Automation control system design for indexing table application using servo motor drives

Abstract

The purpose of this thesis work is to complete a project, where an indexing table type of machine is designed, built, and fitted with servo motor system, together with industrial automation control system and safety systems. The servo motor system used in the machine is calculated and specified so that a commercially available servo motor, gear box and servo drive system could be selected to be used on the prototype machine. Sizing the servo motor includes specifications of the needed motion profiles and performance figures, together with the calculations of the connected load mechanics. Based on this information, the needed acceleration and deceleration torque can be calculated. After the torque calculations, the inertia ratio between the motor and the moving mass load is calculated and based on these values, the motor, gearbox and servo drive systems are selected and ordered. For controlling the machine, a programmable logic controller is specified and programmed with user operations, communication and control interfaces including machine safety features.

Tämän diplomityön aiheena on suunnitella ohjausjärjestelmä indeksointipöytäsovellukselle, jota tullaan käyttämään audiolaitteiden testauksessa. Osana työtä suunnitellaan ja mitoitetaan servomoottorit, moottoreiden servokäytöt ja niiden ohjaaminen ohjelmoitavalla teollisuuslogiikalla. Työn lopputuloksena myös rakennetaan prototyypit koneista, joilla työn tulokset todennetaan. Koneen komponentit tullaan valitsemaan kaupallisesti saatavilla olevista tuotteista. Servomoottorit, niiden vaihdelaatikot ja servokäytöt mitoitetaan ja valitaan käyttötarkoitukseen sopivaksi. Moottorien mitoitusta varten määritellään koneen mekaaniset kuormat ja tarvittavat liikeprofiilit. Näiden pohjalta lasketaan tarvittavat kiihtyvyydet ja niiden vaatima vääntömomentti moottoreiden mitoitusta varten. Lisäksi tarkastellaan moottoreiden inertiasuhdetta kuorman kanssa ja sen vaikutusta moottorien valintaan. Järjestelmän ohjaamista varten valitaan ja ohjelmoidaan käyttövalmiiksi logiikkaohjain, sisältäen turvalaitteet, käyttöliittymän ja tarvittavat liitännät.