【正文】 制， p1n7(+)與外接 24V 直流電源的正極相連。 PLC輸入端的 COM 和輸出端的 COM0， COM1 等全部接到 24V直流 電源的負(fù)端，也就是 0V 端。輸入端 0和 1分別接到兩個(gè)按鈕上。 在整個(gè)供電系統(tǒng)中既要考慮交流供電還要考慮直流供電，這就需要變壓處理和交直流轉(zhuǎn) 換。 KM1 是接觸器的觸點(diǎn)。通過(guò)接觸器 KM 的自鎖環(huán)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)欠電壓、失電壓保護(hù)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 27 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本章主要講解軟件部分的設(shè)計(jì)， PLC 是專(zhuān)為工業(yè)控制而開(kāi)發(fā)的裝置，通常 PLC不采用危機(jī)的編程語(yǔ)言，而常常采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自言語(yǔ)言”編程。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被掌握，特別適用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制。兩個(gè)靜態(tài)試驗(yàn)的系統(tǒng)工作過(guò)程在第二章已經(jīng)詳細(xì)介紹 。標(biāo)定完之后先點(diǎn)擊氣缸插入墊塊，墊塊到位后，點(diǎn)擊靜態(tài) 1，此時(shí)開(kāi)始靜態(tài)1的測(cè)量。 靜態(tài) 2中也需要進(jìn)行標(biāo)定，這個(gè)標(biāo)定的過(guò)程跟靜態(tài) 1 一樣，只是不用加墊片，這樣的話就不用減去墊片厚度。 稱(chēng) 重 傳 感 器 稱(chēng) 重 變 送 器接 近 開(kāi) 。 靜態(tài) 1的流程圖如圖 所示 ：靜態(tài) 2的流程圖如圖 所示： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 28 開(kāi) 始?xì)?缸 插 入 墊 塊光 柵 清 零 ， 低 速 下 降提 醒 拔 銷(xiāo)測(cè) 量 比 較 壓 力 值（ 記 錄 最 大 值 和 穩(wěn) 態(tài)值 ）是 否 到 達(dá) 第 一個(gè) 接 近 開(kāi) 關(guān) ？YN稱(chēng) 重 傳 感 器 為 一 個(gè) 很 小 的值 ？ （ 插 銷(xiāo) 可 自 由 移 動(dòng) ）稱(chēng) 重 傳 感 器 快 速下 降NY電 機(jī) 停 車(chē) ， 稱(chēng) 重傳 感 器 停 止 下 降結(jié) 束 圖 靜態(tài) 1試驗(yàn)流程圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 29 開(kāi) 始光 柵 清 零 ， 低 速 下 降提 醒 拔 銷(xiāo)電 機(jī) 反 轉(zhuǎn) ， 光 柵 和稱(chēng) 重 傳 感 器 向 上 運(yùn)動(dòng)是 否 到 達(dá) 第 一個(gè) 接 近 開(kāi) 關(guān) ？YN稱(chēng) 重 傳 感 器 為 一 個(gè)很 小 的 值 ？ （ 插 銷(xiāo)可 自 由 移 動(dòng) ）稱(chēng) 重 傳 感 器 快 速下 降NY電 機(jī) 停 車(chē) ， 稱(chēng) 重傳 感 器 停 止 下 降結(jié) 束到 達(dá) 光 柵 標(biāo) 定 位置稱(chēng) 重 傳 感 器是 否 為 零 ？下 壓 6 m mYN電 機(jī) 反 轉(zhuǎn) ， 光 柵 和稱(chēng) 重 傳 感 器 向 上 運(yùn)動(dòng)稱(chēng) 重 傳 感 器是 否 為 零 ？Y記 錄 差 值圖 靜態(tài) 2試驗(yàn)流程圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 30 控制系統(tǒng)主要部分的軟件設(shè)計(jì) PLC 控制稱(chēng)重傳感器的軟件設(shè)計(jì) 稱(chēng)重傳感器是選擇的主要測(cè)力器件，由于稱(chēng)重傳感器不能直接將檢測(cè)到的模擬信號(hào)傳給 PLC，所以必須借助稱(chēng)重變送器來(lái)完成 A/D 轉(zhuǎn)換，然后由稱(chēng)重變送器將數(shù)字信號(hào)傳送給 PLC，使 PLC進(jìn)行正確的控制。 PLC把指令傳給與它相接的伺服驅(qū)動(dòng)器上，通過(guò)連接的伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制伺服電機(jī)，電機(jī)會(huì)把它當(dāng)前的狀態(tài)通過(guò)編碼器反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)器分析，調(diào)整電機(jī)運(yùn)行。程序開(kāi)始到提醒拔銷(xiāo)之間的過(guò)程屬于標(biāo)定的過(guò)程。本章主要用梯形圖和流程圖對(duì)系統(tǒng)軟件部分來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。梯形圖和功能塊圖為圖形語(yǔ)言，指令表和結(jié)構(gòu)文本為文字語(yǔ)言，功能表圖是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖。 F UK M 1L 1 L 2 L 3 N伺 服L 1 L 2 L 3U V WM開(kāi) 關(guān) 電 源 （ 5 V 1 2 V 1 5 V 2 4 V ）Q F 1 圖 電源電路圖 伺服電機(jī) 由 電網(wǎng)供電， 這里選擇 L N之間的相電壓 220V 的交流電壓給開(kāi)關(guān)電源 和 PLC 的交流部分 供電 。它可以頻繁地接通或分?jǐn)嘟?直流電路，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。斷路器 QF上安裝的有熔斷器 FU，主要用于電路的過(guò)負(fù)荷保護(hù)、短路、欠電壓、漏電壓保護(hù)、也用于不頻繁接通和斷開(kāi)的電路，起保護(hù)作用。 PLC 的交流電壓 是在 100～ 240V，直流 24V。你的伺服使能端需要控制的話就接到輸出點(diǎn)等，不需要的話就和0V 直接接在一起。上 面所述的六根接線 連接完畢，伺服電機(jī)即可根據(jù)控制器發(fā)出的脈沖與方向信號(hào)運(yùn)轉(zhuǎn)。 p1n5(S1GN1)，p1n6(S1GN2)為控制方向信號(hào)端子， S1GN1 連接直流電源正極 (24V 電源需串連 2K左右的電阻 )， S1GN2連接控制器 (如 PLC的輸出端子 )。 p1n 4， p1n6接 PLC 高速輸出端口， p1n4的連接使電機(jī)正傳，可推動(dòng)稱(chēng)重傳感器向下運(yùn)動(dòng)； P1n6的連接是電機(jī)反轉(zhuǎn)，推動(dòng)稱(chēng)重傳感器向上運(yùn)動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)會(huì)使用 位置模式，也就是脈沖控制模式。 一般來(lái)說(shuō)，伺服電機(jī)也是不能直接與 PLC相接的，因?yàn)?PLC 不能直接帶動(dòng)伺服電機(jī)工作，必須要有伺服驅(qū)動(dòng)器。也就是說(shuō)，在計(jì)算 PLC 發(fā)出脈沖頻率與脈沖前，先根據(jù)機(jī)械條件，綜合考慮精度與速度要求設(shè)定好 伺服電機(jī)的電子齒輪比 。 PLC 輸出脈沖頻率 =（速度設(shè)定值 /6） *100（ HZ）。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 23 伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的 U/V/W 三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。褐色線和紅色線是提供其正常工作時(shí)的工作電壓的。可以選擇高速計(jì)數(shù)器 0 作為光柵的 A、 B兩脈沖輸入端。經(jīng)過(guò)光電器件轉(zhuǎn)換使黑白（或明暗）相同的條紋轉(zhuǎn)換成正弦波變化的電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大器放大，整形電路整形后，得到兩路相差為 90o的正弦波或方波，送入光柵數(shù)顯表計(jì)數(shù)顯示。一般情況下，線條數(shù)按所測(cè)精度刻制，為了判別出運(yùn)動(dòng)方向，線條被刻成相位上相差 90176。在機(jī)械振動(dòng)測(cè)量、變形測(cè)量等領(lǐng)域也有應(yīng)用。這些條紋以光柵的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度移動(dòng)，并直接照射到光電元件上，在它們的輸出端得到一串電脈沖，通過(guò)放大、整形、辨向和計(jì)數(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)輸出，直接顯示被測(cè)的位移量。光柵是在一塊長(zhǎng)條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線密度為 10～ 100線 /毫米。 稱(chēng)重變送器 接線 的 輸入端 是 紅線 接電源正， 綠線 接 電源 負(fù)， 黃線 接 輸出 正，白線 接 輸出 負(fù)，這剛好與稱(chēng)重傳感器的輸出端接線端子匹配，因此此處的接線原則就是稱(chēng)重傳感器的輸出與稱(chēng)重變送器的輸入相接。傳感器和變送器一同構(gòu)成自動(dòng)控制的監(jiān)測(cè)信號(hào)源。傳感器是把非電物理量如溫度、壓力、液位 、物料、氣體特性等轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或把物理量如壓力、液位等直接送到變送器。值得注意的是， 3 兩腳是交叉互聯(lián)的，這很容易理解，因?yàn)橐粋€(gè)設(shè)備的發(fā)送線必須聯(lián)接到另外一臺(tái)設(shè)備的接收線上，反之亦然。當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為 TTL，從開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從 TTL電平到 RS232電平再返回 TTL 電平。一個(gè)完整的 RS232接口有 22根線，采用標(biāo)準(zhǔn)的 25 芯插頭座。收、發(fā)端的信號(hào)是相對(duì)于信號(hào)地。 RS422 和 RS485 在19kpbs 下能傳輸 1200 米 。 RS422總線 ,RS485 和 RS422 電路原理基本相同，都是以差動(dòng)方式發(fā)送和接受，不需要數(shù)字地線。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至 200mV 的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。 在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可以實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線 及一條地線。 PLC 與 PC通訊 電路 PLC 通信主要采用串行異步通信，其常用的串行標(biāo)準(zhǔn)接口 RS23 RS422和 RS485 等 。伺服電機(jī)通過(guò)這一接口 把電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行情況及時(shí)的反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器，以便伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)調(diào)整控制電機(jī)，使電機(jī)準(zhǔn)確運(yùn)行 。這里采用松下 A4 系列伺服電機(jī)。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。 2um 重復(fù)精度 177。 伺服電機(jī)的選擇 伺服電機(jī)是指在伺服系 統(tǒng)中控制 機(jī)械元件 運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。 10%） （ +12V 供電） / TTL 電平（ +5V供電） 表 傳感器引腳排列 引腳 1 2 3 4 功能 0V 24V A信號(hào) B信號(hào) 線 色 褐 紅 綠 白 在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，選擇測(cè)量范圍為 0～ 50mm， 因此長(zhǎng) L為 50mm，那么測(cè)桿伸出長(zhǎng)度 L0 為 63mm。DKB50 光柵測(cè)微傳感器采用 50 線 /mm 或 100線 /mm 的光柵，輸出兩路相位差 90度 的正弦波信號(hào)或正交方波信號(hào)，供電電壓為 +5V/+12V/+24V?？梢源鏅C(jī)械式千分表、扭簧比較儀、深度尺、電感測(cè)位移和精密量塊，配以適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換器，可將溫度、壓力、硬度、重量等參數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。 稱(chēng)重變送器也叫做重量變送器，是一種將物理量變換成電信號(hào)，將毫伏信號(hào)經(jīng)隔離放大轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)的變送器儀表。表 中所示的技術(shù)指標(biāo)是拉壓傳感器所必須具備的基本要求。 10Ω 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 14 輸出阻抗 350177。 表 LCSS3 拉壓力傳感 器主要技術(shù)指標(biāo) 機(jī)械描述 材質(zhì) 合金鋼或不銹鋼 額定載荷 100、 200、 300、 500kg； 1 20t 電氣指標(biāo) ～ % 精度 靈敏度 177。 整個(gè)測(cè)試過(guò)程中所有輸出電壓符合以上測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) ， 則說(shuō)明傳感器精確度達(dá)到要求 ， 性能良好 ； 否則傳感器不能準(zhǔn)確反映出所受壓力 和 線性誤差大 ， 傳感器 就 不合格。在各種衡器和質(zhì)量計(jì)量系統(tǒng)中，通常用綜合誤差帶來(lái)綜合控制傳感器 準(zhǔn)確度 ，并將綜合誤差帶與衡器誤差帶聯(lián)系起來(lái)，以便選用對(duì)應(yīng)于某一準(zhǔn)確度衡器的稱(chēng)重傳感器。舊國(guó)標(biāo)將應(yīng)用對(duì)象和使用環(huán)境條件完全不同的 “ 稱(chēng)重 ” 和 “ 測(cè)力 ” 兩種傳感器合二為一來(lái)考慮，對(duì)試驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法未給予區(qū)分。 稱(chēng)重傳感器的選擇 稱(chēng)重傳感器實(shí)際上是一種將 物理 量 信號(hào) 轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。首先 PLC 要控制一個(gè)伺服電機(jī)，一個(gè)光柵微位移傳感器，一個(gè)稱(chēng)重變送器，一個(gè)氣缸，為了安全考慮，還需要兩個(gè)接 近開(kāi)關(guān)和一個(gè)限位開(kāi)關(guān)至少七個(gè)元器件。 額定值及性能如表 ： 表 CP1H 系列小型 高功能 PLC 的 一般規(guī)格 項(xiàng)目 AC 電源型 CP1H□□□ A DC 電源型 CP1H□□□ D 電源電壓 AC100～ 240V 50/60Hz DC24V 允許電源電壓 AC85～ 264V DC ～ (對(duì)于四個(gè)或以上的擴(kuò)展單元為 ～ VDC ) 消耗電力 100VA 以下 50W 以下 浪涌電流 20A 以下 (AC100～ 120V) 40A 以下 (AC200～ 240V) 30A以下 , 20 ms 以下 外部電源 DC24V 300mA 無(wú) 絕緣電阻 AC 外部端子與 GR 端子間 20MΩ 以上 (500VDC) DC外部端子與 GR端子間 20MΩ 以上 (500VDC) 耐電壓 AC 外部端子與 GR 端子間 AC2300V 50/60Hz 1分鐘 漏電流 5mA 以下 DC 外部端子與 GR 端子間 AC1000V 50/60Hz 1分鐘 漏電流 5mA以下 抗干擾性 1EC6100044標(biāo)準(zhǔn) 2kV(電源線 ) 抗震動(dòng) J1S C0041標(biāo)準(zhǔn) 10～ 57Hz 振幅 57～ 150Hz 加速度畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 12 、 Y、 Z各方向 80分鐘 (時(shí)間 8分鐘 179。2 和 30 kHz179。 OMRON PLC的分類(lèi)： 小型： CPM1A/CPM2A/CPM2C/CQM1 中型： C200H/C200Hα /CS1 大型： C500/C1000H/C2020H/CVM1D 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 11 在這里根據(jù)需要，小型 PLC 就可以滿(mǎn)足我們的要求。 PLC 與上位機(jī)之間的通訊連接由RS232 來(lái)實(shí)現(xiàn)，下位機(jī)的控制由 PLC 控制系統(tǒng)來(lái)完成。 ②雙方的初始化 , 使波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)、奇偶校驗(yàn)都相同。PLC 以卓越的可靠性和方便的可編程性都廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。 系統(tǒng)各部分實(shí)現(xiàn)方案 在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中，要對(duì)上位機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，還有控制部分的設(shè)計(jì)。這時(shí)再使光柵和稱(chēng)重傳感器向相反方向運(yùn)動(dòng)，直至柱塞彈簧再次處于松弛的穩(wěn)定狀態(tài)，這時(shí)光柵測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)與 6mm 作對(duì) 比，這個(gè)差值就是柱塞彈簧所發(fā)生 的形變。 試驗(yàn) 2的系統(tǒng)圖如下 圖 所示 ： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 9 伺服電機(jī)控制稱(chēng)重傳感器向下運(yùn)動(dòng)，在光 柵檢測(cè)距離為 L0 時(shí)就停止向下運(yùn)動(dòng)。 對(duì)于試驗(yàn) 2，在開(kāi)始部分和 試驗(yàn) 1一樣，一樣要做標(biāo)定。 在 靜態(tài) 1的過(guò)程 中 ，首先氣缸插入墊塊，使墊塊到位，然后開(kāi)始靜態(tài) 1試驗(yàn)。在到達(dá)第二個(gè)接近開(kāi)關(guān)后，稱(chēng)重傳感器繼續(xù)緩慢向下運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)重傳感器上安裝的擋板會(huì)同時(shí)下壓光柵尺，當(dāng)下壓到稱(chēng)重傳感器的初始?jí)毫s為零時(shí)，可以檢查一下是否可以自由移動(dòng)插銷(xiāo)，直到插銷(xiāo)可以自由移動(dòng)，電機(jī)停止，稱(chēng)重傳感器不再向下運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)的總體框架設(shè)計(jì)如圖