【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 . 良好的開放性。社會(huì)化的大生產(chǎn)，使得系統(tǒng)構(gòu)成的全部軟硬仵不可能出自一家公司的產(chǎn)品，“異構(gòu)”是當(dāng)今控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)之一。開放性是指組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬仵設(shè)各。開放性是衡量一個(gè)組態(tài)軟件好壞的重要指標(biāo)。 3. 組態(tài)軟件向下應(yīng)能與低層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，向上能與管理層通信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的雙向通信。 4. 豐富的功能模塊。提供豐富的控潲功能庫，滿足用戶的測(cè)控要求和現(xiàn)場(chǎng)荽求。利用各種功能模塊，完成實(shí)時(shí)監(jiān)控 產(chǎn)生功能報(bào) 表 業(yè)示歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線、提俠報(bào)警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，易于操作，系統(tǒng)既叫適用于單機(jī)集中式控制、 DCS 分布式控制，也可以是帶遠(yuǎn)程遇信能力的遠(yuǎn)程測(cè)控系 統(tǒng)。 5. 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫。配有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，可存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，如模擬量、離散童、字符型等，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。 6. 可編程的命令語言。有可編程的命令語言，使用戶可根據(jù)自己的需要編鸞程序，蹭強(qiáng)圖形界面 。 7. 周密的系統(tǒng)安全防范，對(duì)不同的操作者，賦予不同的操作權(quán)眼，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。 8. 仿真功能．捉供強(qiáng)大的仿真功能使系統(tǒng)并行設(shè)計(jì)，從而縮短開發(fā)周期。 系統(tǒng)總設(shè)計(jì) 1. 設(shè)計(jì)思路 整個(gè)系統(tǒng)的工作原理如下：變頻電動(dòng)機(jī)帶動(dòng) V 型帶，從而帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸帶動(dòng)偏心塊傳動(dòng)，從而帶動(dòng)滑塊在滑道中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。滑塊再帶動(dòng)阻尼器往復(fù)運(yùn)動(dòng)，模擬阻尼器的工作情況。 V 型帶傳動(dòng)有利于吸收系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)。 測(cè)力傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量阻尼力， 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將阻尼力進(jìn)行信號(hào)放大和 A/D裝換，計(jì)算機(jī)將 A/D 裝換的結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線顯示，并存入數(shù)據(jù)庫。 在計(jì)算機(jī)中輸入往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率信號(hào)，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的 D/A 轉(zhuǎn)換，控制變頻器輸出不同的轉(zhuǎn)速，從而控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率。此外，系統(tǒng)的啟停也可以從計(jì)算機(jī)輸入 ，此信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的放大，從而控制變頻器，進(jìn)而控制變頻電動(dòng)機(jī)啟停轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 系統(tǒng)整體構(gòu)架 整個(gè)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 、 傳動(dòng)系統(tǒng) 、 檢測(cè)系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 四 個(gè)部分組成， 各單元 系統(tǒng) 的基本功能如下 ： 2. 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元：通過電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而為整個(gè) 系統(tǒng)提供動(dòng)力。 2. 傳動(dòng)系統(tǒng)單元：電動(dòng)機(jī)與主軸之間通過 V 型帶傳動(dòng)，從而帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而主軸帶動(dòng)偏心塊傳動(dòng)，從而帶動(dòng)滑塊在滑道中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 2. 檢測(cè)系統(tǒng)單元：傳感器的一端連接在滑塊上另一端連接在阻尼器上，通過傳感器檢測(cè)阻尼力的大小。 2. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元： 系統(tǒng)采集 單元的基本功能是 將測(cè)力傳感器檢測(cè)的實(shí)時(shí)阻尼力 進(jìn)行信號(hào)放大和 A/D 裝換，計(jì)算機(jī)將 A/D 裝換的結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線顯示，并存入數(shù)據(jù)庫。同時(shí)在計(jì)算機(jī)中輸入往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率信號(hào)，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的 D/A 轉(zhuǎn)換，控制變頻器輸出不同的轉(zhuǎn)速，從而控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率。此外，系統(tǒng)的啟 停也可以從計(jì)算機(jī)輸入，此信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的放大，從而控制變頻器，進(jìn)而控制變頻電動(dòng)機(jī)啟停轉(zhuǎn)動(dòng)。 2. 系統(tǒng)的組成部分 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元 本單元由三相鼠籠式交流異步電動(dòng)機(jī)和西門子 M440 變頻器 （如圖 所示）組成。通過兩者的連接并且變頻器采用模擬量的控制方法，從而使得電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。 變頻器 M440 的技術(shù)要求如圖 所示。接線端子功能如圖 所示。 圖 三相異步電動(dòng)機(jī)的接線圖 三相異步電動(dòng)機(jī)是三角形接線還是星形接線可由自己選擇。但是為了確保明了，成功的調(diào)試，最重要的是使在電機(jī)端子盒 中的線路圖同在 P0304 中輸入的電機(jī)額定電壓相匹配。 圖 變頻器技術(shù)規(guī)范 圖 變頻器的接線端子功能 傳動(dòng)系統(tǒng)單元 傳動(dòng)系統(tǒng)單元由兩個(gè)部分組成： V 型帶傳動(dòng)和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)組成。通過 V型帶將電動(dòng)機(jī)與主軸連接起來 ，使得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳到主軸上變成主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。V 型帶傳動(dòng)有利于吸收系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)如圖 所示。在主軸上安裝有偏心塊，偏心塊與滑塊相連接。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)偏心塊轉(zhuǎn)動(dòng)，由于偏心塊與滑塊相連接從而帶動(dòng)滑塊的來回滑動(dòng)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的作用就將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成水平移動(dòng)。 圖 傳動(dòng)系統(tǒng)單元 檢測(cè)系統(tǒng)單元 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元由四個(gè)部分組成。 A/D 轉(zhuǎn)換、 D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示與入庫、系統(tǒng)控制。如圖 所示 。 圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單元 A/D 轉(zhuǎn)換。 由于測(cè)力傳感器檢測(cè)的力將之轉(zhuǎn)化為 10V 到 10V 的電壓模擬量，EM231（ S7200 的擴(kuò)展模塊）可以將 10V 到 10V 的電壓模擬量轉(zhuǎn)化為 32020 到32020 的數(shù)字量。這樣才可以傳給 S7200 進(jìn)行處理。 D/A 轉(zhuǎn)換。由于人在計(jì)算機(jī)給定的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是個(gè)數(shù)字量，而要讓電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速就要采用模擬量調(diào)速的方式。因此，這就需要 EM232（ S7200 的擴(kuò)展模塊）將計(jì)算機(jī)給定的數(shù)字量轉(zhuǎn)化成 0V10V 的模擬量。 數(shù)據(jù)顯示與入庫。 數(shù)據(jù)的顯示就是把所測(cè)量的數(shù) 據(jù)通過實(shí)時(shí)曲線在計(jì)算機(jī)上顯示出來。這就需要組態(tài)軟件的使用。（在這里使用的是組態(tài)王） 通過組態(tài)王與Access 的配合就可以完成數(shù)據(jù)的入庫。 組態(tài)軟件主要解決的問題 1. 如何與采集、控制設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換； 2. 將設(shè)備數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)圖形畫面的各元素關(guān)聯(lián)； 3. 處理數(shù)據(jù)報(bào)警及系統(tǒng)報(bào)警； 4. 存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢； 5. 各類報(bào)表的生成和打印輸出； 6. 為使用者提供靈活、多變的組態(tài)工具，可以適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求； 7. 最終生成的應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠； 8. 具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中 ，對(duì)系統(tǒng)提供動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)采用變頻器控制， 電動(dòng)機(jī)使用變頻器的作用就是為了調(diào)速，并降低啟動(dòng)電流。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電（ DC），這個(gè)過程叫整流。把直流電（ DC）變換為交流電（ AC）的裝置，其科學(xué)術(shù)語為“ inverter” (逆變器 )。一般逆變器是把直流電源逆變?yōu)橐欢ǖ墓潭l率和一定電壓的逆 變電源。對(duì)于逆變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓可調(diào)的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要是用在三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速用，又叫變頻調(diào)速器 。 電路工作 過程 圖 變頻器控制主電機(jī)電路 合上低壓斷路器 QF QF QF3 引入電源電壓。按下啟動(dòng)按鈕 SB1， 交流接觸器 KM1 線圈得電，交流接觸器 KM1 的輔助常開觸點(diǎn)閉合從而起到自鎖的作用。同時(shí)，交流接觸器 KM1 的常開主觸點(diǎn)閉合，那么變頻器就可以得到 三相 交流電源。 需要停止時(shí)，按下按鈕 SB2， 交流接觸器 KM1 線圈失電，交流接觸器 KM1 的輔助常開觸點(diǎn) 斷開。同時(shí)，交流接觸器 KM1 的常開主觸點(diǎn)斷開，那么變頻器失電，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 緊急停止 時(shí)，按下按鈕 SB2， 交流接觸器 KM1 線圈失電，交流接觸器 KM1 的輔助常開觸點(diǎn)斷開。同時(shí)，交流接觸器 KM1 的常開主觸點(diǎn)斷開，那么變頻器失電，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 變頻