基于PLC的分揀站控制系統(tǒng)設(shè)計

1、高等教育自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 課題名稱：基于PLC的分揀站控制系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計學(xué)生姓名： 賀軒 指導(dǎo)教師： 陳光偉 專業(yè)： 機電一體化技術(shù) 基于PLC的分揀站控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要自動生產(chǎn)線綜合應(yīng)用機械技術(shù)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)、驅(qū)動技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人機接口技術(shù)等。通過一些輔助裝置按工藝順序?qū)C械加工裝置連成一體，并控制液壓、氣動和電氣系統(tǒng)將各個部分動作聯(lián)系起來，完成預(yù)定的生產(chǎn)加工任務(wù)。 可編程控制器（PLC）以其搞抗干擾能力、高可靠性、高性能價格比且編程簡單而廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備中，擔(dān)負著生產(chǎn)線的大腦未處理單元的角色。YL-335B采用模塊組合式的結(jié)構(gòu)，各工作單元式現(xiàn)對獨立的模塊，并采用了標(biāo)

2、準(zhǔn)模塊和抽屜式模塊放置架。生產(chǎn)線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動等機構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機地融合在一起。關(guān)鍵字:PLC 傳感檢測 控制Sorting station PLC control system designAbstractAutomatic production line of integrated application of mechanical technology, control technology, sensor technology, drive technology, network technology, human-machine i

3、nterface technology. Through some auxiliary device in the processing sequence will mechanical processing device are connected into integration and control, hydraulic, pneumatic and electrical system each part moves together, is scheduled to complete the production task.Programmable controller (PLC)

4、with its engaging anti-interference ability, high reliability, high performance price ratio and the programming simple and widely used in modern automatic production equipment, loading production line of the brain - not processing unit character.YL-335B adopts modular structure, each work unit are i

5、ndependent modules, and the use of standard module and a drawer type module rack. Production line sensing, transmission and processing, control, execution and driving mechanism in micro processing unit under the control of coordinated and orderly work, organically fuses in together.Keywords: PLC sen

6、sing control目 錄摘 要2目 錄4前 言6第一章 緒論71.1 引言71.2分揀單元的結(jié)構(gòu)和工作過程7第二章 相關(guān)知識點112.1 旋轉(zhuǎn)編碼器概述112.2 西門子 MM420 變頻器簡介142.2.1 MM420 變頻器的安裝和接線142.2.2 MM420 變頻器的 BOP操作面板172.2.3 MM420 變頻器的參數(shù)182.2.4 MM420變頻器的參數(shù)訪問202.2.5 常用參數(shù)設(shè)置舉例22第三章 分揀單元的 PLC控制及編程273.1 工作任務(wù)273.2 PLC 的 I/O 接線273.3 分揀單元的編程要點303.3.1 高速計數(shù)器的編程303.3.2 程序結(jié)構(gòu)35結(jié)

7、論38參考文獻39致謝40前 言 現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備（自動生產(chǎn)線）的最大特點是它的綜合性和系統(tǒng)性，在這里，機械技術(shù)、微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測試技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)有機地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；而系統(tǒng)性指的是，生產(chǎn)線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動等機構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機地融合在一起。可編程序控制器（PLC）以其高抗干擾能力、高可靠性、高性能價格比且編程簡單而廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備中，擔(dān)負著生產(chǎn)線的大腦微處理單元的角色。因此，培養(yǎng)掌握機電一體化技術(shù)，掌握PLC 技術(shù)及PLC 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)人材是當(dāng)務(wù)之急。YL

8、-335B 型自動生產(chǎn)線實訓(xùn)考核裝備在鋁合金導(dǎo)軌式實訓(xùn)臺上安裝送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元，構(gòu)成一個典型的自動生產(chǎn)線的機械平臺，系統(tǒng)各機構(gòu)的采用了氣動驅(qū)動、變頻器驅(qū)動和步進（伺服）電機位置控制等技術(shù)。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺PLC 承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC 之間通過RS485 串行通訊實現(xiàn)互連的分布式控制方式。因此，YL-335B 綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識，如氣動控制技術(shù)、機械技術(shù)（機械傳動、機械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC 控制和組網(wǎng)、步進電機位置控制和變頻器技術(shù)等。第一章 緒論1.1 引言 在YL-335B型自動生產(chǎn)線分揀單元應(yīng)用了多種類型的傳感器，分別用于判斷物體

9、的運動位置、物體的通過狀態(tài)、物體的顏色及材質(zhì)等。傳感器技術(shù)是機電一體化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是現(xiàn)代工業(yè)實現(xiàn)高度自動化的前提之一。 分揀單元的傳送帶驅(qū)動則采用了通用變頻器驅(qū)動三相異步電動機的交流傳動裝置。變頻器技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的電氣控制技術(shù)。1.2分揀單元的結(jié)構(gòu)和工作過程 分揀單元是 YL-335B 中的最末單元，完成對上一單元送來的已加工、裝配的工件進行分揀。使不同顏色的工件從不同的料槽分流的功能。當(dāng)輸送站送來工件放到傳送帶上并為入料口光電傳感器檢測到時，即啟動變頻器，工件開始送入分揀區(qū)進行分揀。分揀單元主要結(jié)構(gòu)組成為：傳送和分揀機構(gòu)，傳動帶驅(qū)動機構(gòu)，變頻器模塊，電磁閥組，接線端口，P

10、LC 模塊，按鈕/指示燈模塊及底板等。其中，機械部分的裝配總成如圖 1-1 所示。 圖1-1分揀單元的機械結(jié)構(gòu)總成1、 傳送和分揀機構(gòu) 傳送和分揀機構(gòu)主要由傳送帶、出料滑槽、推料（分揀）氣缸、漫射式光電傳感器、光纖傳感器、磁感應(yīng)接近式傳感器組成。傳送已經(jīng)加工、裝配好的工件，在光纖傳感器檢測到并進行分揀。 傳送帶是把機械手輸送過來加工好的工件進行傳輸，輸送至分揀區(qū)。導(dǎo)向器是用糾偏機械手輸送過來的工件。兩條物料槽分別用于存放加工好的黑色、白色工件或金屬工件。 傳送和分揀的工作原理：當(dāng)輸送站送來工件放到傳送帶上并為入料口漫射式光電傳感器檢測到時，將信號傳輸給 PLC，通過 PLC 的程序啟動變頻器，

11、電機運轉(zhuǎn)驅(qū)動傳送帶工作，把工件帶進分揀區(qū)，如果進入分揀區(qū)工件為白色，則檢測白色物料的光纖傳感器動作，作為 1 號槽推料氣缸啟動信號，將白色料推到 1 號槽里，如果進入分揀區(qū)工件為黑色，檢測黑色的光纖傳感器作為 2 號槽推料氣缸啟動信號，將黑色料推到 2 號槽里。自動生產(chǎn)線的加工結(jié)束。 2、 傳動帶驅(qū)動機構(gòu) 傳動帶驅(qū)動機構(gòu)機構(gòu)如圖 1-2 所示。采用的三相減速電機，用于拖動傳送帶從而輸送物料。它主要由電機支架、電動機、聯(lián)軸器等組成。 圖1-2傳動機構(gòu)三相電機是傳動機構(gòu)的主要部分，電動機轉(zhuǎn)速的快慢由變頻器來控制，其作用是帶傳送帶從而輸送物料。電機支架用于固定電動機。聯(lián)軸器由于把電動機的軸和輸送帶主

12、動輪的軸聯(lián)接起來，從而組成一個傳動機構(gòu)。 3、 電磁閥組和氣動控制回路 分揀單元的電磁閥組使用了三個由二位五通的帶手控開關(guān)的單電控電磁閥，它們安裝在匯流板上。這三個閥分別對金屬、白料和黑料推動氣缸的氣路進行控制，以改變各自的動作狀態(tài)。 本單元氣動控制回路的工作原理如圖 1-3所示。圖中 1A、2A 和 3A 分別為分揀一氣缸、分揀二氣缸和分揀三氣缸。1B1、2B1 和 3B1 分別為安裝在各分揀氣缸的前極限工作位置的磁感應(yīng)接近開關(guān)。1Y1、2Y1 和 3Y1 分別為控制 3 個分揀氣缸電磁閥的電磁控制端。 圖1-3 分揀單元氣動控制回路工作原理圖 第二章 相關(guān)知識點 2.1 旋轉(zhuǎn)編碼器概述 旋

13、轉(zhuǎn)編碼器是通過光電轉(zhuǎn)換，將輸出至軸上的機械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字信號的傳感器，主要用于速度或位置（角度）的檢測。典型的旋轉(zhuǎn)編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形狹縫。由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，其原理示意圖如圖 1-4 所示；通過計算每秒旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當(dāng)前電動機的轉(zhuǎn)速。 圖1-4旋轉(zhuǎn)編碼器原理示意圖 一般來說，根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生脈沖的方式的不同，可以分為增量式、絕對式以及復(fù)合式三大類。自動線上常采用的是增量式旋轉(zhuǎn)編碼器。 增量式編碼

14、器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖 A、B和Z相；A、B 兩組脈沖相位差 90，用于辯向：當(dāng) A相脈沖超前 B 相時為正轉(zhuǎn)方向，而當(dāng) B相脈沖超前 A 相時則為反轉(zhuǎn)方向。 Z相為每轉(zhuǎn)一個脈沖，用于基準(zhǔn)點定位。如圖1-5 所示。 圖1-5增量式編碼器輸出的三組方波脈沖 YL-335B 分揀單元使用了這種具有 A、B 兩相 90相位差的通用型旋轉(zhuǎn)編碼器，用于計算工件在傳送帶上的位置。編碼器直接連接到傳送帶主動軸上。該旋轉(zhuǎn)編碼器的三相脈沖采用 NPN 型集電極開路輸出，分辨率 500 線，工作電源 DC1224V。本工作單元沒有使用 Z 相脈沖，A、B 兩相輸出端直接連接到 PLC（S7-22

15、4XP AC/DC/RLY 主單元）的高速計數(shù)器輸入端。 計算工件在傳送帶上的位置時，需確定每兩個脈沖之間的距離即脈沖當(dāng)量。分揀單元主動軸的直徑為 d=43 mm,則減速電機每旋轉(zhuǎn)一周，皮帶上工件移動距離 L=d=3.1443=136.35 mm。故脈沖當(dāng)量為=L/5000.273 mm。按如圖 1-6 所示的安裝尺寸，當(dāng)工件從下料口中心線移至傳感器中心時，旋轉(zhuǎn)編碼器約發(fā)出 430 個脈沖；移至第一個推桿中心點時，約發(fā)出 614 個脈沖；移至第二個推桿中心點時，約發(fā)出 963個脈沖；移至第二個推桿中心點時，約發(fā)出 1284 個脈沖。 圖1-6傳送帶位置計算用圖應(yīng)該指出的是，上述脈沖當(dāng)量的計算只

16、是理論上的。實際上各種誤差因素避免，例如傳送帶主動軸直徑（包括皮帶厚度）的測量誤差，傳送帶的安裝偏差、張緊度，分揀單元整體在工作臺面上定位偏差等等，都將影響理論計算值。因此理論計算值只能作為估算值。脈沖當(dāng)量的誤差所引起的累積誤差會隨著工件在傳送帶上運動距離的增大而迅速增加，甚至達到不可容忍的地步。因而在分揀單元安裝調(diào)試時，除了要仔細調(diào)整盡量減少安裝偏差外，尚須現(xiàn)場測試脈沖當(dāng)量值。 現(xiàn)場測試脈沖當(dāng)量的方法，如何對輸入到 PLC 的脈沖進行高速計數(shù)，以計算工件在傳送帶上的位置，將結(jié)合本項目的工作任務(wù)，在PLC 編程思路中介紹。 2.2 西門子 MM420 變頻器簡介 2.2.1 MM420 變頻器

17、的安裝和接線西門子 MM420（MICROMASTER420） 是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列。該系列有多種型號。YL-335B選用的 MM420 訂貨號為 6SE6420-2UD17-5AA1，外形如圖2-1所示。該變頻器額定參數(shù)為： 電源電壓：380V480V，三相交流 額定輸出功率：0.75KW 額定輸入電流：2.4A 額定輸出電流：2.1A 外形尺寸：A型 操作面板：基本操作板（BOP） 圖2-1變頻器外形1、 MM420 變頻器的安裝和拆卸 在工程使用中，MM420 變頻器通常安裝在配電箱內(nèi)的 DIN 導(dǎo)軌上，安裝和拆卸的步驟如圖2-2所示。 圖2-2MM420 變頻器安裝

18、和拆卸的步驟 安裝的步驟： 用導(dǎo)軌的上閂銷把變頻器固定到導(dǎo)軌的安裝位置上。 向?qū)к壣习磯鹤冾l器，直到導(dǎo)軌的下閂銷嵌入到位。 從導(dǎo)軌上拆卸變頻器的步驟： 為了松開變頻器的釋放機構(gòu)，將螺絲刀插入釋放機構(gòu)中。 向下施加壓力，導(dǎo)軌的下閂銷就會松開。 將變頻器從導(dǎo)軌上取下。 2、MM420 變頻器的接線 打開變頻器的蓋子后，就可以連接電源和電動機的接線端子。接線端子在變頻器機殼下蓋板內(nèi)，機殼蓋板的拆卸步驟如圖圖2-3所示。 圖2-3機殼蓋板的拆卸步驟拆卸蓋板后可以看到變頻器的接線端子如圖2-4所示. 圖2-4MM420 變頻器的接線端子變頻器主電路的接線 YL-335B分揀單元變頻器主電路電源由配電箱通

19、過自動開關(guān)QF單獨提供一路三相電源供給，連接到圖 2-4 的電源接線端子，電動機接線端子引出線則連接到電動機。注意，接地線 PE 必須連接到變頻器接地端子，并連接到交流電動機的外殼。 變頻器控制電路的接線見圖2-5 圖2-5MM420 變頻器方框圖2.2.2 MM420 變頻器的 BOP操作面板圖 2-6 是基本操作面板（BOP）的外形。利用 BOP 可以改變變頻器的各個參數(shù)。BOP 具有 7 段顯示的五位數(shù)字，可以顯示參數(shù)的序號和數(shù)值，報警和故障信息，以及設(shè)定值和實際值。參數(shù)的信息不能用BOP 存儲。 圖2-6 BOP 操作面板基本操作面板（BOP）備有 8 個按鈕，表2-1 列出了這些按鈕

20、的功能。表2-1基本操作面板（BOP）上的按鈕及其功能2.2.3 MM420 變頻器的參數(shù) 1、參數(shù)號和參數(shù)名稱 參數(shù)號是指該參數(shù)的編號。參數(shù)號用0000 到 9999 的 4 位數(shù)字表示。在參數(shù)號的前面冠以一個小寫字母“r”時，表示該參數(shù)是“只讀”的參數(shù)。其它所有參數(shù)號的前面都冠以一個大寫字母“P” 。這些參數(shù)的設(shè)定值可以直接在標(biāo)題欄的“最小值”和“最大值”范圍內(nèi)進行修改。 下標(biāo) 表示該參數(shù)是一個帶下標(biāo)的參數(shù)， 并且指定了下標(biāo)的有效序號。 通過下標(biāo)，可以對同一參數(shù)的用途進行擴展，或?qū)Σ煌目刂茖ο螅詣痈淖兯@示的或所設(shè)定的參數(shù)。 2、參數(shù)設(shè)置方法 用 BOP 可以修改和設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，使變頻

21、器具有期望的特性，例如，斜坡時間，最小和最大頻率等。選擇的參數(shù)號和設(shè)定的參數(shù)值在五位數(shù)字的 LCD 上顯示。 更改參數(shù)的數(shù)值的步驟可大致歸納為查找所選定的參數(shù)號；進入?yún)?shù)值訪問級，修改參數(shù)值；確認并存儲修改好的參數(shù)值。圖 2-5 說明如何改變參數(shù) P0004 的數(shù)值。 按照圖中說明的類似方法， 可以用 BOP設(shè)定常用的參數(shù)。參數(shù)P0004（參數(shù)過濾器）的作用是根據(jù)所選定的一組功能，對參數(shù)進行過濾（或篩選） ，并集中對過濾出的一組參數(shù)進行訪問，從而可以更方便地進行調(diào)試。P0004 可能的設(shè)定值如表2-2 所示，缺省的設(shè)定值=0。表2-2參數(shù)P0004 的設(shè)定值假設(shè)參數(shù) P0004 設(shè)定值=0，需

22、要把設(shè)定值改為 3。改變設(shè)定值步驟如表 2-3 所示。表2-3改變參數(shù)P0004 設(shè)定數(shù)值的步驟2.2.4 MM420變頻器的參數(shù)訪問 MM420 變頻器有數(shù)千個參數(shù)，為了能快速訪問指定的參數(shù)，MM420 采用把參數(shù)分類，屏蔽（過濾）不需要訪問的類別的方法實現(xiàn)。實現(xiàn)這種過濾功能的有如下幾個參數(shù)： 上面所述的參數(shù)P0004就是實現(xiàn)這種參數(shù)過濾功能的重要參數(shù)。 當(dāng)完成了P0004的設(shè)定以后再進行參數(shù)查找時，在LCD上只能看到 P0004設(shè)定值所指定類別的參數(shù)。 參數(shù) P0010 是調(diào)試參數(shù)過濾器，對與調(diào)試相關(guān)的參數(shù)進行過濾，只篩選出那些與特定功能組有關(guān)的參數(shù)。P0010 的可能設(shè)定值為：0（準(zhǔn)備）

23、 ，1（快速調(diào)試） ，2（變頻器） ，29（下載） ，30（工廠的缺省設(shè)定值） ；缺省設(shè)定值為 0。 參數(shù) P0003 用于定義用戶訪問參數(shù)組的等級，設(shè)置范圍為 14，其中： “1” 標(biāo)準(zhǔn)級：可以訪問最經(jīng)常使用的參數(shù)。 “2” 擴展級：允許擴展訪問參數(shù)的范圍，例如變頻器的 I/O 功能。 “3” 專家級：只供專家使用。 “4” 維修級：只供授權(quán)的維修人員使用具有密碼保護。 該參數(shù)缺省設(shè)置為等級 1（標(biāo)準(zhǔn)級） ，對于大多數(shù)簡單的應(yīng)用對象，采用標(biāo)準(zhǔn)級就可以滿足要求了。 用戶可以修改設(shè)置值， 但建議不要設(shè)置為等級 4 （維修級），用 BOP 或AOP 操作板看不到第 4 訪問級的參數(shù)。 例1 用 B

24、OP 進行變頻器的“快速調(diào)試” 快速調(diào)試包括電動機參數(shù)和斜坡函數(shù)的參數(shù)設(shè)定。并且，電動機參數(shù)的修改，僅當(dāng)快速調(diào)試時有效。在進行“快速調(diào)試”以前，必須完成變頻器的機械和電氣安裝。當(dāng)選擇 P0010=1 時，進行快速調(diào)試。 表2-4 是對應(yīng) YL-335B上選用的電動機（型）的電動機參數(shù)設(shè)置表。 表2-4設(shè)置電動機參數(shù)表 快速調(diào)試的進行與參數(shù)P3900 的設(shè)定有關(guān)，當(dāng)其被設(shè)定為 1 時，快速調(diào)試結(jié)束后，要完成必要的電動機計算，并使其他所有的參數(shù)（P0010=1 不包括在內(nèi)）復(fù)位為工廠的缺省設(shè)置。當(dāng)P3900=1并完成快速調(diào)試后，變頻器已作好了運行準(zhǔn)備。 例 2：將變頻器復(fù)位為工廠的缺省設(shè)定值 如果

25、用戶在參數(shù)調(diào)試過程中遇到問題，并且希望重新開始調(diào)試，通常采用首先把變頻器的全部參數(shù)復(fù)位為工廠的缺省設(shè)定值，再重新調(diào)試的方法。為此，應(yīng)按照下面的數(shù)值設(shè)定參數(shù)： 設(shè)定 P0010 = 30， 設(shè)定 P0970 = 1。按下P鍵，便開始參數(shù)的復(fù)位。變頻器將自動地把它的所有參數(shù)都復(fù)位為它們各自的缺省設(shè)置值。復(fù)位為工廠缺省設(shè)置值的時間大約要 60 秒鐘。 2.2.5 常用參數(shù)設(shè)置舉例 1、命令信號源的選擇（P0700）和頻率設(shè)定值的選擇（P1000） P0700：這一參數(shù)用于指定命令源，可能的設(shè)定值如表 2-5 所示，缺省值為 2。表2-5P0700 的設(shè)定值注意，當(dāng)改變這一參數(shù)時，同時也使所選項目的全

26、部設(shè)置值復(fù)位為工廠的缺省設(shè)置值。例如：把它的設(shè)定值由 1 改為 2 時，所有的數(shù)字輸入都將復(fù)位為缺省的設(shè)置值。 P1000：這一參數(shù)用于選擇頻率設(shè)定值的信號源。其設(shè)定值可達 066。缺省的設(shè)置值為 2。實際上，當(dāng)設(shè)定值10 時，頻率設(shè)定值將來源于 2 個信號源的疊加。其中，主設(shè)定值由最低一位數(shù)字（個位數(shù)）來選擇（即 0 到 6） ，而附加設(shè)定值由最高一位數(shù)字（十位數(shù)）來選擇（ 即 x0 到 x6，其中，x=16） 。下面只說明常用主設(shè)定值信號源的意義： 0：無主設(shè)定值 1：MOP（電動電位差計）設(shè)定值。取此值時，選擇基本操作板（BOP）的按鍵指定輸出頻率。 2：模擬設(shè)定值：輸出頻率由 3-4

27、端子兩端的模擬電壓（010V）設(shè)定。 3：固定頻率：輸出頻率由數(shù)字輸入端子 DIN1DIN3 的狀態(tài)指定。用于多段速控制。 5：通過 COM 鏈路的 USS 設(shè)定。即通過按 USS 協(xié)議的串行通訊線路設(shè)定輸出頻率。 3、電機速度的連續(xù)調(diào)整 變頻器的參數(shù)在出廠缺省值時，命令源參數(shù)P0700=2，指定命令源為“外部I/O” ；頻率設(shè)定值信號源P1000=2， 指定頻率設(shè)定信號源為 “模擬量輸入” 。 這時， 只須在 AIN+（端子）與 AIN-（端子）加上模擬電壓（DC 010V 可調(diào)） ；并使數(shù)字輸入 DIN1信號為 ON，即可啟動電動機實現(xiàn)電機速度連續(xù)調(diào)整。 例1 模擬電壓信號從變頻器內(nèi)部DC

28、 10V 電源獲得。 按圖 2-3 （MM420 變頻器方框圖） 的接線， 用一個 4.7K 電位器連接內(nèi)部電源+10V端（端子）和 0V 端（端子） ，中間抽頭與 AIN+（端子）相連。連接主電路后接通電源，使 DIN1 端子的開關(guān)短接，即可啟動/停止變頻器，旋動電位器即可改變頻率實現(xiàn)電機速度連續(xù)調(diào)整。 電機速度調(diào)整范圍：上述電機速度的調(diào)整操作中，電動機的最低速度取決于參數(shù)P1080(最低頻率),最高速度取決于參數(shù)P2000（基準(zhǔn)頻率） 。 參數(shù)P1080屬于“設(shè)定值通道”參數(shù)組（P0004=10） ，缺省值為 0.00Hz。 參數(shù) P2000 是串行鏈路，模擬 I/O 和 PID 控制器采

29、用的滿刻度頻率設(shè)定值，屬于“通訊”參數(shù)組（P0004=20） ，缺省值為 50.00Hz。 如果缺省值不滿足電機速度調(diào)整的要求范圍，就需要調(diào)整這 2 個參數(shù)。另外需要指出的是，如果要求最高速度高于 50.00Hz，則設(shè)定與最高速度相關(guān)的參數(shù)時，除了設(shè)定參數(shù) P2000 外，尚須設(shè)置參數(shù) P1082（最高頻率） 。 參數(shù) P1082 也屬于“設(shè)定值通道”參數(shù)組（P0004=10） ，缺省值為 50.00Hz。即參數(shù) P1082 限制了電動機運行的最高頻率Hz。因此最高速度要求高于 50.00Hz 的情況下，需要修改P1082 參數(shù)。 電動機運行的加、減速度的快慢，可用斜坡上升和下降時間表征，分別

30、由參數(shù)P1120、P1121 設(shè)定。這兩個參數(shù)均屬于“設(shè)定值通道”參數(shù)組，并且可在快速調(diào)試時設(shè)定。 P1120 是斜坡上升時間，即電動機從靜止?fàn)顟B(tài)加速到最高頻率（P1082）所用的時間。設(shè)定范圍為 0650 秒，缺省值為 10 秒。 P1121 是斜坡下降時間，即電動機從最高頻率（P1082）減速到靜止停車所用的時間所用的時間。設(shè)定范圍為 0650 秒，缺省值為 10 秒。 注意：如果設(shè)定的斜坡上升時間太短，有可能導(dǎo)致變頻器過電流跳閘；同樣，如果設(shè)定的斜坡下降時間太短，有可能導(dǎo)致變頻器過電流或過電壓跳閘。 例 2 模擬電壓信號由外部給定，電動機可正反轉(zhuǎn)。 為此，參數(shù) P0700（命令源選擇）

31、，P1000（頻率設(shè)定值選擇）應(yīng)為缺省設(shè)置，即P0700=2（由端子排輸入） ，P1000=2（模擬輸入） 。從模擬輸入端（AIN+）和（AIN-）輸入來自外部的 010V 直流電壓（例如從 PLC 的 D/A 模塊獲得） ，即可連續(xù)調(diào)節(jié)輸出頻率的大小。 用數(shù)字輸入端口DIN1和DIN2控制電動機的正反轉(zhuǎn)方向時， 可通過設(shè)定參數(shù)P0701、P0702 實現(xiàn)。例如，使 P0701=1（DIN1 ON 接通正轉(zhuǎn)，OFF 停止） ，P0702=2（DIN2 ON接通反轉(zhuǎn)，OFF 停止） 。 4、多段速控制 當(dāng)變頻器的命令源參數(shù)P0700=2（外部I/O） ，選擇頻率設(shè)定的信號源參數(shù) P1000=3（

32、固定頻率） ，并設(shè)定數(shù)字輸入端子 DIN1、DIN2、DIN3 等相應(yīng)的功能后，就可以通過外接的開關(guān)器件的組合通斷改變輸入端子的狀態(tài)實現(xiàn)電機速度的有級調(diào)整。這種控制頻率的方式稱為多段速控制功能。 選擇數(shù)字輸入 1（DIN1）功能的參數(shù)為P0701，缺省值=1 選擇數(shù)字輸入 2（DIN2）功能的參數(shù)為P0702，缺省值=12 選擇數(shù)字輸入 3（DIN3）功能的參數(shù)為P0703，缺省值= 9 為了實現(xiàn)多段速控制功能，應(yīng)該修改這 3 個參數(shù)，給 DIN1、DIN2、DIN3 端子賦予相應(yīng)的功能。 參數(shù) P0701、P0702、P0703 均屬于“命令，二進制 I/O”參數(shù)組（P0004=7） ，可能

33、的設(shè)定值如表 2-6 所示。 表2-6參數(shù)P0701、P0702、P0703 可能的設(shè)定值由表 2-5？ 可見，參數(shù) P0701、P0702、P0703 設(shè)定值取值為 15，16，17 時，選擇固定頻率的方式確定輸出頻率（FF 方式） 。這三種選擇說明如下： 直接選擇（P0701P0703 = 15） 在這種操作方式下，一個數(shù)字輸入選擇一個固定頻率。如果有幾個固定頻率輸入同時被激活，選定的頻率是它們的總和。例如： FF1 + FF2 + FF3。在這種方式下，還需要一個 ON 命令才能使變頻器投入運行 直接選擇 + ON 命令（P0701P0703 = 16） 選擇固定頻率時，既有選定的固定頻

34、率，又帶有 ON 命令，把它們組合在一起。在這種操作方式下，一個數(shù)字輸入選擇一個固定頻率。如果有幾個固定頻率輸入同時被激活，選定的頻率是它們的總和。例如： FF1 + FF2 + FF3 二進制編碼的十進制數(shù)（BCD 碼）選擇 + ON 命令（P0701P0703 = 17）使用這種方法最多可以選擇 7 個固定頻率。各個固定頻率的數(shù)值如表 2-7： 表2-7固定頻率的數(shù)值選擇綜上所述，為實現(xiàn)多段速控制的參數(shù)設(shè)置步驟如下： 設(shè)置 P0004=7，選擇“外部 I/O”參數(shù)組，然后設(shè)定 P0700=2；指定命令源為“由端子排輸入” 。 設(shè)定P0701、P0702、P0703=1517，確定數(shù)字輸入D

35、IN1、DIN2、DIN3 的功能。 設(shè)置P0004=10，選擇“設(shè)定值通道”參數(shù)組，然后設(shè)定P1000=3，指定頻率設(shè)定值信號源為固定頻率。 設(shè)定相應(yīng)的固定頻率值，即設(shè)定參數(shù)P1001P1007有關(guān)對應(yīng)項。 例如要求電動機能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和高、中、低三種轉(zhuǎn)速的調(diào)整，高速時運行頻率為40Hz, 中速時運行頻率為 25Hz, 低速時運行頻率為 15Hz。則變頻器參數(shù)調(diào)整的步驟如表 2-8 所示。 表2-8 3 段固定頻率控制參數(shù)表第三章 分揀單元的 PLC控制及編程 3.1 工作任務(wù) 1、設(shè)備的工作目標(biāo)是完成對白色芯金屬工件、白色芯塑料工件和黑色芯的金屬或塑料工件進行分揀。為了在分揀時準(zhǔn)確推出工件，

36、要求使用旋轉(zhuǎn)編碼器作定位檢測。并且工件材料和芯體顏色屬性應(yīng)在推料氣缸前的適應(yīng)位置被檢測出來。 2、設(shè)備上電和氣源接通后，若工作單元的三個氣缸均處于縮回位置，則 “正常工作”指示燈HL1 常亮，表示設(shè)備準(zhǔn)備好。否則，該指示燈以 1Hz 頻率閃爍。 3、若設(shè)備準(zhǔn)備好，按下啟動按鈕，系統(tǒng)啟動， “設(shè)備運行”指示燈HL2 常亮。當(dāng)傳送帶入料口人工放下已裝配的工件時，變頻器即啟動，驅(qū)動傳動電動機以頻率固定為30Hz 的速度，把工件帶往分揀區(qū)。 如果工件為白色芯金屬件，則該工件對到達 1 號滑槽中間，傳送帶停止，工件對被推到 1 號槽中；如果工件為白色芯塑料，則該工件對到達 2 號滑槽中間，傳送帶停止，工

37、件對被推到 2 號槽中；如果工件為黑色芯，則該工件對到達 3 號滑槽中間，傳送帶停止，工件對被推到 3 號槽中。工件被推出滑槽后，該工作單元的一個工作周期結(jié)束。僅當(dāng)工件被推出滑槽后，才能再次向傳送帶下料。 如果在運行期間按下停止按鈕，該工作單元在本工作周期結(jié)束后停止運行。 3.2 PLC 的 I/O 接線 根據(jù)工作任務(wù)要求，設(shè)備機械裝配和傳感器安裝如圖 3-1 所示。 圖3-1分揀單元機械安裝效果圖分揀單元裝置側(cè)的接線端口信號端子的分配如表 3-1 所示。由于用于判別工件材料和芯體顏色屬性的傳感器只須安裝在傳感器支架上的電感式傳感器和一個光纖傳感器，故光纖傳感器 2 可不使用。表3-1分揀單元

38、裝置側(cè)的接線端口信號端子的分配 分揀單元PLC選用 S7-224 XP AC/DC/RLY 主單元，共 14 點輸入和 10 點繼電器輸出。選用 S7-224 XP 主單元的原因是，當(dāng)變頻器的頻率設(shè)定值由 HMI 指定時，該頻率設(shè)定值是一個隨機數(shù)， 需要由 PLC通過 D/A變換方式向變頻器輸入模擬量的頻率指令，以實現(xiàn)電機速度連續(xù)調(diào)整。S7-224 XP 主單元集成有 2 路模擬量輸入，1 路模擬量輸出，有兩個RS-485 通信口。可滿足 D/A 變換的編程要求（見項目六） 。 本項目工作任務(wù)僅要求以 30Hz 的固定頻率驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)，只須用固定頻率方式控制變頻器即可。本例中，選用 MM42

39、0 的端子“5” （DIN1）作電機啟動和頻率控制，PLC 的信號表見表 3-2，I/O接線原理圖如表 3-2 所示。 表3-2分揀單元PLC 的 I/O 信號表為了實現(xiàn)固定頻率輸出，變頻器的參數(shù)應(yīng)如下設(shè)置： 命令源P0700=2 （外部 I/O） ， 選擇頻率設(shè)定的信號源參數(shù)P1000=3 （固定頻率） ； DIN1 功能參數(shù) P0701=16（直接選擇 + ON 命令） ，P1001=30Hz； 斜坡上升時間參數(shù)P1120設(shè)定為1秒， 斜坡下降時間參數(shù)P1121設(shè)定為0.2秒。（注：由于驅(qū)動電動機功率很小，此參數(shù)設(shè)定不會引起變頻器過電壓跳閘） 圖3-2分揀單元PLC 的I/O 接線原理圖3

40、.3 分揀單元的編程要點 3.3.1 高速計數(shù)器的編程 高速計數(shù)器的編程方法有兩種，一是采用梯形圖或語句表進行正常編程，二是通過 STEP7-Micro/WIN編程軟件進行引導(dǎo)式編程。不論那一種方法，都先要根據(jù)計數(shù)輸入信號的形式與要求確定計數(shù)模式；然后選擇計數(shù)器編號，確定輸入地址。 分揀單元所配置的 PLC是 S7-224XP AC/DC/RLY主單元，集成有 6 點的高速計數(shù)器，編號為 HSC0HSC5，每一編號的計數(shù)器均分配有固定地址的輸入端。同時，高速計數(shù)器可以被配置為 12 種模式中的任意一種。如表 3-3 所示。 表3-3 S7-200PLC 的HSC0HSC5 輸入地址和計數(shù)模式

41、根據(jù)分揀單元旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖信號形式 (A/B相正交脈沖，Z相脈沖不使用，無外部復(fù)位和啟動信號) ，由表 5-11 容易確定，所采用的計數(shù)模式為模式 9，選用的計數(shù)器為 HSC0， B相脈沖從 I0.0 輸入， A 相脈沖從I0.1 輸入， 計數(shù)倍頻設(shè)定為 4 倍頻。分揀單元高速計數(shù)器編程要求較簡單，不考慮中斷子程序，預(yù)置值等。 使用引導(dǎo)式編程，很容易自動生成了符號地址為“HSC_INIT”的子程序。其程序清單如圖 3-3 所示。 （引導(dǎo)式編程的步驟從略，請參考 S7-200 系統(tǒng)手冊） 圖3-3子程序HSC_INIT 清單在主程序塊中使用SM0.1（上電首次掃描ON）調(diào)用此子程序，即完成

42、高速計數(shù)器定義并啟動計數(shù)器。 例：旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖當(dāng)量的現(xiàn)場測試。 前面已經(jīng)指出，根據(jù)傳送帶主動軸直徑計算旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖當(dāng)量，其結(jié)果只是一個估算值。在分揀單元安裝調(diào)試時，除了要仔細調(diào)整盡量減少安裝偏差外，尚須現(xiàn)場測試脈沖當(dāng)量值。一種測試方法的步驟如下： 分揀單元安裝調(diào)試時，必須仔細調(diào)整電動機與主動軸聯(lián)軸的同心度和傳送皮帶的張緊度。調(diào)節(jié)張緊度的兩個調(diào)節(jié)螺栓應(yīng)平衡調(diào)節(jié)，避免皮帶運行時跑偏。傳送帶張緊度以電動機在輸入頻率為 1Hz 時能順利啟動，低于 1Hz 時難以啟動為宜。測試時可把變頻器設(shè)置為在 BOP 操作板進行操作（啟動/停止和頻率調(diào)節(jié)）的運行模式，即設(shè)定參數(shù) P0700 = 1（使能 BO

43、P 操作板上的起動/停止按鈕） ，P1000 = 1（使能電動電位計的設(shè)定值） 。 安裝調(diào)整結(jié)束后，變頻器參數(shù)設(shè)置為： P0700 = 2（指定命令源為“由端子排輸入” ） ， P0701 = 16（確定數(shù)字輸入DIN1 為“直接選擇 + ON” 命令） P1000 = 3（頻率設(shè)定值的選擇為固定頻率） ， P1001 = 25Hz（DIN1 的頻率設(shè)定值） 在PC機上用STEP7-Micro/WIN編程軟件編寫PLC程序， 主程序清單見圖3-4，編譯后傳送到PLC。 圖3-4脈沖當(dāng)量現(xiàn)場測試主程序 運行PLC 程序，并置于監(jiān)控方式。在傳送帶進料口中心處放下工件后，按啟動按鈕啟動運行。工件被傳

44、送到一段較長的距離后，按下停止按鈕停止運行。觀察STEP7-Micro/WIN 軟件監(jiān)控界面上 VD0 的讀數(shù)，將此值填寫到表 3-4 的“高速計數(shù)脈沖數(shù)”一欄中。然后在傳送帶上測量工件移動的距離，把測量值填寫到表中“工件移動距離”一欄中；計算高速計數(shù)脈沖數(shù)/4 的值，填寫到“編碼器脈沖數(shù)”一欄中，則脈沖當(dāng)量計算值=工件移動距離/編碼器脈沖數(shù)，填寫到相應(yīng)欄目中。表3-4脈沖當(dāng)量現(xiàn)場測試數(shù)據(jù) 重新把工件放到進料口中心處，按下啟動按鈕即進行第二次測試。進行三次測試后，求出脈沖當(dāng)量平均值為：=（1+2+3）/3=0.2576。 按如圖1-5 所示的安裝尺寸重新計算旋轉(zhuǎn)編碼器到各位置應(yīng)發(fā)出的脈沖數(shù)：當(dāng)

45、工件從下料口中心線移至傳感器中心時，旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出 456 個脈沖；移至第一個推桿中心點時，發(fā)出 650 個脈沖；移至第二個推桿中心點時，約發(fā)出 1021 個脈沖；移至第三個推桿中心點時，約發(fā)出 1361 個脈沖。上述數(shù)據(jù) 4 倍頻后，就是高速計數(shù)器HC0 經(jīng)過值。 在本項工作任務(wù)中，編程高速計數(shù)器的目的，是根據(jù) HC0 當(dāng)前值確定工件位置，與存儲到指定的變量存儲器的特定位置數(shù)據(jù)進行比較，以確定程序的流向。特定位置數(shù)據(jù)是： 進料口到傳感器位置的脈沖數(shù)為 1824，存儲在 VD10 單元中（雙整數(shù)） 進料口到推桿 1 位置的脈沖數(shù)為 2600，存儲在 VD14 單元中 進料口到推桿 2 位置的脈沖數(shù)為 4084，存儲在 VD18 單元中 進料口到推桿 3 位置的脈沖數(shù)為 5444，存儲在 VD22 單元中 可以使用數(shù)據(jù)塊來對上述 V 存儲器賦值，在STEP7-Micro/WIN 界面項目指令樹中，選擇 數(shù)據(jù)塊用戶定義 1；在所出現(xiàn)的數(shù)據(jù)頁界面上逐行鍵入 V 存儲器起始地址、數(shù)據(jù)值及其注釋 （可選） ， 允許用逗號、 制表符或空格作地址和數(shù)據(jù)的分隔符號。 如圖3-5所示。 圖3-5使用數(shù)據(jù)塊對V