【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0/C1000H/C2020H/CVM1D 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 11 在這里根據(jù)需要，小型 PLC 就可以滿(mǎn)足我們的要求。這里選擇 CP1H 系列小型 高功能 PLC(CP1HXA40DRA)。 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(gè)擴(kuò)展單元，開(kāi)關(guān)量最大 320 點(diǎn)，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(lèi)別：本體 40 點(diǎn)， 24點(diǎn)輸入， 16 點(diǎn)輸出，晶體管輸出 。 特殊功能 ：（ 1） 軸脈沖輸出： 100kHz179。2 和 30 kHz179。2 （ 2） 軸高速計(jì)數(shù)：?jiǎn)蜗?100kHz 或相位差 50 kHz179。4 （ 3） 內(nèi)置模擬量： 4輸入， 2輸出 （ 4） 通信接口：最大 2個(gè)串行通信口（ RS232A 或 RS422/485 任選） 本體附帶一個(gè) USB編程端口 （ 5） 通信功能：上位鏈接、無(wú)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(jiǎn)易主站 。 其他功能 ： 模擬量輸入手動(dòng)設(shè)定 ； 2 位 7 段碼發(fā)光二極管顯示故障信息 ；支持歐姆龍中型機(jī) CJ1 系列高功能模塊（最大 2塊） ； 支持 FB/ST 編程，可以利用歐姆龍的 Smart FB 庫(kù) ， 與 CJ1/CS1 系列程序統(tǒng)一，可以互換。 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(xiàng)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(duì)于四個(gè)或以上的擴(kuò)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(wú) 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(biāo)準(zhǔn) 2kV(電源線(xiàn) ) 抗震動(dòng) J1S C0041標(biāo)準(zhǔn) 10～ 57Hz 振幅 57～ 150Hz 加速度畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 12 、 Y、 Z各方向 80分鐘 (時(shí)間 8分鐘 179。 次數(shù) 10次 =合計(jì) 80分 ) 抗沖擊 J1S C0041標(biāo)準(zhǔn) 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(wú)腐蝕性氣體 保存環(huán)境溫度 20～ 75℃( 電池除外 ) 電源保持時(shí)間 10ms 以上 2ms 以上 外形尺寸 150mm(W)179。 90mm(H)179。 85mm(D) 質(zhì)量 740g 以下 590g 以下 由試驗(yàn)要求，可以確定 CP1HXA40DRA的 1/O口數(shù)。首先 PLC 要控制一個(gè)伺服電機(jī)，一個(gè)光柵微位移傳感器，一個(gè)稱(chēng)重變送器，一個(gè)氣缸，為了安全考慮，還需要兩個(gè)接 近開(kāi)關(guān)和一個(gè)限位開(kāi)關(guān)至少七個(gè)元器件。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)。經(jīng)估算輸入 24 口，輸出 16口即可滿(mǎn)足輸入輸出所需端口數(shù)。這里是近距離傳輸，因此選擇開(kāi)關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)為 24V 就可滿(mǎn)足要求。 稱(chēng)重傳感器的選擇 稱(chēng)重傳感器實(shí)際上是一種將 物理 量 信號(hào) 轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。用傳感器先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)正確選用稱(chēng)重傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系 到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個(gè) 衡器 的可靠性和安全性。在稱(chēng)重傳感器主要技術(shù)指標(biāo)的基本概念和評(píng)價(jià)方法上，新舊國(guó)標(biāo)有質(zhì)的差異。傳統(tǒng)概念上，負(fù)荷傳感器是 稱(chēng)重傳感器 、測(cè) 力傳感器 的統(tǒng)稱(chēng) ，用單項(xiàng)參數(shù)評(píng)價(jià)它的計(jì)量特性。舊國(guó)標(biāo)將應(yīng)用對(duì)象和使用環(huán)境條件完全不同的 “ 稱(chēng)重 ” 和 “ 測(cè)力 ” 兩種傳感器合二為一來(lái)考慮，對(duì)試驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法未給予區(qū)分。舊國(guó)標(biāo)共有 21 項(xiàng)指標(biāo)，均在常溫下進(jìn)行試驗(yàn)；并用非線(xiàn)性、滯后 誤差 、重復(fù)性誤差、蠕變、零點(diǎn)溫度附加誤差以及額定輸出溫度附加誤差 6項(xiàng)指標(biāo)中的最大誤差，來(lái)確定稱(chēng)重傳感器 準(zhǔn) 確度等級(jí) ，分別用 、 、 表示。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 13 稱(chēng)重傳感器 能將作用在被測(cè)物體上的重力按一定比例轉(zhuǎn)換成可計(jì)量的輸出信號(hào)?？紤]到不同使用地點(diǎn)的重力加速度和空氣浮力對(duì)轉(zhuǎn)換的影響，稱(chēng)重傳感器的性能指標(biāo)主要有線(xiàn)性誤差、滯后誤差、 重復(fù)性誤差 、蠕變、零點(diǎn)溫度特性和靈敏度溫度特性等。在各種衡器和質(zhì)量計(jì)量系統(tǒng)中，通常用綜合誤差帶來(lái)綜合控制傳感器 準(zhǔn)確度 ，并將綜合誤差帶與衡器誤差帶聯(lián)系起來(lái)，以便選用對(duì)應(yīng)于某一準(zhǔn)確度衡器的稱(chēng)重傳感器。 國(guó)際法制計(jì)量組織 規(guī)定，傳感器的誤差帶 δ 占衡器誤差帶 Δ 的 70%，稱(chēng)重傳感器的線(xiàn)性誤差、滯后誤差以及在規(guī)定溫度范圍內(nèi)由于溫度對(duì)靈敏度的影響所引起的誤差等的總和不能超過(guò)誤差帶 δ 。 稱(chēng)重傳感器的電壓輸出范圍為 0～ 30mV。 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)主要有 :未受力的零點(diǎn)電壓 U0≤5mV ； 20m1n前后輸出電壓變化 范圍和受力過(guò)程中最大電壓和最小電壓變化不超過(guò) ， 即 UoeU0≤ ， UmaxUm1n≤ ； 受力過(guò)程中輸出電壓每間隔 5m1n的變化不超過(guò) 。 整個(gè)測(cè)試過(guò)程中所有輸出電壓符合以上測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) ， 則說(shuō)明傳感器精確度達(dá)到要求 ， 性能良好 ； 否則傳感器不能準(zhǔn)確反映出所受壓力 和 線(xiàn)性誤差大 ， 傳感器 就 不合格。 在此 采用拉壓 力 均可使用 的 拉壓力傳感 器 LCSS3。 LCSS3 拉壓力傳感 器采用 S型柱式作為彈性體，具有精度高、強(qiáng)度好、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)， 結(jié)構(gòu)緊湊、安裝使用方便，互換性好適用于吊鉤秤 、配料秤、包裝秤、機(jī)電結(jié)合秤等場(chǎng)合的測(cè)力 。同時(shí)可對(duì)傳感器放大處理，輸出 4～ 20mA， 1～ 5V， 0～ 5V， 0～ 10V 信號(hào)。 表 LCSS3 拉壓力傳感 器主要技術(shù)指標(biāo) 機(jī)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(biāo) ～ % 精度 靈敏度 177。 推薦激勵(lì)電壓 5～ 10V DC（推薦 10V） 最大激勵(lì)電壓 15V DC 電纜 蠕變 (30 分鐘 ) 177。 % 零點(diǎn)平衡 177。 1% 輸入阻抗 380177。 10Ω 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 14 輸出阻抗 350177。 3Ω 絕緣電阻 ≥ 5000MΩ 環(huán)境參數(shù) 安全過(guò)載 150% 極限過(guò)載 200% 工作溫度 20～ +65℃ 零點(diǎn)溫度影響 177。 %℃ 輸出溫度影響 177。 %℃ 外殼防護(hù)等級(jí) 1P65 LCSS3拉壓力傳感 器的測(cè)量范圍非常廣，量程從 50kg～ 20t。表 中所示的技術(shù)指標(biāo)是拉壓傳感器所必須具備的基本要求。 稱(chēng)重傳感器的 接線(xiàn)說(shuō)明如下：有四 根線(xiàn)，分別為紅、黃、綠、白四色，其中紅色線(xiàn) 是激勵(lì) 電源正極，黃色線(xiàn) 是輸出信號(hào)端正極，綠色線(xiàn)是激勵(lì) 電源負(fù)極，白色線(xiàn) 是輸出 信號(hào)端負(fù)極。 稱(chēng)重傳感器不能把所接受到的信號(hào)直接傳給 PLC，必須通過(guò)變送器 將接收到的壓力信號(hào) 轉(zhuǎn)換成 模擬量的 電壓信號(hào)后 通過(guò) PLC 的模擬量輸入端口 傳給 PLC。這里可以采用稱(chēng)重變送器來(lái)完成這一任務(wù)。 稱(chēng)重變送器也叫做重量變送器，是一種將物理量變換成電信號(hào)，將毫伏信號(hào)經(jīng)隔離放大轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)的變送器儀表。 一般稱(chēng)重變送器與稱(chēng)重傳感器是配套使用的 ,這里選用的稱(chēng)重變送器是BSQ2。 光柵尺的 選擇 光柵測(cè)微傳感器的種類(lèi)有很多， DKB50光柵測(cè)微傳感器，是以高精度光柵作為檢測(cè)元件的精密測(cè)量裝置。與數(shù)顯表配套，組成高精度數(shù)字化測(cè)量?jī)x器。可以代替機(jī)械式千分表、扭簧比較儀、深度尺、電感測(cè)位移和精密量塊，配以適當(dāng)?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。用于自動(dòng)化大生產(chǎn)中在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及精密儀器的位置檢測(cè)。其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量值數(shù)字化顯示，精度高，穩(wěn)定可靠，讀數(shù)直觀(guān)準(zhǔn)確。亦可把測(cè)量數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)打印出測(cè)量數(shù)據(jù)或繪出曲線(xiàn)。DKB50 光柵測(cè)微傳感器采用 50 線(xiàn) /mm 或 100線(xiàn) /mm 的光柵，輸出兩路相位差 90度 的正弦波信號(hào)或正交方波信號(hào)，供電電壓為 +5V/+12V/+24V。 主要技術(shù)參數(shù) 見(jiàn) 表 ： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 15 表 DKB50光柵測(cè)微傳感器 主要技術(shù)參數(shù) 表 兩路正弦波信號(hào) 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。177。 10% 兩路正交方波輸出 占空比 1∶ 1（177。 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(hào) B信號(hào) 線(xiàn) 色 褐 紅 綠 白 在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，選擇測(cè)量范圍為 0～ 50mm， 因此長(zhǎng) L為 50mm，那么測(cè)桿伸出長(zhǎng)度 L0 為 63mm。 A、 B 兩信號(hào)輸出端是高速脈沖輸出 ，因此，在用 PLC 控制光柵時(shí)，要注意應(yīng)用 PLC 的高速計(jì)數(shù)器功能的使用。同時(shí)光柵微位移傳感器的褐色和紅色接線(xiàn)也要正確連接才能正常工作。 這些在第三章節(jié)中將詳細(xì)講解。 伺服電機(jī)的選擇 伺服電機(jī)是指在伺服系 統(tǒng)中控制 機(jī)械元件 運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)可 用來(lái) 控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將 電壓 信號(hào)轉(zhuǎn)化為 轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速柵 距 10um(100 對(duì)線(xiàn) /毫米 )， 20um（ 50X 對(duì)線(xiàn) /毫米） 顯示分辨率 ,5um， 1um 準(zhǔn) 確 度 177。 1um, 177。 2um 重復(fù)精度 177。 1個(gè)顯示值 輸出信號(hào) 相位依次相差 90176。幅值大于 500mv二路或四路脈沖信號(hào)，無(wú)絕對(duì)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(chǔ)存溫度 20℃ ～ 70℃ 外形尺寸 長(zhǎng) *寬 *厚 =L*42*22（ mm） ,L0 測(cè)桿伸出長(zhǎng)度。 測(cè)量范圍 0～ 10 0～ 20 0～ 30 0～ 40 0～ 50（ mm） L 130 160 190 220 50（ mm） L0 23 33 43 53 63(mm) 標(biāo)準(zhǔn)配置電纜長(zhǎng)度 2 米 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 16 反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線(xiàn)性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。 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(dòng)控制系統(tǒng) ， 主要靠 脈沖 來(lái)定位，基本上可以理解 為 伺服電機(jī)接收到 1 個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn) 1 個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移 。 因?yàn)?伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的 功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖 。 這 就 和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng) 或者叫閉環(huán)， 這樣的話(huà) ，系 統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來(lái)， 就能夠很精確的 控制電機(jī) 的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的 定位，可以達(dá)到 。這里采用松下 A4 系列伺服電機(jī)。 表 松下 A4系列伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器型號(hào)、變壓器容量相匹配的選型表 M1NAS A4 電機(jī)系列 MSMA 10ZP1U MSMA 15ZP1U 額定輸出功率（ W） 1000 1500 適配驅(qū)動(dòng)器型號(hào) MDDDT1205 MDDDT2207 單相 驅(qū)動(dòng)器外形分類(lèi) 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(dòng)器有 /無(wú)）（ Kg) 機(jī)身長(zhǎng)度（制動(dòng)器有）（ mm） 200+55 205+55 上表是松下 A4 系列伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器型號(hào)、變壓器容量相匹配的選型表，在使用伺服電機(jī)時(shí)，要選擇相匹配的驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。 伺服驅(qū)動(dòng)器上有幾個(gè)主