#(通控系)畢業(yè)設(shè)計(jì)1

1、學(xué)科分類號(hào)：湖南人文科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)題目:基于PLC的剝線機(jī)的控制系統(tǒng)的研究學(xué)生姓名：王子立學(xué)號(hào)08421234系部：通信和控制工程系專業(yè)年級(jí)：自動(dòng)化08級(jí)指導(dǎo)教師：聶時(shí)君職稱:助教湖南人文科技學(xué)院教務(wù)處制湖南人文科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名：（手寫）二O年月日（手寫）基于PLC的

2、剝線機(jī)的控制系統(tǒng)的研究摘要:隨著激動(dòng)控制理論和PLC技術(shù)的發(fā)展，具有易于使用、功能強(qiáng)大、高可靠性、擴(kuò)展能力強(qiáng)、廣泛的適用性和組成控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔性等諸多優(yōu)點(diǎn)的PLC控制技術(shù)，得到了越來(lái)越廣泛的使用。本論文以作者研究的基于PLC的剝線機(jī)控制系統(tǒng)項(xiàng)目為背景，從PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度，完成了如下幾項(xiàng)工作。（1）綜述了PLC控制技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展、國(guó)內(nèi)外使用現(xiàn)狀以及和其他控制技術(shù)的對(duì)比、介紹了剝線機(jī)控制系統(tǒng)項(xiàng)目的來(lái)源、背景、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀、研究意義。（2）探討了廣泛適用的基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，從PLC控制系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)原則分析入手，重點(diǎn)分析了PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的方法和步驟

3、。（3）完成了基于PLC的剝線機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。在該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)中，分析了步進(jìn)電機(jī)脈沖計(jì)算原理，采用了呈階梯形的速度曲線來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的加、減速運(yùn)動(dòng)的控制方法；硬件的設(shè)計(jì)又包括減少PLC輸入點(diǎn)數(shù)設(shè)計(jì)、PLC設(shè)備選型、I/O分配、PLC接線圖、步進(jìn)電機(jī)等內(nèi)容；軟件的設(shè)計(jì)主要是PLC程序的設(shè)計(jì)，包括主程序、兩段剝皮模塊、三段剝皮模塊、功能按鍵模塊、數(shù)字按鍵輸入模塊等。關(guān)鍵詞：PLC;步進(jìn)電機(jī)；控制系統(tǒng)；剝線機(jī)TheStudyofControlSystemofWire-StrippingMachineBasedonPLCAbstract:Withthedev

4、elopmentofautomaticcontroltheoryandPLCtechnology,thePLCcontroltechnologywhichhasadvantagesofuseeasily,powerfulfunction,highreliability,strongexpansion,wideapplicabilityandthesimplicityofbuildingacontrolsystemandsoon,hasgotabroadapplicationincreasingly.Duringthestudytimeofgraduate,theauthorhasfinishe

5、dtheresearchworkofwire-machine.ThesystemisbasedonPLCtechnology.ThisisthebackgroundstothisarticlewhichmainlydiscussestheapplicationofthePLCcontroltechnology,andthefollowingresearchworkiscompleted.First,thisarticlegivesaoverviewofPLCcontroltechnologyaboutit'generation,development,statusquoofapplic

6、ationathomeandabroad,andthecontrastwithothercontroltechnique.Thesource,background,statusquoofresearchathomeanabroad,significaneeofresearchaboutthecontrolsystemofwire-strippingmachine,isintroduced.Second,amethodwhichissuitedwidelyaboutthedesignofcontrolsystembasedonPLCiscovered.Startingwiththestructu

7、reanddesignprincipleofcontrolsystembasedonPLC,analyzesthemethodandstepsofhardwaredesignandsoftwaredesignemphatically.Third,thedesignwhichincludestheoveralldesign,hardwaredesignandsoftwaredesigntothecontrolsystemofwire-strippingmachinebasedonPLCiscompleted.Tothesystem'overalldesign,calculatingthe

8、pulsenumberofsteppingmotorisanalyzed.What'moreisthatthemethodofspeedcurvelikeladdercontrollingsteppingmotorisusedalso.ThedesignofhardwaretothesystemincludesthedesignofreducingPLCinputnumbers,theselectionofPLCequipment,I/Odistribution,PLCwiringdiagram,steppingmotorandsoon.Thedesignofsoftwaretothe

9、systemisthedesignofPLCprogramwhichincludesmainroutines,twosegmentswire-strippingmodule,threesegmentswire-strippingmodule,functionalpressedkeysmoduleandtheinputmoduleofdigitalpressedkeysandsoon.Keywords：PLC;Steppingmotor;Controlsystem;Wire-strippingmachine第1章緒論隨著微電子技術(shù)、控制技術(shù)及信息技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC（即可編程邏輯控制器）控制技

10、術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。本章首先講述了PLC控制技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展、國(guó)內(nèi)外使用現(xiàn)狀、和其他控制技術(shù)的區(qū)別；然后介紹了基于PLC的剝線機(jī)控制系統(tǒng)的來(lái)源、研究背景、研究現(xiàn)狀及研究意義。1.1PLC控制技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展在早期的工業(yè)控制中，多采用繼電器控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)體積大、耗電多，改變生產(chǎn)程序非常困難。為改變這種狀況，20世紀(jì)60年代末期，美國(guó)通用汽車公司提出需求,公開(kāi)招標(biāo)。隨后，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了世界上第一臺(tái)可編程控制器，并成功的使用于汽車生產(chǎn)線上。隨后，日本、德國(guó)等相繼引入PLC技術(shù)，許多知名公司的加入使得PLC技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，如：日本的三菱、松下、OMRON;德國(guó)的西門子、BBC等公

11、司。目前，全世界約有200多家公司從事PLC的研究和制造，生產(chǎn)著400多個(gè)系列的產(chǎn)品。早期的可編程控制器指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單，只能完成順序控制，一般只具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，隨著微電子技術(shù)、控制技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC也在不斷發(fā)展。20世紀(jì)80年代后期，以16位和32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PLC得到了巨大的發(fā)展，使其在概念上、設(shè)計(jì)上、性價(jià)比等方面都有了很大的突破。可編程控制器具有了浮點(diǎn)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、高速計(jì)數(shù)、中斷計(jì)數(shù)、PID控制及聯(lián)網(wǎng)等功能，這些都使得PLC技術(shù)的使用范圍和領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。1.2PLC控制技術(shù)國(guó)內(nèi)外使用現(xiàn)狀目前，不僅在傳統(tǒng)制造領(lǐng)域，PLC控制技術(shù)在其他領(lǐng)域也已得到了廣泛

12、的使用。在國(guó)內(nèi)，楊建等人引進(jìn)PLC控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了水凈化工藝控制系統(tǒng)，PLC在該系統(tǒng)的水凈化過(guò)程中控制加藥加氯動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了水處理系統(tǒng)的自動(dòng)化，減輕了人工的勞動(dòng)強(qiáng)度，取得了不錯(cuò)的效果；在太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，耿立明等人成功設(shè)計(jì)了基于PLC的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，PLC通過(guò)控制液位、電源的通斷、采集溫度和風(fēng)壓等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制的功能；在裂紋檢測(cè)領(lǐng)域，王建國(guó)等人設(shè)計(jì)的基于PLC的裂紋檢測(cè)臺(tái)，很好的發(fā)揮了PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、智能化的優(yōu)點(diǎn)，在汽車輪轂等轉(zhuǎn)軸零件的檢測(cè)中取得了良好的效果；在煤炭生產(chǎn)領(lǐng)域，呂書勇利用PLC控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)的基于PLC的焦化備煤控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了金馬焦化廠備煤過(guò)程

13、，滿足了生產(chǎn)需要，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率；在垃圾處理領(lǐng)域，郭瑞國(guó)設(shè)計(jì)的基于PLC的垃圾焚燒爐控制系統(tǒng)，發(fā)揮了PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、便于操作、易于控制的優(yōu)點(diǎn)，保證了垃圾焚燒爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、爐溫穩(wěn)定、尾氣污染控制達(dá)標(biāo)；在船舶領(lǐng)域，董猛利用PLC控制技術(shù)抗干擾能力強(qiáng)，組成的控制系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)的主要功能，設(shè)計(jì)了基于PLC的船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)，特別適合于在中、小型船舶上使用，也可使用于在船舶的主機(jī)遙控系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)中。在國(guó)外，在設(shè)計(jì)的工廠信息系統(tǒng)中，將PLC使用于采集、預(yù)處理并傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)，節(jié)約了成本，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，收到了很好的效果；在生物研究領(lǐng)域，F(xiàn)red

14、erico等人為了研究微生物在不同濃度氧氣環(huán)境中的生長(zhǎng)和生產(chǎn)情況，在使用的帶氧化功能的生物反應(yīng)器中，PLC被用來(lái)自動(dòng)控制氧氣的濃度，獲得了成功的使用；AtefA.Ata等人在機(jī)器人使用于顏色識(shí)別的研究中也成功引入了PLC技術(shù)。在線加工領(lǐng)域，PLC控制技術(shù)也得到了一些使用口：丁士啟將PLC使用在銅線加工中；榮竑將PLC使用在環(huán)錠捻線機(jī)上等等，但總的來(lái)說(shuō)，在線加工領(lǐng)域PLC控制技術(shù)的使用還不太多，因此，本文的研究對(duì)PLC控制技術(shù)在線加工領(lǐng)域的使用具有一定的參考意義。1.3PLC控制技術(shù)和其他控制技術(shù)的區(qū)別隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了多種實(shí)用的控制技術(shù)，如繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、

15、單片機(jī)控制技術(shù)及PLC控制技術(shù)等，每種控制技術(shù)有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和使用領(lǐng)域。1.4剝線機(jī)控制系統(tǒng)的研究背景、研究現(xiàn)狀及研究意義對(duì)線束使用需求大的電子行業(yè)，手工剝線往往既費(fèi)時(shí)又不能滿足需求，剝線機(jī)械化是必然的趨勢(shì)。隨著電子技術(shù)以及通訊技術(shù)的發(fā)展，對(duì)線束使用需求量大的電子行業(yè)，剝線機(jī)械化是必然。現(xiàn)在剝線機(jī)也有多種多樣的控制技術(shù)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制提出了以高性能、穩(wěn)定、可靠及高性價(jià)比的PLC設(shè)備為剝線機(jī)系統(tǒng)的核心控制部分。隨著可編程控制器技術(shù)的發(fā)展，為剝線機(jī)技術(shù)帶來(lái)了強(qiáng)有力的支持，但僅僅依靠單獨(dú)的PLC系統(tǒng)控制剝線機(jī)還不夠，這里運(yùn)用到PLC和上位計(jì)算機(jī)的組合，來(lái)使得控制系統(tǒng)更加的穩(wěn)定和智能化，能夠最直觀的對(duì)工

16、業(yè)流程進(jìn)行控制，達(dá)到更高效的目的。1.5本章小結(jié)本章首先對(duì)PLC控制技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展和國(guó)內(nèi)外使用現(xiàn)狀作了些探討，并和其他控制技術(shù)作了詳細(xì)的比較；然后介紹了剝線機(jī)控制系統(tǒng)的來(lái)源、背景、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、研究意義等。第二章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法將PLC控制技術(shù)使用和工程的過(guò)程即是設(shè)計(jì)基于PLC的控制系統(tǒng)的過(guò)程?；赑LC的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在不同的使用中會(huì)有不同，如簡(jiǎn)單的使用可能只需設(shè)計(jì)PLC的輸入/輸出模塊的功能，而復(fù)雜的使用可能需要設(shè)計(jì)PID控制及PLC聯(lián)網(wǎng)等復(fù)雜功能。本章旨在探討一種廣泛適用的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，在完成本章內(nèi)容的過(guò)程中，參考了大量的國(guó)內(nèi)外PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的使用實(shí)例，同時(shí)

17、結(jié)合了在實(shí)踐項(xiàng)目中的一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。本章內(nèi)容對(duì)于在工程使用中設(shè)計(jì)基于PLC的控制系統(tǒng)具有一定的指導(dǎo)意義。2.1PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理PLC是基于PLC的控制系統(tǒng)的核心部分，設(shè)計(jì)基于PLC的控制系統(tǒng)先要理解PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理。的基本結(jié)構(gòu)PLC的組成和計(jì)算機(jī)十分相似，主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）接口、電源等部分組成，如圖2-1所示。電源來(lái)自用戶設(shè)*丄輸入接中央灶理番x«出接口*至用戶設(shè)備存r塢程樹圖2-1PLC的基本組成簡(jiǎn)圖（1）中央處理器（CPU）:CPU是PLC的核心，控制從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接收和存儲(chǔ)；用掃描的方式通過(guò)I/O部件接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)

18、或數(shù)據(jù)；診斷PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等；執(zhí)行用戶程序、完成各種數(shù)據(jù)的運(yùn)行、傳遞和存儲(chǔ)等功能；根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，刷新相關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)存儲(chǔ)器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。現(xiàn)代PLC常用的CPU有通用微處理器、單片機(jī)微處理器和位片式微處理器。（2）存儲(chǔ)器：根據(jù)存儲(chǔ)器在系統(tǒng)中的作用，PLC存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩部分。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存放系統(tǒng)程序，并固化在ROM中，用戶不能直接更改。用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)器和功能存儲(chǔ)器兩部分。用戶存儲(chǔ)器用來(lái)存放根據(jù)具體的控制任務(wù)編寫的PLC程序，需要經(jīng)常調(diào)試、修改，存儲(chǔ)器類型一般為RAM、EPROM或EEPR

19、OM等。用戶功能存儲(chǔ)器則一般用來(lái)存放用戶程序中使用的狀態(tài)變量，數(shù)值數(shù)據(jù)等。（3）輸入/輸出（I/O）接口：PLC通過(guò)I/O接口和外界連接，輸入接口接收和采集開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)或模擬量輸入信號(hào)，如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、電位器、傳感器等；輸出接口連接被控對(duì)象中的各種執(zhí)行元件，如電磁閥、指示燈、電機(jī)等。（4）電源：小型PLC內(nèi)部有一個(gè)開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源，一般可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供24V直流電源。的工作原理PLC從硬件結(jié)構(gòu)上看和計(jì)算機(jī)組成相似，它也有中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）接口、電源等。PLC有兩種操作方式：RUN方式和STOP方式。在RUN方式，通過(guò)執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功

20、能；在STOP方式，CPU不執(zhí)行用戶程序，可用編程軟件創(chuàng)建和編輯用戶程序，并將用戶程序下載到PLC中。PLC的工作過(guò)程可以概括地歸納為上電初始化，CPU自診斷過(guò)程，網(wǎng)絡(luò)通信處理，用戶程序掃描，輸入/輸出信息處理等五個(gè)階段。圖2-2為PLC的工作過(guò)程示意圖。圖2-2PLC的工作過(guò)程（1）上電初始化：PLC上電后進(jìn)行系統(tǒng)初始化，清除內(nèi)部繼電器區(qū)，復(fù)位定時(shí)器等，對(duì)電源、PLC內(nèi)部電路、用戶程序的語(yǔ)法進(jìn)行檢查。（2）CPU自診斷：PLC在每個(gè)掃描周期都要進(jìn)入CPU自診斷階段，以確保系統(tǒng)可靠進(jìn)行。自診斷程序定期檢查用戶程序存儲(chǔ)器、I/O單元的連接、I/O總線是否正常，定期復(fù)位監(jiān)控定時(shí)器等。（3）網(wǎng)絡(luò)通信

21、處理：配有網(wǎng)絡(luò)的PLC系統(tǒng)才有此處理過(guò)程。在這個(gè)階段，進(jìn)行PLC之間以及PLC和計(jì)算機(jī)或其他終端設(shè)備之間的信息交換。（4）用戶程序掃描階段：PLC靠執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制要求。PLC的CPU采用分時(shí)操作的原理，其工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描過(guò)程，掃描從第一條用戶程序測(cè)試，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲(chǔ)地址號(hào)遞增的方式順序逐條掃描用戶程序，也就是順序執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束，即完成一個(gè)掃描周期，然后又從頭開(kāi)始執(zhí)行用戶程序，并周而復(fù)始地重復(fù)。（5）輸入/輸出信息處理：PLC在正常運(yùn)行狀態(tài)下，每一個(gè)掃描周期都要進(jìn)行輸入、輸出信息處理，PLC在內(nèi)存中設(shè)置了兩個(gè)映像區(qū)；將運(yùn)算后的結(jié)果存入輸出映像區(qū)

22、，直至傳送到外部被控設(shè)備。的編程語(yǔ)言PLC的邏輯控制功能是通過(guò)編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一般來(lái)說(shuō)，有五種PLC編程語(yǔ)言；順序功能圖、功能塊圖、梯形圖、指令表和結(jié)構(gòu)文本、其中最常用的是順序功能編程語(yǔ)言和梯形圖編程語(yǔ)言，下面具體介紹這兩種編程語(yǔ)言。(1)順序功能圖(SFC)圖2-3順序功能圖圖2-3順序功能圖順序功能圖(SequentialFunction,SFC)是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言。編程時(shí)將動(dòng)作流程分成步和轉(zhuǎn)換條件，如圖2-3所示，根據(jù)轉(zhuǎn)換條件一步一步的按照順序動(dòng)作來(lái)執(zhí)行控制過(guò)程。圖中每一步代表一個(gè)控制功能任務(wù)，每個(gè)控制任務(wù)可以有一個(gè)或者多個(gè)動(dòng)作。每一步用一個(gè)方框表示，在方框內(nèi)有用于

23、完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。順序功能圖使程序的結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀和維護(hù)，減輕了編程、調(diào)試的工作量，主要使用和系統(tǒng)的規(guī)模大、程序關(guān)系較復(fù)雜的場(chǎng)合。(2) 梯形圖(LD)梯形圖(LadderDiagram,LD)是PLC程序設(shè)計(jì)中用得最多的一種編程語(yǔ)言。梯形圖采用因果關(guān)系來(lái)描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。在PLC梯形圖中使用的內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等都是由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因而使用方便，修改靈活。梯形圖和繼電器控制系統(tǒng)的電路圖非常相似，在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，易于掌握和學(xué)習(xí)梯形圖，使得梯形圖得到了廣泛的使用。圖2-4為一個(gè)簡(jiǎn)單的三菱FX2N系列PLC梯形

24、圖示例。KjIIR10hP11.圖2-4三菱FX2N系列PLC梯形圖2.2PLC控制系統(tǒng)的組成PLC控制系統(tǒng)主要由硬件部分和軟件部分組成。（1）硬件部分PLC控制系統(tǒng)的硬件部分不僅包括符合系統(tǒng)控制要求的PLC機(jī)型、存儲(chǔ)器容量、輸入/輸出模塊、電源模塊、通信模塊、模擬量輸入/輸出模塊和其他特殊功能模塊等，還包括合適的外圍裝置，如輸入設(shè)備（按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（接觸器、繼電器等）和執(zhí)行裝置控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（電機(jī)、水源、閥門等）。（2）軟件部分PLC控制系統(tǒng)軟件部分包括對(duì)I/O地址、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的使用和分配，根據(jù)要求設(shè)計(jì)的PLC控制程序及人機(jī)界面等。2.3PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

25、原則PLC控制系統(tǒng)是為現(xiàn)場(chǎng)工藝控制服務(wù)的，其設(shè)計(jì)一般應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：（1）根據(jù)工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證能滿足控制對(duì)象的工藝要求，能按照工藝流程準(zhǔn)確、可靠的工作。（2）在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì)合理、經(jīng)濟(jì)，既要能發(fā)揮PLC控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),又要盡量減少PLC系統(tǒng)硬件的費(fèi)用。（3）要考慮PLC控制系統(tǒng)未來(lái)的可擴(kuò)展性。（4）控制系統(tǒng)的構(gòu)成應(yīng)力求簡(jiǎn)單、實(shí)用，操作、維護(hù)、檢修方便，安全可靠。2.4PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟圖2-5為PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟，具體分析如下：（1）分析控制要求：在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)之前，要深入了解和分析被控對(duì)象的工藝要求和控制要求，設(shè)計(jì)出令人滿意的控制系統(tǒng)。（2）確定輸

26、入/輸出設(shè)備：根據(jù)控制要求選擇合適的輸入設(shè)備（控制按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器等）和輸出設(shè)備（接觸器、繼電器等），并確定PLC所需的I/O點(diǎn)數(shù)。（3）選擇合適的PLC:根據(jù)所需的I/O點(diǎn)數(shù)和具體PLC控制系統(tǒng)的功能要求，選擇類型合適的PLC，需要考慮PLC的機(jī)型、存儲(chǔ)容量、電源模塊和其他功能模塊等。（4）I/O分配：規(guī)定PLC的I/O端子和輸入/輸出設(shè)備之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，繪制出I/O端子的連接圖。（5）PLC程序設(shè)計(jì)：根據(jù)控制對(duì)象和控制要求對(duì)PLC進(jìn)行編程。在PLC程序設(shè)計(jì)階段一般先畫出程序流程圖，在編寫程序。（6）模擬調(diào)試：可以用按鈕、開(kāi)關(guān)來(lái)模擬數(shù)字量，用電壓源和電流源來(lái)代替模擬量，對(duì)程序反復(fù)調(diào)試、修改

27、，直到滿足控制要求。(7) 現(xiàn)場(chǎng)安裝和配線：將輸入/輸出設(shè)備和PLC之間的連線接好。(8) 聯(lián)機(jī)調(diào)試：將PLC程序和現(xiàn)場(chǎng)的輸入/輸出設(shè)備一起進(jìn)行調(diào)試，解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，使系統(tǒng)滿足控制要求。(9) 整理技術(shù)文檔：要整理的技術(shù)文檔包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書、I/O接線原理圖、程序清單、元器件明細(xì)表、使用說(shuō)明書等。2.5PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)在PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)是兩個(gè)主要部分。PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要指硬件的選型、外部電路的設(shè)計(jì)及PLC接線圖的繪制等，其中PLC及其功能模塊的選擇又是硬件設(shè)計(jì)中首要考慮因素，也是本節(jié)PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的主要探討內(nèi)容。機(jī)型選擇在考慮PLC機(jī)型時(shí)，在滿足系

28、統(tǒng)功能的前提下，選擇最可靠、使用和維護(hù)方便及性價(jià)比最優(yōu)的機(jī)型。PLC機(jī)型一般分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)，對(duì)于控制過(guò)程比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)一般選用低檔整體式結(jié)構(gòu)機(jī)型，對(duì)于控制過(guò)程比較復(fù)雜、控制功能要求較高的系統(tǒng)，如要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可根據(jù)控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中檔或高檔模塊式結(jié)構(gòu)機(jī)型，便于功能的擴(kuò)展。另外，由于PLC是直接針對(duì)工業(yè)控制設(shè)計(jì)的一種控制器，生產(chǎn)廠家在設(shè)計(jì)時(shí)都把它考慮成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠的工作。盡管如此，不同的PLC還是有不同的環(huán)境技術(shù)條件，因此，在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮。模塊及點(diǎn)數(shù)的選擇PLC控制系統(tǒng)和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò)I/O接口模塊來(lái)

29、實(shí)現(xiàn)的。PLC輸入端子從現(xiàn)場(chǎng)收集的信息及輸出端子輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需要經(jīng)過(guò)一定距離，為了確保這些信息的準(zhǔn)確無(wú)誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實(shí)際使用的不同，PLC相應(yīng)有許多種I/O接口模塊，包括開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇使用。I/O點(diǎn)數(shù)的確定既要盡可能的降低費(fèi)用，又要充分考慮一定的余量，一般I/O點(diǎn)數(shù)較多，PLC價(jià)格也高，若備用的I/O點(diǎn)數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，通常I/O點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要的10%20%考慮備用量。存儲(chǔ)容量的選擇PLC用戶程序所需的存儲(chǔ)

30、容量主要和系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、編程者的編程水平等有關(guān)。一般情況下，PLC的存儲(chǔ)容量隨著機(jī)型的大小變化，小機(jī)型PLC的最大存儲(chǔ)容量一般低于6KB，中等機(jī)型的PLC最大存儲(chǔ)容量一般可到64KB，而大機(jī)型的PLC最大存儲(chǔ)容量可達(dá)到上兆字節(jié)。選擇存儲(chǔ)容量時(shí)一般只能做大致的估算：用戶存儲(chǔ)容量=開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù)X10+開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù)X5+模擬量輸入/輸出點(diǎn)數(shù)X100（字節(jié)）。為了使用的方便，一般也應(yīng)留有估算容量的30%50%的余量，對(duì)于經(jīng)驗(yàn)缺乏者，留有的余量應(yīng)該更大些。特殊功能模塊的選擇模塊式結(jié)構(gòu)的PLC有許多擴(kuò)展功能模塊可供選擇。在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，可能會(huì)遇到開(kāi)關(guān)量I/O模塊或模擬量I/O模塊

31、不能解決的問(wèn)題，如A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、高速計(jì)數(shù)、PLC通信、PID運(yùn)算等，此時(shí)可根據(jù)控制系統(tǒng)的功能需求來(lái)選擇合適的特殊功能模塊。2.6PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)主要包括PLC程序設(shè)計(jì)和人機(jī)界面設(shè)計(jì)。程序設(shè)計(jì)步驟圖2-6為PLC程序設(shè)計(jì)的基本步驟，具體分析如下：r*開(kāi)始設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備工作程序邏輯流程圖設(shè)計(jì)編寫程序修改程序修改程序模擬調(diào)試否模擬調(diào)試正常?現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試聯(lián)機(jī)調(diào)試正常?修改程序否整理技術(shù)文件'設(shè)計(jì)結(jié)束r圖2-6plC鬼序設(shè)計(jì)步驟(1) 前期準(zhǔn)備工作：這一步主要是詳細(xì)分析控制系統(tǒng)的工業(yè)流程和控制要求，了解各種被控設(shè)備的特征。如果控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，可以將控制系統(tǒng)

32、分成多個(gè)模塊，這樣有利于簡(jiǎn)化編程。(2) 程序邏輯流程圖設(shè)計(jì)：根據(jù)控制系統(tǒng)工藝要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定程序的邏輯流程圖。如果是分模塊設(shè)計(jì)，分別設(shè)計(jì)各模塊的邏輯流程圖，然后確定各模塊之間的連接關(guān)系。程序流程圖是PLC編程的主要依據(jù)，要盡可能詳細(xì)。(3) 編寫程序：根據(jù)設(shè)計(jì)出的流程圖來(lái)編寫程序，這是整個(gè)PLC程序設(shè)計(jì)的核心部分。在保證程序準(zhǔn)確、可靠的同時(shí)，要及時(shí)地對(duì)編出的程序進(jìn)行注釋，便于閱讀、調(diào)試和修改程序。(4) 模擬調(diào)試：程序編寫完成后，可借助于電壓源、電流源、開(kāi)關(guān)等設(shè)備來(lái)進(jìn)行程序的模擬調(diào)試?？煞謫卧蚍帜K來(lái)調(diào)試程序，然后對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行調(diào)試。（5）現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試：將PLC程序和現(xiàn)場(chǎng)的輸

33、入/輸出設(shè)備一起進(jìn)行調(diào)試，及時(shí)解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，這是整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，只有經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，才能確定控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否滿足控制要求。（6）整理技術(shù)文件：對(duì)軟件部分來(lái)說(shuō)，技術(shù)文件主要包括PLC程序、邏輯流程圖、使用說(shuō)明書和幫助文件等。程序設(shè)計(jì)方法在實(shí)際工程中，PLC程序設(shè)計(jì)有許多種方法，女口：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、順序功能圖設(shè)計(jì)法、邏輯流程圖設(shè)計(jì)法、分析法（邏輯設(shè)計(jì)法）、時(shí)序圖設(shè)計(jì)法等，前三種方法比較常見(jiàn)，也是本文在PLC程序設(shè)計(jì)中常用的方法。（1）經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是根據(jù)系統(tǒng)工藝流程和控制要求，運(yùn)用自己的或者別人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)PLC程序。有事為了得到一個(gè)好的設(shè)計(jì)結(jié)果，需要進(jìn)行多次調(diào)試和修改。這種設(shè)

34、計(jì)方法具有一定的局限性和隨意性，設(shè)計(jì)所需的時(shí)間和設(shè)計(jì)的質(zhì)量都和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法一般用于對(duì)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì)，可以收到快速完成的效果。對(duì)于比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，則很少采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。（2）順序功能圖設(shè)計(jì)法對(duì)于按動(dòng)作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，適合使用順序功能圖法進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)。順序控制就是按照生產(chǎn)工藝規(guī)定的動(dòng)作順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有序的進(jìn)行操作。順序功能圖主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作（或指令）組成，如圖2-3所示為順序功能圖的表示方式。步又可稱為工作步，它表示系統(tǒng)中的一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)；轉(zhuǎn)換條件就是從一個(gè)步向另

35、一個(gè)步轉(zhuǎn)移時(shí)的觸發(fā)條件；兩個(gè)步之間用有向連接表示轉(zhuǎn)換；在每個(gè)穩(wěn)步狀態(tài)（即一個(gè)步）下，可以有一個(gè)或者多個(gè)PLC輸出觸電的動(dòng)作。采用順序功能圖設(shè)計(jì)法時(shí)，首先要理順系統(tǒng)的工藝控制過(guò)程，明確各步的轉(zhuǎn)換條件；然后準(zhǔn)確的畫出順序功能圖，是使用這種設(shè)計(jì)方法的關(guān)鍵；最后根據(jù)順序功能圖來(lái)編程（一般用梯形圖）。要用好順序功能圖設(shè)計(jì)法，重要的是熟練掌握功能圖的畫法及根據(jù)功能圖編程的方法。（3）邏輯流程圖設(shè)計(jì)法流程圖即流程框圖或稱框圖，它是用約定的幾何圖形，有向線和簡(jiǎn)單的文字說(shuō)明來(lái)描述控制系統(tǒng)的處理過(guò)程和程序的執(zhí)行步驟。流程圖從結(jié)構(gòu)上分有單一順序流程圖，并發(fā)順序流程圖及選擇順序流程圖等。圖2-7為單一順序流程圖的表示

36、方法。動(dòng)作1動(dòng)作2圖2-7單一順序流程圖邏輯流程圖設(shè)計(jì)法就是根據(jù)控制系統(tǒng)的工藝流程，首先畫出系統(tǒng)的邏輯流程框圖，然后根據(jù)流程框圖進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法類似于高級(jí)語(yǔ)言的編程方法。這種方法詳細(xì)地描述了控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、便于設(shè)計(jì)、調(diào)試和程序維護(hù)，是設(shè)計(jì)PLC程序的有力工具，也是本人項(xiàng)目中用得最多的一種設(shè)計(jì)方法。人機(jī)界面設(shè)計(jì)在某些場(chǎng)合的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要有方便用戶操作的人機(jī)界面。人機(jī)界面的功能有：一是通過(guò)人機(jī)界面，滿足用戶方便的和機(jī)器“交流”；二是通過(guò)人機(jī)界面中諸如仿真動(dòng)畫，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示等，用戶可以獲得系統(tǒng)執(zhí)行過(guò)程中的一些重要信息；三是用戶可以通過(guò)人機(jī)界面選擇命令，鍵入數(shù)據(jù)或設(shè)置

37、參數(shù)等方式來(lái)調(diào)整控制系統(tǒng)的執(zhí)行。在人機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)，通常需要考慮以下幾點(diǎn)：（1）使用對(duì)象：控制系統(tǒng)的使用對(duì)象不同，要求也會(huì)不同。生產(chǎn)一線的工人通常要求設(shè)計(jì)的界面簡(jiǎn)單，容易掌握，提示功能豐富；具有一定專業(yè)技術(shù)知識(shí)的人員，通常要求界面盡可能多的包含有用信息量（2）學(xué)習(xí)的難易程度：在人機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能的有形象提示，讓用戶花少量的時(shí)間就能掌握。（3）人機(jī)界面的控制方式：人機(jī)交互方式有多種類型，如對(duì)話方式、命令語(yǔ)言方式、菜單界面方式、功能按鍵方式、填表式界面及圖形符號(hào)界面等。通常在實(shí)際項(xiàng)目中用得最多的是菜單界面方式和功能按鍵方式。（4）編程語(yǔ)言的選擇：人機(jī)界面的設(shè)計(jì)可使用常用的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，如VB、V

38、C、DELPHI等，也可使用工業(yè)組態(tài)軟件來(lái)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇。（5）硬件的選擇：人機(jī)界面的開(kāi)發(fā)需要有硬件的支持，如計(jì)算機(jī)、觸摸屏等，可根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況和要求來(lái)選擇。2.7本章小結(jié)本章首先介紹了PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；然后主要分析了PLC控制系統(tǒng)的組成、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)步驟、PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的一些要點(diǎn)，為后續(xù)的章節(jié)的剝線機(jī)控制系統(tǒng)的研究做好準(zhǔn)備。第三章剝線機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究目前，機(jī)械化剝線的發(fā)展以兩種趨勢(shì)為主，一種是面向精度要求不高的低端用戶，以單片機(jī)為控制核心，配以機(jī)械刀具的剝線機(jī)，這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本較低，一般精度不高;另一種是面向精度要求的

39、高端用戶，一般采用PLC或單片機(jī)為控制核心，加上比較先進(jìn)的激光技術(shù)，生產(chǎn)效率高，可精確控制剝線長(zhǎng)度，但開(kāi)發(fā)成本高，設(shè)備貴。本章旨在探討剝線機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，突出了以高性能、穩(wěn)定、可靠及高性價(jià)比的PLC設(shè)備作為剝線機(jī)系統(tǒng)的核心控制部分，通過(guò)定位準(zhǔn)確的步進(jìn)電機(jī)控制切刀的運(yùn)動(dòng)，它綜合了以上兩種控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。整個(gè)剝線機(jī)系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)部分和機(jī)械部分，作者完成基于PLC的控制系統(tǒng)部3.1剝線機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介及具體設(shè)計(jì)要求剝線機(jī)系統(tǒng)的組成圖3-1為剝線機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，由圖可知，剝線機(jī)系統(tǒng)主要由三部分組成，分別是液晶顯示部分、PLC控制部分、步進(jìn)電機(jī)部分，其中液晶顯示部分包括同時(shí)將信息輸入單片機(jī)和PLC的

40、鍵盤、用于顯示控制的單片機(jī)和液晶顯示屏；PLC通過(guò)編程控制步進(jìn)電機(jī)按要求動(dòng)作，來(lái)完成系統(tǒng)功能，一部分錯(cuò)誤信息由PLC編碼送給單片機(jī)，解碼后在顯示屏上顯示；步進(jìn)電機(jī)部分包括四個(gè)步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)接收由PLC發(fā)來(lái)的脈沖、方向等信號(hào)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)來(lái)控制左滾輪、裁刀、右滾輪及扭線輪的運(yùn)動(dòng)。剝線機(jī)系統(tǒng)工作原理圖3-2為剝線機(jī)系統(tǒng)的工作原理圖，圖中右滾輪步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)上、下右滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)被夾持的加工線左右移動(dòng)；裁刀步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)上、下兩裁刀向相反方向運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制上、下裁刀之間的位移，實(shí)現(xiàn)剝皮和裁線的功能；左滾輪步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)上、下左滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)被夾持的加工線左右移動(dòng)；扭線輪步進(jìn)電機(jī)

41、帶動(dòng)上、下左滾輪向相反方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)扭線功能。剝線機(jī)具體設(shè)計(jì)要求（1）按鍵設(shè)置各控制參數(shù)：根據(jù)初始設(shè)置值的不同，剝線機(jī)共有9種不同的工作方式，即能加工9種不同要求的線束；可以增、減對(duì)已被加工成裸線部分線束的扭線功能，包括4種扭線方式。（2）啟?？刂疲喝绻麩o(wú)故障檢測(cè)報(bào)錯(cuò)，按下啟動(dòng)按鈕可啟動(dòng)剝線機(jī)自動(dòng)工作；按下停止按鈕時(shí)剝線機(jī)完成當(dāng)前一條線束才停止工作；按下緊急停止按鈕時(shí)，剝線機(jī)立即停止所有工作。（3）連續(xù)剝線：要求剝線機(jī)能連續(xù)剝線，直到設(shè)定的工作數(shù)量。（4）自動(dòng)計(jì)數(shù)：每剝完一條線，剝線機(jī)根據(jù)設(shè)定可以按加1或者加2計(jì)數(shù)；自動(dòng)計(jì)數(shù)又分本次加工計(jì)數(shù)和累積總計(jì)數(shù)。（5）實(shí)時(shí)顯示：要求液晶顯示屏能實(shí)時(shí)顯示

42、各個(gè)設(shè)定的數(shù)據(jù)、故障報(bào)錯(cuò)、工作計(jì)數(shù)等。（6）故障報(bào)錯(cuò)：故障報(bào)錯(cuò)包括設(shè)定數(shù)據(jù)時(shí)超出剝線機(jī)參數(shù)范圍，扭線輪、裁刀未歸位，缺線等情況。（7）其他：適合線徑為AWG#16AWG#32;剝線精度為0.1毫米；系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠。3.2剝線機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)脈沖計(jì)算步進(jìn)電機(jī)在控制系統(tǒng)中是執(zhí)行元件，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的可靠性關(guān)系到剝線機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)線束的加工精度。在剝線機(jī)控制系統(tǒng)中，PLC是通過(guò)向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送脈沖的多少來(lái)精確控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的距離。步進(jìn)電機(jī)的步距角是脈沖計(jì)算中的一個(gè)重要參數(shù)，步距角是指，當(dāng)輸入一個(gè)電脈沖時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子所應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)角度的理論值，其計(jì)算公式如下：_360NZ（3-1）其中：N為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

43、過(guò)一個(gè)齒距的運(yùn)行拍數(shù)；Z為轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。那么步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈需要的脈沖數(shù)量為360W個(gè)。在剝線機(jī)控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)和滾輪間通過(guò)皮帶傳動(dòng)。下面主要分析左滾輪步進(jìn)電機(jī)機(jī)械傳遞的情況（其他執(zhí)行輪的機(jī)械傳動(dòng)和此類似）左滾輪左滾輪步進(jìn)電機(jī)圖3-3左滾輪步進(jìn)電機(jī)機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)圖在圖3-3中，步進(jìn)電機(jī)齒輪和左滾輪齒輪之間的傳動(dòng)比為1:Kp，即左滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，步進(jìn)電機(jī)需要轉(zhuǎn)動(dòng)Kp圈。N這樣，在知道左滾輪周長(zhǎng)L的情況下，可得出單位長(zhǎng)度左滾輪步進(jìn)電機(jī)需要的脈沖Np數(shù)N的計(jì)算公式：L*eNi360*Kp(3_2)有式(3-2)可知，算公式為：當(dāng)左滾輪送線S長(zhǎng)時(shí)PLC需要發(fā)送給步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)NP的計(jì)360*Kp*SL*

44、二(3-3)步進(jìn)電機(jī)加、減速控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速V(r/min)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速V(r/min)計(jì)算公式如下:V畢NZ(3-4)其中：F為輸入脈沖的頻率其中：F為輸入脈沖的頻率(Hz);N為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距的運(yùn)行拍數(shù)；Z為轉(zhuǎn)子的齒數(shù)?？梢?jiàn)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，取決于輸入的脈沖頻率的高低，因此，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題從根本上說(shuō)就是要控制輸入到步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率。步進(jìn)電機(jī)的加、減速過(guò)程其實(shí)是加、減速運(yùn)行和時(shí)間之間的辯證的關(guān)系，影響因素包括電機(jī)每步的速度差距的大小，以及加、減速過(guò)程的長(zhǎng)短。步進(jìn)電機(jī)每步運(yùn)行的速度差距過(guò)大，會(huì)使電機(jī)輸出力矩不足，無(wú)法正常運(yùn)行或出現(xiàn)失步的情況；加、減速過(guò)程過(guò)短，則需要更多的運(yùn)行時(shí)間

45、來(lái)使其穩(wěn)定運(yùn)行。步進(jìn)電機(jī)在加速、恒速、減速各個(gè)階段，轉(zhuǎn)速和輸入脈沖頻率、步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩、慣性轉(zhuǎn)矩有關(guān)。為了防止失步，改善步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性和可靠性，在剝線機(jī)控制系統(tǒng)中，采用了呈階梯型的速度曲線來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的加、減速運(yùn)動(dòng)，圖3-4為本系統(tǒng)圖3-4步進(jìn)電機(jī)加、減速曲線示意圖上圖中，F(xiàn)min為步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)頻率，F(xiàn)max為步進(jìn)電機(jī)最高頻率，午-t0為步進(jìn)電機(jī)有啟動(dòng)頻率到加速至最咼頻率的時(shí)間，tt2為步進(jìn)電機(jī)由最咼頻率減速到0的時(shí)間。由上圖可知，加速過(guò)程中每步頻率變化量和每步時(shí)間變化量分別為：FmaxFminf=30(3-5)30(3-6)在剝線機(jī)控制系統(tǒng)中，PLC程序通過(guò)修改Fmin、Fmax，

46、加速時(shí)間及減速時(shí)間等變量來(lái)調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的頻率特性，控制步進(jìn)電機(jī)的加、減速運(yùn)動(dòng)323剝線機(jī)工作方式根據(jù)設(shè)計(jì)要求，剝線機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)能完成9種不同的剝線，這9種工作方式又可分為兩大類；三段剝皮工作方式和兩段剝皮工作方式，其中弟9種工作方式（不剝皮，僅裁線）可歸入兩段剝皮工作方式中，如表3-1所示。表3-1剝線機(jī)工作方式F面詳細(xì)分析這9種不同的剝線情況:種類剝線機(jī)工作方式1三段剝皮：前后端均無(wú)半剝2三段剝皮：前端半剝，后端無(wú)半剝3三段剝皮：前端無(wú)半剝，后端半剝4三段剝皮：前后端均有半剝5兩端剝皮：前后端均無(wú)半剝6兩段剝皮：前端半剝，后端無(wú)半剝7兩段剝皮：前端無(wú)半剝，后端半剝8兩段剝皮：前后端均有半剝9

47、不剝皮，僅裁線1.三段剝皮（前、后端均無(wú)半剝）模式如圖3-5所示，在此種剝皮方式中，因前、后端均無(wú)半剝，所以被加工線束前、后端的線皮被完全剝落；圖中特別之處在于“前端剝皮”長(zhǎng)的線皮處會(huì)有一處切痕，這是由于“前端半剝”為零。A:前端剝皮；C:三段剝皮；D:中間留皮部分E:后端剝皮；F:后端半剝；G:全長(zhǎng)圖3-5三段剝皮（前、后端均無(wú)半剝）示意圖2三段剝皮（前端半剝，后端無(wú)半剝）模式此種剝皮方式和三段剝皮（前、后端均無(wú)半剝）方式的區(qū)別在于“前端半剝”長(zhǎng)度不為零，因此視覺(jué)上最能體現(xiàn)剝成“三段”的效果如圖3-6所示。A:前端剝皮；B:前端半剝；B+C:三段剝皮圖3-6三段剝皮（前端半剝，后端無(wú)半剝）示意圖3三段剝皮（前端無(wú)半剝，后端半剝）模式如圖3-7所示，此剝皮方式中，由于前端無(wú)半剝，因此前端線皮被剝落，且“前端剝皮”長(zhǎng)線皮處有切痕；后端有半剝存在，即剝線機(jī)將“后端剝皮”長(zhǎng)的線皮褪至后端露出“后端半剝”長(zhǎng)度的金屬線芯處。A:前端剝皮；C:三段剝皮；D:中間留皮部分E:后端剝皮；F:后端半剝；G:全長(zhǎng)圖3-7三段剝皮（前端無(wú)半剝，后端半剝）示意圖4. 三段剝皮（前、后端均半剝）模式此種剝皮方式前、后端均