【正文】 ......................................... 17 稱重傳感器接口電路設計 .................................... 20 光柵接口電路設計 ........................................... 21 伺服電機控制電路設計 ....................................... 22 電源電路設計 .............................................. 25 4 軟件系統(tǒng)設計 .................................................... 27 軟件的總體設計 ............................................. 27 控制系統(tǒng)主要部分的軟件設計 ................................ 30 PLC 控制稱重傳感器的軟件設計 ......................... 30 PLC 控制伺服電機的軟件設計 ........................... 31 Windows 環(huán)境下上位機通信 ................................... 34 上位機和 PLC 串行通信的程序設計 ............................ 34 IV 5 總結與展望 ...................................................... 38 系統(tǒng)總結 .................................................. 38 系統(tǒng)展望 .................................................. 38 致謝 .............................................................. 40 參考文獻 .......................................................... 41 附錄 .............................................................. 43 英文原文 ...................................................... 43 英語翻譯 ...................................................... 51 畢業(yè)設計（論文）專用紙 1 1 緒論 本章主要介紹了張緊器彈性測試的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢。雖然發(fā)動機噴油時刻和點火時間都是由電子控制，但是配氣相位 ， 也就是進、排氣門開閉時間卻還是由正時皮帶或鏈條實現(xiàn)，以絕對保證發(fā)動機配氣相位的機械位置不能變化。由于磨損會導致傳動 帶與鏈條在使用畢業(yè)設計（論文）專用紙 2 過程中伸長，引起松邊垂度增加，給傳動帶來振動，影響傳動性能。 PLC的程序在可編程序控制器控制系統(tǒng)的設計中，應該最大限度地滿足生產(chǎn)機械或生產(chǎn)流程對電氣控制的要求，在滿足控制要求的前提下，力求 PLC 控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、安全、可靠、操作和維修方便，而且應使系統(tǒng)能盡量降低使用者長期運行的成本。（ 5）網(wǎng)絡化。 （ 3）具有豐富的 I/O模版 為了適應工業(yè)控制的要求， PLC的 I/O 模塊也進一步豐富；如數(shù)控模塊、技術模塊、語言處理模塊、定位模塊等各種智能 I/O 模塊不斷產(chǎn)生，使 PLC 在分辨率、精度、實時、通信、人機對話等方面的功能不斷得到增強。對張緊器進行靜態(tài)性能檢測，分為兩個試驗，一是檢測塞柱中的柱塞彈簧彈出一定距離時最大沖力和穩(wěn)定后彈力；二是檢測彈簧被壓縮一定距離后產(chǎn)生的形變。 PC與 PLC 之間的通信的實現(xiàn)也是設計的重要內(nèi)容之一。 油壓式張緊器工作過程可以分為以下幾步： 第一步：張緊器安裝在發(fā)動機正時系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體框架設計如圖 。 在 靜態(tài) 1的過程 中 ，首先氣缸插入墊塊，使墊塊到位，然后開始靜態(tài) 1試驗。 試驗 2的系統(tǒng)圖如下 圖 所示 ： 畢業(yè)設計（論文）專用紙 9 伺服電機控制稱重傳感器向下運動，在光 柵檢測距離為 L0 時就停止向下運動。 系統(tǒng)各部分實現(xiàn)方案 在系統(tǒng)總體設計中，要對上位機進行設計，還有控制部分的設計。 ②雙方的初始化 , 使波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)、奇偶校驗都相同。 OMRON PLC的分類： 小型： CPM1A/CPM2A/CPM2C/CQM1 中型： C200H/C200Hα /CS1 大型： C500/C1000H/C2020H/CVM1D 畢業(yè)設計（論文）專用紙 11 在這里根據(jù)需要，小型 PLC 就可以滿足我們的要求。 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 ～ (對于四個或以上的擴展單元為 ～ 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 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標準 2kV(電源線 ) 抗震動 J1S C0041標準 10～ 57Hz 振幅 57～ 150Hz 加速度畢業(yè)設計（論文）專用紙 12 、 Y、 Z各方向 80分鐘 (時間 8分鐘 179。 稱重傳感器的選擇 稱重傳感器實際上是一種將 物理 量 信號 轉變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。在各種衡器和質量計量系統(tǒng)中，通常用綜合誤差帶來綜合控制傳感器 準確度 ，并將綜合誤差帶與衡器誤差帶聯(lián)系起來，以便選用對應于某一準確度衡器的稱重傳感器。 表 LCSS3 拉壓力傳感 器主要技術指標 機械描述 材質 合金鋼或不銹鋼 額定載荷 100、 200、 300、 500kg； 1 20t 電氣指標 ～ % 精度 靈敏度 177。表 中所示的技術指標是拉壓傳感器所必須具備的基本要求。可以代替機械式千分表、扭簧比較儀、深度尺、電感測位移和精密量塊，配以適當?shù)霓D換器，可將溫度、壓力、硬度、重量等參數(shù)轉換為數(shù)字量。 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 B信號 線 色 褐 紅 綠 白 在進行試驗時，選擇測量范圍為 0～ 50mm， 因此長 L為 50mm，那么測桿伸出長度 L0 為 63mm。 2um 重復精度 177。這里采用松下 A4 系列伺服電機。 PLC 與 PC通訊 電路 PLC 通信主要采用串行異步通信，其常用的串行標準接口 RS23 RS422和 RS485 等 。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至 200mV 的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。 RS422 和 RS485 在19kpbs 下能傳輸 1200 米 。一個完整的 RS232接口有 22根線，采用標準的 25 芯插頭座。值得注意的是， 3 兩腳是交叉互聯(lián)的，這很容易理解，因為一個設備的發(fā)送線必須聯(lián)接到另外一臺設備的接收線上，反之亦然。傳感器和變送器一同構成自動控制的監(jiān)測信號源。光柵是在一塊長條形的光學玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線密度為 10～ 100線 /毫米。在機械振動測量、變形測量等領域也有應用。經(jīng)過光電器件轉換使黑白（或明暗）相同的條紋轉換成正弦波變化的電信號，再經(jīng)過放大器放大，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)顯表計數(shù)顯示。褐色線和紅色線是提供其正常工作時的工作電壓的。 PLC 輸出脈沖頻率 =（速度設定值 /6） *100（ HZ）。 一般來說，伺服電機也是不能直接與 PLC相接的，因為 PLC 不能直接帶動伺服電機工作，必須要有伺服驅動器。 p1n 4， p1n6接 PLC 高速輸出端口， p1n4的連接使電機正傳，可推動稱重傳感器向下運動； P1n6的連接是電機反轉，推動稱重傳感器向上運動。上 面所述的六根接線 連接完畢，伺服電機即可根據(jù)控制器發(fā)出的脈沖與方向信號運轉。 PLC 的交流電壓 是在 100～ 240V，直流 24V。它可以頻繁地接通或分斷交 直流電路，并可實現(xiàn)遠距離控制。梯形圖和功能塊圖為圖形語言，指令表和結構文本為文字語言，功能表圖是一種結構塊控制流程圖。程序開始到提醒拔銷之間的過程屬于標定的過程。 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)設計（論文）專用紙 28 開 始氣 缸 插 入 墊 塊光 柵 清 零 ， 低 速 下 降提 醒 拔 銷測 量 比 較 壓 力 值（ 記 錄 最 大 值 和 穩(wěn) 態(tài)值 ）是 否 到 達 第 一個 接 近 開 關 ？YN稱 重 傳 感 器 為 一 個 很 小 的值 ？ （ 插 銷 可 自 由 移 動 ）稱 重 傳 感 器 快 速下 降NY電 機 停 車 ， 稱 重傳 感 器 停 止 下 降結 束 圖 靜態(tài) 1試驗流程圖 畢業(yè)設計（論文）專用紙 29 開 始光 柵 清 零 ， 低 速 下 降提 醒 拔 銷電 機 反 轉 ， 光 柵 和稱 重 傳 感 器 向 上 運動是 否 到 達 第 一個 接 近 開 關 ？YN稱 重 傳 感 器 為 一 個很 小 的 值 ？ （ 插 銷可 自 由 移 動 ）稱 重 傳 感 器 快 速下 降NY電 機 停 車 ， 稱 重傳 感 器 停 止 下 降結 束到 達 光 柵 標 定 位置稱 重 傳 感 器是 否 為 零 ？下 壓 6 m mYN電 機 反 轉 ， 光 柵 和稱 重 傳 感 器 向 上 運動稱 重 傳 感 器是 否 為 零 ？Y記 錄 差 值圖 靜態(tài) 2試驗流程圖 畢業(yè)設計（論文）專用紙 30 控制系統(tǒng)主要部分的軟件設計 PLC 控制稱重傳感器的軟件設計 稱重傳感器是選擇的主要測力器件，由于稱重傳感器不能直接將檢測到的模擬信號傳給 PLC，所以必須借助稱重變送器來完成 A/D 轉換，然后由稱重變送器將數(shù)字信號傳送給 PLC，使 PLC進行正確的控制。 靜態(tài) 2中也需要進行標定，這個標定的過程跟靜態(tài) 1 一樣，只是不用加墊片，這樣的話就不用減去墊片厚度。兩個靜態(tài)試驗的系統(tǒng)工作過程在第二章已經(jīng)詳細介紹 。 畢業(yè)設計（論文）專用紙 27 4 軟件系統(tǒng)設計 本章主要講解軟件部分的設計， PLC 是專為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置，通常 PLC不采用危機的編程語言，而常常采用面向控制過程、面向問題的“自言語言”編程。 KM1 是接觸器的觸點。輸入端 0和 1分別接到兩個按鈕上。實際運轉方向由伺服電機驅動器的 P41， P42 這兩個參數(shù)控制， p1n7(+)與外接 24V 直流電源的正極相連。 圖 所示的 接線圖中，伺服電機采用的是位置控制模式，為了安全起見，這里選用的是帶有安全功能的 BRK 端口，當出現(xiàn)故障時 p1n p1n11管腳起作用。為了保證此精度，一般情況下是讓一個脈沖的行走長度低于 ，如設定一個脈沖的行走長度為如上所述的 ，于是電機轉一圈所需要脈沖數(shù)即為 1000 個脈沖。 伺服主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到一個脈沖，就會旋轉一個脈沖對應角度，從而實現(xiàn)位 移。 光柵通過把采集到的數(shù)據(jù)傳給 PLC， PLC再傳給 PC 進行記錄和處理，從而完成正確的控制。當讀數(shù)頭運動時，畢業(yè)設計（論文）專用紙 22 接口電路的光電接收器分別產(chǎn)生 A相和 B 相兩路相位相差 90176。這種傳感器的優(yōu)點是量程大和精度高。 LCSS3接收到的外界信號經(jīng)過稱重變送器轉換后，把轉換后的電流 1傳送給 CP1H，由于 LCSS3中的電阻是已知的，可以通過公式轉換，算出壓力的大小?；驅鞲衅鬏斎氲姆请娏哭D換成電信號同時放大以便供遠方測量和控制的信號源。 由于 PLC 選的是歐姆龍的 CP1H 系列的，因此匹配的九針的 RS232 與 CP1H的連接 如 圖