【正文】 編碼器的接口端， 這一 端要 作為反饋信號 接入伺服驅(qū)動器 。 這幾個端口的相接對整個系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是非常重要的。本章介紹了 PLC與 PC 之間的通訊方式， PLC 要如何控制稱重傳感器、光柵和伺服電機(jī)等。 RS23 RS422與 RS485 標(biāo)準(zhǔn)只對接口的電氣特性走出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，可建立高層通信協(xié)議。 RS232C 總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有 25條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道。RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒 50、 7 100、 150、 300、 600、 1200、2400、 4800、 9600、 19200 波特。 RS485總線 ,在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用 RS485 串行總線 RS485 采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。 RS485采用半雙工 工作方式，任何時候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。應(yīng)用 RS485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián) 32 臺驅(qū)動器和 32 臺接收器 。差動工作是同速率條件下傳輸距離遠(yuǎn)的根本原因，這正是二者與 RS232 的根本區(qū)別，因?yàn)?RS232 是單端輸入輸出，雙工工作時至少需要數(shù)字地線 。 RS422通過兩對雙絞線可以全雙工工作收發(fā)互不影響，而 RS485 只能畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 18 半雙工工作，發(fā)收不能同時進(jìn)行，但它只需要一對雙絞線。 基于以上對比， RS232 通用串行接口通信即可滿足要求。 RS232 采取不平衡傳輸方式，即單端通信。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為 2V 至 3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大約為 15米，最高速的約為 20Kbps。所以 RS232 適合本地設(shè)備之間的通信。除此之外，目前廣泛應(yīng)用的還有一種 9 芯的 RS232 接口。典型的 RS232 信號在正負(fù)電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在 +5～ +15V，負(fù)電平在 5～ 15V之間。接收器典型的工作在 +3～ +12V與 3～ 12V。這三個管腳分別是接收線、發(fā)送線和地線，在一般情況下即可 滿足通訊的要求。還需注意的是232 信號的有效通訊距離是 15M，接收機(jī)后面有 4根線的接法： g， rx， tx， v，一邊接收機(jī)后面有 5根線則從左向右起為 :RX TX GND NC。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 20 稱重傳感器 接口電路設(shè)計(jì) PLC 與稱重傳感器連接需要一個變送器，稱重傳感器在接受到外界信號時會把它的沖擊力傳給變送器，變送器把沖擊力轉(zhuǎn)換成電壓信號再傳送給 PLC，從而使 PLC 來做出相應(yīng)的控制。變送器則是把傳感器采集到的微弱的電信號放大以便傳送或啟動控制組件。根據(jù)需要還可以將 模擬量變換為數(shù)字量。電路圖如圖 ： 稱重變送器L C S S 3+綠紅白黃E +E S +S 紅綠黃1 5 V2 4 VO U T V 1 +O U T I 1 +O U T 1 O U T V 2 +O U T I 2 +O U T 2 I N 4 +I N 1 +I N 1 I N 2 +I N 2 I N 3 +I N 3 I N 4 I N A G *I N A G *P L C+2 4 VA / DD / A 圖 PLC 控制稱重傳感器電路圖 如上圖所示 稱重傳感器的輸出接稱重變送器的輸入，稱重變送器的輸出接入PLC 的模擬量輸入端口的輸入。 分析如下： 稱重傳感器的接線定義如下：紅色線是激勵電源正，綠色線是激勵電源負(fù)，黃色線是輸出信號正，白色顯示輸出信號負(fù)。稱重變送器的 輸出端 接線是紅線 接 電源 正， 綠線 接 電源 負(fù)， 黃線 接 信號輸出 ，在與 PLC 中的模擬量輸入模塊連接 時，黃線接 1N1+，綠線接 1N1，構(gòu)成一個輸入信號回 路，向 PLC 輸入 信畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 21 號 。 光柵 接口電路設(shè)計(jì) 光柵測微傳感器 采用光柵疊柵條紋原理測量位移的傳感器。由光柵形成的疊柵條紋具有光學(xué)放大作用和誤差平均效應(yīng)，因而能提高測量精度。標(biāo)尺光柵相對于指示光柵移動時，便形成大致按正弦 規(guī)律分布的明暗相間的疊柵條紋。傳感器的光路形式有兩種：一種是透射式光柵，它的柵線刻在透明材料上；另一種是反射式光柵，它的柵線刻在具有強(qiáng)反射的 不銹鋼金屬 或玻璃鍍金屬 鋁膜 上。光柵式傳感器應(yīng)用在程控、數(shù)控機(jī)床和三坐標(biāo)測量機(jī)構(gòu)中，可測量靜、動態(tài)的直線位移和整圓角位移。 PLC 控制光柵的電路 如 圖 所示 ： 光 柵A BD C 2 4 V+1 00 80 60 40 20 01 00 80 60 40 20 0G RN C1 10 90 70 50 30 11 10 90 70 50 30 1C O M接 地 圖 PLC 控制光柵電路圖 光柵尺是通過摩爾條紋原理，通過光電轉(zhuǎn)換，以數(shù)字方式表示線性位移量的高精度位移傳感器。玻璃光柵上均勻地刻有透光和小透光的線條，精度為 50線 /mm，其光柵的柵距為 ，采用四細(xì)分后便可得到分辨 率為 5μ m的計(jì)數(shù)脈沖。的兩路。的脈沖波輸出信號再經(jīng)過數(shù)顯系統(tǒng)細(xì)分處理 ,分辨率是光柵周期除以信號細(xì)分?jǐn)?shù) ,經(jīng)過電子信號細(xì)分處理分辨率可為 5um 或 1um 光柵位移傳感器的工作原理，是由一對光柵副中的主光柵（即標(biāo)尺光柵）和副光柵（即指示光柵）進(jìn)行相對位移時，在光的干涉與衍射共同作用下產(chǎn)生黑白相間（或明暗相間）的規(guī)則條紋圖形，稱之為莫爾條紋。光柵測微傳感器是通過計(jì)算脈沖的個數(shù)來計(jì)量位移的 。 在CXprogrammer 的 PLC 系統(tǒng)設(shè)定中，將高速計(jì)數(shù)器 0 到 高速計(jì)數(shù)器 3設(shè)定為使用 ，在這種情況下，相對應(yīng)的通道不能作為通用輸入，輸入中斷，脈沖接收 輸入來使用。高數(shù)計(jì)數(shù)器 0中， A相對應(yīng)于 PLC 的 08 端口， B 相對應(yīng)于 PLC 的 09 端口 ，把光柵的輸出 A、 B分別接 PLC 的 0 09端口。 綠線和白線分別是 A路和 B 路兩路的接線，當(dāng) A 路的脈沖超前 B路時表示光柵被下壓的距離，當(dāng) A 路的脈沖滯后 B路的脈沖時表示光柵 向外伸出的距離。 伺服電機(jī)控制 電路設(shè)計(jì) 伺服電機(jī)又稱為執(zhí)行電動機(jī)，在自動控制系統(tǒng)中，用做執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機(jī)是一個典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)，減速齒輪組由電機(jī)驅(qū)動，其 輸出端帶動一個線性的比例電位器 作 位置檢測，該電位器把轉(zhuǎn)角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為一比例電 壓反饋給 控制線路板，控制線路板將其與輸入的控制脈沖信號比較，產(chǎn)生 糾正脈沖，并驅(qū)動電機(jī)正向或反向的轉(zhuǎn)動，使齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖趨于 0，從而達(dá)到使伺服電機(jī)精確定位的目的。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。 在 PLC 程序中設(shè)定伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，單位為（ rpm），設(shè)伺服電機(jī)設(shè)定為1000 個脈沖轉(zhuǎn)一圈。假設(shè)該伺服系統(tǒng)的驅(qū)動直線定位精度為 177。以上的結(jié)論是在伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)定完的基礎(chǔ)上得出的。機(jī)械機(jī)構(gòu)確定后，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動一圈的行走長度已經(jīng)固定（如上面所說的 10mm），設(shè)計(jì)要求的定位精度為 (10 個絲 )。此種設(shè)定當(dāng)電機(jī)速度要求為1200 轉(zhuǎn) /分時， PLC 應(yīng)該發(fā)出的脈沖頻率為 20K。伺服驅(qū)動器適 是用來控制伺服電機(jī) 的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。伺服電機(jī)的運(yùn)行 一般來說有兩種模式，有速度模式和位置模式 ， 此外還有轉(zhuǎn)矩模式 。指令接頭為 50p1n，焊接時 要 注意引腳編號 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 24 松 下 A 4 伺 服 驅(qū) 動 器INHSRVONGAINCMODECCWLCWLSRDY+SRDYALM+ALMCOIN+COINBRKOFF+BRKOFFTLCZSPPULS1PULS2SIGN1SIGN2GND3 3C O M + C O M 3 0 2 9 2 7 3 2 9 8 3 5 3 4 3 7 3 6 3 9 3 8 1 1 1 0 4 0 1 2D C 2 4 VCL3 4 5 6 1 3 U V WML 1 L 23 1ACLR100.00100.01C P 1 H X A 4 0 D R A100.02100.03100.04100.05100.06100.070.120.130.020.040.030.110.060.100.070.05D C 2 4 V+ 2 4 V0 VS Q 1 S Q 2+ C O M0.000.01圖 PLC與伺服電機(jī)的連接圖 p1n 1， p1n 2, p1n 7 與外部 24V 相接，為伺服電機(jī)提供正常電壓值，使其能正常工作。 P1n29是伺服電機(jī)的使能端，與 PLC 的普通輸出端口相接，當(dāng)此端口有效時伺服電機(jī)開始工作。如表 ： 表 PLC 與伺服電機(jī)的連接圖的 部分 管腳說明 引腳 名稱 接線 1 CW 電源 外部 24V 2 CCW 電源 外部 24V 7 外部電源 外部 24V 4 正轉(zhuǎn) CW 接 PLC 高速輸出端口 6 反轉(zhuǎn) CCW 接 PLC 高速輸出端口 29 伺服 ON(伺服使能 ) 接 PLC 的普通輸出端口 31 報(bào)警清除 接 PLC 的普通輸出端口 37 伺服報(bào)警 接 PLC 的普通輸入端口 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 25 36 伺服報(bào)警公共端 外 部直流電源的 0V 41 信號公共端 外部直流電源的 0V 按照伺服電機(jī)驅(qū)動器說明書上的 “ 位置控制模式控制信號接線圖 ” 接線： p1n3(PULS1)， p1n4(PULS2)為脈沖信號端子， PULS1 連接直流電源正極 (24V 電源需串連 2K 左右的電阻 ),PULS2 連接控制器 (如 PLC 的輸出端子 )。當(dāng)此端子接收信號變化時，伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向改變 。 p1n29(SRV0N)，伺服使能信號，此端子與外接 24V 直流電源的負(fù)極相連，則伺服電機(jī)進(jìn)入使能狀態(tài)，通俗地講就是伺服電機(jī)已經(jīng)準(zhǔn)備好，接收脈沖即可以運(yùn)轉(zhuǎn) 。其他的信號端子，如伺服報(bào)警、偏差計(jì)數(shù)清零、定位完成等可根據(jù)您的要求接入控制器構(gòu)成更完善的控制系統(tǒng) 。另外伺服驅(qū)動器 1O線對應(yīng)的 0V 也要接 到直流電源 0V 端。伺服驅(qū)動器的 CW和 CCW 分別接在 PLC 的 輸出端口 0 和 輸出端口 1。 電源 電路設(shè)計(jì) 在整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，各元器件所需電壓是不同的，因此對他們的供電也是不同的。伺服電機(jī)驅(qū)動器需要用三相電源來供電。 電源設(shè)計(jì)電路圖如 所示 ： 在這個電源設(shè)計(jì) 中，系統(tǒng)由三相電源 L L L3供電， N為中線， N相與L L L3任意相間的相電壓為 220V， L L L3 任意兩相之間的電壓為線電壓 380V。在三相電畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 26 路中的任一相電路過載時， FU將會自動熔斷，把過載的那一相斷開，以免發(fā)生更大的故障。接觸器是一種用來自動接通或斷開大電流電 路的電器。其主要控制對象是電機(jī)，還具有低電壓釋放保護(hù)功能。當(dāng)按下按鈕時接觸器線圈通電，接觸器觸點(diǎn)閉合，當(dāng)松開后，接觸器線圈通過接觸器觸點(diǎn)依然可以通電，這樣就形成自鎖電路。 開關(guān)電源可以把交流轉(zhuǎn)換成直流，有 5V、 12V、15V、 24V 等電壓等級，可以 為 系統(tǒng)中各器件 提供 所 需的直流電壓。 PLC 有 5 種編程語言，功能表圖、梯形圖、功能塊圖、指令表、結(jié)構(gòu)文本。梯形圖是使用的最多的圖形編程語言，被稱為 PLC 的第一編程語言。梯形圖 常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)成為編程。 軟件的總體設(shè)計(jì) 通用 PC 的工作方式是等待請求， PLC 則采用循環(huán)掃描工作方式，兩者的差異在于 PC 針對的是人，而 PLC針對的是設(shè)備。 在 靜態(tài) 1 中，在正式進(jìn)入試驗(yàn)之前 需 要進(jìn)行 標(biāo)定。在這個過程中， 伺服電機(jī)正傳，帶動稱重傳感器 向下運(yùn)動。 在靜態(tài) 1的測量過程 中，首先將光柵測量值 傳 給 PLC，由 PLC 根據(jù) 此值來確定稱重傳感器的當(dāng)前位置，然后決定伺服電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，是快速運(yùn)行還是緩慢運(yùn)行。 當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)位之后拔銷，稱重傳感器來使工作。在試驗(yàn)中，最主要的就是伺服電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制 。其控制的示意