【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 書(shū)，選擇相應(yīng)的異步電機(jī)與其連接。接線端子練好后，調(diào)試一下，看異步電機(jī)是否能正常工作，如果能，改變變頻器的輸出頻率，觀察異步電機(jī)的速度的變化。 變頻器硬件安裝 交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)使用螺釘垂直安裝，放于固定結(jié)構(gòu)體上，請(qǐng)勿倒裝、斜裝、或水平安裝。同時(shí)電器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量熱量，驅(qū)動(dòng)器安裝應(yīng)注意通風(fēng)散熱，以防止電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的周?chē)鷾囟瘸^(guò)規(guī)范值。請(qǐng)勿將各種纖維、紙片、木片或金屬碎塊等異物進(jìn)入交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或粘附於散熱風(fēng)扇上，否則可能發(fā)生火災(zāi)事故。交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的安裝尺寸如圖 16所示。 伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 電氣設(shè)計(jì) 15 圖 16 安裝尺寸圖 變頻器配線 電源一定要連接於交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的主回路電源端子 R/L1,S/L2,T/L3。如果將電源錯(cuò)誤連接於其它端子，則將損壞交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。另外應(yīng)確認(rèn)電源應(yīng)在銘牌標(biāo)示的允許電壓 /電流范圍內(nèi)。通電后如要改變接線，首先應(yīng)關(guān)掉電源，并必須注意回路直接部分濾波電容完成放電需要一定時(shí)間。為避免危險(xiǎn)，要等待充電指示燈熄滅，再用直流電壓表測(cè)試。確認(rèn)電壓值小于 25Vdc 安全電壓后，才能開(kāi)始作業(yè)，否則，由于有殘留電壓，電路短路時(shí)會(huì)發(fā)生火花，所以最好在無(wú)電壓條件下進(jìn)行作業(yè)。 VFDB 交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)配線如圖 17 所 示。 伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 電氣設(shè)計(jì) 16 圖 17 VFDB交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)配線圖 變頻器參數(shù)設(shè)置 依參數(shù)的屬性區(qū)分為 12 個(gè)參數(shù)群，使用參數(shù)設(shè)定上更容易，在大部分的應(yīng)用中，使用者可根據(jù)參數(shù)中相關(guān)參數(shù)設(shè)定，完成啟動(dòng)前的設(shè)定。 12 個(gè)參數(shù)群如下所示。 00：用戶參數(shù) 06：保護(hù)參數(shù) 01：基本參數(shù) 07：電機(jī)參數(shù) 02：操作方式參數(shù) 08：特殊參數(shù) 03：輸出功能參數(shù) 09：通訊參 數(shù) 04：輸入功能參數(shù) 10：回授控制參數(shù) 伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 電氣設(shè)計(jì) 17 05：多段速以及自動(dòng)程序運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù) 11：多組電機(jī)控制參數(shù) 結(jié)合本次設(shè)計(jì)，具體參數(shù)設(shè)定如下： ? 0100： 50 ? 0101： 50 ? 0102： 220 ? 0103： ? 0200： 00 歐姆龍?jiān)隽渴骄幋a器 編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置 。 按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類(lèi)。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。增量式編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí) ，有相應(yīng)的脈沖輸出，其計(jì)數(shù)起點(diǎn)任意設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)多圈無(wú)限累加和測(cè)量。編碼器軸轉(zhuǎn)一圈會(huì)輸出固定的脈沖，脈沖數(shù)由編碼器光柵的線數(shù)決定。需要提高分辨率時(shí)，可利用 90 度相位差的 A、 B 兩路信號(hào)進(jìn)行倍頻或更換高分辨率編碼器。 “金”字號(hào)試驗(yàn)臺(tái)使用一臺(tái)歐姆龍 E6B2CWZ6C1000P/（增量式； 24V； 1000P/R；NPN 開(kāi)路集電極）編碼器，用于讀取異步電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。 編碼器硬件安裝 E6B2CWZ6C 增量式編碼器尺寸如圖 18所示。 圖 18 E6B2CWZ6C尺寸圖 編碼器配線 表 3 編碼器配線 線色 端子名 褐色 電源（ +Vcc） 黑色 輸出 A相 白色 輸出 B相 橙色 輸出 Z相 藍(lán)色 0V 伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 電氣設(shè)計(jì) 18 注： 屏蔽線的外芯不能與內(nèi)部以及外殼連接。 A相、 B相、 Z 相都為同一回路。 通常 GND 要接到 0V，或者請(qǐng)接地。 3 控制任務(wù)的實(shí)現(xiàn) “金”字號(hào)試驗(yàn)臺(tái)主要完成在 PLC 控制下兩臺(tái)伺服電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)以及聯(lián)動(dòng)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)由人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)控。設(shè)計(jì)過(guò)程中結(jié)合實(shí)際情況，加入了交流變頻器以及編碼器。最終實(shí)現(xiàn)了由 PLC 根據(jù)編碼器采集的變頻器控制的三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)控制兩臺(tái)伺服 電機(jī)完成實(shí)際速度跟隨動(dòng)作。同時(shí)試驗(yàn)臺(tái)也可作為 PLC、變頻器、伺服單獨(dú)的試驗(yàn)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)研究。原理如圖 19 所示。 圖 19 “金”字號(hào)實(shí)驗(yàn)臺(tái)程序流程圖 上述論文中對(duì)“金”字號(hào)試驗(yàn)臺(tái)用的部分設(shè)備單獨(dú)做了介紹，以下將分別論述在整個(gè)課題研究過(guò)程中的主要通信和連接內(nèi)容，以及控制任務(wù)的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。 電源模塊 “金”字號(hào)試驗(yàn)臺(tái)共安裝有 DVPEH PLC 一臺(tái)， AB 系列伺服驅(qū)動(dòng)器兩臺(tái)， VFDB變頻器一臺(tái)，根據(jù)供電情況，“金”字號(hào)試驗(yàn)臺(tái)需要單項(xiàng) 220V 交流電、三相 380V 交流電以及 24 直流電。其中由 PLC 可以引出 24V 直流電，為了節(jié)約成本，所需的 24V 直流電由此引出。并從實(shí)驗(yàn)室電源處引用其他設(shè)備所需電源。 伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 電氣設(shè)計(jì) 19 三相異步電動(dòng)機(jī)與編碼器連接 “金”字號(hào)試驗(yàn)臺(tái)使用一臺(tái)軸頸 14mm 電機(jī)，而編碼器軸頸為 6mm，同時(shí)編碼器自帶具有緩沖功能的內(nèi)徑 6mm的塑料管。為實(shí)現(xiàn)電機(jī)與編碼器的對(duì)接。特到機(jī)電系設(shè)計(jì)制作以個(gè)聯(lián)軸器，具體尺寸如圖 20 所示。 圖 20 聯(lián)軸器尺寸圖 PLC 與增量式編碼器連接 EH 系列 PLC 的高速計(jì)數(shù)器功能實(shí)現(xiàn)編碼器計(jì)數(shù)。 EH 機(jī)種支持的高速計(jì)數(shù)器，C235C240 為程序中斷型高速計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)總頻率為 20KHz，單獨(dú)使用，計(jì)數(shù)頻率可達(dá)到 10KHz。 C241~C254 為硬件高速計(jì)數(shù)器（ HHSC）， EH機(jī)種四個(gè) HHSC（ HHSC03）， HHSC,1脈沖輸入頻率可達(dá) 200KHz， HHSC2,3 可達(dá) 20KHz（單相或 AB 相均可）， 40EH 機(jī)種HHSC0,1,2,3 都可達(dá)到 200KHz。其中 C251C254 使用 2 相 2 輸入計(jì)數(shù)模式，又稱(chēng)為 AB相模式，參考模式如表 4所示。 表 4 PLC計(jì)數(shù)器模式分配表 輸入 型式 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 C251 A B R S C252 A B R S C253 A B R S C254 A B R S A： A相輸入 B： B 相輸入 S：?jiǎn)?dòng)輸入 R：復(fù)位輸入 “金”字號(hào)實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用 C251 高速計(jì)數(shù)器，連線方式如圖 21 所示。 伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 電氣設(shè)計(jì) 20 圖 21 E6B2CWZ6C增量式編碼器接線圖 硬件高速計(jì)數(shù)器的系統(tǒng)架構(gòu) （ 1） HHSC03 均設(shè)置有由外部輸入的復(fù)位（ Reset），啟動(dòng)（ Start）的信號(hào)，同時(shí)也可通過(guò)內(nèi)部特 M， M1272/M1274/M1276/M1279 的設(shè)置，作為啟動(dòng)信號(hào)。 （ 2）使用高速計(jì)數(shù)器，若 R 及 S 的外部控制信號(hào)輸入不使用，可以利用M1264/M1266/M1268/M1270 及 M1265/M1267/M1269/M1271 設(shè)為 True，將該輸入信號(hào)的動(dòng)作關(guān)閉，而其對(duì)應(yīng)的外部輸入可再作為一般輸入點(diǎn)使用。 （ 3）使用特 M作為高速計(jì)數(shù)器， START/RESET 控制輸入，動(dòng)作會(huì)受掃描周期影響。 計(jì)數(shù)行為模式選擇 EH 的硬件高數(shù)計(jì)數(shù)器依計(jì)數(shù)模式不 同，以特 D1225D1228 設(shè)置，具有以下計(jì)數(shù)行為模式如下： 表 5 計(jì)數(shù)器模式 伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 電氣設(shè)計(jì) 21 PLC 與伺服驅(qū)動(dòng)器連接 臺(tái)達(dá) EH 系列 PLC 與 ASDAAB 系列伺服驅(qū)動(dòng)器搭配接線圖 ASDAAB 系列與 PLC 連線包括歸原點(diǎn)、寸動(dòng)、加減速時(shí)間設(shè)定、相對(duì)位置定位、絕對(duì)位置定位、監(jiān)控脈沖數(shù)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)最終是要完成伺服電機(jī)的速度跟蹤，由 PLC 輸出高速脈沖控制伺服驅(qū)動(dòng)器達(dá)到定位。結(jié)合伺服驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)接線方式，最終確定 PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器的接線如圖 22所示。 圖 22 PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器接線圖 參數(shù) 設(shè)定 ? P100=2（脈沖輸入加符號(hào)） ? P101=0（內(nèi)部位置寄存器控制模式 Pt 設(shè)定） ? P210=101（ SON 伺服啟動(dòng)，內(nèi)定值 DI1） ? P211=104（清楚脈沖計(jì)數(shù)功能，接點(diǎn)接于 DI2） ? P215=102（清除異常，接點(diǎn)接于 DI5） ? 其它相關(guān)設(shè)定： P134,P135,P136（加減速設(shè)定） 伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 電氣設(shè)計(jì) 22 人機(jī)界面與計(jì)算機(jī)及 PLC 通信 COM Port 上下載 臺(tái)達(dá)人機(jī)除了可使用 USB 上下載畫(huà)面資料外，也提供了使用 COM Port 上下載的功能。在 Screen Editor 中，可由設(shè)定模組參 數(shù)選項(xiàng)中選擇要使用 USB 或是 COM Port 上下載畫(huà)面資料。 點(diǎn)擊“ Download Port”后，會(huì)出現(xiàn) COM Port 選單，可選擇要使用哪個(gè) COM Port接收畫(huà)面資料，選擇好之后，人機(jī)便會(huì)咨詢是否要使用 Bypass 模式，選擇 NO，人機(jī)便會(huì)開(kāi)始等待電腦傳送畫(huà)面資料，此時(shí)按下軟件的下載，便可開(kāi)始下載畫(huà)面資料。 使用 USB 下載資料需要 USB 數(shù)據(jù)線，結(jié)合人機(jī)界面需設(shè)定模組參數(shù)如圖 23 所示。 圖 23 通訊參數(shù)設(shè)置 Bypass 模式 透過(guò) Bypass 模式，可以直接將電腦傳送過(guò)來(lái)的資料由人機(jī) COM 接 收，再由人機(jī)另一個(gè) COM 傳送出去。利用此功能，當(dāng)在做系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，便可直接透過(guò)人機(jī)更新控制器的程序。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)人機(jī) COM1 連接 PLC，若在程序規(guī)劃過(guò)程中需要更新 PLC 程序，并不伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 電氣設(shè)計(jì) 23 需要將連接在 COM1 的 PLC 移除，再把 PLC 接到電腦上更新程序?？梢灾苯邮褂?Bypass模式將 PLC程序透過(guò) COM2 傳到人機(jī)，再由 COM1 將 PLC 程序下載到 PLC。 點(diǎn)擊“ Download Port”后，會(huì)出現(xiàn) COM Port 選單，可選擇要使用哪個(gè) COM Port接收畫(huà)面資料，選擇好之后，人機(jī)便會(huì)咨詢是否要使用 Bypass 模式，選擇 YES,人機(jī)便會(huì)進(jìn)入 Bypass 模式。按下 CANCEL 則結(jié)束 Bypass 模式。 參數(shù)設(shè)定 根據(jù)人機(jī)界面技術(shù)手冊(cè)，“金”字號(hào)使用的人機(jī)界面需要與 PLC 通訊時(shí)需要設(shè)定一下通訊參數(shù)，以確保通訊正常。具體參數(shù)參數(shù)如圖 24 所示。 圖 24 參數(shù)設(shè)置 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 本次設(shè)計(jì)為伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求分別實(shí)現(xiàn)了伺服電機(jī)的正、反、雙伺服電機(jī)的聯(lián)動(dòng)以及伺服電機(jī)跟隨動(dòng)作。 首先電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集是由一臺(tái)增量式編碼器完成，采集到的旋轉(zhuǎn)信號(hào)經(jīng) PLC 高數(shù)計(jì)算器讀取到內(nèi)部寄存器，由于 PLC 中有四個(gè)硬件高速 計(jì)數(shù)器模塊（ HHSC03），他們分別有不同的讀寫(xiě) I/O 點(diǎn)，因此在使用過(guò)程中需要與程序編程過(guò)程機(jī)密集合，防止 I/O點(diǎn)的重復(fù)使用。 伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)模式有速度、位置以及扭矩模式，不同的模式有不同的配線方式以及參數(shù)設(shè)置。本次設(shè)計(jì)主要使用到位置模式，因此配線要嚴(yán)格按照位置模式的配線連接。調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速異常、轉(zhuǎn)向相反以及停轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，注意檢查伺服驅(qū)動(dòng)器的連線和參數(shù)設(shè)定是否準(zhǔn)確。 PLC 為伺服驅(qū)動(dòng)器提供脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的定位和定速。接線過(guò)程中一定要確保 Y0、 Y1的準(zhǔn)確連接，否則電機(jī)可能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向相反或者停轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和方向的監(jiān)控，主要是通過(guò)對(duì) PLC 程序的讀取和修改，因此在對(duì)人機(jī)界面進(jìn)行編程過(guò)程中，一定注意與 PLC 的正確通信。 同時(shí)在“金”字號(hào)試驗(yàn)臺(tái)由于設(shè)備較多，電源也用到了 380V、 220V 的交流電和 24V直流電，因此注意用電安全，保證接觸良好的同時(shí)也要防止信號(hào)間的干擾。 伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 電氣設(shè)計(jì) 24 5 總結(jié) 本次設(shè)計(jì)為伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，主要完成在 PLC 控制下，兩臺(tái)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)及聯(lián)動(dòng)動(dòng)作。經(jīng)過(guò)將近十四周的努力，最終完成了“金”字號(hào)試驗(yàn)臺(tái)的硬件安裝。經(jīng)過(guò)調(diào)試運(yùn)行，基本實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)所有要求。同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)中在“金” 字號(hào)試驗(yàn)臺(tái)加入變頻器、三項(xiàng)異步異步電機(jī)、編碼器設(shè)備。完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，也增加了設(shè)計(jì)難度，但這并沒(méi)有使我感到害怕，反而在設(shè)計(jì)過(guò)程中使我感覺(jué)到了我在一些專(zhuān)業(yè)知識(shí)上的匱乏，增加我求知的欲望，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)四年來(lái)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)而全面的總結(jié)。但我知道自動(dòng)化的知識(shí)遠(yuǎn)不止這些，相信離開(kāi)學(xué)校之后，我將繼續(xù)努力，工作的同時(shí)，繼續(xù)學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。爭(zhēng)取在自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)有所建樹(shù)。 經(jīng)過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，自己從中學(xué)到很多東西，雖然此次設(shè)計(jì)所用到的設(shè)備自己并沒(méi)有在課堂上學(xué)過(guò)，接觸到的都是些新東西，但憑著我對(duì)歐姆龍和西門(mén)子的了解， 學(xué)起臺(tái)達(dá) PLC來(lái)也很容易上手，這不僅僅是對(duì)我學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一次鞏固，也是對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的一次直接接觸，了解了自動(dòng)化設(shè)備在工業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用和安裝，同時(shí)也培養(yǎng)了自己的團(tuán)隊(duì)精神，我和自己的另一個(gè)搭檔分工合作，碰到問(wèn)題共同解決，收到了很好的效果，團(tuán)隊(duì)的力量是強(qiáng)大的，單憑一個(gè)人的力量有些事情是做不成的，同時(shí)還樹(shù)立了自己工作能力的信心，對(duì)自己以后學(xué)習(xí)、生活及工作有非常重要的影響。通過(guò)設(shè)計(jì)，提高了自己的動(dòng)手能力、全面思考問(wèn)題的能力以及把握未來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向。當(dāng)然從本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中自己也從中找出了自己缺點(diǎn)以及優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn) 是自己眼高手低，遇事想當(dāng)然，不能熟練靈活得運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)，思考問(wèn)題不全面，不能充分的結(jié)合實(shí)際，相信自己會(huì)在以后的工作及生