基于PLC的某運動平臺電氣控制設(shè)計

◆趙文藝 陳金華 高 青

(北京電子科技職業(yè)學(xué)院)

基于PLC的某運動平臺電氣控制設(shè)計

◆趙文藝 陳金華 高 青

(北京電子科技職業(yè)學(xué)院)

為了避免長期使用平板電腦而給人體帶來的傷害，我們設(shè)計出了一種運動平臺，該裝置中的絲桿與擺動平臺由雙層萬向節(jié)連接，伺服電機驅(qū)動運動平臺左右、前后擺動，該機構(gòu)以自動為主，手動為輔。按下自動按鈕，平臺開始“舞動”，按照事先編好的程序周期性的運行，且速度可調(diào)，強迫看電腦的人無意識的跟隨電腦屏幕活動自己的頸椎，改變自己的姿勢，從而預(yù)防和治療頸椎病;推動手柄可以使平臺在一定角度內(nèi)傾斜，為使用者提供最佳的安放角度。

一、電機選擇

步進電機作為機電控制中一種常用的執(zhí)行機構(gòu)，在自動化儀表、自動控制、機器人、自動生產(chǎn)流水線等領(lǐng)域的應(yīng)用相當廣泛。它的作用是將脈沖信號轉(zhuǎn)化為角位移:也就是當步進電機驅(qū)動器接收到控制器發(fā)出的一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按照設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為步進角)。通過控制步進電機驅(qū)動器接收的脈沖個數(shù)就可以控制角位移量，實現(xiàn)準確定位;通過控制脈沖信號的頻率，就可以控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，進行調(diào)速。交流伺服電機雖然在控制精度、低頻特性、過載能力等許多性能方面都優(yōu)于步進電機，但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，我們還是選用步進電機。具體電機型號為:42BYG250A－SASSML－0151，電機技術(shù)數(shù)據(jù)為:

相數(shù) =2，步距角 =1.8o，靜態(tài)相電流 =1.5A，相電阻 =1.3Ω，

相電感 =2.1 mH，保持轉(zhuǎn)矩 =0.23 N·m，定位轉(zhuǎn)矩 =0.012 N·m，

空載啟動頻率=1.6 KHz，轉(zhuǎn)動慣量=38 g·cm2。

電機絲杠規(guī)格為:直徑=8 mm，長度=100 mm，行程=85 mm，螺距=2 mm，導(dǎo)程=8 mm。

二、電氣控制

根據(jù)現(xiàn)有條件及控制要求，選用松下SP－X C40T型號的PLC進行控制。電源、PLC、步進電機驅(qū)動器、電機的電氣連接圖省略，PLC的I/O口分配情況如下:

輸入:

X0－電機1正轉(zhuǎn)啟動，X1－電機1反轉(zhuǎn)啟動，X2－電機2正轉(zhuǎn)啟動，X3－電機2反轉(zhuǎn)啟動，X4－電機1正轉(zhuǎn)行程開關(guān)，X5－電機1反轉(zhuǎn)行程開關(guān)，X6－電機2正轉(zhuǎn)行程開關(guān)，X7－電機2反轉(zhuǎn)行程開關(guān)，X8－急停，X9－自動啟動;

輸出:

Y0－電機1正轉(zhuǎn)輸出，Y1－電機1反轉(zhuǎn)輸出，Y2－電機2正轉(zhuǎn)輸出，Y3－電機2反轉(zhuǎn)輸出。

三、結(jié)論

此運動平臺不但能夠作為平板電腦支架使用，更重要的是還可以讓人們在長時間使用電腦后進行放松運動，活動頸椎和眼睛，預(yù)防和治療電腦病，為我們的幸福生活做出了貢獻，達到了預(yù)期的效果。在此裝置中，通過安裝在兩個電機的頂部的兩組萬向節(jié)和每組萬向節(jié)中的兩個萬向節(jié)球，使得擺動平臺有了一定的活動自由度，而擺動平臺與中柱是由一個萬向節(jié)連接，從而實現(xiàn)擺動平臺以中柱為軸心的俯仰運動和左右擺動。此裝置即實現(xiàn)了創(chuàng)新，又有很好的實用性。我們相信，這一新興的產(chǎn)品開發(fā)，將為處于網(wǎng)絡(luò)化時代的人們提供更貼心更完善的服務(wù)。