【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 率、P是磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)、n的單位是：每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。根據(jù)此式我們知道，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與磁極數(shù)和使用電源的頻率有關(guān)，為此，控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有兩種方法：改變磁極法；變頻法。以往多用第一種方法，現(xiàn)在則利用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的無級(jí)變速控制。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與繞組中電流的相序有關(guān)。相序A、B、C順時(shí)針排列，磁場(chǎng)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，若把三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)，例如將B相電流通入C相繞組中，C相電流通入B相繞組中，則相序變?yōu)椋篊、B、A，則磁場(chǎng)必然逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。利用這一特性我們可很方便地改變?nèi)嚯妱?dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條（鼠籠條）將切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流又與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力，電磁力產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向以n1的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來。一般情況下，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n1低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n。因?yàn)榧僭O(shè)n和n1相同，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就不會(huì)切割磁力線，也就不會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n1必然小于n。為此我們稱三相電動(dòng)機(jī)為異步電動(dòng)機(jī)。 相對(duì)于本分揀系統(tǒng)設(shè)置要求我選用浙江省瑞安市金龍調(diào)速電機(jī)廠生產(chǎn)的YS系YS 8024型號(hào)三相異步電動(dòng)機(jī)。它按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造，具有高效、節(jié)能、噪聲低、振動(dòng)小、壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)，采用B級(jí)絕緣，外殼防護(hù)等級(jí)為IP44，冷卻方式為IC411，額定電壓為380V，額定頻率為50Hz，額定功率為750W。 空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)是本材料分揀系統(tǒng)裝置中不可缺少的部分 ，它是將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置?？諝鈮嚎s機(jī)的種類很多，按工作原理可分為容積型壓縮機(jī)和速度型壓縮機(jī)。容積型壓縮機(jī)的工作原理是壓縮氣體的體積，使單位體積內(nèi)氣體分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力；速度型壓縮機(jī)的工作原理是提高氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度，使氣體分子具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，從而提高壓縮空氣的壓力。 空氣壓縮機(jī)的選擇主要依據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力和流量。氣源的工作壓力應(yīng)比氣動(dòng)系統(tǒng)中的最高工作壓力高20%左右，因?yàn)橐紤]供氣管道的沿程損失和局部損失。如果系統(tǒng)中某些地方的工作壓力要求較低，可以采用減壓閥來供氣?？諝鈮嚎s機(jī)的額定排氣壓力分為低壓（~）、中壓（~10MPa）、 高壓（10~100MPa）和超高壓（100MPa以上）。，產(chǎn)品性能優(yōu)越，效率高，運(yùn)行可靠。主要是因?yàn)樗w積少、重量輕、結(jié)構(gòu)精密、運(yùn)動(dòng)部件少、無磨損。此外還有： （1）安裝簡(jiǎn)單 產(chǎn)品出廠時(shí)，機(jī)器內(nèi)已添加足量的專用油，所以安裝就位，就可以自動(dòng)運(yùn)行。 （2）節(jié)省電力 機(jī)器的操控是由系統(tǒng)伍自動(dòng)調(diào)節(jié)，大幅 減少運(yùn)行耗電量達(dá)60%真正做到高效節(jié)能。 （3）節(jié)省易耗品特殊設(shè)計(jì)的雙柱形油氣罐，罐內(nèi)構(gòu)筑多個(gè)立面，使油氣混合氣體在罐內(nèi)經(jīng)數(shù)次 分離但又不產(chǎn)生城市降，減小油霧，延長(zhǎng)加油周期和油霧分離器的使用時(shí)間，使用權(quán)其能長(zhǎng)時(shí)間輸出含油量低于3PPM的壓縮空氣。（4）超級(jí)潤(rùn)滑油特殊配方和添加劑合成的GLX系列空氣壓縮機(jī)開發(fā)的超級(jí)潤(rùn)滑油，客觀存在的潤(rùn)滑性能，密封性能，冷卻性能，降噪和防腐蝕等方面都有良好表現(xiàn)，在高溫時(shí)的熱穩(wěn)定性和抗氧化性使渦輪壓縮機(jī)在各種高溫、高壓、超負(fù)載實(shí)驗(yàn)中都能保持最佳狀態(tài)。第4章 基于PLC的材料分揀系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì)本課題是關(guān)于材料分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用可編程序控制器對(duì)分揀部分進(jìn)行控制。最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置。它們的運(yùn)行方式是不同的：繼電器控制裝置采用硬接線邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)在繼電器控制線路的那個(gè)位置會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的串行運(yùn)行方式，即如果一個(gè)邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的程序中所有的觸點(diǎn)（包括起常開或常閉觸點(diǎn)）不會(huì)立即動(dòng)作，必須等到掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。而用戶最常用的編程語(yǔ)言就是梯形圖，梯形圖就是從繼電器控制電路圖演變而來，以圖形符號(hào)及其相互之間的相互關(guān)系表示相互關(guān)系。梯形圖編程是各種PC通用的方式。盡管各種PC的指令系統(tǒng)以及指令的助記符不完全相同，但梯形圖的設(shè)計(jì)方法基本上是相同的。首先，梯形圖按自上而下，從左至右的順序排列，每個(gè)繼電器為一個(gè)邏輯行，即一層階梯。沒一邏輯行起于左母線，終于右母線。繼電器線圈與右母線直接相連接，不能在繼電器線圈與右母線之間連接其它元素。梯形圖中，一般情況下，某個(gè)編號(hào)的繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器的接點(diǎn)則可無限引用，既可是常開接點(diǎn)，也可是常閉接點(diǎn)。輸入繼電器的線圈由輸入點(diǎn)上的外部輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)。因此，梯形圖中輸入繼電器的接點(diǎn)用以表示對(duì)應(yīng)點(diǎn)的輸入信號(hào)。語(yǔ)句編程也是各種PC通用的編程方式。通常是根據(jù)梯形圖來進(jìn)行語(yǔ)句表編程。由于PC的指令比較簡(jiǎn)單，所以語(yǔ)句表編程比較簡(jiǎn)單。首先，對(duì)梯形圖的的并列支路編程時(shí)，先上后下、先左后右。其次，在較復(fù)雜的梯形圖中，常遇到幾個(gè)邏輯組相串聯(lián)或相并聯(lián)的情況，其邏輯運(yùn)算比較復(fù)雜，編程時(shí)需用接點(diǎn)組的串、并聯(lián)指令，這時(shí)需要使用堆棧?？删幊炭刂破鬟\(yùn)行時(shí)，在系統(tǒng)程序的監(jiān)視下，按常規(guī)的順序?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)任務(wù)進(jìn)行查詢、判斷和執(zhí)行，CPU每一個(gè)時(shí)刻只能執(zhí)行一個(gè)操作，隨著時(shí)間延伸，一個(gè)動(dòng)作接一個(gè)動(dòng)作順序執(zhí)行，這種分時(shí)操作過程稱為掃描。掃描過程周而復(fù)始的不斷循環(huán)。一個(gè)掃描過程稱為掃描周期。在一個(gè)掃描周期內(nèi)，前面執(zhí)行的結(jié)果，馬上就可被后面的將要執(zhí)行的任務(wù)所用。 材料分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖本課題要求實(shí)現(xiàn)三種物料的分揀，分別是鐵質(zhì)物料、鋁質(zhì)物料、紅色物料等。本系統(tǒng)采用可編程控制器來控制分揀系統(tǒng)裝置。系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，第一個(gè)光電傳感器首先檢測(cè)進(jìn)料槽有無物料，若有開始上料（我設(shè)置的是每3秒一次把物料推上傳送帶），之后啟動(dòng)傳送帶（系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)延遲1秒工作）。傳送帶啟動(dòng)后，物料到達(dá)第一個(gè)電感傳感器傳感器開始檢測(cè)，若是鐵塊，推下，不是繼續(xù)前行。到達(dá)第二個(gè)電容傳感器時(shí)又開始檢測(cè)，若是鋁塊，推下，不是繼續(xù)往前傳送，到達(dá)第三個(gè)顏色傳感器，開始檢測(cè)，若是帶有顏色的物塊，推下，沒有繼續(xù)前行。第四個(gè)傳感器是備用傳感器，它主要起到把前面漏揀的物料分揀下來，只要有物塊就推下。這是一個(gè)循環(huán)過程。若第一個(gè)光電傳感器沒檢測(cè)到物料，則斷電延時(shí)器開始記時(shí)，到一周期后斷電，整個(gè)系統(tǒng)停止。直至檢測(cè)下料槽的光電傳感器檢測(cè)到物料時(shí)才會(huì)啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)重新開始工作，進(jìn)行物料分揀。以下是我對(duì)于以上設(shè)計(jì)思路來進(jìn)行軟件程序設(shè)計(jì)的。分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖41所示。開 始有料否？ ？上料上料分 揀傳 送 帶分 揀分 揀開 始 記 時(shí)傳送帶停止分 揀有鐵塊嗎？有鋁塊有 顏 色有物塊是否傳送帶運(yùn)行?否是 圖41 材料分揀系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖 分揀系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)根據(jù)要求，利用PLC 的基本邏輯指令來實(shí)現(xiàn)分揀系統(tǒng)的控制程序編程。一、首先是進(jìn)料槽控制部分開始工作時(shí)，如果進(jìn)料槽有待分揀的物料，則進(jìn)料槽的光電傳感器就接受到信號(hào)，然后把信號(hào)傳送給PLC。PLC通過控制電磁閥來控制氣缸推手把物料推入傳送帶。本設(shè)計(jì)的是每三秒鐘推一次物料。在光電傳感器檢測(cè)到物料時(shí)，程序首先形成自鎖，同時(shí)記時(shí)器1開始記時(shí)，氣缸推手把物料推入傳送帶。記時(shí)器1和記時(shí)器2主要是控制進(jìn)料槽的推手每三秒工作一次。這樣被分揀物料就會(huì)有規(guī)律的被傳送到傳送帶上被分揀。X000就代表光電傳感器的輸入信號(hào)。X00X002分別是行程開關(guān)，用來控制Y000、Y001。Y000、Y001分別代表是氣缸推手工作的前行程開關(guān)和后行程開關(guān)。下面圖42就是實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的梯形圖設(shè)計(jì)。X000M102M100M1000M100T2T1K10MM100T1T2K20M100T1X001Y000Y000X002X001Y001Y001X002圖42 進(jìn)料槽部分控制梯形圖二、斷電延時(shí)器部分我為這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了斷電延時(shí)器。是為了防止下料箱沒有物料時(shí)，通過一個(gè)周期記時(shí)后發(fā)出一個(gè)信號(hào)使整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行，這樣可以節(jié)省大量的資源。程序啟動(dòng)以后，如果下料箱的傳感器檢測(cè)到?jīng)]有待分揀物料時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)斷電延時(shí)器部分。在下面的梯形圖中，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)光點(diǎn)傳感器沒檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，則記時(shí)器3開始記時(shí)，等12秒一過則通過M102使整個(gè)程序停止運(yùn)行。下圖43是關(guān)于實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的梯形圖設(shè)計(jì)。X000T3M102M102X000T3K120 圖43 斷電延時(shí)器梯形圖三、檢測(cè)分揀鐵質(zhì)部分X003X010M103M103M103X004X010Y003Y003M100X010X004Y004Y004圖 44 電感傳感器控制部分梯形圖上圖44是我關(guān)于第一個(gè)檢測(cè)鐵的電感傳感器的工作控制梯形圖的設(shè)計(jì)。X003代表電感傳感器，X00X010都是氣缸推手運(yùn)動(dòng)的限位開關(guān)。系統(tǒng)運(yùn)行起來后，當(dāng)物料被傳送到第一個(gè)傳感器下面時(shí)，如果是鐵的話，則電感傳感器就會(huì)檢測(cè)到有信號(hào)，此時(shí)給相應(yīng)的電磁閥一個(gè)信號(hào)，使電磁閥打開，利用空氣壓縮機(jī)的氣體動(dòng)能來推動(dòng)推手，從而把鐵質(zhì)物料分揀下去?？刂仆剖职盐锪贤葡聜魉蛶?。Y00Y003分別代表氣缸控制推手前行程動(dòng)作和后行程動(dòng)作。四、檢測(cè)分揀鋁質(zhì)部分第二個(gè)環(huán)節(jié)是檢測(cè)分揀鋁的部分。我設(shè)計(jì)的是用電容傳感器來檢測(cè)的。X011是代表電容傳感器，X01X013分別是氣缸推手的限位開關(guān)。下圖45是我對(duì)于這個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)控制圖。原理同上一步一樣，它在物料經(jīng)過它下面的時(shí)候進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)到有信號(hào)的話說明被分揀的物料是鋁，就會(huì)發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)給相應(yīng)的電磁閥。電磁閥打開，則控制氣缸推手動(dòng)作把鋁質(zhì)物料分揀下來。X011X013M104M104M104X012X013Y005Y005M100X013X012Y006Y006 圖45 電容傳感器控制部分梯形圖X014X021M105M105M105X020X021Y007Y007M100X021X020Y010Y010圖46 顏色傳感器控制部分梯形圖五、檢測(cè)分揀顏色物料部分前面已經(jīng)檢測(cè)鐵和鋁了，這一部分是檢測(cè)帶有紅色的物料。此設(shè)計(jì)用開關(guān)X014來代替顏色傳感器，X0X021分別是氣缸推手的限位開關(guān)。當(dāng)有顏色的被分揀物料經(jīng)過它下面時(shí)，如果它檢測(cè)到有信號(hào)時(shí)發(fā)送一個(gè)信號(hào)給PLC來控制電磁閥，使氣缸推手動(dòng)作把它分揀下去。上圖46是實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的梯形圖設(shè)計(jì)。六、備用傳感器控制分揀部分為防止所分揀的物料中混有除鐵、鋁、顏色之外的其它物料分揀不下來，所以設(shè)計(jì)了備用檢測(cè)部分。本設(shè)計(jì)使用光電傳感器來實(shí)現(xiàn)次功能。光電傳感器使用方便、檢測(cè)準(zhǔn)確。只要它檢測(cè)到有物料時(shí)就把信號(hào)發(fā)送給相應(yīng)的電磁閥，使它打開，從而啟動(dòng)第5個(gè)氣缸推手把它分揀下來。如圖47所示開關(guān)X022代表光電傳感器，X02X024分別為限為位開關(guān)，Y01Y012分別是第5個(gè)氣缸推手的前行程、后行程動(dòng)作開關(guān)。X022X024M106M106M106X023X024Y011Y011M100X024X023Y012Y012圖47 備用傳感器檢測(cè)分揀部分七、傳送帶控制部分 我設(shè)計(jì)的傳送帶是由三相異步電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)的。當(dāng)傳感器檢測(cè)到物料時(shí)，都會(huì)給電動(dòng)機(jī)一個(gè)停止的信號(hào)，這樣方便實(shí)現(xiàn)分揀物料，當(dāng)分揀完后再給電動(dòng)機(jī)一個(gè)信號(hào)，使它轉(zhuǎn)動(dòng)起來。不管哪個(gè)傳感器有信號(hào)時(shí)都會(huì)給電動(dòng)機(jī)一個(gè)信號(hào)，使它停止轉(zhuǎn)動(dòng)，等待氣缸推手把物料分揀下去。直至這個(gè)傳感器沒有信號(hào)時(shí)傳送帶才又開始運(yùn)行。下圖就是實(shí)現(xiàn)這種工作控制的梯形圖。T4X003X011X014X022Y002M100T4K10 圖48控制電動(dòng)機(jī)部分梯形圖以上是我關(guān)于分揀系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的各個(gè)組成部分，梯形圖的整體組合以及語(yǔ)句表的我分別放在了附錄A和附錄E中了。第5章 分揀系統(tǒng)與上位機(jī)的通信接口 本課題還要還要實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信，我只負(fù)責(zé)下位機(jī)的設(shè)計(jì)，所以上位機(jī)我在這里只稍微介紹一下。 數(shù)據(jù)通信概述 數(shù)據(jù)通信包含的內(nèi)容十分廣泛，如計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備、計(jì)算機(jī)內(nèi)部設(shè)備之間的信息交換等均屬于數(shù)據(jù)通信的范疇。數(shù)據(jù)通訊的實(shí)質(zhì)是代表“1”和“0”的數(shù)字信號(hào)從源點(diǎn)通過通訊媒體向目標(biāo)點(diǎn)的傳送。數(shù)據(jù)通訊主要有并行通訊和串行通訊兩種方式。 一、并行數(shù)據(jù)通信 并行數(shù)據(jù)通信是指以字或字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)傳輸方式。在這種傳輸方式中，除了傳輸用的數(shù)據(jù)線外，還需要數(shù)據(jù)通信聯(lián)絡(luò)用的控制線，如圖所示。發(fā)送方 接受方數(shù)據(jù)線應(yīng)答線選通線