进电动机进行速度和方向的控制，工作台在运动后，主副光栅传感器的相对位移经过光电转换器产生微弱的模拟信号量，再经过放大整形电路，将其变成数字信号量，便于PLC高速计数模块的处理，经高速计数模块处理
后的信
号PLC相匹配，从而便于进行比较处理。
工作方框图
四、设计内容
A、机械部分各参数选择
工作台和运载物的重量：w=2000N 工作台与丝杆的摩擦系数：μ=0.06 工作台速度：v=500mm丝杆导程： L=6㎜ 丝杠直径：d=30㎜ 丝杆总长度：L1=1000㎜
min
定位精度：0.02㎜ B、确定步进电机的型号 1、脉冲当量的选择
A脉冲当量：一个指令脉冲使步进电动机驱动拖动的移动距离0.01mmp 初选之相步进电动机的步距角0.75001.50，当三相六拍运行时，步距角0.75，0其每转的脉冲数S?360=480pr
0.75步进电动机与丝杆间的传动比i
i?L6??1.25 ??s0.01?480在步进电动机与丝杆之间加Z1?20,Z2?25 模数m=2.5的一对齿轮。
2、等效负载转矩的计算
T ?L??F2??iSZ?u?wL?2?3.1415926?0.8?1.25?1.422Nms?1400?0.06?1500??0.006
?--丝杆传动效率
3、等效转动惯量计算 3.1丝杆转动惯量JS
JS??dlp32?44?3.1415?2?0.032?324?1?7.85?103
?8.1?10Kg?m3.2 工作台的运动惯量
??1400?0.006??9.8??J
??????1.2?10kg?mW?42w?l??g?22
3.3 大齿轮的转动惯量Jg2(大齿轮节圆直径62.5㎜，宽12㎜)
Jg2??Dbp32?44?3.1415?2?0.0625??0.01?7.85?104332
?1.76?10kg?m 3.4 小齿轮的转动惯量Jg1（小齿轮节圆直径50㎜ 宽12㎜）换算系列电机轴上的总转动惯量JL
Jg1??Dbp32?54?3.1415?2?0.05??0.012?7.85?104332
?5.78?10kg?m换算到电动机轴上的总转动惯量JL
?J?JJJ?J?L8.1?10?1.28?10?5.78?10?1.25?7.33?10kg?mSLg1w2g2?4?5?42?42?1.76?10?4
3.5 初选步进电动机型号
根据负载转矩TL?1.58N?m和电动机总转动惯量JL?7.33?10选电动机型号为110BF003步进电动机，Tmax?8.1N?m，转子转动惯量
?4Jm?4.7?10kg?m
C、电气部分 1.光栅的参数选择
热膨胀系数：??8?10?6K?1 精度等级：?3?m
参考点：1个在测量长度的中点位置处 增量信号：TTL 栅距：8?m
?42
插补：5倍 信号周期：0.8?m 扫描频率：250KHz 边缘间距a：0.175?s 最高运动速度：60m/s
位置检测：零件和限位信号；TTL输出信号（无线路驱动器） 电源：5V?5%、
电气连接：0.5m电缆，带D-sub接头，接口电子设备内置在接头 中。
最大电缆长度：增量信号：30m；零位限位10m 振动55-2000Hz：?200m/s2 （IES 60068-2-6） 冲击11ms：?500m/s2 （IES 60068-2-6） 工作温度：0-50摄氏度 扫描头：9g(无连接电缆) 接口电子设备：140g
光栅尺：0.8g,0.08g/mm测量长度 编码器电缆：37g/m
2.PLC控制部分 1）PLC的选择
PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。Siemens在推出新一代小型PLC产品S7200后其价格与日本产品相差不大，最近几年其小型PLC的市场增长迅速，已经与日
本主要产品（Mitsubishi和Omron）在小型PLC领域取得了类似的市场地位。近年来，由于具有明显的价格优势，中国台湾的部分PLC厂商在小型PLC领域发展势头十分强劲，抢占了原来日本产品的一部分低端市场。本课程设计选用S7—200 PLC型可编程控制器。
S7—200 PLC型可编程控制器是德国西门子公司生产的一种小型PLC，是整体式结构。它有以下几个特征：
1、定义掉电保护区 2、立即读写I/Q
3、设置停止模式下的输出值 4、对输入信号增加滤波器 5、捕捉窄脉冲 6、模拟点位器 7、高速I/Q
2) PLC及步进电机接线图
PLC控制的自动往返工作台 现代电气控制及PLC应用技术课程设计
