一种伺服控制实训系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种伺服控制实训系统及方法，涉及伺服控制技术领域，用以解决现有技术中存在功能简单、不能满足伺服控制实训要求的问题。该系统包括：机械装置和电气控制装置；该机械装置包括：工作台、第一型材支架、第二型材支架、第一伺服电机、第二伺服电机、横向导轨、纵向导轨、编码器、交流电动机、探头和圆盘；该电气控制装置包括：CPU、PLC、触摸屏、运动控制模块和变频器；该触摸屏连接该PLC，该PLC通过CC‑Link总线方式控制该与CPU连接，CPU通过RS‑485通信方式控制该变频器，该变频器连接该交流电动机，该PLC连接该运动控制模块，运动控制模块分别与该第一伺服放大器和该第二伺服放大器连接，运动控制模块还与该编码器连接。

A servo control system and method

The invention discloses a servo control training system and a method, which relates to the field of servo control technology, and is used to solve the problems existing in the existing technology, which are simply functional and can not meet the training requirements of servo control. The system includes: a mechanical device and an electric control device; the mechanical device comprises a workbench, the first section second profile bracket, bracket, the first second servo motor, servo motor, transverse guide rail, longitudinal rails, AC motor, encoder, probe and disk; the electric control device includes: CPU, PLC, touch screen, motion the control module and the inverter; the touch screen is connected with the PLC, the PLC controls the CC connected with CPU via Link bus, CPU by RS 485 communication control of the inverter, the inverter connected to the AC motor, the PLC is connected with the motion control module, motion control module is respectively connected with the first servo amplifier and the second servo amplifier, motion control module is connected with the encoder.

【技术实现步骤摘要】
一种伺服控制实训系统及方法
本专利技术涉及伺服控制
，更具体的涉及一种伺服控制实训系统及方法。
技术介绍
伺服控制是以伺服电机为控制对象，以微电子装置为核心、以电力电子装置为执行机构，用来精确地跟随或复现某个控制过程。伺服控制广泛应用于火炮控制、自动驾驶、数控加工设备、工业机器人、柔性生产线、无线跟踪控制等方面。纵观各国近代工业发展史，放眼现代工业发展的新潮流，伺服控制技术水平可以反映出其现代化水平。如果把工业自动化看作现代工业发展的基础和主导，那么就可以把伺服控制看作工业自动化的重要技术支撑。因此，以伺服放大器为代表的伺服控制技术是高校电气自动化类专业学生必须要掌握的知识。针对这方面的教学需要，近些年来很多学校都相继组建了伺服控制实训室，也相应配备了伺服放大器和伺服电机等电器。现有的伺服控制实训系统主要包括PLC、伺服放大器和伺服电机，但是该实训系统存在自动化控制程度低，只能完成一些简单的控制，例如单台伺服电机控制、直线运动控制。在技术性能方面的缺陷表现在：不能实现多轴插补运动控制、不能实现人机交互控制、不能实现系统网络化集成等。而目前在工业生产中，伺服控制所使用的技术早已实现了信号通信传输和多轴合成运动，如果还让学生们继续使用这种功能简单的实训设备，那么就不能培养真正适应社会需要的技术人才。综上所述，现有技术中的伺服控制实训系统存在功能简单、不能满足伺服控制实训要求的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种伺服控制实训系统及方法，用以解决现有技术中存在功能简单、不能满足伺服控制实训要求的问题。本专利技术实施例提供一种伺服控制实训系统，包括：机械装置和电气控制装置；所述机械装置包括：工作台、第一型材支架、第二型材支架、第一伺服电机、第二伺服电机、横向导轨、纵向导轨、编码器、交流电动机、探头和圆盘；所述第一型材支架固定在所述工作台上，所述交流电机设置在所述第一型材支架的底部，所述编码器设置在所述第一型材支架侧部，所述圆盘设置在所述第一型材支架的顶部，所述交流电动机与所述圆盘连接，所述圆盘上设置有磁钢；所述圆盘的上方架设有所述第二型材支架，所述第二型材支架上固定有两个平行设置的纵向导轨，所述横向导轨垂直设置在所述纵向导轨上，且所述横向导轨沿所述纵向导轨滑动，所述纵向导轨的一端设有第一伺服电机，所述横向导轨的一端设有第二伺服电机，所述第二伺服电机驱动主轴箱沿所述横向导轨滑动，且所述主轴箱的底部固定连接所述探头，所述第一伺服电机驱动所述横向导轨沿所述纵向导轨滑动；所述电气控制装置包括：CPU、PLC、触摸屏、运动控制模块和变频器；所述触摸屏连接所述PLC，所述CPU通过CC-Link总线方式控制所述PLC，所述PLC通过RS-485通信方式控制所述变频器，所述变频器连接所述交流电动机，所述PLC连接所述运动控制模块，所述运动控制模块通过所述第一伺服放大器与所述第一伺服电机连接，所述运动控制模块通过所述第二伺服放大器与所述第二伺服电机连接，所述运动控制模块还与所述编码器连接，且所述第一伺服放大器连接所述第二伺服放大器。较佳地，所述电气控制装置设置在电气控制柜内。较佳地，所述第一伺服放大器通过通信光纤与所述第二伺服放大器连接。本专利技术实施例提供一种伺服控制实训方法，包括：CPU通过运动控制模块、第一伺服放大器和第一伺服电机控制横向导轨做原点回归，再依次通过运动控制模块、第二伺服放大器和第二伺服电机控制探头做原点回归；当探头回归到原点后，CPU依次通过PLC、变频器和交流电动机驱动圆盘做旋转运动，圆盘转速稳定后，启动磁钢搜索；CPU控制探头从原点出发，沿横向导轨做直线运动，当探头检测到磁钢时，获取磁钢在横轴上的数值；CPU控制探头沿横向导轨快速移动到指定位置，当磁钢运动到指定位置后，控制探头与磁钢对接，并迅速启动两轴圆弧插补运动，探头与磁钢一同做圆周运动。本专利技术实施例中，提供一种伺服控制实训系统及方法，与现有技术相比，其有益效果为：本专利技术能有效地提升伺服运动控制实训技术水平，极大地改善伺服运动控制实训硬件条件。从技术层面上来说，它不仅可以完成单轴运动控制，还可以完成两轴定位控制、插补控制和同步控制等，总体技术水平达到国内先进水平。从教学层面上来说，它采用人机交互方式和灵活的现场组态，给学生提供了一个良好的实训情境，既便于教师组织教学活动，又便于学生自主学习。从结构层面上来说，它整体结构采用全开放式，既方便学生实际动手操作，又方便日后维修与维护。专利技术的伺服运动控制实训系统，具有技术先进、实用性强、整合度高和组态灵活等特点，能充分满足伺服控制实训教学要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种伺服控制实训系统的机械装置立体结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种伺服控制实训系统的机械装置侧视图；图3为本专利技术实施例提供的一种伺服控制实训系统的电气控制装置的连接示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种伺服控制实训系统中的圆盘电气控制框图；图5为本专利技术实施例提供的一种伺服控制实训系统中的两轴运动控制框图；图6为本专利技术实施例提供的一种伺服控制实训系统中的圆盘控制的实现流程图；图7为本专利技术实施例提供的一种伺服控制实训系统中磁钢定位和探头同步跟随实现流程图；图8为本专利技术实施例提供的一种伺服控制实训系统中触摸屏的组态界面。附图标记说明：101、工作台；102、第一型材支架；103、第二型材支架；104、第一伺服电机；105、第二伺服电机；106、横向导轨；107、纵向导轨；108、编码器；109、交流电动机；110、探头；111、圆盘；201、CPU；202、PLC；203、触摸屏；204、运动控制模块；205、第一伺服放大器；206、第二伺服放大器；207、变频器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供的一种伺服控制实训系统，该系统包括：机械装置和电气控制装置。图1为本专利技术实施例提供的一种伺服控制实训系统的机械装置立体结构示意图，如图1所示，该机械装置包括：工作台101、第一型材支架102、第二型材支架103、第一伺服电机104、第二伺服电机105、横向导轨106、纵向导轨107、编码器108、交流电动机109、探头110和圆盘111。具体地，该第一型材支架102固定在该工作台101上，该交流电机109设置在该第一型材支架102的底部，该编码器108设置在该第一型材支架102侧部，该圆盘111设置在该第一型材支架102的顶部，该交流电动机109与该圆盘111连接，该圆盘111上设置有磁钢。其中，第一型材支架102包括四个支撑腿和一个支撑板，四个支撑腿支撑该支撑板，具体地，交流电机109设置在支撑板的底部。另外，该圆盘111的转轴设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伺服控制实训系统，其特征在于，包括：机械装置和电气控制装置；所述机械装置包括：工作台(101)、第一型材支架(102)、第二型材支架(103)、第一伺服电机(104)、第二伺服电机(105)、横向导轨(106)、纵向导轨(107)、编码器(108)、交流电动机(109)、探头(110)和圆盘(111)；所述第一型材支架(102)固定在所述工作台(101)上，所述交流电机(109)设置在所述第一型材支架(102)的底部，所述编码器(108)设置在所述第一型材支架(102)侧部，所述圆盘(111)设置在所述第一型材支架(102)的顶部，所述交流电动机(109)与所述圆盘(111)连接，所述圆盘(111)上设置有磁钢；所述圆盘(111)的上方架设有所述第二型材支架(103)，所述第二型材支架(103)上固定有两个平行设置的纵向导轨(107)，所述横向导轨(106)垂直设置在所述纵向导轨(107)上，且所述横向导轨(106)沿所述纵向导轨(107)滑动，所述纵向导轨(107)的一端设有第一伺服电机(104)，所述横向导轨(106)的一端设有第二伺服电机(105)，所述第二伺服电机(105)驱动主轴箱沿所述横向导轨(106)滑动，且所述主轴箱的底部固定连接所述探头(110)，所述第一伺服电机(104)驱动所述横向导轨(106)沿所述纵向导轨(107)滑动；所述电气控制装置包括：CPU(201)、PLC(202)、触摸屏(203)、运动控制模块(204)和变频器(207)；所述触摸屏(203)连接所述PLC(202)，所述CPU(201)通过CC‑Link总线方式控制所述PLC(202)，所述PLC(202)通过RS‑485通信方式控制所述变频器(207)，所述变频器(207)连接所述交流电动机(109)，所述PLC(202)连接所述运动控制模块(204)，所述运动控制模块(204)通过所述第一伺服放大器(205)与所述第一伺服电机(104)连接，所述运动控制模块(204)通过所述第二伺服放大器(206)与所述第二伺服电机(105)连接，所述运动控制模块(204)还与所述编码器(108)连接，且所述第一伺服放大器(205)连接所述第二伺服放大器(206)。...

【技术特征摘要】
1.一种伺服控制实训系统，其特征在于，包括：机械装置和电气控制装置；所述机械装置包括：工作台(101)、第一型材支架(102)、第二型材支架(103)、第一伺服电机(104)、第二伺服电机(105)、横向导轨(106)、纵向导轨(107)、编码器(108)、交流电动机(109)、探头(110)和圆盘(111)；所述第一型材支架(102)固定在所述工作台(101)上，所述交流电机(109)设置在所述第一型材支架(102)的底部，所述编码器(108)设置在所述第一型材支架(102)侧部，所述圆盘(111)设置在所述第一型材支架(102)的顶部，所述交流电动机(109)与所述圆盘(111)连接，所述圆盘(111)上设置有磁钢；所述圆盘(111)的上方架设有所述第二型材支架(103)，所述第二型材支架(103)上固定有两个平行设置的纵向导轨(107)，所述横向导轨(106)垂直设置在所述纵向导轨(107)上，且所述横向导轨(106)沿所述纵向导轨(107)滑动，所述纵向导轨(107)的一端设有第一伺服电机(104)，所述横向导轨(106)的一端设有第二伺服电机(105)，所述第二伺服电机(105)驱动主轴箱沿所述横向导轨(106)滑动，且所述主轴箱的底部固定连接所述探头(110)，所述第一伺服电机(104)驱动所述横向导轨(106)沿所述纵向导轨(107)滑动；所述电气控制装置包括：CPU(201)、PLC(202)、触摸屏(203)、运动控制模块(204)和变频器(207)；所述触摸屏(203)连接所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许连阁，
申请(专利权)人：辽宁机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21