【正文】 表61力控檢測數(shù)據(jù)組態(tài)界面設(shè)定頻率（HZ）變頻器檢測頻率（HZ）轉(zhuǎn)向控制信號（正/反轉(zhuǎn)）異步電機轉(zhuǎn)速（r/min）步進電機轉(zhuǎn)速(r/min)3030反轉(zhuǎn)149393反轉(zhuǎn)10096150150反轉(zhuǎn)2020正轉(zhuǎn)4141正轉(zhuǎn)148080正轉(zhuǎn)75150150正轉(zhuǎn)140 由表格中數(shù)據(jù)得出，頻率數(shù)據(jù)發(fā)送、接收誤差為零，%以下，頻率值在2040HZ之間時誤差為零，隨著頻率的增大誤差也增大。圖61 步進電機對異步電機的跟蹤程序段因增量式編碼器的分辨率為“100”，而高速計數(shù)器C251可采用一倍頻、二倍頻、四倍頻三種計數(shù)方式。在控制面板中的頻率設(shè)定控制器上還可以看到異步電機和同步電機的旋轉(zhuǎn)速度，為了能夠清楚的看到同步電機跟蹤異步電機的旋轉(zhuǎn)，在仿真界面上了加入了實時曲線圖，同步電機和異步電機的速度變化可以明顯的在圖中顯示出來。 圖522 進入程序編譯 組態(tài)監(jiān)控畫面 建立好組態(tài)畫面，完成組態(tài)軟件的腳本編譯，就可以進行組態(tài)監(jiān)控畫面的仿真，在建立好的控制界面的基礎(chǔ)上單擊“運行”打開運行仿真界面。圖520 選擇窗口這個設(shè)置的意思是當(dāng)在運行界面按下“登陸界面”按鈕后，系統(tǒng)會由當(dāng)前界面跳轉(zhuǎn)到“登陸界面”界面。表51 建立所有動畫連接對象點名數(shù)據(jù)連接異步電機PV=PLC。 圖518 實時曲線組態(tài)設(shè)置設(shè)計中所用到的步進電機的轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)控制在10r/s以下，即600r/min以下。程序建立如圖517所示。如圖515所示 圖515 電機正轉(zhuǎn)指示向?qū)в猛瑯拥姆椒c擊“電機反轉(zhuǎn)指示”，會出現(xiàn)“圓形警報器”窗口，點擊表達式后面的按鈕，選擇“fanzhuan”和參數(shù)欄中的PV，選擇“選擇”按鈕，點擊確定，則將相應(yīng)的點與對象建立了聯(lián)系。用同樣的方法雙擊“步電進機”控制按鈕對象，同樣會出現(xiàn)步進電機向?qū)υ捒?，設(shè)置其動態(tài)連接。圖511 數(shù)據(jù)點修改(5)選擇“數(shù)據(jù)連接”選項，選擇異步電機轉(zhuǎn)速信號存放的地址：D區(qū)字偏移量12，如圖512所示。 創(chuàng)建實時數(shù)據(jù)庫（1）在Draw導(dǎo)航器中雙擊“實時數(shù)據(jù)庫”項使其展開，在展開項目中雙擊“數(shù)據(jù)庫組態(tài)”啟動組態(tài)程序DbManager。完成后點擊“下一步”，如圖58所示。并完成相應(yīng)的設(shè)置和文字編輯。出現(xiàn)“子圖列表”對話框，從中選擇一個異步電機作為本設(shè)計所要監(jiān)控的對象，如圖55所示。圖54 窗口屬性”對話框輸入流程圖畫面的標(biāo)題名稱，命名為“控制界面”。 創(chuàng)建組態(tài)界面力控開發(fā)系統(tǒng)提供了多種工具和圖形，以方便在組態(tài)工程時建立豐富的圖形界面。圖53新建工程畫面項目名稱：基于PLC的步進電機組態(tài)監(jiān)控設(shè)計。設(shè)計利用力控組態(tài)為開發(fā)界面，通過建立組態(tài)界面，實現(xiàn)動畫連接，完成腳本編譯來仿真步進電動機跟蹤異步電機的任務(wù)。目前我國引進的組態(tài)軟件有美國的FIX32，IFIX，德國的WinCC等。因為D2是異步電動的轉(zhuǎn)速，大于0表示異步電動機反轉(zhuǎn)，小于0表示異步電動機正轉(zhuǎn)。步進電動機所連接的旋轉(zhuǎn)編碼器是絕對式編碼器，共有八根線，步進電動機旋轉(zhuǎn)一周共發(fā)出256個脈沖，步進電機旋轉(zhuǎn)一周八根線分別輸出，8,7,6,5,4,3,2,1次脈沖，軟件中選用藍(lán)線與PLC的X6端口接通，步進電動機旋轉(zhuǎn)一周，X6接通四次，計數(shù)器記四次數(shù)據(jù)。組態(tài)可以直接連到PLC的每個寄存器上，讀取寄存器的值及這個數(shù)值與界面上的模型圖相關(guān)，進行動畫設(shè)置，圖模型就可以按照寄存器內(nèi)值的變化進行動作。C251為高數(shù)計數(shù)器，計數(shù)脈沖形式為兩相輸入。MODBUS 通訊只會出現(xiàn)4種情況，正常通訊完成對應(yīng)通訊標(biāo)志 M112通訊錯誤對應(yīng)通訊標(biāo)志：M112M11M1141。PLC一開始運行，就進行比較比較，若C0=0，就一直反復(fù)地對變頻器進行通訊的讀寫，如圖44所示。 程序連接，此軟件有仿真功能，可以對編寫的程序進行仿真來檢查程序的正確性。P88設(shè)定通信地址，該地址由變頻器的編號順序決定。臺達PLC臺達VFDM系列變頻器 RS485通訊圖41 臺達PLC與VFDM系列變頻器之間的通信臺達PLC可以向VFDM系列變頻器中寫入控制信號（啟動方式及啟動頻率），并可以讀取變頻器中的當(dāng)前頻率值。電壓太高，PLC輸出的信號驅(qū)動器接收不到，必須按要求串聯(lián)電阻，驅(qū)動器才能接收到PLC的信號。設(shè)計最終是要完成步進電機對異步電機的速度跟蹤，由PLC輸出高速脈沖控制步進驅(qū)動器以驅(qū)動步進電機運行。對于負(fù)責(zé)采集步進電機轉(zhuǎn)速信號的絕對式編碼器，可將其8根信號線完全接入PLC的輸入端。可以采用C251高速計數(shù)器，2相2輸入模式，將A、B兩相分別接入到臺達PLC的X0、X1輸入端，能同時獲得異步電機轉(zhuǎn)速的大小與方向。三種計數(shù)模式及對應(yīng)計數(shù)器分配如表34所示。為實現(xiàn)電機與編碼器的對接需要一個聯(lián)軸器，其具體尺寸如圖310所示。 （1）電源模塊設(shè)計中共用到臺達DVPES系列 PLC一臺，需配以220V兩相交流電；ZD系列步進驅(qū)動器一臺，配備40V交流電；VFDM變頻器一臺，配備三相380V交流電；旋轉(zhuǎn)編碼器兩個，均配置24V直流電?？梢愿鶕?jù)這些特殊的信號輸出形式，將8根信號線看作是8個不同頻率的均勻的脈沖輸出端口。如圖39所示。二進制格雷碼轉(zhuǎn)換成自然二進制碼,其法則是保留格雷碼的最高位作為自然二進制碼的最高位，而次高位自然二進制碼為高位自然二進制碼與次高位格雷碼相異或，而自然二進制碼的其余各位與次高位自然二進制碼的求法相類似?！≡O(shè)計中用到的絕對式編碼器共有八根信號線分別為格雷碼的八位信號輸出端，采用直流24V供電。它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數(shù)，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。兩相輸出脈沖相位差為四分之一周期（A相周期），如圖37所示。其配線如表32所示。需要提高分辨率時，可利用90度相位差的A、B兩路信號進行倍頻或更換高分辨率編碼器。按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。U、V、W（U/T1，V/T2，W/T3）為交流電機驅(qū)動器輸出與異步感應(yīng)電動機相接。本設(shè)計使用的變頻器型號為VFD007M43B，型號說明如圖36所示。能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、變頻調(diào)速、提高運轉(zhuǎn)精度、改變功率因素、過流/過壓/過載保護等功能。如果在現(xiàn)實中有條件的情況下，要想主機與PLC通信，需要用到：臺達編程下載線為USB接口、臺達DVP系列PLC編程電纜,一端接電腦的USB接口，另一端插在臺達PLC的RS232串行通信口上。圖34 輸出點配線圖 輸出端口為NPN晶體管型輸出，即由PLC內(nèi)部電壓（約5V左右）接在晶體管的基級與發(fā)射級間作為正向偏置電壓，使輸出回路導(dǎo)通。電源接線端如圖32所示。ES系列主機通訊端口為內(nèi)置RS－232與RS－485，兼容MODBUSASCII/RTU通訊協(xié)議；支持2點(Y0, Y1)獨立高速脈沖輸出功能，最高可達10kHz。客戶可根據(jù)自己的具體需求來選擇不同型號的PLC。為了使冷卻循環(huán)效果良好，安裝步進驅(qū)動器時，其上下左右與相鄰的物品和擋板必須保持足夠的空間，否則會造成機身過熱，壽命縮短。表31 步進驅(qū)動器各端口接法標(biāo)記符號TEST功能試機信號調(diào)節(jié) 注釋試機用簡單脈沖，正常工作時必須關(guān)閉（逆時針到頭）CUR STOP鎖定電流調(diào)節(jié)出廠時設(shè)定，建議不要自行調(diào)整CUR相電流調(diào)節(jié)出廠時設(shè)定，建議不要自行調(diào)整COM公共端與F/H、FRE配合使用，作為控制信號公共端，接低電平F/H整步/半步切換信號整步（176。它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的角位移,控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號,通過驅(qū)動器就使步進電機旋轉(zhuǎn)一步距角。見式（31）： （31） 式中K為定子繞組通電方式系數(shù)，取其值為2；m為步進電機相數(shù)，取其值為5；分母中“50”為轉(zhuǎn)子齒數(shù)?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，達到調(diào)速的目的。用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器。組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)方案圖如圖22所示圖22 系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控設(shè)計方案圖本課題是模擬的步進電機跟蹤異步電機的組態(tài)監(jiān)控設(shè)計，需要建立控制界面。下載到組態(tài)軟件中，最后通過組態(tài)界面把兩電機的速度動態(tài)的顯示出來。 力控組態(tài) 上電開始步進驅(qū)動器臺達變頻器 臺達PLC 三相異步電機五相步進電機增量式編碼器絕對式編碼器圖 21 系統(tǒng)硬件設(shè)計方案圖當(dāng)給系統(tǒng)通上電源時，點擊開始按鈕，按正轉(zhuǎn)按鈕，異步電機開始轉(zhuǎn)動。因此，用計算機控制步進電機已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化時代趨勢。國外研究狀況：20世紀(jì)初，隨著船舶工業(yè)的發(fā)展，使得步進電機的技術(shù)得到了長足的進步。在組態(tài)軟件方面，自2000年以來，國內(nèi)監(jiān)控組態(tài)軟件產(chǎn)品、技術(shù)、市場都取得了飛快的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域日益拓展，用戶和應(yīng)用工程師數(shù)量不斷增多。采用PLC控制的步進電機可靠性高、維護方便、開發(fā)周期短，這種步進電機更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，已成為步進電機的發(fā)展方向。 programmable controller 。將異步電機和步進電機的速度實時顯示在監(jiān)控界面之上，最終完成組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的仿真設(shè)計。 摘 要本設(shè)計旨在構(gòu)建步進電機跟蹤異步電機的組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。運用旋轉(zhuǎn)編碼器測出異步電機的速度后，反饋給PLC,在PLC的控制作用下使步進電機始終對異步電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行跟隨。 configuration monitoring system 。目前，由可編程序控制器和微機組成的步進電機邏輯控制系統(tǒng)，已成為當(dāng)今工程項目中采用的系統(tǒng)?，F(xiàn)在，我國的電機行業(yè)已經(jīng)具備了很強的生產(chǎn)能力，技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量正在穩(wěn)步提高。在以后的生活中，利用組態(tài)軟件來監(jiān)控步進電機的運行情況必然成為發(fā)展趨勢。計算機則通過軟件來控制步進電機，通過組態(tài)軟件監(jiān)控的強大功能更好地發(fā)揮出電機的潛力。系統(tǒng)硬件設(shè)計方案，如圖21 所示。再利用絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器，測出五相步進電機的速度，傳給PLC的寄存器2。同時測出步進電機的旋轉(zhuǎn)速度，將異步電機和步進電機的速度實時顯示在監(jiān)控界面之上，最終完成組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的仿真設(shè)計。