【正文】 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，伺服電機等。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)。 在此 采用拉壓 力 均可使用 的 拉壓力傳感 器 LCSS3。 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。伺服電機可 用來 控制速度，位置精度非常準確，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。 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。差動工作是同速率條件下傳輸距離遠的根本原因，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 。接收器典型的工作在 +3～ +12V與 3～ 12V。稱重變送器的 輸出端 接線是紅線 接 電源 正， 綠線 接 電源 負， 黃線 接 信號輸出 ，在與 PLC 中的模擬量輸入模塊連接 時，黃線接 1N1+，綠線接 1N1，構(gòu)成一個輸入信號回 路，向 PLC 輸入 信畢業(yè)設計（論文）專用紙 21 號 。的兩路。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。指令接頭為 50p1n，焊接時 要 注意引腳編號 。伺服驅(qū)動器的 CW和 CCW 分別接在 PLC 的 輸出端口 0 和 輸出端口 1。 開關(guān)電源可以把交流轉(zhuǎn)換成直流，有 5V、 12V、15V、 24V 等電壓等級，可以 為 系統(tǒng)中各器件 提供 所 需的直流電壓。 當?shù)竭_目標位之后拔銷，稱重傳感器來使工作。在這個過程中， 伺服電機正傳，帶動稱重傳感器 向下運動。其主要控制對象是電機，還具有低電壓釋放保護功能。其他的信號端子，如伺服報警、偏差計數(shù)清零、定位完成等可根據(jù)您的要求接入控制器構(gòu)成更完善的控制系統(tǒng) 。伺服驅(qū)動器適 是用來控制伺服電機 的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應用于高精度的定位系統(tǒng)。 伺服電機控制 電路設計 伺服電機又稱為執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用做執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電機軸上的角位移或角速度輸出。 PLC 控制光柵的電路 如 圖 所示 ： 光 柵A BD C 2 4 V+1 00 80 60 40 20 01 00 80 60 40 20 0G RN C1 10 90 70 50 30 11 10 90 70 50 30 1C O M接 地 圖 PLC 控制光柵電路圖 光柵尺是通過摩爾條紋原理，通過光電轉(zhuǎn)換，以數(shù)字方式表示線性位移量的高精度位移傳感器。電路圖如圖 ： 稱重變送器L C S S 3+綠紅白黃E +E S +S 紅綠黃1 5 V2 4 VO U T V 1 +O U T I 1 +O U T 1 O U T V 2 +O U T I 2 +O U T 2 I N 4 +I N 1 +I N 1 I N 2 +I N 2 I N 3 +I N 3 I N 4 I N A G *I N A G *P L C+2 4 VA / DD / A 圖 PLC 控制稱重傳感器電路圖 如上圖所示 稱重傳感器的輸出接稱重變送器的輸入，稱重變送器的輸出接入PLC 的模擬量輸入端口的輸入。除此之外，目前廣泛應用的還有一種 9 芯的 RS232 接口。 RS485采用半雙工 工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。 表 松下 A4系列伺服電機與驅(qū)動器型號、變壓器容量相匹配的選型表 M1NAS A4 電機系列 MSMA 10ZP1U MSMA 15ZP1U 額定輸出功率（ W） 1000 1500 適配驅(qū)動器型號 MDDDT1205 MDDDT2207 單相 驅(qū)動器外形分類 B B 額定轉(zhuǎn)矩（ Nm） 最大轉(zhuǎn)矩（ Nm） 額定轉(zhuǎn)速 /最高轉(zhuǎn)速（ rpm） 3000/5000 編碼器 光電編碼器（ 2500PPR） 質(zhì)量（制動器有 /無）（ Kg) 機身長度（制動器有）（ mm） 200+55 205+55 上表是松下 A4 系列伺服電機與驅(qū)動器型號、變壓器容量相匹配的選型表，在使用伺服電機時，要選擇相匹配的驅(qū)動器來驅(qū)動伺服電機。 A、 B 兩信號輸出端是高速脈沖輸出 ，因此，在用 PLC 控制光柵時，要注意應用 PLC 的高速計數(shù)器功能的使用。 稱重傳感器的 接線說明如下：有四 根線，分別為紅、黃、綠、白四色，其中紅色線 是激勵 電源正極，黃色線 是輸出信號端正極，綠色線是激勵 電源負極，白色線 是輸出 信號端負極。 國際法制計量組織 規(guī)定，傳感器的誤差帶 δ 占衡器誤差帶 Δ 的 70%，稱重傳感器的線性誤差、滯后誤差以及在規(guī)定溫度范圍內(nèi)由于溫度對靈敏度的影響所引起的誤差等的總和不能超過誤差帶 δ 。 次數(shù) 10次 =合計 80分 ) 抗沖擊 J1S C0041標準 147m/s2 X、 Y、 Z 各方向 3次 使用環(huán)境溫度 0～ 55℃ 使用環(huán)境濕度 10～ 90％ RH(不結(jié)露 ) 使用環(huán)境 無腐蝕性氣體 保存環(huán)境溫度 20～ 75℃( 電池除外 ) 電源保持時間 10ms 以上 2ms 以上 外形尺寸 150mm(W)179。 ③要對 PLC 的通信協(xié)議分析清楚 , 嚴格地按照協(xié)議的規(guī)定及幀格式編寫 PC機的通信程序。此時，進行拔銷。 P CC P 1 H靜 態(tài) 1 靜 態(tài) 2 數(shù) 據(jù) 采 集 安 全 設 施 圖 系統(tǒng)整體框架圖 對于一種工件在進行試驗之前需要進行一次標定，在這個實驗里可以 選擇量程為 50mm 的光柵尺。 畢業(yè)設計（論文）專用紙 6 2 PLC控制張緊器的系統(tǒng)整體設計 本章主要介紹了系統(tǒng)整體框架的設計以及各試驗的框架設計。 （ 4）表面安裝技術(shù)被采用 用于微電子技術(shù)的發(fā)展，雙列直插式封裝結(jié)構(gòu)已不再適合最新型的超大規(guī)模集成電路芯片扁平封裝電路可直接裝在印刷電路板表面，不需要插入印刷版插孔，縮短了引線長度，進一步縮小了 PLC 的體積，減小了電路的寄生電容和電感。 可編程控制器控制系統(tǒng)的設計通常包括 硬件設計和軟件設計。而來自于發(fā)動機功率驅(qū)動的其他附件，如發(fā)電機、車用空調(diào)以及水泵等，均采用附件皮帶或鏈條傳動。隨著 PLC 的出現(xiàn)及發(fā)展， PLC 的應用越來越廣泛，具有廣闊的應用前景?，F(xiàn)今國內(nèi)外研究中，位移壓 力特性測試技術(shù)在比例電磁鐵性能測試中應用較 多。 可編程序控制器是在繼電接觸器控制和計算機控制基礎上開發(fā)的工業(yè)自動控制裝置是計算機技術(shù)在工業(yè)控制領域的一種應用技術(shù)。 （ 2）縮小與工業(yè)控制計算機的差距向大規(guī)模、大容量、強功能、高速度方向發(fā)展。在此課題中 以彈簧的彈力負荷測試為主，通過張緊器工作時以柱塞彈簧為主要研究對象，來測試彈性器件的彈力負荷。 張緊器靜態(tài)試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 設計 根據(jù)油壓式張緊器的工作原理可以透徹了解張緊器的工作過程，由于 要做 張緊器靜態(tài)試驗， 所以此處不用考慮機油壓力，只用考慮靜態(tài)時的工作狀態(tài)。與試驗 1不同的是，試驗 2不需要墊塊，因此也不需要氣缸。 PC 機與 PLC 實現(xiàn)通信的條件： ①帶異步 通信適配器的 PC機與 PLC 只有滿足如下條件 , 才能互聯(lián)通信 : 帶有異步通信接口的 PLC 才能與帶異步通信適配器的 PC機互聯(lián)。4 （ 3） 內(nèi)置模擬量： 4輸入， 2輸出 （ 4） 通信接口：最大 2個串行通信口（ RS232A 或 RS422/485 任選） 本體附帶一個 USB編程端口 （ 5） 通信功能：上位鏈接、無協(xié)議通信、 NT 鏈接（ 1:N）、串行網(wǎng)關(guān)功能、串行 PLC 鏈接功能、 ModbusRTU 簡易主站 。 畢業(yè)設計（論文）專用紙 13 稱重傳感器 能將作用在被測物體上的重力按一定比例轉(zhuǎn)換成可計量的輸出信號。 %℃ 輸出溫度影響 177。177。 因為 伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的 功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖 。 RS232C一般用于 20m 以內(nèi)的通信。 RS232是為點對點通訊而設計的，其驅(qū)動器負載為 3～ 7 KW。或?qū)鞲衅鬏斎氲姆请娏哭D(zhuǎn)換成電信號同時放大以便供遠方測量和控制的信號源。這種傳感器的優(yōu)點是量程大和精度高。 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。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(zhuǎn)一圈所需要脈沖數(shù)即為 1000 個脈沖。實際運轉(zhuǎn)方向由伺服電機驅(qū)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。 KM1 是接觸器的觸點。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 。 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(guān) ？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(jié) 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(zhuǎn) ， 光 柵 和稱 重 傳 感 器 向 上 運動是 否 到 達 第 一個 接 近 開 關(guān) ？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(jié) 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(zhuǎn) ， 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(zhuǎn)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。梯形圖和功能塊圖為圖形語言，指令表和結(jié)構(gòu)文本為文字語言，功能表圖是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖。 PLC 的交流電壓 是在 100～ 240V，直流 24V。 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(zhuǎn)，推動稱重傳感器向上運動。 PLC 輸出脈沖頻率 =（速度設定值 /6） *100（ HZ）。經(jīng)過光電器件轉(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，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。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。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。 RS422 和 RS485 在19kpbs 下能傳輸 1200 米 。 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 。 2um 重復精度 177?？梢源鏅C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(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。 表 LCSS3 拉壓力傳感 器主要技術(shù)指標 機械描述 材質(zhì) 合金鋼或不銹鋼 額定載荷 100、 200、 300、 500kg； 1 20t 電氣指標 ～ % 精度 靈敏度 177。 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(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。 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。 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。 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。 油壓式張緊器工作過程可以分為以下幾步：