以PLC为技术根底的工业机器人关节直流伺服系统设计.docx

以PLC为技术根底的工业机器人关节直流伺服系统设计目前，工业机器人关节主要是采用交流伺服系统开展控制, 本研究将技术成熟、编程方便、可靠性高、体积小的SIEMENS S-200可编程控制器，应用于可控环流可逆调系统，研制出 机器人关节直流伺服系统，用以对工业机器人关节开展伺服 控制1工业机器人关节直流伺服系统工业机器人关节是由直流伺服电机驱动，通过环流可逆 调速系统控制电机的正反转来到达对工业机器人关节的伺 服控制的目的1. 1控制系统构造系统采用SIEMEN S7-200型plc,外加D/A数模转换模 块，将PLC数字信号变成模拟信号，通过BT—I变流调速系 统（主要由转速调节器ASR、电流调节器ACR、环流调节器ARR, 正组触发器GTD、反组触发器GTS、电流反响器TCV组成）驱 动直流电机运转，驱动机器人关节按控制要求开展动作系 统构造如图1所示图1机器人关节直流伺服系统构造示意图1.2系统工作原理系统原理如图2所示，可控环流可逆调速系统的主电路 采用交叉联接方式，整流变压器的一个副边绕组接成Y型, 另一个接成△型，2个交流电源的相位错开30° ,其环流电 压的频率为12倍工频。

为了抑交流环流，在2组可控整流 桥之间接放了2只均衡电抗器，电枢回路中仍保存一只平波 电抗器控制电路主要由转速调节器ASR、电流调节器ACR、环 流调节器ARR,正组触发器GTD、反组触发器GTS、电流反响 器TCV组成(见图2),其中2组触发器的同步信号分别取自 与整流变压器相对应的同步变压器图2工业机器人关节直流伺服系统原理图系统给定为零时，转速调节器ASR、电流调节器ACR被 零速封锁信号锁零此时，系统主要由环流调节器ARR组成 交叉反响的恒流系统由于环流给定的影响，2组可控硅均 处于整流状态，输出的电压大小相等、极性相反，直流电机 电枢电压为零，电机停转，输出的电流流经2组可控硅形成 环流环流不宜过大，一般限制在电机额定电流的5%左右 正向启动时，随着转速信号Ugn的增大，封锁信号解除，转 速调节器ASR输正，电机正向运行此时，正组电流反响电 压+Ufi2反映电机电枢电流与环流电流之和；反组电流反响 电压-Uril反映了电枢电流，因此可以对主电流开展调节 而正组环流调节器输入端所加的环流给定信号-Ugih和交叉 电流反响信号-Ufil对这个调节过程影响极小反组环流调 节器的输入电压为(+Uk) + (-Ugih) + (Ufi2),随着电枢电流的 不断增大，当到达一定程度时，环流自动消失，反组可控硅 进入待逆变状态。

反向启动时情况相反另外，可控环流可 逆调速系统制动时仍然具有本桥逆变，反接制动和反响制动 等过程由于启动过程也是环流逐渐减小的过程，因此，电机停转时，系统的环流达最大值环流有助于系统越过切换 死区，改善过渡特性2系统程序设计程序设计方案为手动输入一个角度值，让电机转动，通 过与电动机相联的光电码盘来检测电动机转的角度，将转动 角度变成脉冲信号由于电动机的转速非常快，所以只能把 脉冲信号送往PLC的高速计数器然后将计数器的脉冲记录 与手输入的开展比拟，如果两者相等说明电动机已经到达指 定角度位置，否那么继续开展修正值得注意的是，由于电动 机从转动突变到结束会有一定的惯性，因此在开展信号比拟 时应允许有一定的误差，不然电动机就会始终处在修正位置 状态系统程序框图如图3所示图3系统程序框图3结论基于PLC研制的直流伺服系统，利用PLC扩展能力强的 特点，添装手动输放装置，实现工业机器人关节直流伺服系 统的可视操作其优点是：（1）无需改变电路构造，即可通 过程序实现电机正反转的控制；（2）能够使电机不等待结束 转动即可立刻反方向转动；（3）可令电机急停，防止电机惯性 转动；（4）编程、维护方便。