【文章內(nèi)容簡介】 1上的運行速度由驅(qū)動M1電機的轉(zhuǎn)速決定，電機的轉(zhuǎn)速是由變頻器決定。變頻器輸出給電機的轉(zhuǎn)速由人為給定，通過人機界面的觸摸屏就可以設(shè)定變頻器的頻率，從而實現(xiàn)對皮帶機M1速度的控制。三臺皮帶機以及往復(fù)運行輔料機、鋪料皮帶機的電機轉(zhuǎn)速均是變頻器輸出，同時都可以通過觸摸屏設(shè)定它們的頻率，對于步進電機這里同樣可以通過觸摸屏來設(shè)定它的脈沖，即PWM的設(shè)置。控制要求說明三臺皮帶機完成的功能是將散料原料進行長距離輸送，鋪料皮帶機的功能則是將散料原料撒落達到鋪料目的。正常的控制方式都是最后一級電機開始順序起動，逆序停止，這樣就避免了原料在設(shè)備內(nèi)皮帶機上以及鋪料機內(nèi)的滯留，導(dǎo)以及對下一批不同比例及不同種類原料造成的可能影響。如果是在非正常情況下，設(shè)備故障或者設(shè)備發(fā)生人員安全事故時則需要按下急停按鈕，此時，設(shè)備全部停止，待問題解決后，可通過按動各手動按鈕來清除原來滯留在皮帶機上以及鋪料機內(nèi)的原料，再重新恢復(fù)生產(chǎn)。鋪料機由鋪料機皮帶及鋪料往復(fù)機以及鋪料機內(nèi)部的絲桿構(gòu)成，鋪料機負(fù)責(zé)將前道工序輸送過來的物料進行均勻的平鋪。鋪料機上的皮帶機接受物料，往復(fù)運行裝置可將運行的皮帶機循環(huán)往復(fù)運行。由于整個皮帶機的往復(fù)運動在往復(fù)的過程中有延遲導(dǎo)致所鋪的物料在兩端形成堆積。本次設(shè)計中采用較為合理而又具有一定技巧性的控制方式處理這個問題，避免堆積情況的出現(xiàn)。具體做法為：控制模式一將6個接近開關(guān)分別安裝在往復(fù)運行輔料機絲桿的兩側(cè)，每一邊三個接近開關(guān)，如圖37所示。初始位定在圖中1位置，起動后運行到6位置后返回，返回運行到2位置后返回，返回運行到5位置后返回，返回運行到3位置后返回，返回運行到4位置后返回到初始位置，然后繼續(xù)以上的循環(huán)，直到停止后往復(fù)運行輔料機回到初始位置。為了避免運行過程中出現(xiàn)意外，在絲桿兩頭各加了個限位開關(guān)，起保護作用。限位停止限位停止4 5 61 2 3圖37 控制模式一工作流程控制模式二將接近開關(guān)安裝在有步進電機傳動的絲桿上。絲桿上的螺紋加工成不同的螺旋方向，當(dāng)絲桿正轉(zhuǎn)，接近開關(guān)同時向前中間運動，往復(fù)點收縮；當(dāng)絲桿反轉(zhuǎn)位置開關(guān)同時向兩端運動，導(dǎo)致鋪料的行程增加，如圖339所示。鋪料機皮帶每碰到一次行程開關(guān)就換向運行，啟動模式二后步進電機動作，步進電機驅(qū)動的絲桿為兩端不同的螺旋方向，螺距為10mm，每次每個限位開關(guān)動作為25mm，2個限位開關(guān)相對距離運動約50mm，步進電機為2相步進電機，設(shè)步進電機正轉(zhuǎn)為限位開關(guān)向外側(cè)運動，當(dāng)步進電機正傳到限位開關(guān)位置時即返回，此時步進電機反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)運行到另一側(cè)限位開關(guān)位置時即返回正傳。直到停止后，步進電機停在初始位置7位置。同時為了保護步進電機，安裝了限位開關(guān)。脈沖由Y0輸出，Y0是由PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器D305來設(shè)置脈沖周期的和D306來設(shè)置脈沖脈寬的，可以通過觸摸屏來賦值，那么每次正轉(zhuǎn)的動作時間和反轉(zhuǎn)的動作時間是可調(diào)的。左右滑塊限位開關(guān)圖38 模式二運行狀態(tài)步進電機起動后兩個滑塊相反運動，各自接觸到位置開關(guān)后反向運行。移動范圍圖39 模式二鋪料機運行范圍示意第4章 電路設(shè)計 主電路的設(shè)計 面板的設(shè)計根據(jù)設(shè)計的元件布置圖安裝接線后，制作控制模塊與功能模塊面板，如圖41所示。 圖41（a） 控制模塊 圖41（b） 功能模塊工作臺面板如圖42所示。由于本次設(shè)計采用的控制面板，是通用的模板，部分電氣元件沒用使用到。圖42 工作臺面板 主電路的設(shè)計 本次設(shè)計有5V和24V的直流電源，如圖43所示，5V的電源主要用于給步進電機使用，24V的電源主要用于控制信號使用。圖43 電源電路 皮帶機M皮帶機M皮帶機M鋪料機皮帶M往復(fù)運行鋪料機電路為使用變頻器并且通過PLC與變頻器通信控制電機運行的電路，如圖44所示。圖44（a） 電機電路1圖44（b） 電機電路2圖44（c） 電機電3 通信控制電路設(shè)計 PLC與變頻器通信模塊的聯(lián)接H1U/H2U系列PLC COM1 硬件為RS485，接口為接線端子，接口如圖45所示。 圖45（a） H1U/H2U系列PLC RS485接線端子 圖45（b）接線端子實物COM1與其它設(shè)備通信連接方式：通過接線端子，現(xiàn)場配線。兩串口若通過RS485通信，均只支持半雙工通信模式 通訊卡（MD32MBS）使用說明匯川公司通訊卡是為MD320系列變頻器提供遠程串行口通訊功能而專門研制。功能說明通訊卡分為 RS232 通訊接口卡和RS485 通訊接口卡，為匯川公司MD320 變頻器專用擴展卡，可分別提供RS232 和RS485兩種通訊模式，其兩者的電氣參數(shù)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，用戶可根據(jù)需要選擇RS232通訊卡或RS485通訊卡，以實現(xiàn)遠程串口方式控制變頻器運行及參數(shù)設(shè)定等功能。本次設(shè)計中選用RS485通訊卡，如圖46所示。圖46 RS485通訊卡RS485通訊卡使用說明物理結(jié)構(gòu)及連線方式如圖47所示。RS485通訊卡提供兩種連線方式，兩種方式是相通的，可以根據(jù)需要自行選擇通訊線連接。圖47 RS485信號定義根據(jù)PLC和變頻器通信模塊的相關(guān)說明，設(shè)計中采用如圖48所示的接線方式，其中FX CPU這里選用COM1口，按照一主機多從自機方式，并聯(lián)方式連接。圖48 RS485接線方式網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖49所示。 觸摸屏 1站 2站 3站 4站 5站 雙絞線 120Ω電阻 1nF電容 CPU 通信線圖49 PLC與變頻器組成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? PLC配置設(shè)計內(nèi)部等效電路和外部配線 PLC內(nèi)置有開關(guān)狀態(tài)檢測電源（DC24V），只需接入若干接點開關(guān)信號即可，若要連接有源晶體管傳感器的輸出信號，需OC輸出方式信號。PLC信號輸入及內(nèi)部等效電路如圖410所示，電路與PLC內(nèi)部電路通過接線端子進行連接。圖412所示為漏型輸入接法，“S/S”端子和“24V”端子短接。圖410 PLC信號輸入及內(nèi)部等效電路設(shè)計中采用的是NPN型的接近開關(guān)，如圖411所示，所以我們采用的是漏型輸入接法。圖411 NPN型接近開關(guān)其中一個接近開關(guān)的接法如圖412所示.。圖412 漏型輸入接法 步進電機的控制設(shè)計步進電機的結(jié)構(gòu)圖和實物分別如圖413和414所示。 圖413 步進電機結(jié)構(gòu) 圖414 步進電機實物步進電機驅(qū)動器的接線圖以及觸摸屏電路的接線圖如圖415所示。圖415 步進電機驅(qū)動器的接線圖圖416 步進電機驅(qū)動器實物步進電機驅(qū)動器電路設(shè)計步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗一點講：當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進角）。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。保持轉(zhuǎn)矩是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。本次設(shè)計選用的步進電機驅(qū)動器的型號為BL320,而且內(nèi)部的光電耦合使用的是5V電源。這里使用的匯川PLC型號為H2U1616MT，晶體管輸出型。考慮到PLC輸出的內(nèi)部等效電路如圖417所示：圖417 PLC輸出內(nèi)部等效電路同時也考慮到步進電機驅(qū)動器內(nèi)部脈沖控制信號和方向控制信號如圖418所示:圖418 步進驅(qū)動器控制信號1234 圖418 步進驅(qū)動器實物接線最終確定PLC的Y0、Y1輸出端口與步進電機驅(qū)動器脈沖和方向信號控制端口的接線方式如圖4