文档介绍：Hessen was revised in January 2021
注塑机机械手伺服控制系统设计
题 目： tion, automatic operation, the port state monitor and alarm system self checking function information. Through physical tests to verify that product performance is good and that the design of the system hardware and sware is reasonable, feasible and high precision.
Key Words：Injectionmoldingmachinemanipulator; Servomotor;Motioncontrol
1. 绪论
注塑机取模机械手发展的历程和现状
伴随着3C控制技术的发展以及人力成本的不断增加，机械设备的智能自动化控制越来越显得重要。目前，国内与国外对于取模机械手在工业应用方面的技术还存在比较大的差距。总的来说是国外技术发展早，所以技术相对成熟、领先。国内由于起步较晚，所以在自动化程度、设备精度和控制系统稳定性等方面还有很大提升的空间。现代取模机械手最先是有美国联合控制公司20世纪50年代开始研发的，带有现场示教功能。德国是从20世纪70年开始应用机械手，主要用于货物搬运、焊接和机械供料等任务
[1]。日本自1969年从美国引进先进技术之后，快速研究机械手的控制和生产，现在处于世界先进水平。
我国的机械手控制系统1970年之后开始进行研究，前十年进度相对迟缓，1985年列入国家计划经过几年攻关完成了成套技术[2]。目前国内企业通过模仿研发的注塑机机械手不够稳定，技术还不够成熟，所以还有很多值得提高的地方。
设计研究的任务
本设计所选研究对象为三轴伺服注塑机机械手，该机械手应可实现安全、稳定、方便和高效搬运产品满足市场和设计需求，并能适应工厂的复杂干扰环境。本文主要完成了注塑机机械手系统总体设计、软硬件设计和界面设计 [3] ，具体设计目标如下：
（1）设计三轴注塑机专业机械手控制系统的硬件电路，并通过实物现场测试确定其是否符合设计要求；
（2）软件控制方面包括：各模块初始化程序、中断模块设计、程序示教、端口监控、信息报警等；
（3）研究迪文DGUS界面设计，并设计本系统人机交互界面。
2. 注塑机控制器系统硬件设计与实现
硬件总体设计
整个控制系统的硬件框图包括STM32控制器（用于运行轨迹控制、加减速规划、数据存储、数据通讯和I/O控制）、迪文DGUS屏（用于人机交互实现、实现示教功能和电机参数设置等）、电源模块（为整个系统提供稳定电压）、存储器模块（用于存储系统参数和示教程序）、继电器模块、脉冲输出模块、信号检测模块、I/O扩展模块、通信模块等，如图1所示：
电源模块
STM32F103ZET6
rs232
RS485
SPI1
SPI3
迪文DGUS
存储W25X16
U盘
RJ45网络口
注塑机
信号检测
伺服系统
报警
I/O扩展板
图1 整体设计框图
控制器选型和接口分配
在控制系统的设计中，首先要考虑的就是控制核心的选择。选择一个适合的芯片一般要考虑以下因素：第一，对外设的需求，比如一般会用到USB、I2C、SPI、UART和以太网等还需要考虑的是控制器的引脚数，内部RAM等；第二，软件构架的选择，一般简单控制像12MHZ晶振频率的MSC-51足够，对处理能力要求很高的可以使用80MHZ的DSP等；第三，还要考虑芯片的价格和功耗，价格和功耗有时会成为产品成败的关键因素；第四，芯片学****难
易程度，一般来说，项目的开发要求时间很短，如果开发周期过大那么可能开发出来就已经被淘汰。本设计综合考虑以上因素选择了自己熟悉的Cortex-M3构架的芯片，由ST公司开发的STM32F103ZET6，他有144个引脚，Flash为超大型的512KB，系统频率为72MHZ可以满足系统设计需要，外设资源丰富，性价比非常高大仅需10元左右，功耗超低官方数据显示在停止模式仅为400nA。STM32F103ZET6资源如图2所示：
STM32F103ZET6
32位指令集
RAM(64KB)
ROM（512KB）
2个16位普通定时器
2个16位高级定时器
2个看门狗定时器
112个I