【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 構(gòu)靈活，不受環(huán)境的限制，有電即可組建網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)可以靈活擴(kuò)展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率，在移動(dòng)性方面可與WLAN 媲美；傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定；范圍廣；低成本；適用面廣。 臺(tái)達(dá) PLC：①、可靠性高， 抗干擾能力強(qiáng)：②、平均故障間隔時(shí)間長(zhǎng)，故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間）短；③、通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便；④、功能強(qiáng)，適用面廣；⑤、編程簡(jiǎn)單，容易掌握；⑥、減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量；⑦、體積小，重量輕，功耗低，維護(hù)方便，成本低。 因每種品牌配置不一樣，所以它的選型方式也有所差異。一般來說，我們可以根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，確定 I/O 點(diǎn)數(shù)和 I/O 點(diǎn)的類型（數(shù)字量、模擬量等），并列出 I/O 點(diǎn)清單。進(jìn)行內(nèi)存容量的估計(jì)，適當(dāng)留有余量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于一般開關(guān)量控制系統(tǒng)，用戶程序所需存儲(chǔ)器的容量等于 I/O 總數(shù)乘以 8；對(duì)于只有模擬量輸入的控制系統(tǒng)，每路模擬量需要 100 個(gè)存儲(chǔ)器字；對(duì)于既有模擬量輸入又有模擬量輸出的控制系統(tǒng)，每路模擬量需要200 個(gè)存儲(chǔ)器字 [ 10]。確定機(jī)型時(shí)，還要結(jié)合市場(chǎng)情況，考察 PLC 生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品及其售后服務(wù)、技術(shù)支持、網(wǎng)絡(luò)通信等綜合情況，選定性能價(jià)格比好一些的 PLC 機(jī)型。 前面提到綜合考慮多方面因素，我們選擇臺(tái)達(dá) PLC 來進(jìn)行本次設(shè)計(jì)。 PLC 的選型 我們本次設(shè)計(jì)是面向中小企業(yè)，基于對(duì)價(jià)格，經(jīng)濟(jì)多方面的考慮，我們最終選擇實(shí)用臺(tái)達(dá) (DVPEH2)PLC,其原因如下 ： 有兩軸輸出 ； 兩軸獨(dú)立運(yùn)行 ， 不需要插補(bǔ) [11]； 價(jià)格低廉。又本模塊主要用于帶伺服電機(jī)，用作脈沖輸出， 32 足夠，所以我們選用 DVPEH2 型 PLC， DVP06XAH2 模擬輸入 /輸出混合模塊包含可接受外部 4 點(diǎn)模擬信號(hào)輸入（電壓或電流皆可），洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 將其轉(zhuǎn)換成 12 位的數(shù)字信號(hào)。及模擬信號(hào)輸出部分接受來自 PLC 主機(jī)的2 組 12 位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，再將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 2 點(diǎn)模擬信號(hào)輸出（電壓或電流皆可）模塊內(nèi)具有 49 個(gè) CR(Controlled Register)寄存器 ［ 12］ ，每個(gè)寄存器有16 bits。 通過 DVPEH2 系列主機(jī)程式以指令 FROM/TO 來 讀寫模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)。 又根據(jù)點(diǎn)數(shù)和實(shí)現(xiàn)要求，臺(tái)達(dá) PLC 分經(jīng)濟(jì)型 (DVPES 系列）， DVPSS超小型，（當(dāng)然也是很便宜的）， DVPEH， 三大系列 ［ 13］ 。一般應(yīng)用選 DVPES 或者 SS 就行了。如果模擬量多，或者熱電阻、電偶，要選 DVPSS 系列，如果功能強(qiáng)，選擇 DVPEH 系列。 EH 作浮點(diǎn)運(yùn)算， PID 運(yùn)算，時(shí)鐘功能，高速計(jì)數(shù)和脈沖輸出，定位控制很不錯(cuò)的。 臺(tái)達(dá)還有仿 MODICON 的中大型 PLC。替代西門子 S7300 ，或者三菱 Qns， ANS， 都是不錯(cuò)的選擇。 伺服電動(dòng)機(jī) 根據(jù)工藝要求，本次設(shè) 計(jì)我們選擇電動(dòng)機(jī)只需滿足定位精度高，運(yùn)行速度快，低速運(yùn)行平穩(wěn)的基本要求，而這些要求 伺服電 動(dòng) 機(jī) 都能達(dá)到，所以我們選擇伺服電機(jī)進(jìn)行本次設(shè)計(jì)。另外，考慮轉(zhuǎn)速要達(dá)到 2021r，功率2021W，扭矩等因素，最終我們選定 A 系列伺服電機(jī)。 作用 伺服電機(jī)在封閉的環(huán)里面使用 ， 就是說它隨時(shí)把信號(hào)傳給系統(tǒng)，同時(shí)把系統(tǒng)給出的信號(hào)來修正自己的運(yùn)轉(zhuǎn) [14]。 伺服電機(jī)也可用單片機(jī)控制。 優(yōu)點(diǎn) 首先我們 了解到 伺服電機(jī)和其他電機(jī)（如步進(jìn)電機(jī)）相比 的 優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 精度：實(shí)現(xiàn)了位置，速度和力矩的閉環(huán)控制；克服了步 進(jìn)電機(jī)失步的問題； （ 2） 轉(zhuǎn)速：高速性能好，一般額定轉(zhuǎn)速能達(dá)到 2021～ 3000 轉(zhuǎn)； 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 （ 3） 適應(yīng)性：抗過載能力強(qiáng)，能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，對(duì)有瞬間負(fù)載波動(dòng)和要求快速起動(dòng)的場(chǎng)合特別適用； （ 4） 穩(wěn)定：低速運(yùn)行平穩(wěn)，低速運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生類似于步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)運(yùn)行現(xiàn)象。適用于有高速響應(yīng)要求的場(chǎng)合； （ 5） 及時(shí)性：電機(jī)加減速的動(dòng)態(tài)相應(yīng)時(shí)間短，一般在幾十毫秒之內(nèi)； （ 6） 舒適性：發(fā)熱和噪音明顯降低。 簡(jiǎn)單點(diǎn)說就是 ， 平常 我們用的 那種普通的電機(jī)，斷電后它還會(huì)因?yàn)樽陨淼膽T性再轉(zhuǎn)一會(huì)兒，然后停下。而伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)是說停 就停，說走就走，反應(yīng)極快。但步進(jìn)電機(jī)存在失步現(xiàn)象。 變頻器 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置 ，在本次設(shè)計(jì)中零件旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)我們用變頻器控制，變頻器控制需要滿足 0～ 10V。 基本原理 我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 —直 —交方式（ VVVF 變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4 個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可 控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。 變頻器的選型 變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)： （ 1） 采用變頻的目的 ， 恒壓控制或恒流控制等。 （ 2） 變頻器的負(fù)載類型 ， 如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時(shí)的方式方法。 （ 3） 變頻器與負(fù)載的匹配問題 ： 電壓匹配 ， 變頻器的額定電壓與負(fù)載洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 的額定電壓相符 ； 電流匹配 ， 普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符 ， 對(duì)于特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能 參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力 ； 轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。 （ 4） 在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。 （ 5） 變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 （ 6） 對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。 臺(tái)達(dá) HMI 觸摸屏 HMI 產(chǎn)品組成及原理 人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)單元 等，其中處理器的性能決定了HMI 產(chǎn)品的性能高低，是 HMI 的核心單元。 界 面 組 態(tài) 軟 件（ 運(yùn) 行 于 P C 機(jī) ）設(shè) 備 驅(qū) 動(dòng)處 理 器系 統(tǒng) 內(nèi) 核 軟 件（ 運(yùn) 行 于 H M I硬 件 ） 圖 21 人機(jī)界面軟件構(gòu)成 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 根據(jù) HMI 的產(chǎn)品等級(jí)不同，處理器可分別選用 8 位 、 16 位、 32 位的處理器。 HMI 軟件一般分為兩部分，即運(yùn)行于 HMI 硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于 PC 機(jī) Windows 操作系統(tǒng) 下的畫面 組態(tài)軟件 （如 JB－ HMI 畫面組態(tài)軟件）。使用者都必須先使用 HMI 的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過 PC 機(jī)和 HMI 產(chǎn)品 的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到 HMI的處理器中運(yùn)行。 H M ID O P B 1 0 S 6 1 8D V P 4 8 H PD V P 3 2 E H 0 0 M 2伺 服 電機(jī) A0 6 X A伺 服 電機(jī) B 圖 22 人機(jī)界面硬件構(gòu)成 HMI 的選型 （ 1）基本功能： 設(shè)備工作狀態(tài)顯示，指示燈、按鈕、文字、圖形、 曲線 等 數(shù)據(jù)、文字輸入操作，打印輸出 生產(chǎn)配方存儲(chǔ)，設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 簡(jiǎn)單的邏輯和數(shù)值運(yùn)算，可連接多種工業(yè)控制設(shè)備組網(wǎng) （ 2）選型指標(biāo) ： 顯示屏尺寸（一般選用 10 寸屏）及色彩（彩色），分辨率 HMI 的處理器速度性能 輸入方式：觸摸屏 畫面存貯容量 ,單位 (字節(jié) （ byte）、或是 位 （ bit） ) 通訊口種類及數(shù)量，是否支持打印功能。 另外，本設(shè)計(jì)主要針對(duì)中小企業(yè)，除了以上這些 用戶因素，我們還必須考慮到成本問題，最終我們選定臺(tái)達(dá) DOPB10S615 型屏。 PLC 資源分配 PLC 資源分配情況： （ 1）、寄存器 D 表 22 寄存器 D 名稱 定義 備注 D0～ D19 HMI 控制命令 D5 調(diào)入?yún)?shù)，保存參數(shù) D114 選定工件序號(hào) D116 工件型號(hào) D68 程序起始序號(hào) D70 運(yùn)行方式 D72 工件旋轉(zhuǎn)速度 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 D74 當(dāng)前狀態(tài) D76 電源輸出電壓 D78 錯(cuò)誤信息 D80 當(dāng)前運(yùn)行速度 D82 電源實(shí)際電壓 D84 當(dāng)前運(yùn)行位移 D86 電源輸出電流 D88 工件移動(dòng)速度 D90 工件旋轉(zhuǎn)速度 D92 D94 工件當(dāng)前位置 D96 X 移動(dòng)位移 D98 X 回零速度 D100 X 手動(dòng)速度 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 D102 X 位移當(dāng)量 D104 X 最大速度 D106 Y 回零速度 D108 Y 手動(dòng)速度 D110 Y 位移當(dāng)量 D112 Y 最大速度 D114 選定工件序號(hào) D116 輸入工件型號(hào) D126 修改工件名稱 D128 D2021~D2999 工件序號(hào)及工件型號(hào) D3001 方式 D3002 位置 mm D3004 速度 cm/min D3006 旋轉(zhuǎn) D3007 旋轉(zhuǎn)速度 Hz D3008 加熱 D3009 加熱延時(shí) s 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 D3010 主噴液 D3011 主噴液延時(shí) s D3012 輔助噴液 D3013 輔助噴液延時(shí) s D3014 功率通道 D3015 電源切換 D3021~D3035 第 2 行 D3041~D3055 第 3 行 D3061~D3075 第 4 行 D3081~D3095 第 5 行 D3101~D3115 第 6 行 D3121~D3135 第 7 行 D3141~D3155 第 8 行 D3161~D3175 第 9 行 D3181~D3195 第 10 行 D3201~D3215 第 11 行 D3221~D3235 第 12 行 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 D3241~D3255 第 13 行 D3261~D3275 第 14 行 D3281~D3295 第 15 行 D3301~D3315 第 16 行 D3321~D3335 第 17 行 D3341~3355 第 18 行 D3361~D3375 第 19 行 D3381~D3395 第 20 行 （ 2）、 M 定義 表 23 M 點(diǎn)定義 名稱 對(duì) 應(yīng) M 點(diǎn) 定義 備注 M30 連續(xù) M1 繼續(xù) M2 終止 M3 上升 M4 下降 M5 加熱 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 M6 旋轉(zhuǎn) M7 噴液 M8 輔助噴液 M9 X 回零位 M10 設(shè) X 零位 M11 M12 Y 回零位 M13 設(shè) Y 零位 M14 功率通道 1 M15 功率通道 2 M16 功率通道 3 M17 切換 A M18 切換 B M19 M20 M21 M22 M23 參數(shù)寫入 M24 M25 M26 選定工件 M27 M28 M29 存工件名 M31 M32 M33 3． I/O 分配表 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 表 24 DVP32EH00M2 (I/O 分配表 ) 輸出點(diǎn)名稱 地址 備注 輸入點(diǎn)名稱 地址 備注 脈沖量輸出 Y0 伺服零點(diǎn) X0 Y2 X10 方向輸出 Y1 正