【文章內(nèi)容簡介】 ，通過變頻器控制電機的運行狀態(tài)。 兩個方案都能達(dá)到目標(biāo)，但是方案二比方案一更節(jié)約成本，但是在選擇變頻器時，應(yīng)該注意變頻器的功率要比兩個電機的功率和還要大，最好是一個電機功率的 。 （ 3） 遙控器的 通信方式的選擇 方案一，采用紅外通信，紅外通信是利用 950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發(fā)送端采用脈時調(diào)制（ PPM）方式，將二進(jìn)制數(shù)字信號調(diào)制成某一頻率的脈沖序列，并驅(qū)動紅外發(fā)射管以光脈沖的形式發(fā)送出去；接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號后輸出。 方案二，有線通信，遙控器與 PLC實現(xiàn)有線通信，遙控器上的信號通過電線進(jìn)入 PLC， PLC處理后再對變頻器發(fā)出信號，以實現(xiàn)電機的控制。 考慮到成本及其技術(shù)原因，認(rèn)為遙控器采用有線 控制比較合理， 遙控器可以掛在脖子上隨人移動，以方便操作，不用時可以摘下來帶走。 主電路的 設(shè)計 檢橋機電氣設(shè)計的核心，主要是 可編程控制器 ，變頻器，編碼器還有電機。通過開關(guān)按鈕，把信號輸入可編程控制器，信號經(jīng)過可編程控制器的 CPU進(jìn)行處理，根據(jù)程序，給出相應(yīng)的輸出信號，輸出信號輸送到變頻器的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、高速或低速端，從而達(dá)到控制電機的旋轉(zhuǎn)方向還有旋轉(zhuǎn)速度，再經(jīng)過機械結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)檢橋機的前進(jìn)或者后退。 如圖 ： 圖 主電路圖 斷 路器， QF,作為主電路的總開關(guān)， 能夠關(guān)合、承載和開斷正常回路條件下的電流，并能關(guān)合、在規(guī)定的時間內(nèi)承載和開斷異?；芈窏l件（包括短路條件）下的電流的開關(guān)裝置。當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時能自動切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器 式開關(guān)與過欠熱繼電器等的組合。 電源變壓器， 把 220V 的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?24V的直流電， DC24V 介入可編程控制器的 24V和 端子中。 FX系列 PLC基本單元自帶 DC24V電源 ,FX 系列的輸入信號一般采用 DC24V,給可編程控制器的輸出端子上的指示燈、蜂鳴器還有交流接觸器提供電源，雖然可編程控制器有電源可以提供，但是考慮到功耗問題，需要提供 DC24V電源 。 交流接觸器 KM0，為了實現(xiàn)停止這個功能，檢橋機在檢測到橋梁有問題的地方，可以按停止按鈕，讓檢橋機停止下來，方便工作人員進(jìn)行檢修。停止按鈕是一個常閉 開關(guān)，一旦斷路器一得電，停止按鈕就得電，根據(jù)程序運行，對于的輸出線圈就得電，這樣在主電路上的交流接觸器就會閉合，如果按下停止按鈕，輸入就沒信號，對于的輸出線圈也就不得電，主電路上的交流接觸器也就斷開。換句話說，在斷路器一得電的情況下，交流接觸器就閉合。停止按鈕按下時，交流接觸器斷開，達(dá)到停止功能。 急停功能，考慮到電路不斷斷電，對可編程控制器還有變頻器性能影響，主要是靠程序來實現(xiàn)，急停按鈕是常閉開關(guān)按鈕，當(dāng)急停按鈕按下時， 通過程序，然所有輸入還有輸出全部置位，從而達(dá)到急停功能目的。 元件表與電 器柜布置 檢橋機電氣設(shè)計元件表，如表 所示 表 元件表 元件 個數(shù) 型號 PLC 1 FX2n48mr 變頻器 1 編碼器 2 E6B2CWZ6C/1000P 鼠籠電機 2 1KW 急停開關(guān)按鈕 1 XB2BS542 常開開關(guān)按鈕 2 XB2BW3361/ZB2BE101C 一個綠色 一個白色 常閉開關(guān)按鈕 1 XB2BA42/ZB2BE102C 紅色 斷路器 1 DZ47LE3P+NC20 熱繼電器 2 JB3620 變壓器 1 S5024V 行程開關(guān) 4 凱昆 KACON ZXM103 LED二色燈 1 DC24V 紅色與綠色 +蜂鳴器 熔斷器 1 長虹牌 FS101 DC24V 檢橋機電氣設(shè)計電氣安裝圖，如圖 圖 電氣安裝圖 小結(jié) 本章主要是介紹檢橋機的電氣設(shè)計。根據(jù)機構(gòu)的電氣設(shè)計要求，對檢橋機進(jìn)行工作分析，明確機構(gòu)的 設(shè)計的核心，確定機構(gòu)的研究方向，擬定方案進(jìn)行選擇，最終設(shè)計出電氣的原理圖，再更加元器件表格，設(shè)計出電氣安裝圖。 電氣原理圖的核心是可編程控制器，變頻器，編碼器還有電機。通過開關(guān)按鈕，把信號輸入可編程控制器，信號經(jīng)過可編程控制器的 CPU進(jìn)行處理，根據(jù)程序，給出相應(yīng)的輸出信號，輸出信號輸送到變頻器的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、 高速或低速端，從而達(dá)到控制電機的旋轉(zhuǎn)方向還有旋轉(zhuǎn)速度，再經(jīng)過機械結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)檢橋機的前進(jìn)或者后退。 第三章 可編程控制器 可編程控制器概述 可編程程序控制器 (Programmable Controller)是以微處理器為核心，綜合計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的計算機控制系統(tǒng)。它采用可編程序的存儲器，能夠執(zhí)行邏輯控制、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作功能，并通過開關(guān)量、模擬量的輸入和輸出完成各種機械或生產(chǎn)過程的控制。它具有豐富的輸 入、輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力，其硬件需根據(jù)實際需要選配，軟件則需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計。因為早期的可編程序控制器在功能上只能進(jìn)行邏輯控制，因此也稱為PLC(programmable Logic controller)，即是可編程邏輯控制器。隨著計算機計數(shù)的發(fā)展，開始采用微處理器 (Microprocessor)作為可編程序控制器的中央處理單元，從而擴(kuò)大了可編程序控制器的功能，現(xiàn)在的可編程序控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，也可以對模擬量進(jìn)行控制。 PLC 自問世以來，經(jīng)過 20 年的發(fā)展，己經(jīng)成為最受歡迎的工業(yè)控制類 產(chǎn)品。它之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動化的客觀需求外，還有許多獨特的優(yōu)點。它較好的解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。 PLC 的組成及各部分作用 PLC的硬件系統(tǒng)由基本單元、 I／ 0擴(kuò)展單元及外部設(shè)備組成。 1．微處理器 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程 器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、 I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入 I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O映象區(qū)的各 輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 為了進(jìn)一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，近年來對大型可編程邏輯控制器還采用雙 CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 2．存儲器 PLC配有兩種存儲器：系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器存放系統(tǒng)程序，用戶 存儲器用來存放用戶編制的控制程序。 CMOS RAM 是一種可以進(jìn)行讀寫操作的隨機存儲器，存放在其中的用戶程方便地進(jìn)行修改，它是一種高密度、低功耗、價格便宜的半導(dǎo)體存儲器， 可電池作為備用電源，一旦失電，即可用鋰電池供電，以保持 RAM 中的內(nèi)容。 電 池的使用壽命一般為 5～ 10 年，若經(jīng)常帶負(fù)載可維持25年左右。 EPROM、 EEPROM都是只讀存儲器，常用來存放系統(tǒng)程序和需要長久保存的用戶程序。 EPROM 稱為可擦除的可編程序只讀存儲器，在紫外線連續(xù)照射20min后，就可將 EPROM 中的內(nèi)容消除，加高電平 (12． 5V或 24V)，可把程序?qū)懭氲?EPRoM 中。 EEPROM 稱作電可擦除的可編程序只讀存儲器，除可用紫外線擦除外，還可用電擦除，是近年來廣泛使用的一種只讀存儲器，它不需要專用寫入器而只需用編程器就能方便地對所存儲的內(nèi)容實現(xiàn)“在線修改”，所寫入的數(shù)據(jù)內(nèi)容能在徹底斷電的情況下保持不變。 3．輸入腧出 (I/O)部件 輸入部件和輸出部件也稱為輸入 /輸出單元或輸入 /輸出模塊。實際生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的輸入信號多種多樣，信號電平各不相同，而 PLC所能處理的信號只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，因此必須通過輸入模塊將這些信號轉(zhuǎn)換成 CPU能夠接收和處理的標(biāo)準(zhǔn)電平信號。同樣，外部執(zhí)行元件如電磁閥、接觸器、繼電器等所需的控制信號電平也千差萬別，亦必須通過輸出模塊將 CPU輸出的標(biāo)準(zhǔn)電平信號轉(zhuǎn)換成這些執(zhí)行元件所能接收的控制信號。 所以，輸入 /輸出模塊實際上是 CPU 與現(xiàn)場輸入輸出設(shè)備之間的連接部件，起著 PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信息的作用。為提高抗干擾能力，一般的輸入 /輸出模塊都有光電隔離裝置。在數(shù)字量 I/O 模塊中廣泛采用由發(fā)光二極管和光電三極管組成的光電耦合器，在模擬量 I/O 模塊中通常采用隔離放大器。來自工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的輸入信號經(jīng)輸入模塊進(jìn)入 PLC。這些信號有的是數(shù)字量，有的是模擬量；有的是直流信號，有的是交流信號。使用時要根據(jù)輸入信號的類型選擇合適的輸入模塊。由 PLC產(chǎn)生的輸出控制信號經(jīng)過輸出模塊去驅(qū)動負(fù)載，如電動機的起停和正反 轉(zhuǎn)、閥門的開閉、設(shè)備的移動、升降等。和輸入模塊相同，與輸出模塊相接的負(fù)載所需的控制信號有的是數(shù)字量，有的是模擬量；有的是交流，有的是直流。因此，同樣需要根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇合適的輸出模塊。 PLC具有多種 I/O模塊，常見的有數(shù)字量 I/O模塊和模擬量 I/O模塊，以及快速響應(yīng)模塊、高速計數(shù)模塊、通信接口模塊、溫度控制模塊、中斷控制模 塊、 PID 控制模塊和位置控制模塊等種類繁多、功能各異的專用模塊和智能 l/O模塊。 I／ O 模塊的類型、品種與規(guī)格越多， PLC 系統(tǒng)的靈活性越好； I／ O 模塊的 I／ O容量越大， PLC系統(tǒng)的適應(yīng)性越強 。 4．電源部件 可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。 PLC的電源部件有很好的穩(wěn)壓措施，因此對外部電源的穩(wěn)定性要求不高，一般允許外部電源電壓的額定值在 +lO％～一 15％的范圍內(nèi)波動。 PLC配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源的電源模塊，用來將外部供電電源轉(zhuǎn)換成供 PLC 部的 CPU、存儲器和 I／ O 接口等電路工作所需的直流電源。小型 PLC 的電源往往和 CPU單元合為一體，大中型 PLC 都有專用電源部件。有些 PLC的電源部件還能向外提供直流 24V穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電，避免由于外部電源污染或不合格電源引起的故障。為防止在外部電源發(fā)生故障的情況下， PLC內(nèi)部程序和數(shù)據(jù)等重要信息的丟失， PLC還帶有鋰電池作為后備電源。 5．編程器 編程器是 PLC的最重要的外圍設(shè)備，也是 PLC不可缺少的一部分。它不僅可以寫入用戶程序，還可以對用戶程序進(jìn)行檢查、修改和調(diào)試，以及在線監(jiān)視 PLC的工作狀態(tài)。它通過接口與 CPU聯(lián)系，完成人機對話。編程器一般分為簡易編程器和圖形編程器兩類。簡易編程器功能較少，一般只能用語句表形式進(jìn)行編 程，通常需要連機工作。簡易編程器使用時直接與 PLC 的專用插座相連接，由 PLC提供電源。它體積小，重量輕，便于攜帶，適合小型 PLC使用。圖形編程器既可以用指令語句進(jìn)行編程，又可以用梯形圖編程；既可連機編程又可脫機編程，操作方便，功能強，有液晶顯示的便攜式和陰極射線式兩種。圖形編程器還可與打印機、繪圖儀等設(shè)備連接，但價格相對較高。通常大中型 PLC多采用圖形編程器。目前，很多 PLC都可利用微型計算機作為編程工具，只要配上相應(yīng)的硬件接口和軟件包，就可以用包括梯形圖在內(nèi)的多種編程語言進(jìn)行編程。 6．其他外部設(shè)備 (1)外部存儲器 外部存儲器是指磁帶或磁盤，工作時可將用戶程序或數(shù)據(jù)存儲在盒式錄音機的磁帶上或磁盤驅(qū)動器的磁盤中，作為程序備份。當(dāng) PLC內(nèi)存中的程序被破壞或丟失時，可將外存中的程序重新裝入。 (2)打印機 打印機用來打印帶注釋的梯形圖程序或指令語句表程序以及打印各種報表等。在系統(tǒng)的實時運行過程中，打印機用來提供運行過程中發(fā)生事件的硬記錄， 如記錄 PLC系統(tǒng)運行過程中故障報警的時間等。這對于事故分析和系統(tǒng)改進(jìn)是非常有價值的。 (3)EPROM寫入器 EPROM寫入器用于將用戶程序?qū)懭?EPROM 中。同一 PLC系統(tǒng)的各 種不同應(yīng)用場合的用戶程序可分別寫入不同的 EPROM中去，當(dāng)系統(tǒng)的應(yīng)用場合發(fā)生改變時，只需更換相應(yīng)的 EPI 的 M芯片即可。 7． I/O擴(kuò)展單元 I/O擴(kuò)展單元用來擴(kuò)展輸入、輸出點數(shù)。當(dāng)用戶所需的輸入、輸出點數(shù)超過PLC 基本單元的輸入、輸出點數(shù)時，就需要加上 I/O。展單元來擴(kuò)展，以適應(yīng)控制系統(tǒng)的要求。 PLC 的工作原理 PLC靠執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)控制要求。在存儲器中設(shè)置輸入映像寄存器區(qū)和輸出映像寄存器區(qū)，分別存放執(zhí)行程序之前的各輸入狀態(tài)和執(zhí)行過程中各結(jié)果的狀態(tài)。 PLC對用戶程序的執(zhí)行是以循環(huán)掃描方式進(jìn) 行的。掃描從第 0 號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲地址號遞增的方向順序逐條掃描用戶程序，也就是順序執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束，即完成一個掃描周期，然后再從頭開始執(zhí)行用戶程序，并周而復(fù)始地重復(fù)。由于 CPU的運算處理速度很高，使得從外觀上看