基于PLC的光纤连接器研磨机伺服控制系统研究

摘要

光纤连接器是光纤网络中应用最广、需求量最大的光无源元件。光纤插针是光纤连接器的关键元件,其研磨质量对光纤网络中光通信质量起着非常重要的作用。光纤连接器研磨机操作台运动部分的位置控制、速度控制以及运动轨迹控制都是依靠伺服系统完成,伺服系统的定位精度决定着光纤连接器研磨质量的好坏。
　　本文从光纤连接器插针的高精度研磨需求出发,与某台资光纤插针生产企业合作研发出一套光纤连接器研磨机伺服控制系统。目前,该伺服控制系统已成功运用于光纤连接器研磨机样机中,实现了光纤连接器插针的全自动、高精度研磨。我方所承担的项目开发任务主要包括:研磨机伺服控制系统、送料系统、研磨电机变频调速系统、出料系统、气动控制系统、触摸屏人机界面及整个控制系统的软件设计与实现。
　　本文的主要研究内容包括以下几个方面:
　　1.介绍了光纤连接器的市场前景、结构组成、技术指标以及目前国内外光纤连接器研磨加工和伺服控制方面的研究状况。
　　2.分析了伺服系统的组成结构和工作原理,并对Kinco公司生产的23S21系列伺服电机和ED200型伺服放大器工作方式进行了论述。
　　3.研究了光纤连接器研磨机操作台X轴、Y轴、A轴的运动控制方式。详细阐述了ECO2WIN软件编程控制ED200伺服放大器的方法,采用外部PLC信号边沿触发和二进制编码方式调用程序段,对伺服放大器进行顺序编程,实现了研磨机操作台三个轴的精确定位;提出数据整合算法,建立PLC与伺服放大器间的RS-485通讯,实现伺服放大器目标位置的实时修改。
　　4.设计了研磨机送料系统、气动控制系统以及触摸屏人机界面,采用三菱FX2N系列PLC对整机进行编程控制,实现光纤连接器插针研磨的全自动控制。
　　5.完成了伺服控制系统和整机系统的软件设计以及整个系统的安装和调试。实际应用证明,所研发的样机运行稳定、操作简单,能满足产品各项技术指标要求,既节省了人力资源和经济成本,又为本课题的后续研究打下了坚实的基础。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

第1节 课题来源和研究意义

第2节 国内外光纤连接器研磨现状

第3节 伺服控制系统在光纤连接器研磨机中的应用

第4节 本文内容安排

第2章 光纤连接器研磨机系统结构及研磨机理

第1节 光纤连接器研磨机的系统结构

一、现场设备部分

二、伺服控制系统

三、电主轴变频调速系统

四、PLC 控制系统和人机界面

第2节 硬脆材料磨削机理

一、磨粒的磨削厚度和接触弧长的计算

二、影响工件表面光洁度的原理

第3节 本章小结

第3章 伺服电机与伺服系统控制理论

第1节 伺服电机运动理论

一、直流伺服电机

二、两相伺服电机

第2节 伺服系统控制理论

第3节 本章小结

第4章 光纤连接器研磨机伺服控制系统设计

第1节 研磨机伺服系统的硬件设计

一、伺服系统的组成结构及工作原理

二、23S21 型两相伺服电机

三、ED200 伺服放大器

第2节 研磨机伺服系统的软件设计

一、ECO2WIN 编程软件

二、伺服系统工作模式

三、伺服系统控制方式

第3节 软件调试

第4节 本章小结

第5章 研磨机系统总体设计

第1节 步进电机选向送料控制系统设计

一、送料系统硬件设计

二、送料系统软件设计

第2节 PLC 与伺服系统间串行通讯系统设计

一、PLC 与伺服放大器的串行通讯原理

二、PLC 与伺服放大器的串行通讯系统设计

第3节 研磨机控制系统总体设计

一、设计工具选择

二、研磨机控制系统的工作方式

三、研磨机控制系统工作流程

四、人机界面设计

第4节 本章小结

第6章 总结与展望

第1节 总结

第2节 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研情况说明

致谢