CN206773511U - 一种基于交流伺服的单轴定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于交流伺服的单轴定位系统，包括机械传动装置和电气控制装置；所述电气控制装置包括操作箱和安装在操作箱内部的伺服驱动器、PLC及触摸屏；所述伺服电机与所述伺服驱动器连接；所述触摸屏与PLC通过通讯接口连接，进行数据交换。其工作过程为：通过触摸屏设定的位移及速度参数来确定PLC输出信号，再由PLC高速输出端发出脉冲个数和脉冲频率到伺服驱动器。该系统以适应工业控制需求为出发点，融入了交流伺服、PLC、触摸屏和HMI通讯。系统通过触摸屏进行调节控制，使操作简单，调节方便，显示直观；利用PLC直接对伺服电机进行位置和速度控制，省略了定位模块，节约了成本，广泛应用在数控机床、工业生产等领域，有较好的工程使用价值。

Description

一种基于交流伺服的单轴定位系统

技术领域

本实用新型属于伺服定位控制的技术领域，特别是涉及一种基于交流伺服的单轴定位系统。

背景技术

这是一种符合工业应用要求的单轴伺服定位系统，本次设计主要针对于数控机床进给系统而设计。系统主要由触摸屏、PLC、交流伺服装置及丝杆组成。其中，触摸屏作为人机界面，可实现对系统的实时监控，具有操作方便，图形显示直观，参数修改方便等特点。PLC功能强大、使用方便、稳定性高，主要作为现场数据的采集和工业设备的控制。交流伺服装置具有运行稳定、快速响应性好、控制精度高等特点，主要用作精密定位和快速随动系统。随着现代工业生产自动化程度的要求越来越高，伺服定位控制系统广泛应用于各工业生产领域，除数控机床外，对机器人、板材的精确定长切割、丝网印刷机停机控制、自动焊接机、送膜包装等需要定位控制领域都有一定的实用和参考价值。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本实用新型的目的在于提供一种基于交流伺服的单轴定位系统，可实现回零，精确定位，行程限位、紧急停止等功能。可用于数控机床、自动焊接机、板材定长切割等工业生产中。

本实用新型所述采用的技术方案如下：一种基于交流伺服的单轴定位系统，包括机械传动装置和电气控制装置；

所述机械传动装置包括伺服电机、联轴器、滚珠丝杠副和工作台；所述工作台安装在滚珠丝杠上，所述滚珠丝杠通过联轴器与所述伺服电机连接；将电机的旋转运动转为工作台上的直线运动；

所述电气控制装置包括操作箱和安装在操作箱内部的伺服驱动器、PLC；

所述伺服电机与所述伺服驱动器通讯连接，所述伺服电机与所述伺服驱动器通讯连接，PLC与伺服驱动器连接。

进一步地，所述操作箱还包括操作面板和人机界面，所述人机界面与PLC通讯连接。

进一步地，所述操作面板上设有电源指示按钮、正转按钮、手动自动按钮、 启动按钮、反转按钮和紧急停止按钮，所述电源指示按钮、正转按钮、手动自动按钮、启动按钮、反转按钮和紧急停止按钮分别通过导线与PLC连接。

进一步地，所述人机界面为触摸屏，所述触摸屏内包括运行界面、指示界面、参数设置界面、控制界面及时钟设定；所述触摸屏通过导线与PLC连接，通过PLC与触摸屏的通信，利用PLC的高速计数脉冲控制电机位移，利用脉冲频率控制电机速度，来实现对整个系统的精准定位控制。

进一步地，所述运行界面包括手动模式、自动模式、自动定位、电动定位模式和找零运行模式；

所述指示界面包括报警指示和到位指示；

所述参数设置界面包括速度设定、自动位移设定和当前位移设定；

所述控制界面包括点动右移、点动左移、回参考点和偏移脉冲清除。

进一步地，所述触摸屏安装在操作面板上，其作用是负责参数的设定、修改，同时将设备的动作信息反映给用户；触摸屏与PLC之间通过串口通信实现数据交换,为用户提供了良好的人机交互界面。

进一步地，所述运行界面中各个工作模式对应地设有指示点亮灯。

进一步地，所述滚珠丝杠的下方安装有接近开关，用于控制所述工作台具的回零模式；所述滚珠丝杠的下方的两端还设有行程开关，用于正负限位。

进一步地，所述工作台具有自动定位模式，即通过触摸屏设置工作台移动值，每单位的输入对应工作台移动1mm。

进一步地，所述工作台具有电动定位模式，即通过触摸屏或现场左右点动控制按钮，手动控制工作台移动，并显示当前值。

本实用新型的有益效果：本系统是集机、电于一体的机械、电气装配联调、排故；PLC项目化教学的理实一体化实训平台；该系统以适应工业控制需求为出发点，融入了交流伺服、PLC、触摸屏和HMI通讯。系统通过在触摸屏上对运行参数进行修改调节，可实现丝杆工作台准确回参考点，手动定位，自动定位，超程限位，紧急停止等功能，且定位精度可达0.01mm。实践表明，搭建的系统人机界面友好，数据通讯正常，运行稳定，满足设计要求。

其工作过程为：通过触摸屏设定的位移及速度参数来确定PLC输出信号，再由PLC高速输出端发出脉冲个数和脉冲频率到伺服驱动器。该系统以适应工业控 制需求为出发点，融入了交流伺服、PLC、触摸屏和HMI通讯。

附图说明

图1为本实用新型的单轴定位系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型中操作面板的示意图；

图3为本实用新型中人机界面的示意图。

图1至图3的各标注为：1伺服电机，2联轴器，3滚珠丝杠副，4工作台，5电气控制装置，6电源指示按钮，7正转按钮，8手动自动按钮，9启动按钮，10反转按钮，11紧急停止按钮，12接近开关，13行程开关。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施例对本实用新型做进一步地描述。

实施例1

如图1所示，一种基于交流伺服的单轴定位系统，包括机械传动装置和电气控制装置；

所述机械传动装置包括伺服电机1、联轴器2、滚珠丝杠副3和工作台4；所述工作台4安装在滚珠丝杠上，所述滚珠丝杠通过联轴器2与所述伺服电机1连接；将电机的旋转运动转为工作台4上的直线运动；

所述电气控制装置5包括操作箱和安装在操作箱内部的伺服驱动器、PLC；

所述伺服电机1与所述电气控制装置通讯连接，PLC与伺服驱动器连接。

所述操作箱还包括操作面板和人机界面，所述人机界面与PLC通讯连接。

如图2所示，所述操作面板上设有电源指示按钮6、正转按钮7、手动自动按钮8、启动按钮9、反转按钮10和紧急停止按钮11，所述电源指示按钮6、正转按钮7、手动自动按钮8、启动按钮9、反转按钮10和紧急停止按钮11分别通过导线与PLC连接。

如图3所示，所述人机界面为触摸屏，所述触摸屏内包括运行界面、指示界面、参数设置界面、控制界面及时钟设定；所述触摸屏通过导线与PLC连接，通过PLC与触摸屏的通信，利用PLC的高速计数脉冲控制电机位移，利用脉冲频率控制电机速度，来实现对整个系统的精准定位控制。所述触摸屏安装在操作面板上，其作用是负责参数的设定、修改，同时将设备的动作信息反映给用户；触摸屏与PLC之间通过串口通信实现数据交换，为用户提供了良好的人机交互界 面。

所述运行界面包括手动模式、自动模式、自动定位、电动定位模式和找零运行模式；

所述指示界面包括报警指示和到位指示；

所述参数设置界面包括速度设定、自动位移设定和当前位移设定；

所述控制界面包括点动右移、点动左移、回参考点和偏移脉冲清除。

所述运行界面中各个工作模式对应地设有指示点亮灯。

所述滚珠丝杠的下方安装有接近开关12，用于控制所述工作台的回零模式；所述滚珠丝杠的下方的两端还设有行程开关13，用于正负限位。

本系统工作过程中设有如下要求：

工作台具有自动和点动两种工作模式；

系统在点动方式下回参考点，确定零点。

自动模式下，能通过触摸屏参数输入窗口设置工作台移动值，如输入100mm，工作台自动定位到100mm；

点动模式下，可通过触摸屏或现场左右点动按钮，手动控制工作台移动。

触摸屏端设有相应工作模式指示灯。

系统设有紧急停止、限位保护功能，保证系统运行安全。

实施例2

如图1所示，一种基于交流伺服的单轴定位系统，包括机械传动装置和电气控制装置；

所述机械传动装置包括伺服电机1、联轴器2、滚珠丝杠副3和工作台4；所述工作台4安装在滚珠丝杠副3上，所述滚珠丝杠副3通过联轴器2与所述伺服电机1连接；将电机的旋转运动转为工作台4上的直线运动；

所述电气控制装置5包括操作箱和安装在操作箱内部的伺服驱动器、PLC；

所述伺服电机1与所述电气控制装置通讯连接，PLC与伺服驱动器连接。

所述操作箱还包括操作面板和人机界面，所述人机界面与PLC通讯连接。

如图2所示，所述操作面板上设有电源指示按钮6、正转按钮7、手动自动按钮8、启动按钮9、反转按钮10和紧急停止按钮11，所述电源指示按钮6、正转按钮7、手动自动按钮8、启动按钮9、反转按钮10和紧急停止按钮11分别通过 导线与PLC连接。

如图3所示，如图3所示，所述人机界面为触摸屏，所述触摸屏内包括运行界面、指示界面、参数设置界面、控制界面及时钟设定；所述触摸屏通过导线与PLC连接，通过PLC与触摸屏的通信，利用PLC的高速计数脉冲控制电机位移，利用脉冲频率控制电机速度，来实现对整个系统的精准定位控制。所述触摸屏安装在操作面板上，其作用是负责参数的设定、修改，同时将设备的动作信息反映给用户；触摸屏与PLC之间通过串口通信实现数据交换，为用户提供了良好的人机交互界面。

所述运行界面包括手动模式、自动模式、自动定位、电动定位模式和找零运行模式；

所述指示界面包括报警指示和到位指示；

所述参数设置界面包括速度设定、自动位移设定和当前位移设定；

所述控制界面包括点动右移、点动左移、回参考点和偏移脉冲清除。

所述运行界面中各个工作模式对应地设有指示点亮灯。

所述工作台具有自动定位模式，即通过触摸屏设置工作台移动值，每单位的输入对应工作台移动1mm。

实施例3

如图1所示，一种基于交流伺服的单轴定位系统，包括机械传动装置和电气控制装置；

所述机械传动装置包括伺服电机1、联轴器2、滚珠丝杠副3和工作台4；所述工作台4安装在滚珠丝杠副3上，所述滚珠丝杠副3通过联轴器2与所述伺服电机1连接；将电机的旋转运动转为工作台4上的直线运动；

所述电气控制装置5包括操作箱和安装在操作箱内部的伺服驱动器、PLC；

所述伺服电机1与所述电气控制装置通讯连接，PLC与伺服驱动器连接。

所述操作箱还包括操作面板和人机界面，所述人机界面与PLC通讯连接。

如图2所示，所述操作面板上设有电源指示按钮6、正转按钮7、手动自动按钮8、启动按钮9、反转按钮10和紧急停止按钮11，所述电源指示按钮6、正转按钮7、手动自动按钮8、启动按钮9、反转按钮10和紧急停止按钮11分别通过导线与PLC连接。

如图3所示，所述人机界面为触摸屏，所述触摸屏内包括运行界面、指示界面、参数设置界面、控制界面及时钟设定；所述触摸屏通过导线与PLC连接。

所述运行界面包括手动模式、自动模式、自动定位、电动定位模式和找零运行模式；

所述指示界面包括报警指示和到位指示；

所述参数设置界面包括速度设定，单位：mm/s、自动位移设定，单位：mm和当前位移设定，单位：mm。

所述控制界面包括点动右移、点动左移、回参考点和偏移脉冲清除。

所述运行界面中各个工作模式对应地设有指示点亮灯。

所述工作台具有电动点位模式，即通过触摸屏或现场左右点动控制按钮，手动控制工作台移动，并显示当前值。

总之，该系统以适应工业控制需求为出发点，融入了交流伺服、PLC、触摸屏和HMI通讯。系统通过触摸屏进行调节控制，使操作简单，调节方便，显示直观；利用PLC直接对伺服电机进行位置和速度控制，省略了定位模块，节约了成本，有较好的工程使用价值。

Claims (10)

1.一种基于交流伺服的单轴定位系统，其特征在于：包括机械传动装置和电气控制装置；

所述机械传动装置包括伺服电机、联轴器、滚珠丝杠副和工作台；所述工作台安装在滚珠丝杠副上，所述滚珠丝杠通过联轴器与所述伺服电机连接；将电机的旋转运动转为工作台上的直线运动；

所述电气控制装置包括操作箱和安装在操作箱内部的伺服驱动器、PLC；

所述伺服电机与所述伺服驱动器通讯连接，PLC与伺服驱动器连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于交流伺服的单轴定位系统，其特征在于：所述操作箱还包括操作面板和人机界面，所述人机界面与PLC通讯连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于交流伺服的单轴定位系统，其特征在于：所述操作面板上设有电源指示按钮、正转按钮、手动自动按钮、启动按钮、反转按钮和紧急停止按钮，所述电源指示按钮、正转按钮、手动自动按钮、启动按钮、反转按钮和紧急停止按钮分别通过导线与PLC连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于交流伺服的单轴定位系统，其特征在于：所述人机界面为触摸屏，所述触摸屏内包括运行界面、指示界面、参数设置界面、控制界面及时钟设定；所述触摸屏通过导线与PLC连接，通过PLC与触摸屏的通信，利用PLC的高速计数脉冲控制电机位移，利用脉冲频率控制电机速度，来实现对整个系统的精准定位控制。

5.根据权利要求4所述的一种基于交流伺服的单轴定位系统，其特征在于：所述运行界面包括手动模式、自动模式、自动定位、电动定位模式和找零运行模式；

所述指示界面包括报警指示和到位指示；

所述参数设置界面包括速度设定、自动位移设定和当前位移设定；

所述控制界面包括点动右移、点动左移、回参考点和偏移脉冲清除。

6.根据权利要求4所述的一种基于交流伺服的单轴定位系统，其特征在于：所述触摸屏安装在操作面板上，其作用是负责参数的设定、修改，同时将设备的动作信息反映给用户；触摸屏与PLC之间通过串口通信实现数据交换，为用户提供了良好的人机交互界面。

7.根据权利要求4所述的一种基于交流伺服的单轴定位系统，其特征在于： 所述运行界面中各个工作模式对应地设有指示点亮灯。

8.根据权利要求1所述的一种基于交流伺服的单轴定位系统，其特征在于：所述滚珠丝杠的下方安装有接近开关，用于控制所述工作台的回零模式；所述滚珠丝杠的下方的两端还设有行程开关，用于正负限位。

9.根据权利要求1所述的一种基于交流伺服的单轴定位系统，其特征在于：所述工作台具有自动定位模式，即通过触摸屏设置工作台移动值，每单位的输入对应工作台移动1mm。

10.根据权利要求1所述的一种基于交流伺服的单轴定位系统，其特征在于：所述工作台具有电动定位模式，即通过触摸屏或现场左右点动控制按钮，手动控制工作台移动，并显示当前值。