【文章內(nèi)容簡介】 個 30KHz 6 個 30KHz 4 路 30 KHz 6 個 30KHz 2 路 200KHz 高速計數(shù)器雙相 2 路 20 KHz 4 路 20 KHz 3 路 20 KHz 4 路 20 KHz 1 路 100 KHz 高速脈沖輸出 2 路 20KHz （僅限于 DC 輸出） 2 路 20KHz （僅限于 DC 輸出） 2 路 100KHz （僅限于 DC 輸出） 2 路 20KHz （僅限于 DC 輸出） 通訊接口 1*RS485 1*RS485 2*RS485 2*RS485 外部硬件中斷 4 4 4 4 支持的通訊協(xié)議 PPI， MPI，自由口， Profibus DP PPI， MPI，自由口， Profibus DP PPI， MPI，自由口， Profibus DP PPI， MPI，自由口， Profibus DP 模擬電位器 1 個 8 位 分辨率 2 個 8 位 分辨率 2 個 8 位 分辨率 2 個 8 位 分辨率 實時時鐘 可選卡件 內(nèi)置時鐘卡 內(nèi)置時鐘卡 內(nèi)置時鐘卡 外形尺寸 /mm（ WHD） 908062 8062 1408062 1968062 PLC 主要由 CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、編程裝置組成，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 圖 31 PLC 的組成框圖 PLC 對用戶來說，是一種無觸點設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝 。目前， PLC已成為工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的推廣應用。 PLC 是面向用戶的專用工業(yè)控制計算機，具有許多明顯的特點。 1. 可靠性高，抗干擾能力強 6 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)， 當 出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息 。例如西門子公司生產(chǎn)的 S7 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時。一些使用冗余 CPU的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。此外，在應用軟件中，還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的 電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護 ，從而提高了 整個系統(tǒng) 的可靠性 。 2. 配套齊全，功能完善，適用性強 PLC 不僅 可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合 ， 如 位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中 ， 因其 具有完善的數(shù)據(jù)運算能力， 還 可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。加上 PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 3. 易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地 實現(xiàn)繼電器電路的功能。 4. 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 5. 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100 mm，重量小于 150 g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小，很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。 PLC 選擇 在設(shè)計 控制 系統(tǒng) 中， PLC用到了 8個輸入點 、 6個輸出點 、 1個模擬量輸入點 以及 1個模擬量輸出點 控制運料小車的運動。因此， 依據(jù)運料小車控制系統(tǒng)的工藝流程、實際控制需求以及輸入輸出變量特點， 選用 了 西門子 S7200系列 PLC CPU224 XPCN控制的運料小車控制系統(tǒng)設(shè)計方案。該 PLC不僅用有 14個輸入點和 10個輸出點， 還有 1個模擬量輸入點和 1個模擬量輸出點 ， 利用 PLC控制技術(shù)，實現(xiàn) 運料小車兩 處裝料 、兩處卸料 7 的運動 控制 ， 完全能滿足設(shè)計需求。 傳感器的 選擇 國家標準 GB766587 對傳感器下的定義是： “能感受規(guī)定的被 測量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置。通常由 敏感元件 和轉(zhuǎn)換元件組成 ”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié) 。 依據(jù)運料小車控制系統(tǒng)的工藝流程、實際控制需求， 本設(shè)計選用的是 灰度傳感器 ，又稱機器人傳感器 ， 它 是模擬傳感器 。 有一只 發(fā)光二極管 和一只光敏 電阻 ，安裝在同一面上?；叶葌鞲衅骼貌煌伾臋z測面對光的 反射 程度不同，光敏電阻對不同檢測面返回的光其阻值也不 同的原理進行顏色深淺檢測。在有效的檢測距離內(nèi)，發(fā)光二極管發(fā)出白光，照射在檢測面上，檢測面反射部分光線，光敏電阻檢測此光線的強度并將其轉(zhuǎn)換為 PLC 可以識別的信號。 選用的型號 GS100 的灰度傳感器 ，其工作電壓 5V，色差越大識別效果越好，具有 8 路灰度檢測組元 。 表 32 GS100 灰度傳感器主要參數(shù) 主體外形尺寸 1016mm（高 外直徑） 重量 10g 額定電壓 直流電源 線長 177。（有效距離） 檢測范圍（反射面為白紙） ~（檢測面為白紙時檢測高為 時 為最佳） 調(diào)節(jié)方式 多圈電阻式調(diào)節(jié)，逆時針方向旋轉(zhuǎn)功率變大，順時針方向 旋轉(zhuǎn)功率變小 返回值 13~190（檢測面為白色檢測高度為 ；高度和檢測面都一樣的情況下顏色越淺，返回值越?。? 安裝方法 單顆 3 螺絲安裝 連接方式 單條 3 芯排線， 2510 型 3 腳插頭 電機的 選擇 伺服電機是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件動機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機可 以 使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控 8 制對象。在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。 表 33 電機參數(shù)表 參數(shù) 型號 轉(zhuǎn)矩（不小于） /() 電流 /A 電壓 /V 功率 /W 最大空載轉(zhuǎn)速 /(r/min) 重量 /kg 36LY54 ? 210? 27 13 3500 55LY53 ? 110? 12 1500 160LY51 27 102 160 2K12F 220 1000 90 110SZ01 220 123 1500 701YX 27 900 依據(jù)運料小車控制系統(tǒng)的工藝流程、實際控制需求， 本設(shè)計是利用 西門子 PLC 輸出的模擬量、伺服控制器完成了對 伺服電機 轉(zhuǎn)速精準的控制。提高了系統(tǒng)控制的可靠性和精確度 。 表 33 為部分電機參數(shù)表，通過參數(shù)對比， 選用的電機型號是 LY 系列 55LY53直流力矩電動機。 9 4 功能分析 傳感器原理及算法 傳感器是機器的檢測 元件 ，相當于 人的眼睛、鼻子等感覺器官，能及時的機器周圍的情形反映到中央處理器中， 使 機器 根據(jù)不同信息作出相應動作 。比如，在運料小車中，灰度傳感器是檢測小車路徑的主要元件，它能檢測出路徑的變化，并及時反饋信息，做出相應的措施。因此， 不同 傳感器 所處理的信息也不相同。 在本設(shè)計中， 根據(jù)小車行駛路徑圖，為滿足小車的工作能正常運行， 圖 41 是傳感器的位置分布圖。 圖 41 傳感器分布位置 尋跡傳感器組成及原理 運料小車上裝有尋跡傳感器，該傳感器由 6 個紅外反射式開關(guān)構(gòu)成，位于車體的前端。在尋跡傳感器的前端用 2 個傳感器用來 檢測各個站點的 “停止線 ”， 在尋跡傳感器的后端有 4 個傳感器，用來檢測場地的軌跡，調(diào)整運料小車行走路線和姿態(tài)，實現(xiàn)沿著軌跡行走。 其原理： 它是模擬傳感器，由一只 發(fā)光二極管