1。2   PLC 在国内外研究现状及存在的问题

1。3 伺服系统在国内外研究现状及存在的问题

1。4 本文主要内容

二维画笔装置程序开发与设计（PLC），主要是利用三菱 FX3u·FX3uc 系列 PLC 和伺服系统实现对二自由度十字滑台的点位控制和过程控制。在二维平面内， 伺服电机通过驱动 X、Y 方向的滚珠丝杠副，带动画台做平面运动，从而画出图 形。本文一共分为六章，第二章主要介绍二维画笔装置的系统构架以及各个组成 部分，第三章对三菱 FX3u·FX3uc 系列 PLC 硬件特点做了简要介绍，并详细阐述 了软元件和定位指令。第四章设计了以“江科大”为内容的自动写字程序。第五 章开发了新的算法，用相对定位指令搭建运动轨迹来实现灵活调整字体的大小， 用绝对定位指令来调整起始位置以及顺序控制实现字库的调用。论文网

第二章 二维画笔装置

本章主要介绍二维画笔装置系统的硬件构架，各个组成部分及其作用。

2。1  二维画笔装置系统构架

图 2-1 二维画笔装置系统结构图

二维画笔装置系统主要由二自由度十字滑台、三菱 FX3u·FX3uc 系列 PLC、 三菱交流伺服、触摸屏等结构组成，主要在气动应用和位置控制原理的基础上， 利用 PLC 和伺服实现对二自由度十字滑台的点位控制和过程控制。

其中，被控对象是二自由度十字滑台，它主要由两个相互垂直滚珠丝杠副和 电磁阀构成。两个相互垂直滚珠丝杠副控制画板在 X、Y 轴方向运动，电磁阀控 制画笔在垂直方向上下运动。

控制对象是 FX3u·FX3uc 系列 PLC，可以输出三轴，二维画笔只使用了 2 轴。 PLC 通过电磁阀线圈的通断，控制坏起落；通过伺服的脉冲输出、旋转方向信号 控制个相互垂直滚珠丝杠副。

伺服有专门的位置控制模式。MELSERVO-J3 系列伺服电机采用了分辨率为

262144 脉冲/转的绝对位置编码器，可以实现更高精度的控制。

PLC 有 2 个输入设备，一是触摸屏，用于实时修改参数；二是手控盒，用于 手动操作和常规按钮。

2。2 二自由度十字滑台

本节主要介绍二自由度十字滑台的结构组成和基本原理，以及设备基本部件 的作用。

2。2。1 二自由度十字滑台简介

二自由度十字滑台主要由控制工作台在 X、Y 轴两个方向上运动的两个滚珠 丝杠副和控制绘图笔在垂直方向上下运动的电磁阀等构成，将机械与电气有机的 结合在一起，实现点位控制。如图所示：

图 2-2 二自由度十字滑台硬件设计

二自由度十字滑台的主要由 X、Y 向驱动机构、画笔机构、画板、控制盒、 触摸屏及工作台架等组成。通过 X、Y 向驱动机构带动画板做平面运动，画笔 在画板上的白纸上画出图形。

2。2。2 主要机构介绍

（1）X、Y 向驱动机构

图 2-3 X、Y 向驱动机构硬件设计

X、Y 向驱动机构由丝杠传动机构、伺服电机及驱动器等组成。X、Y 向驱动 机构执行过程中，伺服电机驱动丝杠旋转，丝杠杠螺母带动螺母座沿导杆方向做 直线运动。X、Y 向驱动机构带动画板做平面运动。文献综述

（2）画笔机构

图 2-4 画笔机构硬件设计

画笔机构由支架、电磁铁、笔座等组成。画笔机构执行过程中，电磁铁吸合， 笔座下降，笔头与画板接触，随着画板的运动画出图形。