【正文】 腳：電流取樣輸出端，提供電流取樣信號(hào)。提供溫度報(bào)警信號(hào)，芯片結(jié)溫達(dá)145℃時(shí)，該端變?yōu)榈碗娖?，結(jié)溫達(dá)170℃時(shí)，芯片關(guān)斷。2）電源電壓55V。4）TTL和CMOS兼容的控制信號(hào)輸入。6）芯片過(guò)熱報(bào)警輸出和自動(dòng)關(guān)斷。3. 控制方式LMD18200提供雙極性方式（也稱反向鎖定控制）和單極性方式（也稱方向脈寬控制）兩種工作方式。使用單極性工作方式，在單極性這種工作方式中，PWM脈沖信號(hào)接在LMD18200的PWM端，而方向信號(hào)接在DIR端，PWM端脈沖信號(hào)的占空比決定電機(jī)轉(zhuǎn)速，而DIR端的電平高低決定電機(jī)轉(zhuǎn)向。4. 驅(qū)動(dòng)器電路設(shè)計(jì)圖17為所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)器電路原理圖： 圖17 驅(qū)動(dòng)器電路原理圖5. 基本工作原理1）電流取樣每輸出1A電流，腳8輸出377nA的取樣電流。該端最高電壓12V。2）溫度報(bào)警標(biāo)志該端（9腳）為OC門輸出，該端通常接到系統(tǒng)控制器的中斷輸入，以便過(guò)熱時(shí)對(duì)系統(tǒng)采取適當(dāng)措施。3）限流LMD18200內(nèi)部含有限流保護(hù)電路。器件關(guān)斷后，保護(hù)電路周期性的重新試圖開通功率器件。由于短路將產(chǎn)生大量熱量，因此，實(shí)際使用時(shí)，LMD18200必須配備面積足夠大的散熱器。4）充電泵電路如圖18所示，開通高端的DMOS管時(shí)，每個(gè)器件的柵極電壓應(yīng)比電流取樣電壓約高8V。利用內(nèi)部300kHz的振蕩器對(duì)內(nèi)部自舉電容充電可獲得14V電壓，該驅(qū)動(dòng)電壓的上升時(shí)間為20ns，可保證器件的開關(guān)頻率達(dá)1kHz；開關(guān)頻率更高時(shí)，可采用外部自舉電容，并由DMOS管對(duì)該自舉電容充電，H橋輸出端與自舉端接入10nF外部電容，可提供上升時(shí)間達(dá)100ns的驅(qū)動(dòng)電壓，從而保證開關(guān)頻率達(dá)到500kHz。同樣條件下，低端續(xù)流二極管的反向恢復(fù)時(shí)間為100ns，反向恢復(fù)電流為4A。2. 清淤機(jī)器人在工作過(guò)程中，通過(guò)高速計(jì)數(shù)指令完成載體打滑、電機(jī)過(guò)載、遇大障及工作位置輸出的檢測(cè)。當(dāng)清淤機(jī)器人不能向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，光電編碼器停止輸出脈沖給高速計(jì)數(shù)器，利用高速計(jì)數(shù)功能當(dāng)檢測(cè)到當(dāng)前值等于上一時(shí)間段的值時(shí)，說(shuō)明清淤機(jī)器人遇障并停止工作。4. 當(dāng)清污機(jī)到達(dá)左井口行程開關(guān)時(shí)，接收到左行程開關(guān)發(fā)出的導(dǎo)通信號(hào)，清淤機(jī)器人停止。此時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警。5. 如果需要急停時(shí)，按下急停按鈕，四臺(tái)電機(jī)全部停止。首先確定系統(tǒng)用PLC是單機(jī)控制還是用PLC形成網(wǎng)絡(luò)，由此計(jì)算PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，并且在選購(gòu)PLC時(shí)要在實(shí)際需要點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上有一定的余量（10%）。在統(tǒng)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮為了控制的要求而增加的一些開關(guān)、按鈕或報(bào)警的信號(hào)，例如，增加總的供電開關(guān)、為手動(dòng)需要而增加的手動(dòng)自動(dòng)開關(guān)、為聯(lián)鎖需要設(shè)置的聯(lián)鎖、非聯(lián)鎖開關(guān)等。不同公司的產(chǎn)品，對(duì)系統(tǒng)總點(diǎn)數(shù)及擴(kuò)展模塊的數(shù)量都有限制。在S7200系列PLC中，一臺(tái)PLC中只有兩個(gè)高速脈沖輸出端，但是控制系統(tǒng)要有四個(gè)PWM脈沖輸出來(lái)控制三臺(tái)步進(jìn)電機(jī)和一臺(tái)直流電機(jī)，因此必須選兩個(gè)PLC才能進(jìn)行控制。由于選擇了兩臺(tái)PLC，所以就必須進(jìn)行兩臺(tái)PLC之間的網(wǎng)絡(luò)通信。 S7200系列PLC支持多種通訊協(xié)議，包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口（PointtoPoint Interface，PPI）、多點(diǎn)接口（MultiPoint Interface，MPI）、現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBLS和自由口（Freeport）方式。PPI是一個(gè)主/從協(xié)議，任這個(gè)協(xié)議中，主站（PLC、編程器或操作單元）給從站（網(wǎng)絡(luò)中的所有PLC都可作為從站）發(fā)出申請(qǐng)，從站進(jìn)行響應(yīng)、從站不初始化信息，但是當(dāng)主站發(fā)出申請(qǐng)或查詢時(shí)，從站才響應(yīng)。在編程時(shí)，用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令NETR和 NETW進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。 2. MPI通訊協(xié)議 MPI協(xié)議可以是主/主協(xié)議或主/從協(xié)議，協(xié)議如何操作取決于設(shè)備類型。 3. ROFIBUS協(xié)議 ROFIBUS協(xié)議設(shè)計(jì)用于分布式I/O設(shè)備的高速通訊，它是目前應(yīng)用最為廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。S7200系列PLC可以通過(guò)內(nèi)部集成或擴(kuò)展的通訊接口連接到ROFIBUS上，從而與一個(gè)大型的控制系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。提高系統(tǒng)的處理能力和安全性，這對(duì)于大型的控制系統(tǒng)和控制對(duì)象相對(duì)分散的情況很有實(shí)用價(jià)值。在Freeport方式下，通訊口的協(xié)議由外設(shè)決定，PLC通過(guò)程序來(lái)適應(yīng)外設(shè)。利用自由口模式，可以連接多種智能設(shè)備，如打印機(jī)、變頻器、條碼閱讀器等，以及實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)通訊、連接調(diào)制解調(diào)器等。CPU226為主站，CPU224為從站，當(dāng)主站CPU226發(fā)出申請(qǐng)或查詢時(shí)，從站CPU224才響應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)讀寫指令的應(yīng)用詳見前面S7200指令介紹，通信程序見程序清單。 輸入/輸出接口是PLC主機(jī)與外部設(shè)備之間的連接電路。來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)元件、指令元件的信號(hào)經(jīng)輸人接口進(jìn)入PLC。這些信號(hào)有的是開關(guān)量，有的是模擬量，有的是直流信號(hào)，有的是交流信號(hào)，所以要根據(jù)輸入信號(hào)的類型選擇合適的輸入接口?？刂曝?fù)載的輸出信號(hào)也有不同的形式，同樣要選擇合適的輸出接口。s量級(jí)；晶體管型接口只能帶直流負(fù)載，響應(yīng)時(shí)間最短，為ns量級(jí)。電源線橫截面≥，盡量短。 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)的連接 直流電機(jī)只有正負(fù)極兩個(gè)端點(diǎn)，它的連接相對(duì)比較簡(jiǎn)單，直接和驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)輸出端相連就滿足要求了。由于PWM端口要接收高速脈沖。其余由系統(tǒng)軟件自動(dòng)完成。因此，一般PLC編程語(yǔ)言的主要特點(diǎn)有：圖形化指令結(jié)構(gòu)；明確的變量和常數(shù)；簡(jiǎn)化的程序結(jié)構(gòu)；應(yīng)用軟件形成過(guò)程簡(jiǎn)便；程序調(diào)試容易等。它沿用了繼電器、觸點(diǎn)、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和類似的圖形符號(hào)，具有很強(qiáng)的直觀性和形象感。梯形圖信號(hào)流向清楚、簡(jiǎn)單、直觀、易懂，很適合電氣工程人員使用。操作碼表示的是指令需要完成的操作功能，操作數(shù)為變量或常數(shù)。這種編程語(yǔ)言可使用簡(jiǎn)單編程器編程，但比較抽象，一般與梯形圖語(yǔ)言配合使用，互為補(bǔ)充。一般用一種功能方框表示一種特定的功能，框圖內(nèi)的符號(hào)表達(dá)了該功能框圖的功能。通過(guò)軟連接的方法把所需的功能塊圖連接起來(lái)，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制。這種塊圖通常有若干個(gè)輸入端和若干個(gè)輸出端。在這次設(shè)計(jì)中，所有程序都是用STEP7Micro/win32的軟件平臺(tái)完成的。 編程的一般規(guī)約1. 網(wǎng)絡(luò)在梯形圖（LAD）中，程序被分成稱為網(wǎng)絡(luò)的一些程序段。功能塊圖（FBD）中，使用網(wǎng)絡(luò)概念給程序分段。對(duì)梯形圖、功能塊圖、語(yǔ)句表程序分段后，就可通過(guò)編程軟件實(shí)現(xiàn)它們之間的相互轉(zhuǎn)換。STEP7Micro/win32梯形圖編輯器在繪圖時(shí)，通常將右母線省略。梯形圖的輸入總是在圖形的左邊，輸出總是在圖形的右邊，因而觸點(diǎn)與左母線相連，線圈或功能框終止右母線，從而構(gòu)成一個(gè)梯級(jí)。3. 允許輸入端、允許輸出端在梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）中，功能框的EN端是允許輸入端。在語(yǔ)句表（STL）程序中沒有EN允許輸入端，但是允許執(zhí)行STL指令的條件是棧頂?shù)闹当仨毷恰?”。用于指令的級(jí)聯(lián)。如果執(zhí)行過(guò)程中存在錯(cuò)誤，那么“能流”就在出現(xiàn)錯(cuò)誤的功能框終止，即ENO＝0。4. 條件/無(wú)條件輸入條件輸入：在梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）中，與“能流”有關(guān)的功能框或線圈不直接與左母線連接。例如LBL、NEXT、SCR、SCRE等。 程序框圖的設(shè)計(jì)在PLC編程的過(guò)程中，控制流程圖的設(shè)計(jì)是非常重要的?？刂屏鞒虉D是根據(jù)清淤機(jī)器人的整個(gè)工作過(guò)程設(shè)計(jì)出來(lái)的，它是用框圖表示工作過(guò)程的，應(yīng)該和工作過(guò)程一一對(duì)應(yīng)。我的控制流程圖主要是返回子程序流程圖、通信程序流程圖和電機(jī)的正轉(zhuǎn)、停止和反轉(zhuǎn)流程圖。如PLC1和PLC2中的電機(jī)控制子程序（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止和脈寬調(diào)速）、載體返回子程序，PLC2的載體打滑調(diào)節(jié)子程序及PLC通信子程序。1. 脈寬調(diào)制（PWM）程序設(shè)計(jì)脈寬調(diào)制（PWM）功能提供占空比可調(diào)的脈沖輸出。s，周期值保存在SMW68（或SMW78）中，周期的變化范圍是50181。s或2ms65535ms；脈寬值保存在SMW70（或SMW80）中，脈寬值的變化范圍是0 ms65535 ms或0ms65535ms。占空比 = t（脈沖寬度）/ T（脈沖周期）= 電機(jī)運(yùn)行速度/電機(jī)最大速度?，F(xiàn)在以驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1為例，舉例說(shuō)明PWM的應(yīng)用過(guò)程。脈沖周期設(shè)為1000ms。16DA裝入SMB77表示脈沖寬度可調(diào)，在脈寬調(diào)節(jié)程序中把所需脈沖寬度裝入SMB77。2. 通信程序設(shè)計(jì)在通信程序中要用網(wǎng)絡(luò)讀（NETR）和網(wǎng)絡(luò)寫（NETW）指令來(lái)實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)PLC的數(shù)據(jù)傳輸。下面介紹NETR/NETW指令的應(yīng)用。CPU226的接收和發(fā)送緩沖區(qū)設(shè)置如表8：表8 接收和發(fā)送緩沖區(qū)設(shè)置接收緩沖區(qū)發(fā)送緩沖區(qū)VB200網(wǎng)絡(luò)指令執(zhí)行狀態(tài)VB210網(wǎng)絡(luò)指令執(zhí)行狀態(tài)VB2012，CPU224地址VB2112，CPU224地址VB202amp。VB100，從站被訪問(wèn)數(shù)據(jù)區(qū)首地址VB2061，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度VB2161，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度VB207載體打滑信號(hào) CPU224的接收和發(fā)送緩沖區(qū)設(shè)置如表9：表9 接收和發(fā)送緩沖區(qū)設(shè)置接收緩沖區(qū)發(fā)送緩沖區(qū)VB300網(wǎng)絡(luò)指令執(zhí)行狀態(tài)VB310網(wǎng)絡(luò)指令執(zhí)行狀態(tài)VB3012，CPU226地址VB3112，CPU226地址VB302amp。VB150，主站被訪問(wèn)數(shù)據(jù)區(qū)首地址VB3061，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度VB3161，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度VB307載體打滑報(bào)警通信程序可分為三部分：1） 接收和發(fā)送緩沖區(qū)清零 MOVB EN ENO 1 IN OUT SMB30 FILLN EN ENO +0 IN OUT VW200 10 N圖22 接收和發(fā)送緩沖區(qū)清零子程序2） 執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)寫指令 MOVB EN ENO 2 IN OUT VB201 MOVDW EN ENO amp。VB100 IN OUT VD212 MOVB EN ENO 1 IN OUT VB216 NETW EN ENO VB210 TBL 0 PORT圖25 執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)寫指令 子程序主要包括：MMMM4的正轉(zhuǎn)、停止和反轉(zhuǎn)。CPU224和CPU226的子程序功能見下表：表10 CPU224的子程序功能子程序編號(hào)子程序功能SBR0PWM初始化SBR1脈沖寬度設(shè)置SBR2PLC1和PLC2通信SBR3打滑糾正SBR4M3正轉(zhuǎn)SBR5M3停止SBR6M3反轉(zhuǎn)SBR7M4反轉(zhuǎn)（無(wú)鈣化物）SBR8M4停止SBR9M4正轉(zhuǎn)SBR10返回子程序SBR11M4反轉(zhuǎn)（有鈣化物）表11 CPU226的子程序功能子程序編號(hào)子程序功能SBR0PWM初始化SBR1脈沖寬度設(shè)置SBR2PLC1和PLC2通信SBR4M1正轉(zhuǎn)（無(wú)鈣化物）SBR5M1停止SBR6M1反轉(zhuǎn)SBR7M2正轉(zhuǎn)SBR8M2停止SBR9M2反轉(zhuǎn)SBR10返回子程序SBR11M1正轉(zhuǎn)（有鈣化物）39結(jié) 論結(jié) 論通過(guò)這次畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步了解了實(shí)際工程與所學(xué)專業(yè)之間的聯(lián)系。除了接觸到實(shí)際工程外，還學(xué)習(xí)了一些曾經(jīng)在學(xué)校沒學(xué)過(guò)的理論知識(shí)。在實(shí)習(xí)中我去了唐山管網(wǎng)所進(jìn)行咨詢，也實(shí)地考察了管道清淤的全過(guò)程。2. 分析可管道清淤機(jī)器人的動(dòng)力裝置，即驅(qū)動(dòng)電機(jī)、收放電機(jī)、調(diào)節(jié)電機(jī)和刀具電機(jī)的控制要求。在今后的工作中，我還將不斷學(xué)習(xí)各種知識(shí)，并將這些知識(shí)合理地應(yīng)用到實(shí)際工程中，不斷提高自己的工作能力。我感謝學(xué)校能給我這樣一次機(jī)會(huì)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我步入社會(huì)的起點(diǎn)，我將從這里起飛。王老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)作風(fēng)、淵博的學(xué)識(shí)、敢于創(chuàng)新的精神和敏銳的拓展思維使我受益終生，也將是我以后學(xué)習(xí)和工作的典范。正是她循循善誘的悉心教誨的指導(dǎo)，使我克服了重重困難，順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。時(shí)至論文完成之際，謹(jǐn)向王老師和幫助過(guò)我的老師和學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)致以衷心的感謝!感謝和我一起就讀的同學(xué)們，在大學(xué)學(xué)習(xí)期間，是他們給了我許多的支持和鼓勵(lì)，他們?cè)谖覍W(xué)習(xí)和生活中給我無(wú)私的幫助與關(guān)懷使我度過(guò)了難忘而有意義的大學(xué)生活。最后，作者衷心感謝在百忙中抽出寶貴時(shí)間對(duì)論文進(jìn)行評(píng)審的