机械专业技能拓展训练（设计）
西安文理学院物理与机械电子工程学院
机械专业技能拓展训练（设计）
题 目 数控十字滑台的控制 学生姓名 乔旭 罗纳德 指导教师 韦 炜、 焦艳梅 设计所在单位 西安文理学院
2014年12月
机械专业技能拓展训练（设计）
摘要
摘要:本篇文章主要进行西门子的可编程序控制器的十字滑台控制系统的设计。通过对各种控制方法的对比进行选择了用可编程序控制器来控制步进电机，以达到十字滑台的工作效果。主要内容有十字滑台控制系统介绍、十字滑台控制系统硬件选择、梯形图与I/O分配。
关键字：可编程序控制器；步进电机；十字滑台
机械专业技能拓展训练（设计）
目录
摘要 .................................................................................................................................................. 2 1 十字滑台控制系统介绍 ............................................................................................................. 2
1.1 系统构成 ......................................................................................................................... 2 1.2 位置传感器 ...................................................................................................................... 3 1.3 电机与驱动装置 .............................................................................................................. 5 2 十字滑台控制系统硬件选择 ..................................................................................................... 6
2.1 基本结构 .......................................................................................................................... 6
2.1.1 电源 ....................................................................................................................... 6 2.1.2 中央处理单元(CPU) ............................................................................................. 6 2.1.3 存储器 ................................................................................................................... 7 2.1.4 输入输出接口电路 ............................................................................................... 7 2.1.5 功能模块 ............................................................................................................... 7 2.2 编辑本段工作原理 .......................................................................................................... 7
2.2.1 输入输出（I/O）点数的估算 ........................................................................... 10 2.2.2 存储器容量的估算 ......................................................................................... 11 2.2.3 控制功能的选择 ............................................................................................. 11 2.2.4 可编程逻辑控制器的类型 ................................................................................. 14 2.2.5 PLC输入/输出类型 ............................................................................................ 14 2.2.6 转换原理 ............................................................................................................. 15
3 十字滑台运动原理 ................................................................................................................... 17
3.1 实验原理 ....................................................................................................................... 17 3.2 实验设备及仪器 ............................................................................................................ 18 3.3 关于步进电机模块的介绍 ............................................................................................ 18 参考文献......................................................................................................................................... 23
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1 十字滑台控制系统介绍
十字滑台是许多数控加工设备和电子加工设备。如：数控车床的纵横进刀装置 数控铣床和数控钻床的 XY 工作台，激光加工设备工作台，表面贴装设备等。
1.1 系统构成
十字滑台控制系统主要由plc运动控制器，伺服（步进）电机及相关软件等组成。控制计算机可以是普通的PlC机。运动控制器是安装在计算机总线扩充槽内的电机运动控制卡。如图所示为十字滑台机械本体。它由两个直线运动单元组成，每个直线运动单元主要包括：工作台面，滚珠丝杆，导轨，轴承座，基座等部分。通过两个直线运动单元的组合运动，可以使工作台面产生两个自由度 XY 轴方向的平面运动。
图1-1
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1.2 位置传感器
系统中常用的位置传感器包括旋转编码器和电位器等。 1．旋转编码器
旋转编码器是一种角位移传感器。它分为光电式、接触式和电磁感应式三种。从输出量上可分为增量编码器和绝对编码器两种。其中光电式编码器是闭环控制系统中最常用的位置传感器。 2．电位器
电位器分为直线型、测量位移和旋转型。旋转型电位器的基本原理是在环状电阻两端加上电压，通过电刷的滑动，可以直接得到与电刷所在角度，位置相对应的电压、电位器的输出电压与阻值无关,所以由于温度变化而导致的阻值变化对输出电压没有影响。
图1-2
电位器输出的检测信号是模拟信号，为了从中提取有用的信息，一般要经过两个处理过程。首先是进行放大运算和变换等前置处理，然后通过 A/D 转换将模拟信号转换成数字信号，输入控制器，完成数字控制。 3．运动控制器
运动控制器作为机电一体化系统的核心控制系统已经历了20多年的发展，正在逐步取代传统封闭型的控制系统，被广大机电一体化系统设计工程师所采用。与此同时与执行装置所配套的伺服驱动系统也在不断地发展。许多系统已经具备
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技术报告数控十字滑台的控制资料
