本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) PLC張力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5

1、緒論隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度不斷地提高，微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一plc在工業(yè)生產(chǎn)上具有普遍的應(yīng)用，如造紙業(yè)、紡織業(yè)、橡皮業(yè)、薄膜加工業(yè)等等。而plc張力控制在上述工業(yè)中具有關(guān)鍵的作用。在一般的造紙廠、印刷廠、紡織漂染廠、食品廠等，當(dāng)處理一些如紙張、薄片、絲、布等長(zhǎng)尺寸材料或產(chǎn)品時(shí)，都會(huì)用上卷殼及滾筒組成的加工生產(chǎn)線，因而，放料作業(yè)的張力控制，便成為通用的基礎(chǔ)技術(shù)。張力控制的作用就是在料膜動(dòng)態(tài)處理過(guò)程中，保持恒定的張力，抑制外來(lái)干擾引起的張力抖動(dòng)。以料膜為例，在放卷，收卷以及供料過(guò)程中，料膜上要保持一定的張力（或者稱之為拉伸力）

2、，過(guò)大的張力會(huì)導(dǎo)致料膜變形甚至短裂，而過(guò)小的張力又會(huì)使料膜松弛，導(dǎo)致褶皺，或者處理尺寸不準(zhǔn)等弊病。這樣就要求在料膜的處理過(guò)程，要保持恒定的張力。張力控制的作用就是在料膜動(dòng)態(tài)處理過(guò)程中，保持恒定的張力，抑制外來(lái)干擾引起的張力抖動(dòng)。本設(shè)計(jì)使用了伺服電機(jī)，三菱變頻器、普通電機(jī)、西門(mén)子可編程控制器（plc）、角度傳感器。項(xiàng)目中對(duì)兩部分張力控制所選用的電機(jī)不同，是因?yàn)榭紤]到了生產(chǎn)成本的因素。在卷膜傳送部分，需要的控制要求高，因而選用在性能好但價(jià)格高的伺服電機(jī)，而在卷紙回收部分，需要的控制要求比較低，因而選用了廉價(jià)但能滿足生產(chǎn)要求的普通電機(jī)。設(shè)計(jì)中的張力控制系統(tǒng)，在使用傳感器上選擇了角度傳感器。通過(guò)對(duì)傳送

3、卷膜、卷紙的可動(dòng)輥與水平面的夾角的測(cè)量，來(lái)判斷張力大小是否發(fā)生變化。把檢測(cè)出轉(zhuǎn)角的模擬量送入控制器plc中進(jìn)行控制。第一章：張力控制系統(tǒng)的初步認(rèn)識(shí)1.1 張力控制系統(tǒng)概述1.1.1 張力控制在一般的造紙廠、印刷廠、紡織漂染廠、食品廠等當(dāng)處理一些如塑料膜卷、紙張、薄片、絲、布長(zhǎng)尺寸材料或產(chǎn)品時(shí)，都會(huì)用上卷殼及滾筒組成的加工生產(chǎn)線，因而，放料作業(yè)的張力控制，便成為通用的基礎(chǔ)技術(shù)。以料膜為例，在放卷，收卷以及供料過(guò)程中，料膜上要保持一定的張力（或者稱之為拉伸力），過(guò)大的張力會(huì)導(dǎo)致料膜變形甚至短裂，而過(guò)小的張力又會(huì)使料膜松弛，導(dǎo)致褶皺，或者處理尺寸不準(zhǔn)等弊病。這樣就要求在料膜的處理過(guò)程，要保持恒定的張

4、力。張力控制的作用就是在料膜動(dòng)態(tài)處理過(guò)程中，保持恒定的張力，抑制外來(lái)干擾引起的張力抖動(dòng)。1.1.2 張力控制系統(tǒng) 圖1.1-1 張力控制系統(tǒng)示意圖所謂的張力控制系統(tǒng)就是為實(shí)現(xiàn)張力控制而必須的系統(tǒng)構(gòu)成，典型的張力控制系統(tǒng)包括張力控制器，張力檢測(cè)器和磁粉制動(dòng)器。本項(xiàng)目的張力控制系統(tǒng)包括plc、伺服電機(jī)、變頻器、傳感器。圖1.1-1為一放卷張力控制系統(tǒng)示意圖:項(xiàng)目中使用角度傳感器代替上圖張力檢測(cè)器，其輸出反饋回plc，而用伺服電機(jī)代替磁粉制動(dòng)器控制放卷輥。1.2 plc的使用1.2.1 plc介紹可編程邏輯控制器（programmable logic controller）,簡(jiǎn)稱plc，產(chǎn)生于60年

5、代末，當(dāng)時(shí)只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，主要用于順序控制。70年代后期，隨著微電子技術(shù)個(gè)人計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，plc更多的具有了計(jì)算機(jī)的功能，不僅用邏輯程序取代了硬接線邏輯，還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和處理等功能，而且做到了小型化或超小型化。這種采用微電腦技術(shù)的工業(yè)控制器裝置的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制、順序控制的范圍，故稱為可編程控制器（programmable controller），簡(jiǎn)稱pc。由于pc易于與個(gè)人計(jì)算機(jī)（personal computer）混淆，人們?nèi)粤?xí)慣用plc作為可編程序控制器的簡(jiǎn)稱。plc本身除了具備可塑性、記憶性，更具可接受多種方式做輸出、輸入控制的強(qiáng)大功能，且穩(wěn)定性及壽命皆高，除了單獨(dú)

6、一臺(tái)的控制之外，更可進(jìn)行多臺(tái)的連接，易于達(dá)成整體自動(dòng)化的目標(biāo)，因此已廣受自動(dòng)控制界的普遍歡迎。尤其是具可更改性，可重復(fù)使用，減少因更改造成的資源浪費(fèi)，是非常環(huán)保的控制器，非常值得推廣。plc作為一種特殊形式的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的硬件邏輯控制系統(tǒng)“繼電器控制”進(jìn)行硬件軟化的結(jié)果。但在運(yùn)行方式上，plc的軟件邏輯也與繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯存在根本性的區(qū)別。plc的控制功能是通過(guò)存放在儲(chǔ)存器內(nèi)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如果要對(duì)控制功能做必要的修改，只需改變軟件指令即可，使硬件軟件化。1.2.2 plc的主要特點(diǎn)(1)高可靠性 所有的i/o接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與plc

7、內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 各輸入端均采用r-c濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為1020ms. 各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。 對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，cpu立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。 大型plc還可以采用由雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三cpu構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。(2) 豐富的i/o接口模塊:為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。(3) 采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型plc以外，絕大多數(shù)plc均

8、采用模塊化結(jié)構(gòu)。plc的各個(gè)部件，包括cpu，電源，i/o等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。1.2.3 plc的優(yōu)點(diǎn)（1）plc的軟件簡(jiǎn)單易學(xué)它采用獨(dú)具特色的以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語(yǔ)言，梯形圖符號(hào)的和定義與常規(guī)繼電器展開(kāi)圖一致，電氣操作人員使用起來(lái)的得心應(yīng)手。（2）使用和維護(hù)方便硬件配置方便：plc的硬件都是專門(mén)生產(chǎn)廠家接一定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格生產(chǎn)的，市場(chǎng)上可方便買(mǎi)到方便安裝：內(nèi)部不需要接線和焊接，只要編寫(xiě)程序就可以了。使用方便：節(jié)點(diǎn)的使用不受次數(shù)限制，只需要考慮輸入、輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)，選用不同類(lèi)型的plc，即可得到滿足。維護(hù)方便 plc內(nèi)部

9、有很多監(jiān)控程序，能檢查出自身的故障，而且接線少，維修時(shí)只需要更換插入式模塊，為調(diào)試和維護(hù)提供了方便。（3）運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定可靠plc是專門(mén)為工業(yè)控制設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施，可在惡劣的環(huán)境下與強(qiáng)電設(shè)備一起工作。目前plc的整機(jī)平均無(wú)故障工作時(shí)間一般可達(dá)25萬(wàn)小時(shí)，甚至更長(zhǎng)。（4）設(shè)計(jì)施工周期短使用plc來(lái)完成一項(xiàng)控制工程，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，現(xiàn)場(chǎng)施工和plc程序設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行，周期短，程序的調(diào)試和修改都很方便。綜上所述，plc在性能上優(yōu)于繼電器邏輯控制，與微型計(jì)算機(jī)、單片機(jī)一樣也是一種用于工業(yè)控制的理想工具。近年來(lái)，plc的集成度越來(lái)越高，功能越來(lái)越強(qiáng)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。p

10、lc可進(jìn)行數(shù)字量/模擬量控制、位置控制。特別是采用多種功能的高級(jí)編程語(yǔ)言和先進(jìn)指令系統(tǒng)，還能實(shí)現(xiàn)plc之間和plc與管理計(jì)算機(jī)之間的通訊，易于實(shí)現(xiàn)柔性加工和制造系統(tǒng)(fms)。1.2.4 plc的功能(1) 邏輯控制(2) 定時(shí)控制(3)計(jì)數(shù)控制(4)步進(jìn)(順序)控制(5)pid控制(6)數(shù)據(jù)控制，plc具有數(shù)據(jù)處理能力。(7)通信和聯(lián)網(wǎng) plc還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，crt模塊。1.2.5 plc的一般結(jié)構(gòu)用plc實(shí)施控制，是按照一定的算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將變換以物理實(shí)現(xiàn)。因此，plc采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要有cpu、rom、ram和專門(mén)設(shè)計(jì)

11、的輸入輸出接口電路等組成，如圖1.2-1、1.2-2所示：（1）中央處理單元(cpu)中央處理單元(cpu)是plc的控制中樞。它按照plc系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、i/o以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)plc投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入i/o映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入i/o映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將i/o映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)

12、運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高plc的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型plc還采用雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三cpu的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)cpu出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。（2）存儲(chǔ)器 plc常用的存儲(chǔ)器類(lèi)型a)ram(randomassessmemory)這是一種讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。b)eprom(erasableprogrammablereadonlymemory)這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器。在斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容)。c)eeprom(electricalerasableprogrammabl

13、ereadonlymemory)這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器。使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。 plc存儲(chǔ)空間的分配雖然各種plc的cpu的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)plc的工作原理其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)、系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)(包括i/o映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等)、用戶程序存儲(chǔ)區(qū) a) 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū) 在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、照明開(kāi)關(guān)或傳感器輸入 輸出 數(shù)據(jù) 存 儲(chǔ)輸 入 接 口中央處理單 元存儲(chǔ)器輸 出 接 口電動(dòng)機(jī)/電磁裝置繼電器觸點(diǎn)模擬量輸入行程開(kāi)關(guān)接觸器或其他執(zhí)行裝置編 程 單 元電 源 單 元

14、圖1.2-1 plc結(jié)構(gòu)示意圖計(jì)算機(jī)a/d，d/aeprom其他接口外存接口其他設(shè)備卡式存儲(chǔ)器內(nèi)存 儲(chǔ)器(romram)鍵 盤(pán)與顯 示中央處理器 cpu輸入接口 (繼電器或晶體管)輸入接口 (光耦合)輸入接線端子輸出接線端子圖1.2-2 plc原理框圖命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在eprom中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該plc的性能。 b) 系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū):系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)包括i/o映象區(qū)以及各類(lèi)軟設(shè)備a) i/o映象區(qū)由于plc投入運(yùn)行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)因此，它需要

15、一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元(ram)以存放i/o的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作i/o映象區(qū)。一個(gè)開(kāi)關(guān)量i/o占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位(bit)，一個(gè)模擬量i/o占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字(16個(gè)bit)。因此整個(gè)i/o映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成：開(kāi)關(guān)量i/o映象區(qū)、模擬量i/o映象區(qū) b) 系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū) 除了i/o映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)還包括plc內(nèi)部各類(lèi)軟設(shè)備(邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等)的存儲(chǔ)區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無(wú)失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在plc斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)遺失；后者當(dāng)plc斷電時(shí)，數(shù)據(jù)被清零。 c) 用戶程序存儲(chǔ)區(qū) 用戶程序存儲(chǔ)區(qū)

16、存放用戶編制的用戶程序。不同類(lèi)型的plc，其存儲(chǔ)容量各不相同。(3) 電源plc的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此plc的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將plc直接連接到交流電網(wǎng)上去。1.2.6 plc的工作原理plc的cpu則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開(kāi)，該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn))不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。考慮到繼電器控制裝置各類(lèi)觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms以上，而plc掃描用戶程

17、序的時(shí)間一般均小于100ms，因此，plc采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式-掃描技術(shù)。這樣在對(duì)于i/o響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合plc雖具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式與微機(jī)有很大的區(qū)別。微機(jī)一般采用等待命令工作方式，當(dāng)有鍵按下或i/o動(dòng)作則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序，沒(méi)有則采用繼續(xù)掃描。plc從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后又返回到第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，即從0000首地址存放的第一條用戶程序開(kāi)始，到用戶程序的最后一個(gè)地址，不停的周期掃描，每掃描一次，用戶程序就執(zhí)行一次。其工作過(guò)程如圖1.2-3所示：(1)每次掃描用戶程序之前，都要先執(zhí)行故障自診斷程序。自診斷程序。自診斷內(nèi)容：i

18、/o部分、存儲(chǔ)器、cpu等，發(fā)現(xiàn)異常，停機(jī)顯示出錯(cuò)信息；正常則繼續(xù)向下掃描。plc檢查是否有與編程器、計(jì)算機(jī)等的通信請(qǐng)求，若有則進(jìn)行相應(yīng)處理，并把信息送到編程器、計(jì)算機(jī)顯示。輸出結(jié)果與編程器計(jì)算機(jī)等通訊自診斷讀入現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)執(zhí)行用戶程序圖1.2-3 plc工作過(guò)程框圖輸入采樣階段：cpu對(duì)各個(gè)輸入端進(jìn)行掃描，將輸入端的狀態(tài)送到輸入狀態(tài)寄存器。程序執(zhí)行階段：cpu將指令逐步調(diào)出執(zhí)行輸出刷新階段：當(dāng)所有的指令執(zhí)行完畢時(shí)，集中把輸入狀態(tài)寄存器的狀態(tài)通過(guò)輸出部件轉(zhuǎn)換成控制設(shè)備所能接受的電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備。cpu經(jīng)過(guò)這五個(gè)階段的過(guò)程，為一個(gè)掃描周期。完成一個(gè)周期后，又重新執(zhí)行上述過(guò)程。掃描周期用

19、t來(lái)表示。t=（讀入1點(diǎn)時(shí)間輸入點(diǎn)數(shù)）（運(yùn)算速度程序步數(shù)）（輸出1點(diǎn)時(shí)間輸出點(diǎn)數(shù)）故障診斷時(shí)間plc與繼電器控制的重要區(qū)別之一就是工作方式不同。繼電器按“并行”方式工作，plc是以“串行”方式工作的，它避免了繼電器控制的觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配問(wèn)題。也就是說(shuō)，實(shí)際的plc工作過(guò)程總是：公共處理-i/o刷新-運(yùn)行用戶程序-再公共處理-反復(fù)不停地重復(fù)著。1.2.7 plc的選定（1）選擇原則由前面的程序要求，我們可以確定所選定的plc除了可進(jìn)行數(shù)字量邏輯控制外，還應(yīng)具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力（如：數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換；位操作等等）。而更重要的是，能夠讓操作人員在現(xiàn)場(chǎng)就能方便地輸入?yún)?shù)進(jìn)行測(cè)試。我們決定選擇西門(mén)子s

20、7-200系列plc，包括主模塊：cpu226，模塊em235。s7-200 plc 設(shè)備設(shè)計(jì)成安裝簡(jiǎn)便，可以利用安裝孔把模塊固定在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的（din）的導(dǎo)軌上，體積小巧的s7-200可以使你更為有效地安排空間。其中： 主模塊的cpu226本身集成有24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)；可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至28路數(shù)字量i/o點(diǎn)或35路模擬量i/o點(diǎn)；13k字節(jié)程序和數(shù)字存儲(chǔ)空間；6個(gè)獨(dú)立的30khz高速計(jì)數(shù)器；2個(gè)獨(dú)立的20khz高速脈沖輸出，具有pid控制器；2個(gè)rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力；i/o端子排可很容易地整體拆卸；可用于

21、較高要求的控制系統(tǒng)，適用于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 數(shù)字量擴(kuò)展模塊：em222（繼電器輸出）具有8個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，它通過(guò)總線電纜與 圖1.2-4 plc運(yùn)行流程圖cpu相連，不需額外提供電源。 td200 是專門(mén)與西門(mén)子s7-200系列plc搭配的文本顯示器。（2） 特點(diǎn)：圖1.2-5 s7-200 plc這一系列的產(chǎn)品可以滿足多種多樣的自動(dòng)化控制需求，上圖展示了一臺(tái)micro plc，它具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格以及強(qiáng)大的功能指令，使得s7-200可以近乎完美滿足小規(guī)模的控制要求。此外，豐富的cpu類(lèi)型和電壓等級(jí)使其在解決用戶的工業(yè)自動(dòng)化問(wèn)題時(shí)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。（3）安裝：

22、s7-200 plc 設(shè)備設(shè)計(jì)成安裝簡(jiǎn)便，可以利用安裝孔把模塊固定在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的（din）的導(dǎo)軌上，體積小巧的s7-200可以使你更為有效地安排空間。（4）推薦設(shè)備：step 7-microwin 32，3.0版是基windows的應(yīng)用軟件，它支持32位windows 95，windows 98和windowsnt使用環(huán)境。使用step 7-micro/win32時(shí)，應(yīng)具有以下設(shè)備： 一臺(tái)pc機(jī)，cpu為80586或更高的處理器，16m內(nèi)存；或者是裝有step 7-micro/win32的西門(mén)子編程器（例如pg 7400，最低要求為：cpu 80486，8m內(nèi)存。 以下一種設(shè)備：一根連接到通訊口

23、的pc/ppi電纜一個(gè)通訊處理器（cp）卡 vga顯示器 至少50m的硬盤(pán)空間 window95、window98、window nt4.0 microsoft windows所支持的鼠標(biāo)。1.3 伺服電機(jī)項(xiàng)目中使用的minas系列交流伺服電機(jī)，是日本松下電器公司于1990年投入批量化生產(chǎn)的全新全數(shù)字化（位置、速度、電流三環(huán)全數(shù)字化）的交流伺服。由于內(nèi)部控制采用32位dsp，運(yùn)用igbtpwm控制方式，因此系統(tǒng)響應(yīng)快、精度高、體積小，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、自動(dòng)化生產(chǎn)線、半導(dǎo)體生產(chǎn)等各種有精確調(diào)速、定位要求的場(chǎng)合。松下伺服的特點(diǎn)： (1) 操作面板，控制和使用簡(jiǎn)

24、便易行每套松下伺服驅(qū)動(dòng)器上都配有操作面板，各種參數(shù)和控制方式均可通過(guò)操作面板實(shí)行調(diào)整，非常適合于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。面板可顯示運(yùn)行速度、位置脈沖、實(shí)際轉(zhuǎn)矩、接線i/o狀態(tài)、參數(shù)設(shè)定、錯(cuò)誤原因等大量信息。特別是實(shí)際轉(zhuǎn)矩的顯示給設(shè)計(jì)、選型提供了極大方便。通過(guò)操作面板可以檢查接線狀態(tài)，用戶可用此功能判別接線錯(cuò)誤，十分有效(2) 穩(wěn)妥方便的自動(dòng)調(diào)整，剛性調(diào)整更方便用戶在調(diào)試設(shè)備時(shí)可以啟動(dòng)自動(dòng)增益調(diào)整功能來(lái)調(diào)節(jié)伺服系統(tǒng)的剛性。松下伺服在自動(dòng)增益調(diào)整時(shí)運(yùn)動(dòng)范圍?。姍C(jī)正轉(zhuǎn)兩圈反轉(zhuǎn)兩圈）運(yùn)動(dòng)速度低（約100rpm），所以在磨床等運(yùn)動(dòng)行程非常有限的場(chǎng)合運(yùn)用時(shí)非常安全可靠。(3) 控制方式多樣化有三種控制方式可供選擇：速

25、度控制方式、位置控制方式、轉(zhuǎn)矩控制方式以上三種方式也可進(jìn)行復(fù)合控制。其中位置控制方式極具特色，用戶可以采用電子線路、單片機(jī)、pc機(jī)及其他方式非常簡(jiǎn)便而廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能。系統(tǒng)中還配備了“電子齒輪”功能，也就是說(shuō)可以通過(guò)參數(shù)設(shè)定對(duì)輸入指令脈沖任意分/倍頻而達(dá)到和機(jī)械系統(tǒng)的良好配合。(4) 保護(hù)設(shè)施齊全系統(tǒng)還配有各種自診斷保護(hù)措施，硬件軟件雙重保護(hù)，并可以勝任三倍過(guò)載。一旦發(fā)生錯(cuò)誤，便立即停機(jī)，并告以報(bào)警故障原因，在用戶解除故障后方可重新工作，因此可靠性極高。1.4 變頻器隨著生產(chǎn)力的提高，工業(yè)進(jìn)程化的加快，電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力拖動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)源，在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛使用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，其消耗的電

26、能約占了總工業(yè)耗電量的60%左右，在經(jīng)歷了70年代的中期的能源危機(jī)后，人們充分認(rèn)識(shí)到了節(jié)能工作的重要性。因此怎樣合理的使用電機(jī)，提高其工作效率，顯得尤為重要。交流變頻調(diào)速技術(shù)在這一階段得到了很大的發(fā)展，先后出現(xiàn)了變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、交流串極調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等交流調(diào)速方式。作為變頻調(diào)速技術(shù)的核心的變頻器,也開(kāi)始逐步進(jìn)入了實(shí)用階段.近年來(lái)隨著電力電子技術(shù)、自控技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展加上變頻調(diào)速傳動(dòng)理論的逐步完善,變頻器的性能不斷提高,在各行各業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛,除了傳統(tǒng)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)以外,在鋼鐵、電力、冶金、石油、工業(yè)制造等幾乎所有的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,都可以看到變頻器的身影。1.4.1 變

27、頻器的定義:變頻器是在保證電機(jī)原有性能的情況下，通過(guò)改變電機(jī)的供電頻率和電壓的方式，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)的現(xiàn)代電力電子設(shè)備。它根據(jù)電機(jī)不同負(fù)載可分別實(shí)現(xiàn)節(jié)能、提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、增加設(shè)備使用壽命并使設(shè)備下型化等用途，廣泛應(yīng)用在鋼鐵、輕工，化學(xué)、纖維、汽車(chē)、電機(jī)（機(jī)械）、機(jī)床、食品、造紙、水泥、礦業(yè)、煤氣、交通、裝卸搬運(yùn)、工廠建筑、農(nóng)業(yè)、生活服務(wù)、電力、實(shí)驗(yàn)研究、石油等領(lǐng)域。1.4.2 變頻器的用途提高生產(chǎn)率、生產(chǎn)質(zhì)量、節(jié)約能源和控制功能的高度自動(dòng)化是變頻器的主要特點(diǎn).采用變頻器對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制,可以很方便地進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換,進(jìn)行高頻度的起停運(yùn)轉(zhuǎn);可以調(diào)節(jié)電動(dòng)

28、機(jī)加減速的時(shí)間,使變速運(yùn)行更加平滑,啟動(dòng)電流更加小;可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行連續(xù)調(diào)速,最高速度不受電源的影響;通過(guò)內(nèi)部的制動(dòng)回路,可以進(jìn)行電氣制動(dòng),必要時(shí)還可以加入直流電壓,進(jìn)行直流制動(dòng)；低速時(shí)可保持恒轉(zhuǎn)矩輸出,進(jìn)行轉(zhuǎn)矩提升;容易實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有交流拖動(dòng)系統(tǒng)的改造；在功率匹配合適的情況下,可以用一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)；通過(guò)與plc等控制設(shè)備的連接可以組成高性能的控制系統(tǒng)；完善的故障診斷和保護(hù)功能(過(guò)壓,欠壓、過(guò)流、過(guò)載、短路等故障的檢測(cè)與顯示)等等。1.4.3 變頻器基本構(gòu)成及工作原理 (1) 變頻器基本結(jié)構(gòu) 變頻器發(fā)展至現(xiàn)在已有幾十年的歷史，種類(lèi)繁多，但都有以下的基本結(jié)構(gòu)：逆變電路 中間電路 整流電路外

29、電網(wǎng)頻率電壓可調(diào)的 交流電交流電控制電路圖1.4-1 變頻器基本結(jié)構(gòu)一般三相變頻器的整流電路是由三相全波整流橋組成，主要是對(duì)工頻外部電源進(jìn)行整流，給中間電路、逆變電路及控制電路供電。一般情況下，整流輸出含有高頻電壓諧波分量(其頻率為電源電壓頻率的六倍)或電流紋波，影響了直流輸出的質(zhì)量，這就要用到中間電路進(jìn)行平滑。中間電路的作用是對(duì)整流輸出進(jìn)行平滑，以保證逆變電路及控制電路能得到較高質(zhì)量的直流電源，平滑電路的主要構(gòu)成與整流電路有關(guān)，若整流輸出是電壓源，則平滑電路的主要元件是大容量是電解電容，若整流輸出是電流源，則平滑電路的主要元件是大容量電感。除此之外，中間電路還包括有制動(dòng)電阻和其它輔助電路。逆

30、變電路是變頻器的主要部件，其作用是在控制電路的控制下，將平滑電路輸出的直流電轉(zhuǎn)換為頻率和電壓均任意可調(diào)的交流電。逆變器的輸出就是變頻器的輸出。控制電路包括主控制電路、信號(hào)檢測(cè)電路、門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路、外部接口電路、保護(hù)電路等。主要作用是將檢測(cè)到的各種信號(hào)送至運(yùn)算電路。使運(yùn)算電路能根據(jù)要求為變頻器主電路提供必要的門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并對(duì)變頻器和電機(jī)提供必要的保護(hù)。控制電路還有a/d和d/a接口，使變頻器能與外部設(shè)備配合使用?？刂齐娐返膬?yōu)劣決定了變頻器性能的優(yōu)劣。(2) 變頻器基本工作原理逆變電路是變頻器的重要部分，要了解變頻器的工作原理，只須了解逆變部分的工作原理。我們知道，逆變部分的作用是將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)轭l

31、率和電壓均可調(diào)的交流電。下圖為一個(gè)簡(jiǎn)單的三相逆變電路，在這個(gè)電路中，六個(gè)開(kāi)關(guān)組成一個(gè)三相橋式電路，依次打開(kāi)和關(guān)斷這六個(gè)開(kāi)關(guān)，就可以在輸出端得到相位相差120 度的交流電。 s1s3s5直流電壓u/v/wes4s6 s2 圖1.4-2 三相逆變電路原理 開(kāi)關(guān)頻率不同，輸出交流電的頻率就不同。同時(shí)，輸出電壓的平均值也就不同了，這就達(dá)到變頻變壓的目的。當(dāng)然，實(shí)際變頻器內(nèi)部的電路比這個(gè)復(fù)雜得多，還包括其它很多的輔助器件及保護(hù)電路等等。(3) 變頻器控制方式及基本原理在本實(shí)驗(yàn)中，采用的是變頻變壓(vvvf)方式，主要是通過(guò)調(diào)節(jié)電源頻率來(lái)調(diào)速。由電機(jī)拖動(dòng)理論可知，在調(diào)頻的同時(shí)，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也同時(shí)發(fā)生變化

32、，為了達(dá)到較理想的轉(zhuǎn)矩特性，在改變電流頻率時(shí)，電樞電壓也必須有相應(yīng)的改變，滿足=常數(shù)分析如下：因?yàn)殡姍C(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與磁通有關(guān)，t=ct 1i2cos其中ct為常數(shù)，1為每極磁通，i2為轉(zhuǎn)子電流，cos為功率因數(shù)。而mim其中m為勵(lì)磁電感，im為勵(lì)磁電流。又有e=j2fmim=j2f因此，要使磁通不變，只要使=常數(shù)即可。但由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e不便測(cè)量和控制，而電源電壓ve,故只要使=常數(shù)便可使條件近似滿足。故變頻調(diào)速就是變頻變壓調(diào)速。1.4.4 變頻器的選用變頻器種類(lèi)很多,在進(jìn)行選型時(shí),應(yīng)該根據(jù)項(xiàng)目的控制要求和所帶負(fù)載的特性來(lái)選擇合適自己的產(chǎn)品。下面對(duì)變頻器的主要規(guī)格和基本功能進(jìn)行進(jìn)一步的介紹。（1）電

33、壓等級(jí) 一般的通用變頻器可分為交流200v和400v兩種,另外某些高、中壓大功率變頻器電壓等級(jí)可以達(dá)到上千伏。在選型時(shí),應(yīng)注意選擇與供電電源和電動(dòng)機(jī)的電壓兩者相匹配的電壓等級(jí)（2）適用電機(jī)輸出適用的電機(jī)輸出,是指變頻器最大的適用的電動(dòng)機(jī)容量。根據(jù)負(fù)載選擇電動(dòng)機(jī)時(shí),需要注意電動(dòng)機(jī)的輸出功率和轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于負(fù)載所需的功率和轉(zhuǎn)矩(為過(guò)負(fù)載和快速啟動(dòng)留一定的余量)。一般單相200v型通用變頻器標(biāo)準(zhǔn)適用電動(dòng)機(jī)輸出從0.2kv至2.2kv不等。所選的電動(dòng)機(jī)容量應(yīng)與變頻器相符,同時(shí)還應(yīng)注意變頻器的額定輸出電流是否滿足電動(dòng)機(jī)的額定電流。 （3）額定輸出 額定輸出包括額定輸出容量,輸出電流,輸出電壓和過(guò)載能力等。其

34、中,額定輸出容量是指在額定輸出電流和電壓的情況下的視在功率；過(guò)載能力是指變頻器的超載能力,如額定輸出電流的150%,1分鐘等。 在選擇變頻器的容量時(shí),應(yīng)使負(fù)載在正常的運(yùn)行情況下,運(yùn)行在變頻器的額定電流內(nèi),瞬時(shí)的超載也應(yīng)不大于變頻器的過(guò)載能力。否則,即使電動(dòng)機(jī)與變頻器的容量相匹配,也應(yīng)該選擇容量更大的變頻器。（4）輸出頻率 包括變頻器可調(diào)的頻率范圍,頻率精度(指最高設(shè)定頻率時(shí)的波特率)和分辨率(指變頻器可設(shè)定的最小單位值)。變頻器的品牌及型號(hào)不同,此類(lèi)指標(biāo)也不相同,用戶可根據(jù)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際需要進(jìn)行選擇。1.4.5 變頻器的控制方式變頻器的控制方式一般可分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種。開(kāi)環(huán)控制無(wú)速度檢出反饋,

35、常用于精度要求不太高的通用變頻器。而閉環(huán)控制具有速度檢出反饋,可以根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行情況自動(dòng)調(diào)整變頻器的控制參數(shù),常用于精度要求比較高,含矢量控制功能的變頻器中。目前通用變頻器的控制方式常采用高載頻正弦波pwm控制(v/f)控制，其載波頻率一般從0.815khz可調(diào)，選擇合適的載波頻率能降低電動(dòng)機(jī)的機(jī)械共振,有效的減少運(yùn)行噪聲。頻率設(shè)定:除了在面板上直接設(shè)定以外,還可通過(guò)電位器,模擬量來(lái)調(diào)節(jié)。電壓/頻率特性:即v/f曲線,分為恒定轉(zhuǎn)矩方式和平方轉(zhuǎn)矩方式,恒定轉(zhuǎn)矩方式一般應(yīng)用在輸送帶,起重機(jī),擠壓機(jī)等設(shè)備上,平方轉(zhuǎn)矩方式常用在風(fēng)機(jī),氣泵等流體負(fù)載。轉(zhuǎn)矩提升:某些負(fù)載在低速運(yùn)行時(shí),會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩不足的情況

36、,此時(shí)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩提升。一般變頻器都具有此類(lèi)補(bǔ)償功能。但應(yīng)注意轉(zhuǎn)矩提升太強(qiáng)，可能會(huì)馬達(dá)過(guò)熱或噪聲增加現(xiàn)象。加減速時(shí)間:加減速時(shí)間一般是指變頻器從某一頻率加速到高頻段和從一高頻段減速到低頻段所需的時(shí)間。146 變頻器的安裝設(shè)計(jì)基本要求（1）變頻器應(yīng)該安裝在控制柜內(nèi)部。 圖1.4-3 變頻器安裝圖（2）變頻器最好安裝在控制柜內(nèi)的中部；變頻器要垂直安裝，正上方和正下方要避免安裝可能阻擋排風(fēng)、進(jìn)風(fēng)的大元件。（3） 變頻器上、下部邊緣距離控制柜頂部、底部、或者隔板、或者必須安裝的大元件等的最小間距，應(yīng)該大于300mm。如圖中的h1，h2間距所示。（4） 如果特殊用戶在使用中需要取掉鍵盤(pán)，則變頻器面

37、板的鍵盤(pán)孔，一定要用膠帶嚴(yán)格密封或者采用假面板替換，防止粉塵大量進(jìn)入變頻器內(nèi)部。（5）對(duì)變頻器要進(jìn)行定期維護(hù)，及時(shí)清理內(nèi)部的粉塵等。（6）其它的基本安裝、使用要求必須遵守用戶手冊(cè)上的有關(guān)規(guī)定。1.5 傳感器1.5.1 傳感器的定義將各種非電量變換為電量的裝置就是傳感器。傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始參數(shù)進(jìn)行精確可靠的測(cè)量，那么無(wú)論是信號(hào)轉(zhuǎn)換或信息處理，或都最佳數(shù)據(jù)的顯示與控制都是不可能實(shí)現(xiàn)的。角度傳感器：角度傳感器測(cè)量范圍從10度一直到120度。測(cè)量原理是非接觸（利用霍爾效應(yīng)）。適合各種工業(yè)機(jī)械，摩托車(chē)，和民用上的應(yīng)用。價(jià)格便宜，性能穩(wěn)定。我公司提供各種技術(shù)服務(wù)

38、并可集成各種應(yīng)用系統(tǒng)。1.5.2 傳感器的分類(lèi)傳感器的檢測(cè)對(duì)象非常多，主要有數(shù)量、長(zhǎng)度、面積、立體、位置、含量、線性變位、旋轉(zhuǎn)變位、畸變、壓力、轉(zhuǎn)矩、流量、流速、加速度、振動(dòng)、成分配比、水分、離子濃度、混濁度、粒狀體、比重密度、傷痕、濕度、熱量、溫度、火災(zāi)、煙、有害氣體和氣味等29 種。按檢測(cè)功能可分為檢測(cè)溫度、壓力、濕度、流量、流速、磁場(chǎng)、光通道等，其中最常用的是溫度傳感器，其次是壓力、流量傳感器。 傳感技術(shù)的重要性，可以毫不夸張地說(shuō)，從飛往茫茫太空的宇宙飛船到游弋于浩瀚海洋的各種艦艇船只，從各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)到人們生活中的衣食住行，幾乎都離不開(kāi)各種各樣的傳感器，傳感技術(shù)對(duì)科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域起著

39、不可估量的巨大的作用。本項(xiàng)目主要研究的是壓力傳感器和溫度變送器在熱熔焊接機(jī)中的應(yīng)用。傳感器的選則用原則：傳感器千差萬(wàn)別，即便對(duì)于相同種類(lèi)的測(cè)定量也可采用不同工作原理的傳感器，因此，要根據(jù)需要選用最適宜的傳感器。1.5.3 傳感器的選用 (1)測(cè)量條件如果誤選傳感器，就會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。為此，要從系統(tǒng)總體考慮，明確使用的目的以及采用傳感器的必要性，絕對(duì)不要采用不適宜的傳感器與不必要的傳感器。測(cè)量條件列舉如下，即測(cè)量目的，測(cè)量量的選定，測(cè)量的范圍，輸入信號(hào)的帶寬，要求的精度，測(cè)量所需要的時(shí)間，過(guò)輸入發(fā)生的頻繁程度。(2)傳感器的性能選用傳感器時(shí)，要考慮傳感器的下述性能，即精度，穩(wěn)定性，響應(yīng)速度，

40、模擬信號(hào)或者數(shù)字信號(hào)，輸出量及其電平，被測(cè)對(duì)象特性的影響，校準(zhǔn)周期，過(guò)輸人保護(hù)。(3)傳感器的使用條件傳感器的使用條件即為設(shè)置的場(chǎng)所，環(huán)境(濕度、溫度、振動(dòng)等)，測(cè)量的時(shí)間，與顯示器之間的信號(hào)傳輸距離，與外設(shè)的連接方式，供電電源容量。第二章：項(xiàng)目說(shuō)明及定型2.1 項(xiàng)目要求 本設(shè)計(jì)能使卷膜勻速地輸送,自動(dòng)使卷膜均勻地粘貼在鋁帶上,卷紙能夠正?；厥?能夠適應(yīng)安全、快速、準(zhǔn)確、均勻加工的要求2.2 項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)構(gòu)思221 本系統(tǒng)原理圖設(shè)想圖2.2-1原理設(shè)想圖222 本系統(tǒng)構(gòu)件設(shè)想（1） s7-200 plc中央處理單元采用cpu226，cpu226集成了24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)。可

41、連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量i/o點(diǎn)或35路模擬量i/o點(diǎn)，13k字節(jié)程序和數(shù)字存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30khz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20khz高速脈沖輸出，具有pid控制器。用于較高要求的控制，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。（2） 模擬量擴(kuò)展模塊em235尺寸：71.2*80*62mm 重量：186g 功耗：2w點(diǎn)數(shù)：4路模擬量輸入，2路模擬量輸出圖2.2-2 em235示意圖（3） 伺服電機(jī)： 本項(xiàng)目選用伺服電機(jī)是minas a系列全數(shù)字式交流伺服電機(jī)，具體采用額定輸出功率較小的ms

42、ma系列：額定輸出功率400w；額定轉(zhuǎn)速5000r/min。其特征如下： 采用松下公司獨(dú)特算法，使速度頻率響應(yīng)提高2倍，達(dá)到500hz；定位超調(diào)整定時(shí)間縮短為以往產(chǎn)品的1/4。 具有共振抑制和控制功能：可函蓋機(jī)械的剛性不足，從而實(shí)現(xiàn)高速定位。 具有全閉環(huán)控制功能：通過(guò)外接高精度的光柵尺，構(gòu)成全閉環(huán)控制，進(jìn)一步提高系統(tǒng)精度。 具有一系列方便使用的功能：（a）內(nèi)藏頻率解析功能（fft）,從而可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整；（b）有兩種自動(dòng)增益調(diào)整方式：常規(guī)自動(dòng)增益調(diào)整和實(shí)時(shí)自動(dòng)增益調(diào)整；（c）配有rs485，rs232c通信口，上位控制器可同時(shí)控制多達(dá)16個(gè)軸。 電機(jī)防護(hù)等級(jí)達(dá)ip65,環(huán)境適

43、應(yīng)性強(qiáng)。 電機(jī)可配用多種編碼器，適應(yīng)各種用戶需要：（a）普通型：2500p/r增量式編碼器； （b）高精度型：17位型（217）增量式編碼器；（c）特殊型217位型（217）絕對(duì)式編碼器。 圖2.2-3電機(jī)型號(hào)說(shuō)明（4） 三菱fr-a540系列變頻器功能范圍：0.4800kw（3相380v，fr-a540（l）系列）；具有以下特點(diǎn)： 配備各種功能配備pid功能，更適合風(fēng)機(jī)、水泵負(fù)載；高速頻率控制和碰停功能；停電時(shí)減速停止控制；順序制動(dòng)控制；風(fēng)機(jī)水泵專用控制功能。 維護(hù)方便通過(guò)風(fēng)扇on/off控制，延長(zhǎng)風(fēng)扇壽命，更換方便；可拆卸式的控制段子使維修和安裝方便；參數(shù)設(shè)定可保存在參數(shù)單元中。（5） 角

44、度傳感器本傳感變送器采用新型的smr(磁敏電阻)元件作為敏感元件，利用內(nèi)部磁迴路的機(jī)械結(jié)構(gòu), 把角度的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)變化，實(shí)現(xiàn)無(wú)電接觸點(diǎn)的測(cè)量角度，角位移的變化，并經(jīng)精密集成放大電路,在確定的角度區(qū)間，線性輸出420ma電流信號(hào)或05v，1-5v電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)傳感器和變送器一體化.本產(chǎn)品帶有基準(zhǔn)和滿度的調(diào)節(jié)，方便修正和調(diào)節(jié)測(cè)量范圍。特點(diǎn)及應(yīng)用：壽命長(zhǎng)，可靠性高、可連續(xù)分辨、耐環(huán)境污染。方便應(yīng)用于各類(lèi)需要測(cè)量角度和角位移的設(shè)備和工作場(chǎng)合。特別適合應(yīng)用在鋼鐵、石油、電力、交通等行業(yè)，角度、角位移監(jiān)控的設(shè)備上。主要技術(shù)指標(biāo):型 號(hào)：wyt-at-2工作電壓：dc24v10%線性量程：0 90(

45、 *可選擇其他量程 )輸出信號(hào)：420ma 或 *05v 使用溫度：-30 +60相對(duì)濕度：953% rh精 度：0.1% ;0.2% fs防護(hù)等級(jí)：ip65抗電絕緣：500v外形尺寸：* 83(77mm) 軸為6 長(zhǎng)22 mm外殼材料：鋁合金*傳感器360度可轉(zhuǎn).長(zhǎng)度77,以實(shí)際說(shuō)明書(shū)為準(zhǔn)正面（角度刻度端）反面（引線輸出端） 圖2.2-4 角度傳感器外行尺寸示意圖第三章：plc/伺服電機(jī)/變頻器原理接線圖3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)附錄圖13.2 驅(qū)動(dòng)器控制電氣圖見(jiàn)附錄圖23.3 電氣回路控制圖見(jiàn)附錄圖33.4 plc接線圖 見(jiàn)附錄圖4第四章：技術(shù)難點(diǎn)及其解決辦法4.1 變頻器對(duì)微機(jī)控制板的干擾系

46、統(tǒng)設(shè)計(jì)或者改造過(guò)程中，一定要注意變頻器對(duì)微機(jī)控制板的干擾問(wèn)題。由于用戶自己設(shè)計(jì)的微機(jī)控制板一般工藝水平差，不符合emc國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在采用變頻器后，產(chǎn)生的傳導(dǎo)和輻射干擾，往往導(dǎo)致控制系統(tǒng)工作異常，因此需要采取必要措施。 圖4.4-1微機(jī)控制板的電源抗干擾措施(1) 良好的接地。電機(jī)等強(qiáng)電控制系統(tǒng)的接地線必須通過(guò)接地匯流排可靠接地，微機(jī)控制板的屏蔽地，最好單獨(dú)接地。對(duì)于某些干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合，建議將傳感器、i/o接口屏蔽層與控制板的控制地相連。 (2) 給微機(jī)控制板輸入電源加裝emi濾波器、共模電感、高頻磁環(huán)等，成本低。如圖所示，可以有效抑制傳導(dǎo)干擾。另外在輻射干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合，如周?chē)嬖趃sm、或者小靈

47、通機(jī)站時(shí)，可以對(duì)微機(jī)控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進(jìn)行屏蔽處理。（3）對(duì)擬傳感器檢測(cè)輸入和模擬控制信號(hào)進(jìn)行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，建議盡量不要采用模擬控制，特別是控制距離大于1m，跨控制柜安裝的情況下。因?yàn)樽冾l器一般都有多段速設(shè)定、開(kāi)關(guān)頻率量輸入輸出，可以滿足要求。如果非要用模擬量控制時(shí)，建議一定采用屏蔽電纜，并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端一點(diǎn)接地。如果干擾仍舊嚴(yán)重，需要實(shí)現(xiàn)dc/dc隔離措施?？梢圆捎脴?biāo)準(zhǔn)的dc/dc模塊，或者采用v/f轉(zhuǎn)換，光藕隔離再采用頻率設(shè)定輸入的方法。4.2 plc對(duì)變頻器的控制本項(xiàng)目的難點(diǎn)之二就是通過(guò)plc實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的控制及plc對(duì)伺服電機(jī)的

48、控制，也就是達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。作為變頻調(diào)速系統(tǒng)中的控制核心部分的變頻器，可以通過(guò)變頻器的控制面板或端子進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置,啟動(dòng)或停止變頻器運(yùn)行,讀取各種變頻器運(yùn)行數(shù)據(jù)等等。在該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中我們采用了用pid控制的方法用plc控制變頻器。第五章：項(xiàng)目小結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)的最后環(huán)節(jié)，也是四年所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，是對(duì)學(xué)生個(gè)人的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、分析解決問(wèn)題能力的一次考驗(yàn)。我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)到了很多新知識(shí)，接觸到了以前很多沒(méi)有遇到過(guò)的問(wèn)題.本畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了的初步論述。緒論分析了plc在張力控制的應(yīng)用。第一章詳細(xì)地介紹張力控制系統(tǒng)的特性和各種應(yīng)用場(chǎng)合，以及詳細(xì)的介紹了plc、變頻器、伺服

49、電機(jī)、傳感器的工作原理及概況。第二章對(duì)方案進(jìn)行確定。方案中采用的plc、傳感器、伺服電機(jī)、變頻器的詳細(xì)參數(shù)、型號(hào)。在選擇構(gòu)成項(xiàng)目的各種構(gòu)件時(shí)，考慮到了技術(shù)因素和經(jīng)濟(jì)因素。第三章是對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的個(gè)部分電氣連接圖和輸入輸出的斷口方配方案及程序的設(shè)計(jì)。第四章是對(duì)整體項(xiàng)目中可能會(huì)遇到的問(wèn)題難題及其解決的辦法思路。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中是有巨大現(xiàn)實(shí)意義及很大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，利用plc來(lái)控制張力的方法被廣泛應(yīng)用在造紙業(yè)、印刷業(yè)、紡織漂染業(yè)、食品業(yè)當(dāng)中，極大的提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的合格率，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，plc張力控制技術(shù)將越來(lái)越深入到社會(huì)的各行業(yè)。此次設(shè)計(jì)，還有以下幾點(diǎn)的體會(huì)：（1） 計(jì)之前要有

50、一個(gè)宏觀系統(tǒng)的思路。宏觀系統(tǒng)思路不僅僅是要對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的進(jìn)行結(jié)構(gòu)細(xì)化，還要將這些細(xì)化任務(wù)進(jìn)行合理科學(xué)的安排，這樣才能使得設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行得有序，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。（2） 以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度對(duì)待設(shè)計(jì)中的每一個(gè)細(xì)節(jié)。首先在思想上必須重視畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)于設(shè)計(jì)中的任何一個(gè)問(wèn)題都要認(rèn)真對(duì)待。（3） 閱讀大量的參考資料，綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)。認(rèn)真閱讀設(shè)備的手冊(cè)和資料，有助我們熟悉設(shè)備的操作，減少不必要的錯(cuò)誤，提高工作效率。（4） 要有團(tuán)體合作精神。本次設(shè)計(jì)，由四個(gè)同學(xué)共同完成。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們始終保持良好的團(tuán)隊(duì)精神，互相學(xué)習(xí)和交流經(jīng)驗(yàn)，終于順利完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們都得到了一次很好的鍛煉，自身能力有了

51、較大的提高，這必將對(duì)我們今后的學(xué)習(xí)、工作、生活產(chǎn)生重要影響。致謝本次設(shè)計(jì)能夠順利完成，我們必須要衷心的感謝我們的指導(dǎo)老師 李老師的指導(dǎo)和學(xué)院老師的關(guān)心。由于本次設(shè)計(jì)涉及到一些新內(nèi)容和新方向，李老師在百忙中抽出寶貴的時(shí)間給予我們硬件和技術(shù)上最大的指導(dǎo)和支持。我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過(guò)程中也遇到了很多自己解決不了的問(wèn)題，而李老師也給予我們要注意的問(wèn)題的提示和一些細(xì)節(jié)的解決方案。使我們受益非淺。 四年來(lái)，學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)、老師給予我許多熱忱的關(guān)懷和無(wú)私的教導(dǎo)，在此表示最忠心的感謝！對(duì)于參加我的論文答辯的各位老師，在此獻(xiàn)上我崇高的敬意和誠(chéng)摯的感謝！參考文獻(xiàn)1 松下panasonnic minas aseries 伺

52、服電機(jī)2 三菱電機(jī)變頻調(diào)速器500系列3 鄧則名 鄺穗芳編 電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社4 s7-200中文系統(tǒng)手冊(cè)5 王永華主編 王東云 宋寅卯 鄭安平副主編 現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù) 北京航天航空大學(xué)出版社6 林德杰主編 電氣測(cè)試技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社附 錄附錄一：三菱變頻器fr-a540控制特性控制方式柔性pwm控制/高載波頻率pwm控制可選擇v/f控制）最佳勵(lì)磁控制輸出頻率范圍0.5至120hz頻率設(shè)定分辨率模擬輸入0.015hz/60hz(端子2輸入：12位/010v，11位/05v，端子：12位/-10+10v，11位/-5+5v）數(shù)字輸入0.01hz頻率精度模擬量輸入

53、時(shí)最大輸出頻率的0.2%以內(nèi)(2510），數(shù)字量輸入時(shí)設(shè)定輸入頻率的0.01%以內(nèi)電壓/頻率特性基底頻率可在0120hz任意設(shè)定，可選擇恒轉(zhuǎn)矩或變轉(zhuǎn)矩曲線。轉(zhuǎn)矩提升手動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升加/減速時(shí)間設(shè)定03600秒（可分別設(shè)定加速和減速時(shí)間），可選擇直線型或s-型加/減速模式直流制動(dòng)動(dòng)作頻率（0120hz，動(dòng)作時(shí)間（010sec),電壓（030%）可變失速防止動(dòng)作水平可設(shè)定動(dòng)作電流（0120%可變），可選擇是否使用這種功能運(yùn)行特性頻率設(shè)定信號(hào)模擬量輸入05vdc，010vdc。010vdc，420madc數(shù)字量輸入使用操作面板或參數(shù)單元3位bcd或12位二進(jìn)制輸入（當(dāng)使用fr-a5ax選件時(shí)）啟動(dòng)信號(hào)可分別選擇正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)和啟動(dòng)信號(hào)自保持輸入（三線輸入）輸入信號(hào)多段速度選擇最多可選擇7種速度（每種速度可在0120hz內(nèi)設(shè)定，運(yùn)行速度可通過(guò)pu（fr-du04/fr-pu04）改變第二加/減速度選擇03600秒（最多可分別設(shè)定2種不同的加/減速時(shí)間）點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行選擇具有點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行模式選擇端子電流輸入選擇可選擇輸入頻率設(shè)定信號(hào)420madc（端子四）瞬時(shí)停止再啟動(dòng)選擇瞬時(shí)停止時(shí)是否再啟動(dòng)外部過(guò)熱保護(hù)輸入在外部安裝的過(guò)熱繼電器當(dāng)使變