【正文】 器采集到的微弱的電信號放大以便傳送或啟動控制組件。接收器典型的工作在 +3～ +12V與 3～ 12V。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為 2V 至 3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大約為 15米，最高速的約為 20Kbps。差動工作是同速率條件下傳輸距離遠(yuǎn)的根本原因，這正是二者與 RS232 的根本區(qū)別，因為 RS232 是單端輸入輸出，雙工工作時至少需要數(shù)字地線 。RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒 50、 7 100、 150、 300、 600、 1200、2400、 4800、 9600、 19200 波特。 這幾個端口的相接對整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)是非常重要的。 伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位 、 狀態(tài)等輸出 被控量能 跟隨 給定值 的任意變化的自動控制系統(tǒng) ， 主要靠 脈沖 來定位，基本上可以理解 為 伺服電機(jī)接收到 1 個脈沖，就會旋轉(zhuǎn) 1 個脈沖對應(yīng)的角度，從而實現(xiàn)位移 。伺服電機(jī)可 用來 控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將 電壓 信號轉(zhuǎn)化為 轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。 主要技術(shù)參數(shù) 見 表 ： 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 15 表 DKB50光柵測微傳感器 主要技術(shù)參數(shù) 表 兩路正弦波信號 A、 B參數(shù) 中心電平 6V（ +12V 供電） / （ +5V供電） 幅 值 6V（ +12V 供電） / （ +5V供電） 相 差 90176。 一般稱重變送器與稱重傳感器是配套使用的 ,這里選用的稱重變送器是BSQ2。 3Ω 絕緣電阻 ≥ 5000MΩ 環(huán)境參數(shù) 安全過載 150% 極限過載 200% 工作溫度 20～ +65℃ 零點溫度影響 177。 在此 采用拉壓 力 均可使用 的 拉壓力傳感 器 LCSS3。舊國標(biāo)共有 21 項指標(biāo)，均在常溫下進(jìn)行試驗；并用非線性、滯后 誤差 、重復(fù)性誤差、蠕變、零點溫度附加誤差以及額定輸出溫度附加誤差 6項指標(biāo)中的最大誤差，來確定稱重傳感器 準(zhǔn) 確度等級 ，分別用 、 、 表示。根據(jù)各元器件的輸入輸出端口數(shù)可估算 PLC 的 1/O口數(shù)。2 （ 2） 軸高速計數(shù)：單向 100kHz 或相位差 50 kHz179。 系統(tǒng)設(shè)計的主要器件選擇 在本課題的研究中，需要進(jìn)行硬件及軟件設(shè)計，這就必然要進(jìn)行器件的選擇，在滿足各器件工作條件的同時還要使得各個器件可以相匹配，本節(jié)主要介紹各個器件的選型包括 PLC， 稱重傳感器，光柵測微傳感器，伺服電機(jī)等。實現(xiàn) PC 機(jī)與 PLC 通信的目的是為了向用戶提供諸如工藝流程圖顯示、動態(tài)數(shù)據(jù)畫面顯示、畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 10 報表顯示、窗口技術(shù)等多種功能 , 為 PLC 提供了良好的人機(jī)界面。 兩個試驗中選擇由哪一個試驗運行要用上位機(jī)來控制，這里上位機(jī)的設(shè)計采用組態(tài)網(wǎng)的形式，而 PC 機(jī)與 PLC 之間的通信則用 RS232 串行通信接口來實現(xiàn)。標(biāo)定過程如試驗 1所示。此時光柵可以測出下降的距離為L0。其柱塞齒頂部與棘爪小齒相切到棘爪大齒與柱塞齒根部嚙合，柱塞回壓的距離，稱止回距離。 張緊器工作原理如下： 拔掉鎖銷，柱塞在柱塞彈簧作用力下，向孔外伸出，使處于鎖止柱塞的棘爪轉(zhuǎn)動，同時，來自發(fā)動機(jī)的機(jī)油壓力將單向閥打開，機(jī)油通過供油道直接進(jìn)入張緊器總成的高壓腔內(nèi)，高壓腔與低壓腔油壓相等，張緊器的張緊力為：油壓力＋彈簧力。用 PLC 控制技術(shù)設(shè)計出一個適用于拉伸、壓縮彈簧在一定工作長度下的工作負(fù)荷的測 試 ，也可用于橡膠、簧片等彈性器件的彈力負(fù)荷測試。 （ 7）向集成化方向發(fā)展 主要表現(xiàn)在三個方面： PLC與計算機(jī)集成； PLC 與 DCS 集成 ； PLC與 計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)集成。隨著 PLC 的發(fā)展，小型 PLC 已經(jīng)具有模擬量處理功能、 PID 回路調(diào)節(jié)功能、系統(tǒng)能靈活組態(tài)等。（ 2）編程及操作簡便易學(xué)。這些 都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。鏈傳動兼有齒輪傳動和帶傳動的一些特點。液壓和氣動裝置也能方便的實現(xiàn)直線位置控 制，但須配備液壓源或氣源以及比例控制閥。在正確的器件選型及軟硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，完成了張緊器性能檢測靜態(tài)試驗的各子系統(tǒng)工作研究。本文提出了用 PLC 技術(shù)設(shè)計汽車張緊器靜態(tài)試驗機(jī)的系統(tǒng) 的整體方案。最后概括了本論文的主要研究內(nèi)容與研究意義。帶傳動和鏈傳動均為具有中間撓性件的嚙合傳動。張緊裝置形式很多，例如螺釘、曲柄杠桿、掛重、彈簧和液壓等，對中、高速的重要傳動應(yīng)采用自動張緊裝置，其中以液壓張緊為優(yōu)，它不受松邊伸長的影響。 可編程序控制器作為控制器構(gòu)成的自動控制系統(tǒng)可實現(xiàn)開關(guān)量的控制，也可實現(xiàn)模擬量的控制；可實現(xiàn)斷續(xù)控制，也可實現(xiàn)連續(xù)控制；系統(tǒng)組成可以是開環(huán)控制系統(tǒng)，也可構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。可編程控制器設(shè)計的方法與步驟如 圖 所示 ： 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 3 確 定 控 制 對 象 及 控 制 范 圍可 編 程 序 控 制 器 機(jī) 型 選 擇總 裝 調(diào) 試投 入 運 行硬 件 設(shè) 計（ 外 圍 電 路 ）軟 件 設(shè) 計符 合設(shè) 計 要 求調(diào) 整 硬 件 調(diào) 整 軟 件N NY 圖 可編程序控制器設(shè)計流程圖 PLC 可與機(jī)械加工的數(shù)字控制 及計算機(jī)控制聯(lián)成一體實現(xiàn)數(shù)值 控制；可用于配置柔性制造系統(tǒng)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)等。 （ 5）編程語言多樣化、高級化 隨著 PLC 硬件不斷發(fā)展的同時，其編程語言朝兩個方向發(fā)展：一方面向 多種語言編程方向發(fā)展 ，如面向過程的編程語言、梯形圖語言及控制系統(tǒng)流程圖等；另一方面向 高級語言方向發(fā)展，可用 BASIC、 C++及匯編語言編制用戶程序。在確定好研究對象后，決定使用何種方法來進(jìn)行實驗探究。在器件選擇部分，通過介紹器件的工作原理、用途、型號、規(guī)格及符號等知識，對器件進(jìn)行了合理選擇。直到棘爪轉(zhuǎn)動到一定角度，柱塞齒在棘爪齒導(dǎo)向作用下能自由伸出，柱塞頂住正時鏈條的張緊導(dǎo)軌，預(yù)張緊力 =彈簧力； 第二步：啟動發(fā)動機(jī)，來自發(fā)動機(jī)的機(jī)油，通過供油道進(jìn)入張 緊器總成低壓腔內(nèi)，機(jī)油壓力克服單向閥彈簧力，推動鋼球，打開單向閥，機(jī)油進(jìn)入到總成高壓腔內(nèi)；總成張緊力 =油壓力 +彈簧力； 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 7 第三步：正時鏈條系統(tǒng)在拉力，高溫與磨損作用下伸長，柱塞隨著鏈條系統(tǒng)的伸長，繼續(xù)向總成外伸出，棘爪齒嚙合柱塞的下一個齒，進(jìn)而使正時鏈條系統(tǒng)在運行過程中始終保持一個相對穩(wěn)定的張緊力，預(yù)防鏈條在磨損后出現(xiàn)脫鏈現(xiàn)象，減小鏈條振幅及噪音； 第四步：當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降低，鏈條系統(tǒng)松邊張緊力度變大 ,使柱塞壓縮，此時，張緊器總成的單向閥機(jī)構(gòu)關(guān)閉，在高壓腔內(nèi)形成較大阻尼，以減緩鏈條的擺動來降低振幅與噪音，高壓腔 內(nèi)的機(jī)油通過殼體與柱塞的間隙泄漏到總成外，進(jìn)而起到過壓保護(hù)及潤滑作用。在 50mm 之外由于對光柵測量的值沒有多大影響，因此開始畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 8 時可以使其快速下壓，當(dāng)?shù)竭_(dá)第一個接近開關(guān) 時，稱重傳感器是在接近光柵的位置，此時需要緩慢下降。即 L= L07mm。拔銷后，光柵收縮，伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，控制稱重傳感器向相反方向運動，柱塞會跟隨光柵一起向上運動，直到柱塞彈簧處于松弛的穩(wěn)定狀態(tài)。 PLC與 PC 機(jī)之間的通信主要 采用串行異步通信，其常用的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)有 RS232C、 RS422A 和 RS485 等，在這里 主要 是 用RS232C 來 實現(xiàn)通信的。 PLC 中配有通信機(jī)制 , 一般不需用戶編程。 CP1H 系列小型 高功能 PLC(CP1HXA40DRA)的性能規(guī)格如下所示： 基本性能 ：（ 1） 處理速度：基本指令 ；特殊指令 1 2 1/O （ 2）容量： 最多 7個擴(kuò)展單元，開關(guān)量最大 320 點，模擬量最大 37路 ； 程序容量：20K 步 ； 數(shù)據(jù)容量： 32K 字 （ 3） 機(jī)型類別：本體 40 點， 24點輸入， 16 點輸出，晶體管輸出 。 90mm(H)179。在稱重傳感器主要技術(shù)指標(biāo)的基本概念和評價方法上，新舊國標(biāo)有質(zhì)的差異。 稱重傳感器的電壓輸出范圍為 0～ 30mV。 % 零點平衡 177。 稱重傳感器不能把所接受到的信號直接傳給 PLC，必須通過變送器 將接收到的壓力信號 轉(zhuǎn)換成 模擬量的 電壓信號后 通過 PLC 的模擬量輸入端口 傳給 PLC。其優(yōu)點是測量值數(shù)字化顯示，精度高，穩(wěn)定可靠，讀數(shù)直觀準(zhǔn)確。同時光柵微位移傳感器的褐色和紅色接線也要正確連接才能正常工作。幅值大于 500mv二路或四路脈沖信號，無絕對參考零位 光 源 紅外發(fā)光二極管 接收元件 組合光電二極管 工作溫度 0℃ ～ 40℃ 儲存溫度 20℃ ～ 70℃ 外形尺寸 長 *寬 *厚 =L*42*22（ mm） ,L0 測桿伸出長度。 伺服驅(qū)動器上有幾個主要端口接線，伺服驅(qū)動器的電源輸入接口，電機(jī)接口， 旋轉(zhuǎn)編碼器接口，RS232/PLC 接口。 RS232C是美國電子工業(yè)協(xié)會 E1A 制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。 RS485 用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。 PLC 一般都具有RS232， PLC 通信的系統(tǒng)整體框圖如 圖 所示： 現(xiàn)場信號輸入單元 電 源 部 件微 處 理 器 C P U編程設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信接口系統(tǒng)程序用戶程序用戶數(shù)據(jù)存 儲 器I / O擴(kuò)展接口I / O擴(kuò)展單元輸出單元驅(qū)動被控對象 圖 PLC 通信系統(tǒng)整體框圖 目前 RS232 是 PC 與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口， RS代表推薦標(biāo)準(zhǔn)， 232 是標(biāo)識號。 PC 機(jī)與 CP系列 PLC,要經(jīng)過 RS232 單元進(jìn)行連接。表 了 9針通訊的接口管腳名稱，以下是各管腳的說明： 表 RS232 的 9針通訊的接口管腳說明 舊制 J1S 名稱 新制 J1S名稱 全 稱 說 明 1 CD CD Carr1er Detect 載波 檢出，用以確認(rèn)是否收到Modem 的載波 2 RXD RD Rece1ved Data 數(shù)據(jù)輸入線 3 TXD SD Transm1tted Data 數(shù)據(jù)輸出線 4 DTR ER Data Term1nal Ready 告知數(shù)據(jù)終端處于待命狀態(tài) 5 SG SG S1gnal Ground 信號線的接地線（嚴(yán)格的說是信號線的零標(biāo)準(zhǔn)線） 6 DSR DR Data Set Ready 告知本機(jī)在待命狀態(tài) 7 RTS RS Request to Send 要求發(fā)送數(shù)據(jù) 8 CTS CS Clear to Send 回應(yīng)對方發(fā)送的 RTS的發(fā)送許可，告訴對方可以發(fā)送 9 FG SG Frame Ground 連到機(jī)器的接地線 在使用過程中，一定要注意各管腳的鏈接，不同型號的 PLC 與九針的 RS232的連接時不同的，在試驗時要選擇好相應(yīng)的 PLC 型號和 RS232 的類型。在 PLC 中有模擬 量輸入模塊 中選用 第一對模擬量輸入端子 作為模擬量信號輸入端 。傳感器由標(biāo)尺光柵、指示光柵、光路系統(tǒng)和測量系統(tǒng)四部分組成。光柵尺是由讀數(shù)頭、主尺和接口組成。因為 1mm=5000 個脈沖，所以當(dāng)知道脈沖的個數(shù)后就可以計算出位移量。其主要特點是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下 降。 ，伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈滾珠絲杠副移動10mm，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)一圈需要的脈沖數(shù)為 1000，故該系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量或者說驅(qū)動分辨率為 (一個絲 )； PLC 輸出脈沖數(shù) =長度設(shè)定值 *10。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位 。 P1n31， p1n36， p1n37為伺服電機(jī)的報警端口， p1n36 為報警公共端，接外部直流電源的 0V，而 p1n37 接 PLC 的普通輸入端口，伺服電機(jī)報警， p1n31接 PLC 的普通輸出端口，清除 伺服電機(jī)的報警。 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。 在整個供電系統(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。通過接觸器 KM 的自鎖環(huán)節(jié)可以實現(xiàn)欠電壓、失電壓保護(hù)。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，很容易被掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。標(biāo)定完之后先點擊氣缸插入墊塊，墊塊到位后，點擊靜態(tài) 1，此時開始靜態(tài)1的測量。 稱 重 傳 感 器 稱 重 變 送 器接 近 開 。 PLC把指令傳給與它相接的伺服驅(qū)動器上，通過連接的伺服驅(qū)動器來控制伺服電機(jī)，電機(jī)會把它當(dāng)前的狀態(tài)通過編碼器反饋給伺服驅(qū)動器，經(jīng)伺服驅(qū)動器分析，調(diào)整電機(jī)運行。本章主要用梯形圖和流程圖對系統(tǒng)軟件部分來進(jìn)行設(shè)計。 F UK M 1L 1 L 2 L 3 N伺 服L 1 L 2 L 3U V WM開 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 的交流電壓給開關(guān)電源 和 PLC 的交流部分 供電 。斷路器 QF上安裝的有熔斷器 FU，主要用于電路的過負(fù)