基于PLC伺服电机的精确定位系统应用研究.doc

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1、基于PLC伺服电机的精确定位系统应用研究摘要：在PLC伺服发电机传统的零点定位中，往往会出现计算的偏差以及定位的准确度失灵，因此需要采用合理方法提升其定位精度。本文针对于实际应用中对于伺服电机的对于平面具体坐标的准确把握监控，研究了利用PLC为主导的辅助伺服电机的平面运动控制，在成本上尽可能地削减，提高定位的精度以及实现了低速渐变的控制。通过视觉检测的特征分析直接对仪器进行校正，不仅在控制的便利性上大大提高，而且也对精度进行了极大的提高，从而全面的推动了伺服发电机的精确定位系统的进一步延伸与发展。关键词：PLC;精确定位系统；视觉检测；伺服电机1引言在一些精密机械工业

2、的生产中，精确性是影响产品质量和产量的主要因素，尤其是在机械表，仪表等大量使用细小精密的零件的加工行业中，如何对细小零件的组装位置进行入微细致的检测始终是一个较大的难题。为了实现精密工业的产量提高，在精密机械的生产环节中引入自动检测环节成了研究的主要着力点，在这之中引入了基于PLC的伺服电机精确定位系统来实现这一主要功能。华南理工大学的阮安正教授在《浅析工业基于PLC的伺服电机定位运动》一文中对与当前国内外的PLC伺服电机定位系统进行了简要的分析，在近些年国家的大力号召下，制造业进行了全面的产业升级，机器逐渐代替过去的人力在工业中扮演着重要的作用，广泛地应用于电机和其

3、他动力系统的控制。而在国际上的一些学术期刊中则是大多对于松下，三菱，西门子几家公司所生产的PLC为主要的实验对象，重点对于基于PLC的伺服电机精确定位系统对于精度，成本，效率等标准研究进行了深入的研究，而在结构上较为墨守成规【2】。外对于钢坯标识系统的开发研究进行的比较早，技术比较先进，产品比较成熟，设备自动化的程度也比较高。目前在钢坯标识领域占有绝对优势的企奥地利的NUMTEC公司早在2004年推出了可以进行定位的伺服发电机，它作为一个单体标识设备，操作较为简单，只需要在液晶控制面板上设置相应的参数即可工作，缩短了工程人员现场调试时间，节省了大量的人力物力【3】本文

4、采用了PLC为主导辅助伺服电机来实现一种精确定位系统可用于精密工业，实现在低速的环境下对于精度的精确控制的低成本平面运动工作台的可行性研究和设计，在精度的要求上以微米级为主要的实现目标。在具体的研制过程中引入了视觉检测技术，使用了具有高精度的CDD相机来完成对于精密零件的视觉采集，通过事先设置的多个参考点定位特征点来进行检测修正，实现检测环节的自动化设计[3]。2研究方法2.1系统结构设计检测系统的具体结构由图1所示。在系统的主要控制位置上采用的是计算机来进行系统和用户之间的主要交互接口，完成系统对用户命令的理解和用户对系统状态的了解。PLC在系统中完成对运动系统的主

5、要控制，主要是对其下两个伺服电机进行逻辑控制。在检测时，将待测的零件置于载物台上的60个矩阵孔中。开始测量时，伺服电机在PLC的控制下驱动工作台进行平面上的二维移动，其上的CDD照相机就能在电机的带动下对载物台上的每个零件进行定位[4]，一旦定位，就会完成相机对每个零件进行图像的采集，并将采集到的图像发送给PC端进行图像的处理工作，由PC程序判断零件是否符合要求，并完成对PLC下一步运动命令的指示。在对每个零件进行定位时候要求工作台对于零件做到精确定位的要求，相机的焦点中心和矩阵孔的中心小孔在X,Y两个维度上的偏差不能超过±50um，一旦偏差过大，工作台会自动对相机的

6、位置进行校正。对于矩阵孔和载物台的硬件误差要求上都不得超过15um，因此工作台的零点自动校正的误差加上其自身的定位精度的误差不能超过20um。Fig.1mechanismdiagramofinspectionsystem2.2工作台驱动系统设计与研究工作台使用的丝杆为5mm导程无间隙型精密丝杆，滚动轴承采用P5精度级别。控制运动的PLC采用西门子生产的S7-200系列，CPU选用的是224CN型号。伺服电机驱动器采用的是松下制造的MNASA4系列，而伺服电机本身的选用采用同公司生产的MSMD012PIU型号伺服电机[5]。整个驱动系统包括控制电路的硬件连接，PLC控制

7、程序的逻辑设计，PLC与PC之间通讯设计，驱动器各项参数调整。是整个精度控制系统的核心环节，主要为PLC接收从PC出传送来的运动指令，并在自身控制程序的运行下驱动电机将相机精确地移动到相应的X,Y坐标上，实现零件的精确定位功能。2.3硬件的连接在使用时，使用PLC中的高速脉冲输出功能，配合伺服电机的中的位置控制模式来完成精确定位系统的具体实现。工作台上采用两个伺服电机来完成X，Y方向上的移动功能，每个伺服电机都配备电机驱动器用于完成PLC对其的驱动和控制[6]。PLC的I/O口与电机驱动器关于控制的I/O端口之间进行连接，具体端口列表如表1所示：Ta