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单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台

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第一章课程设计的目的、意义及要求 ····································第一节课程设计的目的、意义 ··························································第二节课程设计的要求 ···································································第二章课程设计的内容 ······················································第一节课程设计的内容 ···································································第二节课程设计的内容·························································第三章数控系统总体方案的确定 ··········································第四章机械部分设计 ·························································第一节确定系统脉冲当量 ································································第二节工作台外形尺寸及重量初步估算 ··············································第三节滚动导轨副的计算、选择 ·······················································第四节滚珠丝杠计算、选择 ·····························································第五节齿轮计算、设计 ···································································第六节步进电机惯性负载的计算 ·······················································第七节步进电机的计算选择 ·····························································第五章机床数控系统硬件电路设计 ·······································第一节设计内容 ············································································第二节设计步骤 ············································································第三节机床数控系统硬件电路设计 ····················································第六章系统控制软件设计 ···················································第七章课程设计小结 ·························································参考文献 ···········································································第一章 课程设计的目的、意义及要求第一节 课程设计的目的,意义1.第二节 课程设计的要求：1.第二章 课程设计的内容第一节 课程设计题目：单片机控制步进电机驱动的多用XY 工作台。

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第4章_顺序控制与数字程序控制-

第4章_顺序控制与数字程序控制-


常用的二次曲线有圆弧、抛物线和双曲线等
9/20/2019
第4章 顺序控制与数字程序控制
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1、数字程序控制原理
把插补运算过程中定出的各中间点，以脉冲形式去控制x、 y方向上的步进电机（绘图笔、或加工刀具），从而绘出图形 或加工出所要求的轮廓。
每一个脉冲信号步进电机走一步，即绘图笔或刀具在 x 或 y 方向移动一步。
插补器实际上是一个函数发生器，能按给定的基本数据 产生一定的函数曲线，并以增量形式向各坐标连续输出，以 控制机床刀具按给定的图形运动。
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第4章 顺序控制与数字程序控制
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1、数字程序控制原理 基点
基点
图中abcd为绘图仪绘图 曲线或零件的加工曲线。
Y 基点 c
将图中的曲线分成若干
d
段：
即 ymxexmye0
定义直线插补的偏差判别式为： Fmymxexmye
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第4章 顺序控制与数字程序控制
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（1）逐点比较直线插补
Fmymxexmye
Y
* 若Fm＝0，点m在OA上； * 若Fm > 0，点m在OA上方，ym
即为点m’；
* 若Fm< 0，点m在OA下方， 即为点m’’。
所谓数字程序控制，就是计算机根据输入的指令和数据， 控制生产机械按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运 动速度等规律自动地完成工作的自动控制。
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第4章 顺序控制与数字程序控制
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二、数字程序控制基础
数字程序控制系统一般由输入装置、输出装置、控制器 和插补器四部分组成。
控制器和插补器的功能及部分输入输出接口由计算机实 现。
定义偏差判别式： FmRm 2R2
基于ARM的FDM控制系统

基于ARM的FDM控制系统

2011年 第1期仪表技术与传感器Instrum ent T echn i que and Sensor 2011 N o 1基金项目:国家自然科学基金项目(50875093)收稿日期:2010-04-21 收修改稿日期:2010-08-29基于AR M 的FD M 控制系统张军伟,叶春生,莫建华,张鸿平(华中科技大学材料成形及模具技术国家重点实验室,湖北武汉 430074)摘要:文中就FDM 快速成型技术提出一套基于ARM 控制器的嵌入式、模块化、网络化控制系统。

FDM 控制系统由主控模块、运动模块、温控模块和送丝模块四大模块组成,各个模块都带有独立的CAN 总线通讯模块,增强了系统的独立性和可移植性。

另提出基于标准数控代码的加工模式,从而建立1个成本低、性能高、稳定可靠和易于组态复杂控制系统。

关键词:嵌入式;控制系统;FDM;快速成型;CAN 总线;数控代码中图分类号:TP212 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2011)01-0088-04Contro l Syste m of Fused D epositi onM odeli ng Syste m Based on AR M CortexZHANG Jun we ,i YE Chun sheng ,MO JI AN hua ,Z HANG H ong p i ng (State K ey L aboratory of M aterial Process and D ie and M ou l d T echnol ogy ,H uazhong Un iversity of S cien ce and T echnology ,W uhan 430074,Ch i na)Abstract :A cco rding to the require m ent o f rap i d proto t yp i ng ,th i s paper presented an embedding ,m odular i zing and net w ork contro l syste m so l ution based on AR M contro ller .T he syste m consists o f f our sub f uncti ons ,w hich are m aster contro l block ,m ove m ent contro l b l ock ,te m pratrue contro l block and nozzl e contro l block .Communicati ng v ia C AN bus ,a ll the sub functi on modules are m ore i ndependent and transp l antab le .A dditiona,l manufac t ure based on standard nume rical contro l codes is larruping approach .T he syste m is lo w cost ,h i gh performance ,re liab l e and easy to con figuration comp l ex contro l sy stem .K ey word s :embeddin ;con tro l syste m;FD M;rapi d pro totypi ng ;CAN;nume rical code 0 引言熔丝沉积快速成型系统只有向轻量化、高精度、低成本方向发展,才能更加促进该技术的推进与应用,成为一种办公设备,甚至走入家庭。

机电一体化实验报告

机电一体化实验报告

机电一体化实验报告一体化系统设计实验报告学院专业班级学号姓名指导教师XX 年1月12日实验一机电一体化系统的组成实验目的：以XY简易数控工作台为例，说明机电一体化系统的基本组成和各模块的特点。

实验设备：1台式PC机一台1标准XY工作台一套1运动控制卡一块1游标卡尺一把实验内容：XY简易数控工作台是一典型的机电一体化系统，是许多数控加工设备和电子加工设备的基本部件，XY数控工作台主要由运动控制卡、DC24V 开关电源、步进电机及其驱动器、XY向运动平台、光栅尺和霍尔限位开关组成，其之间的关系如图1、1所示。

工作原理大致为：运动控制卡接受PC机发出的位置和轨迹指令，进行规划处理（插补运算），转化成步进电机驱动器可以接受的指令格式（速度脉冲和方向信号）发给驱动器，由驱动器进行脉冲环行分配和功率放大从而驱动步进电机，步进电机经过联轴器、滚动丝杠推动工作台按指定的速度和位移运动。

实验步骤：（1）在XY数控工作台系统中分别找到上述各个模块，并指出各模块在机电一体化系统中实现哪一模块的功能。

①运动控制卡：运动控制卡是PCL、CPCL、PXL等总线形成的板卡，通俗地讲我们可以把它看成一个单片机，有自己的算法，可以通过VC、VB、labview. BCB等语言实现其功能，数控系统即通过运动控制卡来实现对机床运动轨迹的控制。

②DC24V开关电源：对供电要求质量比较高的控制设备提供纯净、稳定、没有杂波的直流电源。

③步进电机及其驱动器：步进电机用于驱动数控工作台的X、Y两个方向的移动；步进电机通过驱动器细分，可减小步距角，从而提髙步进电机的精确率，实现脉冲分配和功率驱动放大，此外还可以消除电机的低频振荡、提高电机的输出转矩。

④XY向运动平台：分别传输X、Y两个方向的运动。

⑤光栅尺：光栅尺是一种位移传感器，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。

经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。

⑥霍尔限位开关：用于限制工作台的运动超出导轨的有效长度。

步进电机系统设计方案总体设计说明

步进电机系统设计方案总体设计说明

随着高精密加工技术的不断发展，人们对工作台的加工精度提出了越来越高的要求。

而工作台的定位精度是影响其加工精度的主要因素之一，所以如何方便实用的提高对工作台的精确定位成为现在各个方面都在研究的重要课题。

而对于开环和半闭环控制系统，由于开环环节的存在，使得我们在本次研究过程中的定位精度受到了一定的限制，对于工作台的定位精度主要取决于电机的控制精度以与程序控制误差的双重影响，为了达到最大限度的满足两自由度工作台X-Y的精确定位，本设计主要从基于高速脉冲的精确定位出发，以满足和提高现代机床的定位操作，从而满足人们两自由度工作台越来越高的要求。

为了在一定场合取代高成本的定位控制，实现精确定位控制系统最优的性价比，采用西门子S7-200系列PLC作为控制器，通过驱动器控制步进电机运行以实现准确定位。

本设计采用PLC基于高速脉冲的两自由度工作台精确定位控制系统，得出了精确定位控制系统设计与实施的关键，并给出了实现精确定位的控制方案与PLC程序。

这种使用PLC实现的定位方法具有快速、精确、成本低、易于实现的特点，在工业生产中十分实用。

关键词：工作台精确定位 PLC 步进电机步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

当步进驱动器接收到一个脉冲信号时就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），其旋转以固定的角度运行。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量以达到准确定位的目的;同时也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度而达到调速的目的。

步进电机作为一种控制用的特种电机，因其没有积累误差（精度为100%）而广泛应用于各种开环控制。

可编程序控制器（PLC）是专为在工业环境下应用而设计的一种工业控制计算机，具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小等显著优点，是实现机电一体化的理想控制装置。

通过对步进电机定位与PLC 的深入研究，本文提出了利用PLC的高速脉冲输出实现步进电机位置控制功能的有关见解与方法，介绍了步进电机加减速控制原理以与用PLC实现步进电机快速精确定位的方法，给出了位置控制系统方案与软件设计思路，在实验室运行通过，对于工矿企业实现相关步进电机的精确定位控制具有较高的应用与参考价值1.1两自由度X-Y工作台精确定位的背景与发展随着现代微科技技术的发展，研制定位精度高、测量围大、运动平面度高的二自由度工作台，即X-Y移动工作台具有重要现实的意义。