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目 录

1 绪论 1

1.1 三轴平台研究背景 1

1.2 国内外三轴平台的发展现状 1

1.3 研究目的和主要内容 2

1.4 论文章节结构 2

2 系统方案分析 3

2.1 三轴平台分析 3

2.1.1 三轴平台驱动方式 3

2.1.2 三轴平台结构 4

2.1.3 三轴平台用途 4

2.2 控制器分析 4

2.2.1 PLC控制器 4

2.2.2 PLC总线控制 6

2.2.2.1 现场总线 6

2.2.2.2 运动总线 6

3 系统总体设计 7

3.1 需求分析 7

3.1.1 控制要求 7

3.1.2 工艺要求 7

3.2 总体方案设计 9

4 详细设计 10

4.1 机械结构设计 10

4.1.1 绘制三维模型 10

4.1.2 机构分析 11

4.2 设备选型 11

4.3驱动系统设计 12

4.3.1驱动器控制方式选择 12

4.3.2驱动器控制说明 13

4.3.4 驱动器参数配置 14

4.4 控制系统设计 16

4.4.1 I/O引脚分配 16

4.4.2控制系统接线图 16

4.4.3控制程序设计 17

4.5 人机界面设计 23

4.5.1触摸屏界面设计 23

4.5.2 触摸屏程序设计 27

5 系统集成与调试 30

6 结束语 32

6.1 总结 32

6.2 展望 32

参考文献： 32

致谢 34

附录 35

基于PLC和触摸屏的三轴平台控制系统设计

江天明

，China

Abstract：As an important part of the automated manufacturing system， the triaxial platform has been widely used in modern manufacturing．According to the motion control requirements of the three-axis platform，using PLC as the core controller，applying servo drive， photoelectric sensor monitoring，touch screen technology，combined with electric drive and many other technologies，we designed a control system that meets the requirements of accurate teaching，precise positioning and movement．Through the input and output of the touch screen， external control and status monitoring of the entire three-axis system are completed，and convenient human-computer interaction is realized．The following describes the working principle，structure and characteristics of the three-axis platform，and describes the design and implementation of a three-axis platform control system based on PLC and touch screen， as well as the design of human-machine interface and the realization of interactive functions．

Key words：Three-axis platform;PLC;Servo drive;Control system;Running trac

1 绪论

三轴平台研究背景

随着工业化进程的不断推进及工业4．0概念的提出^[1]，各国对工业生产自动化、集成化、智能化的要求也在不断加强。自动化技术的发展使多轴机械运动平台成为了现代制造生产系统中的一个重要组成部分。多轴运动平台作为空间运动机构可以在高温、高压、潮湿、粉尘等恶劣环境下代替人类完成无法完成的操作，因此在工业生产领域得到了广泛的应用。可根据平台的搭建方式和工具的选取组合应用于自动点胶机，焊锡机，喷码机，锁螺机，摆料机等。多轴机械运动平台的广泛应用，对其运动控制的要求不断提高，准确的定位、移动、停车已成为对多轴平台运行性能的基本要求，也成为自动生产过程中降低作业成本、提高作业能力和效率的重要保证。因此对多轴平台控制系统的研究具有重要的显示意义和应用前景。

将三轴平台控制系统作为研究对象，以可编程逻辑控制器PLC为核心，辐射触摸屏技术、伺服驱动、传感器监测和电气驱动等多项技术，通过对控制系统的设计，实现三轴平台轨迹运动。了解PLC的工作原理，具有维护、调试和设计PLC控制系统的能力，已成为现代化工业对电气从业人员和工学学生的基本要求^[2]。

1.2 国内外三轴平台的发展现状

基于PLC的三轴运动平台发展源自于可编程逻辑控制器工艺的不断进步以及对工业生产自动化的不断追求，可编程逻辑控制器（PLC） 发源于二十世纪六十年代末的美国麻州， 以计算机的形式出现。早期PLC通常只用于简单工序的控制^[3]， 可以简单的理解为一种继电器控制装置的代替装置。但在输入输出接口电路上有一定的改良以顺应现场的工业控制的要求，选型上多采用分立元件、磁芯存储器和中小规模集成电路以降低干扰。编程方面多使用梯形图，这种编程环境易学习， 且性能方面也比一般的继电器装置强大^[4]。

二十世纪七十年代中期至八十年代中、后期PLC发展趋于稳定。微形处理器的出现使其外观结构发生了很大的改变。发达国的厂家开始采用微形处理器作为核心处理器^[5]，使得其功能大大增强。同时，软件方面的功能更加完善。在原有计数、计时和运算等功能的基础上增加了数据处理、通讯、传输等功能，存储器的容量也得到了扩展^[6]。得益于超大规模集成电路技术迅速发展以及各厂商为PLC 专门开发的专用逻辑处理芯片，PLC在软硬件方面都发生了巨大变化。PLC中采用的微处理器的芯片档次普遍提高。迈入二十一世纪后，为了在ERP 、MES和PCS 的体系中立足，PLC 的软件、硬件甚至联网通信都在向标准化发展， 以期更好地满足工业生产的需求。

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