺和扫描单元在铝壳里，其弹性的封闭唇可以防止碎屑、飞溅污水等的损害，防护等级可达到按IEC529和IP53级。扫描单元采用垂直式五轴承滚动系统在尺体中的低阻滑轨上滑动，它通过弹性连接块与安装面相连以补偿光栅尺与机床导轨间不可避免的直线偏差。3、JG-01光栅数据转接器是一种将光栅传感器输出的正交方波信号进行细分、辨向，可逆计数并转换成标准的RS-232数据与计算机直接通讯的数据转换装置。该装置抗干扰，耐油污、抗冲击，可方便的应用于工业自动检测系统现场环境。工作原理图如下：4、光栅隔离模块的工作原理光栅隔离模块是为解决光栅类传感器在工业现场使用时信号干扰问题电压匹配而设计，采用光电全隔离方式，保证光栅信号输出的稳定和可靠，具有浪涌保护(25KVESD），光电隔离（2KV）的功能。工作原理图如下：正交方波缓冲器(5V)光耦合器+24V四、实验步骤1、首先检查伺服系统各部分的接线正常后给系统通上AC220V交流电；2、给定不同的负载测定系统启动和制动的位移，通过一定的折算方法来分析阻尼、摩擦、弹性形变、不同转动惯量及传动间隙对伺服系统的影响；2、 改变传动比测定系统启动和制动的位移，通过一定的折算方法来分析阻尼、摩擦、弹性形变、不同转动惯量及传动间隙对伺服系统的影响；3、根据触摸屏上的操作钮进行相应的操作,实际对直流伺服电机正反转、调速控制并记下相应的参数；4、利用触摸屏上的操作钮改变直流伺服电机的转速,记下光栅线位移传感器的读数；五、思考与分析1、分析阻尼、摩擦、弹性形变、不同转动惯量及传动间隙对对伺服系统的影响；2、分析本直流伺服系统中如何利用触摸屏、PLC如何实现对直流伺服电机的控制；3、分析与思考光栅线位移传感器、光栅隔离模块、光栅数据转接器如何与触摸屏、PLC进实现通信的；