【正文】 用220V交流電源經過流保護后（接入熔斷器與斷路器）再接入PLC輸入端 。圖32 電源接線圖 輸入點信號為直流電源DC輸入，將輸入公共端S/S與DVP40ES自身提供的+24V端相接，接法如圖33所示。DVP系列PLC晶體管輸出模塊如圖34所示。本設計的輸出回路中要用到24V直流電，在PLC端口上有自帶的24V直流電可以直接使用。 圖35 PLC通訊參數設置設計中沒有實現主機與PLC真正的通信傳輸，所以不需要下載線USB接口、臺達DVP系列PLC編程電纜。在PC機上安裝相應的串口驅動程序，則電腦會自動為所接USB借口分配一個COM口作為通信端口。變頻器的英文譯名是VFD（Variablefrequency Drive），是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。 （1）變頻器硬件配置VFDM系列變頻器為臺達高機能型變頻器，是新一代高功能無感測向量型交流電機驅動器?？蓮V泛應用于建筑、石化、冶金、鋼鐵、能源、電力、樓宇、環(huán)保等國民經濟各行各業(yè)。 圖36 VFD型號說明 臺達變頻器跟PLC一樣有不同的系列，使用時的要求也不同，本設計使用的是VFDM系列變頻器。下面簡單的對幾個重要的端子介紹一下：R、S、T(R/L1，S/L2，T/L3)為商用電源輸入端，根據設計的需要接入380V的三相交流電源。設計中使用的變頻器相當于三相異步電機的驅動部分，通過變頻器設定一頻率來驅動三相異步電機的轉動。 旋轉編碼器的選型旋轉編碼器是一種基于電磁感應原理的精密測量角位移的傳感器，相當于檢測元件，主要用來檢測電機轉角位置，并且可以換算成直線運行距離，把角位移或直線位移轉換成電信號的一種裝置。（1）增量式編碼器增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。編碼器轉軸轉一圈會輸出固定的脈沖，脈沖數由編碼器光柵的線數決定。設計中使用的臺達PLC內置高速計數器可支持1倍頻，2倍頻及4倍頻計數。該編碼器為A、B、Z三線制NPN型輸出，直流24V供電。 表32 編碼器配線線色 褐色端子名電源（+Vcc）黑色輸出A相白色輸出B相橙色輸出Z相藍色0V 此編碼器屏蔽線的外芯不能與內部以及外殼連接而且A相、B相、Z相都為同一回路。編碼器的分辨率為100，即編碼器轉軸轉一圈，A、B兩相輸出端均輸出100個脈沖。 圖37 脈沖信號輸出形式（2）絕對式編碼器 絕對式編碼器以光電掃描分度盤(與轉動軸相連)上的格雷碼模型以確定絕對位置(轉角位置)值，輸出數碼信號。其數據碼盤通過轉軸與機械聯動，一旦電源接通，它即可讀出現時準確的位置信號，不需要退回到基準原點使系統從初始位置開始。因此，絕對型編碼器與增量型編碼器相比，不存在掉電信號丟失問題。絕對型編碼器讀出的信號可以是格雷碼等數字信號，其錯碼幾率較小，傳輸及計算的數據可靠性較高。其接線端各位對應關系如表33所示。其次，絕對式編碼器輸出的8位格雷碼位置信號接入PLC輸入端后，不能直接參與數據傳送或運算，需在程序中先將格雷碼轉換為二進制碼才能夠參與運算。某二進制格雷碼為Gn1Gn2…G2G1G0；其對應的自然二進制碼為Bn1Bn2…B2B1B0，轉換時最高位作保留，即見式（21）： Bn1 = Gn1 （32） 其他各位轉換見式（22）： Bi1 = Gi1Bi （i=1,2，…，n1） （33）例如二進制格雷碼轉換為自然二進制碼按圖38所示方式轉換。但通過仔細觀察絕對式編碼器的輸出回路以及各信號線的信號輸出方式，不難發(fā)現各個信號線輸出端所輸出的信號恰為均勻的高低電平相互切換的輸出狀態(tài)，即“0101”均勻切換。 圖39 絕對式編碼器輸出方式這也正是格雷碼的一個重要的特點，8位的格雷碼數據每向上計4個數，其最低位20位就交替改變一次，如由“010”,或由“101”改變一次。以此類推，22對應“32”,24對應“64”等等。這種特殊的輸出形式與增量式編碼器的A、B相脈沖輸出形式如出一轍，只是分辨率稍低一些。 硬件系統組建上述論文中對設計所用的各個硬件設備做了選型，以下將分別論述在整個設計過程中需要完成的設備連接及通信設置以及控制任務的實現。根據供電情況，由于PLC可以引出24V直流電，為了節(jié)約成本，所需的24V直流電可以由PLC直接引出。 （2）三相異步電機、步進電機與旋轉編碼器的連接設計中使用一臺軸頸14mm異步電機，而編碼器軸頸為6mm，同時編碼器自帶具有緩沖功能的內徑6mm的皮膠管。圖310 聯軸器尺寸圖聯軸器一端插入編碼器自帶的皮膠管中，另一端套在異步電機的轉軸之上，兩端用不同大小的螺絲加以固定，步進電機與編碼器的連接與之相同。 （3）PLC與旋轉編碼器、步進驅動器的連接ES系列PLC的高速計數器，有3種計數模式，分別是1相1輸入，又稱為脈沖/方向(Pulse/Direction)模式；1相2輸入，又稱為正轉/反轉(FWD/REV)模式；2相2輸入，又稱為AB相(ABphase)模式。表34 PLC計數器模式分配表輸入X01相1輸入1相2輸入2相輸入C235U/DC236C237C238C241U/DC242C244U/DC246UC247UC249UC251AC251AC251AX1U/DRRDDDBBBX2U/DU/DRRRRX3U/DRSSS其中U、D分別代表遞增輸入和遞減輸入；A、B分別表示A相輸入和B 相輸入；S表示開始輸入，R為清零輸入。A、A，B、B，Z、Z連接，由于帶有對稱負信號的連接，電流對于電纜的電磁場為0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠的距離。PLC和旋轉編碼器的連線方式如圖311所示。在該種模式下，若電機正轉，則計得的脈沖個數為正數（16進制有符號整型正數）；若電機反轉，則計得的脈沖個數為負數形式（16進制有符號整型負數）。步進電機每旋轉一周白色線出現一次高電平，灰色出現2次高電平，依次3 4 5 6 7 8高電平。X6是程序上的輸入點，即控制C1的結點，絕對式編碼器的藍色線接到PLC的X6輸入端口來檢測步進電機的速度。按照步進驅動器的接線標準，CP+、CP轉速控制回路和CW+、CW方向控制回路需接入TTL電平脈沖信號：，；若脈沖控制信號的電壓高于5V，則需串入一定阻值的電阻后再接入電路。因為PLC輸出的脈沖電壓太高，需要減壓，控制器才能接收到PLC輸出的脈沖。最終確定了PLC與步進驅動器的接線如圖312所示。如圖41所示。若實現兩者之間的通信，需要對它們進行通信設置。表42 變頻器參數設定NO.P00設定值03功能說明主頻輸入由串行通訊控制：（RS485）P0103設置頻率由通訊控制，鍵盤 STOP 有效P8801通訊地址1P8901通訊傳輸速度9600b/sP9201Modbus ASCII模型，資料格式（7，E,1）P00、P01兩參數的設置是要實現變頻器的控制方式及頻率設定方式，設定為RS485串行通信控制方式，由PLC實現控制。因本設計中PLC只控制一臺變頻器，所以應選擇“1”。否則PLC無法與變頻器進行通信，進行有效數據傳輸。程序流程圖如圖42所示 開始建立PLC和變頻器的通信設置變頻器的頻率啟動高速計數器輸出高速脈沖存儲步進電機的速度進行速度轉換存儲轉換后的速度存儲異步電機的速度將異步電機的速度轉換為步進電機的脈沖圖42 程序流程圖 在PLC的程序編寫過程中，也需要對臺達PLC特殊繼電器區(qū)、特殊寄存器區(qū)進行相應的設置，如圖43所示。與先前的變頻器 RS485通訊口通訊格式一致。圖44 啟動變頻器當 M0為On時，[ MODRD K1 H2102 K2 ]指令被執(zhí)行，PLC讀取變頻器的“主頻率”和“輸出頻率” 以ASCII碼字符形式存放在 D1073～D1076中，并自動將其內容轉化成16進制數值儲存至D1050、D1051中。 當 M2為On時，[ MODWR K1 H2001 D18 ]指令被執(zhí)行，將變頻器的主頻率設置為上位機傳送過來的設定頻率值。所以，在程序中通過對這4個通訊標志信號的 On/Off 狀態(tài)進行計數，再利用C0的數值來控制3個MODBUS 指令的依次執(zhí)行，保證通訊的可靠性。 圖45 調節(jié)變頻器的頻率程序 M1000表示當PLC的開關處于“on”狀態(tài)時M1000處于導通狀態(tài)，T0的時基是100ms然后設置K10，K代表十進制，定時時間是100*10=1000ms=1s，同時使計數器C251的上限值為20000，即C251最多可以記20000個數。在WPLsoft中以上程序部分均為RS485設置，實現臺達PLC與臺達變頻的連接，實現的功能是利用PLC的三個寄存器分別控制異步電動機的正反轉和設置變頻器的頻率。組態(tài)軟件和plc的連接實際上是組態(tài)可以讀取PLC內部寄存器的值和可以改變PLC內部寄存器的值。組態(tài)有模擬量輸入功能，用一個物體模型圖與PLC的某一個寄存器相連，通過模擬量輸入，輸入數值來改變此寄存器的值。同時把C1計數器記得值送到D24寄存器中，C1記的是步進電機的旋轉發(fā)出的脈沖數，四個脈沖數代表步進電動機旋轉一周。速度轉換程序如圖47所示：圖47速度轉換程序此語句的意思是將步進電機1S