对数控胎架的控制系统设计，结合上面所提到的对控制系统的基本要求，设计出一种基于PLC可编程逻辑控制器的控制系统。具体方案如图2-6所示。

图2-6 控制系统总体方案示意图

如上图所示，基于PLC可编程逻辑控制器的数控胎架控制系统主要由三部分组成：计算机+人机交互界面部分，基于PLC的逻辑控制支柱升降部分和压力信号采集部分。三者以PLC为中心相互连接在一起。

2。6 胎架控制系统的控制流程

为了使步进电机正常工作，一般将步进电机硬件系统分为四个模块，见图2-7。

图2-7 硬件模块

在本设计当中，使用控制器作为控制中心，通过步进电机驱动器作为脉冲转换装置，驱动器将接受到的脉冲信号转换为电流信号，使得电机运转；使用步进电机控制器作为脉冲发生装置，它能够发出均匀的脉冲信号。根据步进电机工作原理，设计步进电机控制系统见图2-8。

图2-8 步进电机控制系统

2。7 本章小结

本章主要简单介绍了目前造船行业数控胎架的研究背景，随后展示了本课题用到的支柱式通用胎架的三维模型以及内部结构，对控制系统做了简要概述，然后根据控制系统的技术要求，提出了基于PLC可编程逻辑控制器的控制系统总体方案。最后分析了控制系统的控制原理。

第三章  数控胎架控制系统的硬件设计

3。1 步进电动机及其分类

步进电动机是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行件[9]。通过控制脉冲的频率、数目以及电机绕组的通电顺序控制电机的转角、转速及转向。用计算机很容易实现步进电动机的开环数字控制。

步进电动机安工作原理可分为永磁式步进电动机、反应式步进电动机、混合式步进电动机。论文网

（1）永磁式步进电动机的转矩和体积较小，一般为两相，步进角一般为7。5度或15度。 

（2）反应式步进电动机可实现大转矩输出，一般为三相，步进角一般为1。5度，但噪声和振动都很大。 

（3）混合式步进电动机是指混合了永磁式和反应式的优点，这种步进电动机的应用最为广泛。

3。1。1 步进电动机的选型及其基本参数

本课题所使用的是由南京华兴电机制造有限公司生产的型号为110BYG3501的混合式步进电动机。其基本参数见表3-1。

表3-1 110BYG3501步进电动机的基本参数

项目 参数

型号 110BYG3501

步距角 0。6°

驱动电压（V） 220

相电流（A） 3

保持扭矩（N·M） 11

空载起动频率（步/秒） 1600

空载运行频率（千步/秒） ≥30

转动惯量（kg·cm2） 11。3

相电感（mH） 10。0

相电阻（Ω） 1。9

重量（kg） 8。0

3。1。2 步进电动机驱动器的选型

选用的驱动器为M415B驱动器。该型号驱动器适合驱动中小型的任何1。5A相电流以下的两相或四相混合式步进电动机。PUL为脉冲信号，通过控制脉冲的频率来控制步进电动机的运行速度，DIR为方向控制。通过细分设定来确定步进电动机旋转一圈的脉冲数。

3。1。3 丝杠上升高度与脉冲数之间的关系