【正文】 m(S5 EU)。而其強大的編程軟件 STEP7 和通信網(wǎng)絡(luò)的功能也使其在各行各業(yè)得到了廣泛的使用 [3]。 論文的主要工作本文以西門子 S7400PLC 定位控制為主線，主要討論了運料小車的定位控制系統(tǒng)的構(gòu)建，定位控制程序的編寫，PLC 與變頻器的結(jié)合及運料小車定位控制系統(tǒng)的實現(xiàn)等問題。早期運料小車電氣控制系統(tǒng)多為繼電器接觸器組成的復雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負責操作。通過對比國外幾家著名公司的定位控制系統(tǒng)產(chǎn)品，可以看出目前國外定位控制系統(tǒng)大都采用數(shù)字化控制。近年來，計算機技術(shù)已滲透到各個學科領(lǐng)域，有力地推動著定位控制技術(shù)的發(fā)展，目前，美國、日本、德國、韓國等國家的定位控制技術(shù)較領(lǐng)先，它們也相繼推出了一系列定位控制器。程序部分則采用梯形圖和語句表相結(jié)合的方式，有使用方便、修改靈活和扼要明了的特點。在機械設(shè)備中，為了提高生產(chǎn)效率，必須提高生產(chǎn)機械的運行速度，而為了保證加工精度，又必須提高定位精度。定位控制技術(shù)作為現(xiàn)代高科技的重要組成部分，又推動著自動化生產(chǎn)，計算機、材料加工、醫(yī)療、紡織等相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。它開發(fā)的運動控制器采用 32 位微處理器，可實現(xiàn)多種運動控制方式，定位精度可達177。隨著國外伺服定位控制技術(shù)的飛速發(fā)展，目前，我國在這一方面也有了極大的發(fā)展，比如，哈爾濱工業(yè)大學精密工程研究所、華中理工大學、國防科技大學、長春光學精密機械研究所等單位都在從事定位控制方面的研究工作，并取得了階段性的成果。 變頻器調(diào)速技術(shù)簡介本課題中變頻器作為連接 PLC 和運料小車的中介也起到很重要的作用。同時也對變頻調(diào)速的歷史及原理作了扼要的說明。S7400 的模塊插座焊在機架中的總縣連接板上，模塊插在模塊插座上，有不同槽數(shù)的機架供用戶選用，如果一個機架容納不下所有的模塊，可以增設(shè)一個或數(shù)個擴展機架，各機架之間用接口模塊和通信電纜交換信息。用 ET 200 分布式 I/O 可以進行遠程擴展，用于分布范圍很廣的系統(tǒng)。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 4 頁 STEP7 的編程語言 STEP 7 是 S7300/400 系列 PLC 的編程軟件。功能塊圖(FBD)功能塊圖用類似于與門、或門的方框來表示邏輯運算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非” 運算，方框被“導線”連接在一起，信號自左向右流動。假設(shè)縱坐標為速度，橫坐標為距離，從原位出發(fā)，先以勻加速運行；當速度達到高速時，再以勻速運行；當?shù)竭_ A 點時，改為勻減速運行，到達爐口 B 點時，運料車立即停止運行，準備卸煤于爐中。子站采用西門子的 ET200S 遠程 I/O 系統(tǒng)。ET200S 還負責控制小車的前進，后退，在裝卸煤的精確定位等動作的執(zhí)行，以及一些錯誤狀態(tài)的自動復位等。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 8 頁MicroMaster 440 變頻器在控制運料小車時因為其功率較小，采用 V/F 控制方式。(3) 子站 PLC 系統(tǒng)的組態(tài)一套 ET200S 系統(tǒng)包括 IM1517 CPU，PROFIBUSDP 接口模塊，電源模塊，數(shù)字量/模擬量輸入輸出模塊，電機啟動器等部分。同樣的，子站可以通過虛擬 DO 將自身的狀態(tài)返回到主站，以供主站監(jiān)視和判斷。 A M AN M = M S M AN M R M ON DBX ON M JC NWE2 L 0 T DBW 240NWE2: NOP 0 (5) 向前爬行準備中 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 17 頁 在此梯形圖中 M 為 1 時快速向前爬行，M 為 1 時慢速向前爬行，M 定義為向前爬行的邊沿評估輔助標志位，M 為 1 時即給了一個上升沿脈沖，運料小車的準備工作就此為止。下面所表示的小車的運行過程為向后爬行，其運行原理與向前運行如出一轍，只需變換相應(yīng)的標志位即可實現(xiàn)，在次就不作過多重復。當這些狀態(tài)位起作用時復位 M ，向前爬行停止。下載完成后如果診斷無誤，那么硬件的設(shè)置工作就完成了，可以開始進一步的工藝流程編程設(shè)計?？梢允褂?Net Pro 程序進行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組態(tài)和下載。假設(shè)變頻器的輸出頻率從最高頻率 50Hz 下降到所指定的頻率 期間，小車處于勻減速運行，當變頻器輸出頻率為 50Hz 時，測得小車速度為 vmax；當變頻器輸出頻率為 時，測得小車的速度為 vmin；則小車的減速度 a 為： a=(vmin—vmax)/t ()式中 為減速過程所需的時間，為預先設(shè)定時間，然后根據(jù)勻減速運行方程，可以求得tA 點到 B 點的距離 為：s s=at2/2 ()軟件組態(tài)(1) 使用的組態(tài)軟件為了能使用編程器對選定的硬件進行編程，并且必須在編程器中先對硬件進行組態(tài)，并將組態(tài)好的信息通過編程設(shè)備電纜下載到 PLC 中。(2) 變頻器我們選用 Siemens 的 MicroMaster 440 變頻器來控制小車的行走。2) 有專用的柔性電機啟動器，用于小車卸煤開關(guān)電機的控制。根據(jù)以上的系統(tǒng)功能要求，我們決定使用 PLC 系統(tǒng)以分布式總線結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)控制系的全部功能。8mm。梯形圖與繼電器電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣人員掌握，特別適合于數(shù)字邏輯控制。中央機架，最多能連接 21 個擴展機架。CC 和 EU 的最大距離為(帶 5V 電源 )或 3m(不帶 5V 電源) 。西門子公司的 S7300/400 在大中型 PLC 中應(yīng)用最廣，市場占有率最高。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)問題，后者要 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 2 頁解決的軟硬件開發(fā)問題，此部分作為與本課題相結(jié)合的 PLC 控制技術(shù)將在后面的章節(jié)里作系統(tǒng)的分析。該設(shè)備在整個系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它能否正常運料直接影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。另外，韓國 inCOM 技術(shù)公司通用定位控制器 Robo 系列也是目前性能較好的定位控制器之一。而各國對這些技術(shù)是嚴格保密的，因此依靠自己的力量，研究定位控制系統(tǒng)，既具有重大的理論價值，又具有重要的實際意義。在本系統(tǒng)中采用 S7400PLC 控制變頻器實現(xiàn)運料小車的精確定位，它具有可靠性高、響應(yīng)時間快、平滑調(diào)速等優(yōu)點，提高了性能方便了操作。但是，這兩者之間存在著矛盾。因此，定位控制技術(shù)已成為國家科學技術(shù)的重要組成部分，它也是衡量一個國家科學技術(shù)水平的重要標志 [1]?？刂戚S數(shù)可以實現(xiàn) 1~8 軸任選。但是，對于高速、高精度伺服定位控制技術(shù)方面，較國外還有較大的差距，推出的一些定位控制器，模擬伺服系統(tǒng)較多，且體系結(jié)構(gòu)不夠開放，用戶接口不夠完善，部分還只是停留在專用性上，不適合批量生產(chǎn) [2]。變頻調(diào)速是集自動控制、微電子、電力電子、通信技術(shù)于一體的高科技技術(shù)。在本章中將對整個控制系統(tǒng)的組成作了系統(tǒng)的闡述，切實的提出一套運料小車的精確定位的設(shè)計方案。中央機架(或稱中央控制器，CC)必須配置 CPU 模塊和一個電源模塊，可以安裝除用于接受和 IM(接口模塊)外的所有 S7400 模塊。通過 CPU 中的 PROFIBUSDP 接口，最多連接 125 個總線節(jié)點。梯形圖、語句表和功能塊圖是標準的 STEP 7 軟件包配備的 3 種基本編程語言，這 3 種語言可以在 STEP 7 中相互轉(zhuǎn)換。 變頻調(diào)速的原理變頻調(diào)速的基本控制方式：異步電動機的同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為1=60 1/ p ()nf式中 1——同步轉(zhuǎn)速 (r/min)；n1——定子頻率(Hz)；fp——磁極對數(shù)；而異步電動機的軸轉(zhuǎn)速為1( ) 1( )/ p ()n?s?f60sn式中 ——異步電動機的轉(zhuǎn)差率， 其中s( 1 )/ 1 ()s 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 5 頁改變異步電動機的供電頻率，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)調(diào)速運行 [4]。 圖 在圖 中，當行車從原位出發(fā)后，先以勻加速運行，加速度的選擇主要考慮下面兩種因素：1) 在加速過程中，必須保持運料車運行平穩(wěn)，不發(fā)生劇烈的晃動。ET200S 是專門的小型 PLC 控制器，用于小車控制的最大特點是：1) M1517CPU，可以控制小車完成所有動作，處理大量細節(jié)問題。主站通過在小車軌道上設(shè)置電壓信號讓小車讀取，或者直接通過軟件設(shè)置的通訊區(qū)傳達命令字來控制小車的運行。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試的情況，選擇適當?shù)募铀俣群蜏p速度。存儲卡使用 S7 MMC 64kbyte?？梢栽谟布M態(tài)過程中通過 HW config程序設(shè)置通訊區(qū)，因為虛擬 I/O 并不是硬件上真實存在的，因此可以設(shè)置得很大，只要不超出存儲單元的容量就行。 (6) 向前爬行進行中： 此過程中當 M 給定一個上升沿脈沖時，將 M 置 1，向前爬行有效。(9) 向后爬行準備中 (10) 向后爬行進行中 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 19 頁 (11) 快速向后爬行 (12) 慢速向后爬行 (13) 爬行運行中 (14) 開始定位 A M 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 20 頁 A M AN M = M / S M AN M R M A M A M A M AN M AN M AN DBX JC STRT JU NWE1STRT: R M R M R M L DBD 20 L DBD 24 =R JC VVOK T DBD 20 VVOK: L DBD 40 . L DBD 44 =R JC VROK T DBD 40 VROK: L DBD 4 L DBD 8 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 21 頁 R = M AN M AN M JC NXT L DBD 260 L DBD 4 R = DBX L