【文章內(nèi)容簡介】 的穩(wěn)定性３．２驅(qū)動控制原理驅(qū)動控制系統(tǒng)采用恒速控制的調(diào)速系統(tǒng)，具有恒速控制及速度恒定（指速度不因負(fù)載變化而變化）的特點；調(diào)速系統(tǒng)指設(shè)備的運行速度是按需求可變的；本系統(tǒng)采用模擬量控制的方式，改變輸出的模擬量來改變直線電機的運行頻率［２０ｌｏ驅(qū)動控制系統(tǒng)是一種無接觸的驅(qū)動方式，在提高設(shè)備的運行速度、降低噪音，提高設(shè)備使用壽命和設(shè)備維護等方面有明顯的優(yōu)勢【ｌ ６１。本系統(tǒng)以ＰＬＣ控制系統(tǒng)作ＰＩＤ控制策略的閉環(huán)恒速控制，能夠自動采樣速度和自動調(diào)節(jié)運行速度，這是一套閉環(huán)控制的調(diào)速智能系統(tǒng)［３１。在負(fù)載發(fā)生變化時，能有效地使次級板保持勻速運轉(zhuǎn)，使設(shè)備運行平穩(wěn)，速度不會有明顯的波動。閉環(huán)控制框圖如下：圖３－１閉環(huán)控制框圖山東大學(xué)碩士學(xué)位論文３．３驅(qū)動系統(tǒng)組成改造后的驅(qū)動系統(tǒng)由可編程控制器（ＴＳＸ３７２２系列可編程控制器）、ＡＢＢ變頻器、直線電機、小車次級板、光電開關(guān)、光電開關(guān)反射板、一些必須的元器件和若干電纜線組成。如圖３—２所示。圖３—２驅(qū)動系統(tǒng)３．３．１可編程控制器驅(qū)動控制部分采用施耐德自動化公司ＴＳＸ３７系列的可編程控制器。ＴＳＸ３７．２２模塊化的ＰＬＣ是緊湊型的模塊結(jié)構(gòu)，具有高速計數(shù)和模擬Ｉ／Ｏ功能。其組成是：一個集成２４Ｖ直流電源塊（ＴＳＸ３７２２１０）或是１００一－－２４０Ｖ交流電源塊（ＴＳＸ３７２２００１），處理器，相關(guān)存儲器，備份和安裝模塊的三個槽的機架。其Ｉ／Ｏ點數(shù)可達１１２個，用ＨＥｌ０連接器，Ｉ／Ｏ點數(shù)可達１８４個【２２１。開關(guān)量、模擬、計數(shù)器模塊等都安裝在ＴＳＸ３７．２２ ＰＬＣ的有效位置。開關(guān)量模塊有兩種尺寸：占用一個安裝槽（兩個位置）的標(biāo)準(zhǔn)尺寸和僅占一個位置的半尺寸，模擬量模塊為半尺寸（第一個槽只能安裝標(biāo)準(zhǔn)尺寸模塊）。ＴＳＸ３７．２２型ＰＬＣ的基本配置（基本模塊數(shù)矛［ＪＩ／Ｏ數(shù)）：開關(guān)量Ｉ／Ｏ模塊為２８個Ｉ／Ｏ點的開關(guān)量模塊用ｌ塊；模擬量輸出模塊用ｌ塊。它的缺省配置是波特率為山東大學(xué)碩士學(xué)位論文９６００的ＵＮＩ．ＴＥＬＷＡＹ主通訊模式，也能夠配置ＵＮＩ．ＴＥＬＷＡＹ從模式和ＡＳＣＩＩ字符模式【１１。兩個小型８針ＤＩＮ尺寸的ＲＳ４８５端口，主要用于連接該系列的編程電纜。ＴＳＸ３７．２２ＰＬＣ結(jié)構(gòu)如圖３—３所示【１７】：圖３—３ＴＳＸ３７－２２ ＰＬＣ１一一３槽機架，集成了電源，處理器和基本存儲器２一一ＰＬＣ安裝孔３一一集中顯示塊４一一端口（ＴＥＲ）５一一人機接ＶＩＡＵＸ６一一存儲器擴展卡槽，如果當(dāng)前無擴展卡，應(yīng)將手柄放在原位上，否則會使ＰＬＣ停機７一一電源端口蓋８一一更換電池時填寫的標(biāo)簽９一一電源端口１０一一通訊卡槽１１——備用電池蓋１２一一連接小型擴展架的連接器，它備一個可移動的蓋子保護１３一一安裝于ＤＩＮ導(dǎo)軌上的機構(gòu)１４一一安裝集成模擬和計數(shù)功能的連接器山東大學(xué)碩士學(xué)位論文工作電源：ＴＳＸ ＳＵＰｌ．１過程電源模塊為由ＴＳＸ３７系ＹｌＪＰＬＣ控制的應(yīng)用系統(tǒng)的外圍設(shè)備，操作終端、指示燈、按紐等提供２４Ｖ直流電源。２４Ｖ電壓可由ｌｏｏ／２４０Ｖ５０／６０Ｈｚ的交流電或直流電提供?；冢校蹋脙?nèi)的直流２４Ｖ電源為傳感器和需要供電的擴展Ｉ幻供電，所提供的電流＜４００ｍＡ。如果該電源不能滿足，必須使用輔助的２４Ｖ電源；當(dāng)電壓在１９Ｖ和３０Ｖ之間時，ＴＳＸ３７．２２ ＰＬＣ能維持工作（為配有電池充電器的裝置，電壓最高可為３４Ｖ持續(xù)１小時）。如果繼電器模塊安裝在ＰＬＣ（主機或擴展部分），直流２４Ｖ電壓的最大允許偏差為本１０％［４１；ＴＳＸＳＵＰ電源可用于提供２４Ｖ直流（當(dāng)ＰＬＣ由交流供電時，嚴(yán)禁用主機的２４Ｖ傳感器電壓為小型擴展架供電）開關(guān)量Ｉ／Ｏ模塊：采用的是ＴＳＸ ＤＭＺ ２８ＤＴ模塊。輸入是接收傳感信號，完成信號采集，匹配，電氣隔離和濾波功能，并防干擾信號。輸出是貯存，為了通過去耦電路和放大電路控制預(yù)執(zhí)行器，由處理器給定命令。功能為直流正邏輯；標(biāo)準(zhǔn)尺寸混合Ｉ／Ｏ模塊為２８個Ｉ／Ｏ點（１６輸入＋１２輸出），半尺寸輸入或輸出模塊，允許輸入或輸出數(shù)接近應(yīng)用（注：主機的第一個槽僅接受標(biāo)準(zhǔn)尺寸開關(guān)量Ｉ／Ｏ模塊）。結(jié)構(gòu)描述：如右圖所示【１８】：每一個模塊由以下部分組成①可拆卸的螺釘端子塊，直接連接Ｉ／Ｏ點到傳感器和預(yù)執(zhí)行器；②端子蓋，也可用作貼參看標(biāo)簽；③可拆卸的蓋子，提供通向螺釘?shù)娜肟诤蛯⑺麄児潭ň臀?，也用作安全措施；④使模塊能夠固定在其槽中或從槽中取下模塊的鎖定裝置（ＰＬＣ或擴展單元），只當(dāng)端子取下時才能見到；⑤金屬外殼提供電子卡的支架、抑制電磁干擾的接地外殼、不間斷的電氣接地、模塊插入槽時的導(dǎo)向器；⑥電子卡。開關(guān)量Ｉ／Ｏ的功能：ＲＵＮ／ＳＴＯＰ功能用于啟動停止應(yīng)用程序的執(zhí)行，ＳＴＯＰ命令優(yōu)先于從編程終端或網(wǎng)絡(luò)來的ＲＵＮ命令；輸入濾波保證最大０．１ｍｓ的最大山東大學(xué)碩士學(xué)位論文抗干擾性，濾除線電源干擾；為確保接收特別短的脈沖，或者是寬度ＩｚｋＰＬＣ掃描時間短的脈沖，采用鎖存功能；為確保事件接收和立即處理事件，采用中斷處理功能。ＴＳＸＤＭＺ ２８ＤＴ模塊每個包括２８個輸入／輸出點，１６２４ＶＤＣ輸入，正邏輯類型１，１２２４ＶＤＣ／０．５Ａ晶體管輸出，如右圖。ＴＳＸ ＤＭＺ２８ＤＴ模塊配備有可拆卸的，能夠連接輸入和輸出的螺釘端子連接塊（３５個端子）［１９】。模擬量輸出模塊：ＴＳＸ３７．２２模擬Ｉ／Ｏ接口模塊是帶端子板的半格式模塊，安裝在ＰＬＣ主機第一位置，我們所用的是ＴＳＸ ＡＳＸ２００模塊。如右圖所示１為支承電子插板；２為可撤卸的端子板，用以連接傳感器和預(yù)模塊的鎖扣；４為螺絲端子蓋，固定有端子識別和通道標(biāo)識的參考標(biāo)簽；５為保持螺絲在位的可撤卸蓋，也用作安全措施；６模塊參考標(biāo)簽。ＴＳＸ ＡＳＸ２００有兩個模擬輸出（有一個共用端），每個輸出都有下述范圍，且不用外部電源：＞177。１０Ｖ，最小負(fù)載１ｋ Ｑ。＞０＂－－＇２０ｍＡ，最大負(fù)載６００ Ｑ。＞４＂－－＇２０ｍＡ，最大負(fù)載６００ Ｑ。３．３．２ＡＢＢ變頻器采用的是ＡＢＢ公司的ＡＣＳ ６０４／型號變頻器，該三相變頻器和變頻器模塊適用于鼠籠式電機的速度控制。如圖３—４所示為ＡＣＳ ６０４的接地，主電電纜和電機電纜與ＡＣＳ ６０４在柜體左側(cè)連接，主電電纜，電機電纜和控制電纜可以從山東大學(xué)碩士學(xué)位論文底部或項部進線【１ ５１。圖３—４ ＡＢＢ變頻器接線電纜選型：①功率電纜：電纜允許通過的電流有效值應(yīng)大于ＡＣＳ６００的額定有效電流；電纜端子的允許工作溫度大于６０℃，電纜的允許最大工作溫度至少為６０。Ｃ；電纜必須滿足短路保護要求；電纜的電感和阻抗必須按在故障條件下允許接觸電壓選擇（這樣在接地故障發(fā)生時，故障電壓不會升得過高）【９】。對于６９０ＶＡＣ額定電壓的設(shè)備，主電源的電纜電壓等級應(yīng)為ｌｋＶ。用四芯電纜作為主電源輸入電纜，作為保護導(dǎo)線芯，電纜屏蔽層的電導(dǎo)應(yīng)小于相導(dǎo)線芯的電導(dǎo)的５０％。②電機電纜屏蔽層：為有效地抑制電磁波的輻射和傳導(dǎo)，屏蔽層的電導(dǎo)必須至少為每相導(dǎo)線芯的電導(dǎo)的１／１０，評估屏蔽層的有效的一個方法是屏蔽層的電感必須較低，但是還取決頻率【ｌ引。③控制電纜：控制電纜使用屏蔽電纜，根據(jù)一般的習(xí)慣，控制電纜的屏蔽層直接在ＡＣＳ ６０７內(nèi)部接地，模擬信號的傳輸線應(yīng)使用雙屏蔽的雙絞線，不能把不同模擬信號置于同一個公共返回線，模擬信號和數(shù)字信號的傳輸電纜應(yīng)該山東大學(xué)碩士學(xué)位論文分別屏蔽和走線㈣。３．３．３直線電機工作原理直線電機簡單而言，相當(dāng)與普通電機的變型，直線電機本身相當(dāng)于普通電機的定子，小車次級板相當(dāng)于普通電機的轉(zhuǎn)子，以達到驅(qū)動載體作直線運動【２引。該電機的特點是結(jié)構(gòu)簡單、可靠、安裝方便、易于維護、不易出現(xiàn)故障。在外加電源接通后，直線電機產(chǎn)生磁場，推動小車次級板向前運行。有效推力為３０ｋｇ、功率因數(shù)為ｃｏｓ①＝０．５、速度誤差小于０．０１ｍ／ｓ。采用強制風(fēng)冷卻，直線電機連續(xù)工作１０小時，表面溫度低于７５０Ｃ，驅(qū)動噪聲?。保?５ｌ。圖３—５直線電機３．３．４光電開關(guān)采用的是ＯＭＲＯＮ的Ｅ３Ｖ３一Ｒ８１型光電開關(guān)，在本系統(tǒng)的作用為每走過一個小車采集到一個信號，以此采樣到當(dāng)前的運行速度，經(jīng)過ＰＬＣ自動調(diào)節(jié)速度。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文３．４驅(qū)動系統(tǒng)運行速度一時間變化圖如圖３—６所示為速度一時間變化圖，由于本系統(tǒng)才用三檔速度，和一檢修速度即高、中、低、檢修速，相應(yīng)的速度為２．２５ｒｎ／ｓ、１．５ｍ／ｓ、１．１２５ｒｎ／ｓ、０．３７５ｒｎ／ｓ。由于直線電機數(shù)一定，也就是本系統(tǒng)在同一檔速度的推力一定【３３１。于是不同檔的速度的上升曲線協(xié)率（Ｖ１／Ｔ１）是不同的，所以本系統(tǒng)運行達到勻速需要的時間為Ｔ１。Ｔｌ并不是一個固定的值，而是根據(jù)不同檔速度有所變化。而且不同檔的速度下降曲線協(xié)率（Ｖ１／Ｔ２）是不同的，本系統(tǒng)從勻速下降Ｎｏ運行需要的時間為Ｔ２，Ｔ２幣ＩＴｌ一樣不是一個固定的值，也隨不同檔速而有所變化【２４１。速度●ＶｌｔＩ一０一，ＪＬ—Ｔ己—．Ｊ間圖３—６動系統(tǒng)運行速度一時間變化圖山東大學(xué)碩士學(xué)位論文第四章小車控制系統(tǒng)４．１小車控制系統(tǒng)的改造對小車系統(tǒng)的改造將托盤式小車改為交叉帶式小車，每八個小車為一組，每組車由一個控制箱控制信息的傳遞；每個小車通過變頻器和鼠籠式三相異步電動機的控制實現(xiàn)小車的正反轉(zhuǎn)，使小車可以準(zhǔn)確的Ｅ、下包。４．２小車控制系統(tǒng)概述圖４—１小車帶式高速包刷分揀機小車控制系統(tǒng)的設(shè)計大量采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。具有靈活的系統(tǒng)布局，允許水平面與地面呈曲線變化；高可靠性；維護方便；低機械磨損；能準(zhǔn)確接包和準(zhǔn)確卸包。小車與小車的連接采用“拖車＋萬向球絞”的方式互相搭扣，整個小車車架由特殊鋁合金型材焊接而成，其余主要部件為特殊鋁合金型材焊接而成，運行起來平穩(wěn)可靠。＞具有自動承接物件基本對中與雙向卸件入格功能。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文＞小車運行參數(shù)完全受控于小車上的移動式ＰＬＣ控制單元。》主機控制系統(tǒng)和移動式ＰＬＣ之間通過智能母線傳遞控制小車的運行參數(shù)。＞保證物件平穩(wěn)進入小車帶面中心和物件的準(zhǔn)確入格。４．３小車控制系統(tǒng)的組成小車控制系統(tǒng)主要由電機、變頻器、控制盒（包括可編程控制器ＰＬＣ、松下ＴＵ）、電源盒（包括２４Ｖ直流電源）組成。機／國艟、舊Ｌ習(xí)一節(jié)ｌ掃ｌ囝上圖４—２小車控制系統(tǒng)組成４．３．１電機采用的是鼠籠式三相異步電動機，此電機是根據(jù)要求特制的電機。除具有普通電機的一些特點外（比如：正反運行），還具有為達到本系統(tǒng)要求的一些特點，由于電機提供接卸物件的動力，每次動作最長在幾秒鐘內(nèi)就能完成，所以該電機不能長時間的運行工作【７】ｏ電機運行速度由變頻器輸出的電壓控制，根據(jù)物件的不同重量，電機的出力不同，以達到多段速運行的目的【３２。一凝一 ］醋｝一一一二山東大學(xué)碩士學(xué)位論文４．３．２變頻器變頻器采用的是松下ＶＦ０超小型變頻器（功率為１．５ＫＷ），該變頻器的壽命受周圍溫度的影響很大，離機體５ｃｍ處的溫度容許一１０℃，－－．，５０ ｏｃ，不能把發(fā)熱物體放在附近或置于箱內(nèi)，這樣會使變頻器的周圍溫度升高，從而降低壽命。如果電源不穩(wěn)定而使電源端頻繁地進行ＯＮ／ＯＦＦ操作時，會導(dǎo)致變頻器發(fā)生故障；如在變頻器運行時在負(fù)荷端進行ＯＮ／ＯＦＦ操作，會導(dǎo)致變頻器異常跳閘