基於 PLC 的（de） RV 減速機（jī）實驗台係統的設計與實（shí）現
2017-6-9 來源：天津職業技術師範大學機械工程學院（yuàn） 作（zuò）者：黃賢振
摘要（yào）：減速機是工業機械臂重（chóng）要的核心零（líng）部件（jiàn），它的主要作用是把機械臂中交流（liú）電機高轉（zhuǎn）速、低扭矩的輸出轉換成低轉速、大扭矩的輸出。 一般大負載的（de）情況下通（tōng）常選用（yòng） RV 減速機。本文中通過設計基於 PLC 控製技術模擬工業機械臂的肘（zhǒu）關節，驗證（zhèng）多段速情況下減速機實際輸出曲線。該實驗（yàn）台以（yǐ） PLC 為（wéi）核（hé）心控製器，通過變頻器（qì）控製實（shí）現交流電機的多端速，通過模擬量模塊檢測交流（liú）電機工作過程中的實時（shí）轉速，通過張（zhāng）力控製器模擬機械臂工作的（de）負載。
關鍵詞：RV 減速機；PLC；人機交互（hù）界麵；模擬量
隨著機器人產業的發展，工業（yè）機器（qì）人作為最為重要的一個分支，近年來取得長足的進步。其（qí）中減速機是最為核心的關鍵技術（shù），減速機中應用最為廣泛（fàn）的有諧波減速機和 RV 減速機。其中諧（xié）波減速機具有傳（chuán）動速比大、傳動精度高等（děng）優點，但是容易產生交變應力，造成疲勞（láo）破環，散熱條件差。RV 扭矩大、承受（shòu）過載能力高、傳（chuán）動（dòng）效率高，較為廣泛的應（yīng）用在機械臂中。
1.硬件組成（chéng）
1.1 硬件係統組成（chéng）
使用 PLC 作為核心控製（zhì）器，PLC 通（tōng）過編寫的程序控製變頻器實現交流電機的多端速運行，交流電機的輸出（chū）轉速可以通過模擬量模塊進（jìn）行實時的檢測監控，張力控製器通過控製電流的大小調整磁粉的輸出實現模擬負載的（de）效果。同時試驗台係統中的所有變量都（dōu）可以通過人機界麵進（jìn）行監控、調整（zhěng）。
1.2 係統硬件的（de）選擇（zé）
1.2.1 PLC
PLC 的選（xuǎn）擇主要要考（kǎo）慮機型、容量、I/O 模塊、電源模（mó）塊、特殊功能模塊。
本文試驗台（tái），所需要輸出點 5，輸入（rù）點（diǎn）用觸摸屏仿真（zhēn）處理所以輸入點不做要求，同（tóng）時（shí）需要需用 4 通道的模擬量模塊監控交流電機的轉速（sù）。綜上分析 PLC 控製器選用西門子 S7- 200 係列 CPU- 22（AC/DC/RLY）。
1.2.2 人機界麵
選用昆侖通泰的 MCGS 觸（chù）摸屏來作為試驗台的人機交互界（jiè）麵。利用觸摸屏來控製係（xì）統的啟動、停止、多端速的選擇、轉速曲線監控、報警數據的（de）存儲（chǔ）等（děng）功能。使操作更加的方便，並節省 PLC 的輸入點的（de）應用。
2.控（kòng）製係統（tǒng）組成
2.1 PLC 內部寄存器分配及 I/ O 分布表
表（biǎo） 1 係統控製 I/ O 分布表
2.2 PLC 程序設計
1）將（jiāng）變頻器的模擬量信號采集到 PLC，應用 EM232 的模擬量（liàng）借口采集到模擬量信號存儲到 AIW0 存儲器。
2）多段速調速方法。通（tōng）過控製 Q0.0 Q0.1 Q0.2 三個輸出端子的通斷狀態，實現變頻器的（de） 7 段調速。
3.係（xì）統（tǒng）調試
操作界麵主要由：數據顯示、實時報（bào）警、實時曲線、數據報表、參數設定、密碼設置等（děng）界麵組（zǔ）成。實時曲（qǔ）線畫麵可以實時（shí）的反饋電機轉速的信息，觀察電機的速度曲（qǔ）線，如圖 3 所示。
圖 3 電機（jī）實（shí）時轉（zhuǎn）速監控
4.實踐與經驗
本試（shì）驗台中應用廉價的（de）交流電機替代了昂貴的伺服電機，應用PLC 控製器替代了工業機器人的核心（xīn）控製器，利用張力控製器模擬負載（zǎi），真實的模（mó）擬了機械臂工作情況。為檢測 RV 減（jiǎn）速機的（de）生產質量以及研究（jiū） RV 減速的工作性能提供了（le）有力的輔助工具。
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