二维运动控制实验平台

二维运动控制实验平台

一、平台概述

二维运动控制实验平台是一款集运动控制卡、PLC可编程控制器、步进电机及其驱动器、开关电源、XY控制平台以及专业的运动控制软件于一体的综合性教学实验系统。其中的XY控制台，采用了滚珠丝杠传动技术的模块化十字工作台设计，能够实现平面内X、Y轴方向的高精度运动控制，非常适合用于实现各种目标轨迹和动作。实验系统软件功能全面，包括基于轴的控制、基于坐标系的控制、命令编辑与运行、数控代码编辑与运行以及复杂运动轨迹控制等。

二、技术性能详解

1. 定位精度高达0.4mm，确保实验结果的准确性。

2. X轴与Y轴的有效行程均为230mm，最大运动速度可达20mm/s，最大运动加速度为1g，满足多种实验需求。

3. 输入电源范围为220V±10%（50Hz），适应不同电力环境。

4. 工作环境广泛，可在-10℃至+40℃的温度范围内，相对湿度小于85%（25℃）以及海拔低于4000m的条件下稳定工作。

5. 装置容量小于或等于1.2kVA，节能高效。

6. 外形尺寸紧凑，仅为45cm×45cm×15cm，便于携带和安装。

三、系统结构及组成详解

1. 对象模块：配备两个2相步进电动机，分别负责X轴和Y轴的运动控制，行程均为230mm。

2. PLC控制器：可根据用户需求配置不同型号和品牌的PLC主机。附带通讯下载电缆，方便连接PLC主机与上位编程软件，实现程序的上传、下载及内部数据监控。

3. 运动控制卡：采用32位PCI总线技术，即插即用。所有输入、输出均采用光耦隔离设计，抗干扰性强。支持2轴伺服/步进电机控制，每轴可独立运动且互不影响。脉冲输出的频率误差小于0.1%，最大脉冲输出频率为2MHz。提供单脉冲（脉冲+方向）或双脉冲（脉冲+脉冲）输出方式。具备梯形加/减速功能以及任意2轴直线插补功能，最大插补速度可达1MHz。运动中可以实时读取逻辑位置、实际位置以及驱动速度等信息。提供24路数字输入和12路输出，每轴配备两个限位输入（可设置成无效作为通用输入使用）。支持在一个系统中使用多达16个控制卡，并兼容DOS、WINDOWS95/98/NT/2000/XP/WINCE等操作系统。

4. 步进电机驱动器：配备两个驱动器，输出电流最大可达2A。采用光耦合器、开路集电极输出方式。

5. 稳压直流电源：输出电流最大可达5A，输出电压为24V，输出功率为120W。

6. 运动控制卡接口板：为运动控制卡提供接口端子，可根据需求进行灵活接线。

7. 实验平台信号接口板：用于实现PLC和运动控制卡与实验平台的信号连接。在同一时刻只能使用一种控制方式。

8. 选配脑桌：一张（选配），用于放置和控制实验设备。

9. 计算机配置要求：用户需自备计算机，用于安装CX-Program、组态等软件。计算机需满足基本配置要求：P4 3.0G以上处理器、至少256M内存、至少一个USB接口、一个Rs232串口以及一个空闲PCI插槽。操作系统需为Windows XP（专业版）+SP2。

10. 软件及电缆：提供编程软件CX-Program（演示版）和组态（演示版）软件各一套，用于设备的编程和监控。同时提供一根通讯电缆，用于上传和下载PLC程序。

四、实验项目概览

基础实验部分：

1. PLC认识和操作实验

2. PLC编程练习实验

3. 组态认识实验

4. 组态编程练习实验

5. 直线电机的认识实验

基于PLC控制的系统性实验部分：

6. 基于PLC控制的单轴实验

7. 基于PLC控制的两轴联动控制实验

8. 基于PLC控制的任意路线物料搬运实验

基于运动控制卡控制的系统性实验部分：

9. 基于运动控制卡控制的单轴实验

10. 基于运动控制卡控制的两轴联动实验

11. 基于运动控制卡控制的任意路线物料搬运实验