1.1 设计背景及目的

在目前全方位的工业制造中，伺服系统已经作为工业自动化的支撑性技术之一。回顾其发展，从最初的液压，气压到如今的电气化，由伺服电机，检测装置，反馈系统与控制器组成的伺服系统已经发展了五十多年了。而且，随着技术的日益完善，交流伺服电机的高性价比，也逐渐的脱颖而出，代替直流电机成为了伺服系统的主流电机。交流伺服伺服系统技术的成熟也使得市场呈现出快速的多元化发展。

与此同时，作为数控系统的重要一环，有关伺服系统的教育也是大学教育的重中之重。它主要能让学生在书本上学到的伺服系统的知识用于实际中，了解PLC与伺服驱动器，伺服电机的连接方式，并且老师可以通过设置电路故障考察学生，提高了学生的动手能力并为高校相关专业学生的实践操作和研究提供了可行性。

1.2 伺服系统的结构与功能

伺服系统作为伺服控制系统是一种能对试验装置的机械运动按预定要求进行自动控制的操作系统 [1] 。 在很多情况下，伺服系统的主要目的就是能够精确地跟踪定位系统的机械输出量，例如速度，位移，电机的转角等等。因为随着加工精度的要求越来越高，对于定位系统的要求也会随之提升的。

通常来说，伺服电动机和伺服驱动器组成一个伺服驱动系统。现在通常而言，伺服驱动器一般采用闭环控制系统，这样才能实现很高的精度控制。伺服驱动器主要用来接收PLC的命令在输出命令给伺服电机，一般来说是将PLC发来的脉冲信号放大，这样伺服电机才能识别并执行操作，伺服电机内部的编码器在将物体的机械运动数据反馈回伺服驱动器。这时，闭环系统形成。如图1.1所示，闭环系统主要由电流环，转速环和位置环组成。

图1.1伺服驱动的控制图

1.3 伺服系统的未来

当代的伺服系统，经历了从模拟到数字的变化，数字控制已经无处不在，结合市场需求的变化，可以看到伺服系统正在逐渐向高效率化，通用化，集中合成化，智能智造化，无限网络化等领域发展，结合时下的区块链技术，可以有效地实现集成化工业化的生产和控制。

1.4 设计内容与目标

本次的设计的主要内容是由机械部分和控制部分组成。机械部分包括了操作台，伺服系统（有伺服放大器，伺服电机），测量系统（有测量仪，手动加载器和磁粉制动器）以及位置检测部分。而控制部分则是由PLC，控制电路组成。

本方案设计主要进行实训台电气方案的设计，各个实训台的主要构成的选型和控制系统的选型（PLC,人机界面等），PLC的地址分配以及人机界面的设计等。

技术性能要求：

（1）伺服电机分别具有手动操作功能和自动操作功能。

（2）伺服电机能手动控制回到初始零位和手动控制正反转。

（3）伺服电机可以手动设置转速。

（4）伺服电机能够通过PLC设置简单的电路故障并能排除。