PLC藥品自動(dòng)灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)

1、.目錄第1章引言11.1藥品罐裝機(jī)的發(fā)展歷程11.2藥品罐裝機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀11.3藥品罐裝機(jī)發(fā)展中所面臨的問題21.3.1 從產(chǎn)品質(zhì)量、性能及應(yīng)用方面看國(guó)產(chǎn)藥品罐裝機(jī)的差距21.3.2 從整個(gè)行業(yè)看藥品罐裝機(jī)所存在的問題21.4 藥品罐裝機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)31.4.1 實(shí)現(xiàn)罐裝自動(dòng)化31.4.2 環(huán)保設(shè)計(jì)31.5控制要求41.6總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4第2章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)62.1 硬件選擇62.2 PLC選擇62.2.1 PLC定義62.2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)和功能72.2.3 PLC的功能82.2.4 PLC的工作原理及方式92.2.5 SIMATIC S7工業(yè)軟件102.3 S7-200系列PLC的硬件配置

2、102.3.1 基本單元113.3.2 擴(kuò)展單元112.4 傳感器選擇與設(shè)計(jì)122.4.1 光電開關(guān)的原理123.4.2 光電開關(guān)應(yīng)用設(shè)計(jì)132.5 數(shù)碼顯示部分設(shè)計(jì)142.6 電機(jī)的選取152.6.1 M1電機(jī)的選取152.6.2 M2電機(jī)的選取162.6.3 M3電機(jī)的選取182.7 繼電器的選擇192.8 變頻器的選擇202.8.1 變頻器的控制電路202.8.2 變頻器與PLC的連接22第3章軟件設(shè)計(jì)233.1程序流程圖233.2功能實(shí)現(xiàn)243.3梯形圖說明26第4章結(jié)論28參考文獻(xiàn)29致30附錄31. v.第1章引言隨著社會(huì)的進(jìn)步和需求，越來越多的企業(yè)每年投入大量資金和技術(shù)對(duì)罐裝機(jī)進(jìn)

3、行技術(shù)改造，取得了良好的效果。用PLC模塊、變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)、操控監(jiān)控設(shè)備等組成控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)編程輸入、人機(jī)交互、自動(dòng)化加工的控制方式，擴(kuò)大加工能力，減少故障，提高效率，已成為企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造的有效方式。1.1藥品罐裝機(jī)的發(fā)展歷程早期的藥品生產(chǎn)罐裝工序主要是采用手工包裝，后來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸采用機(jī)械化罐裝。20 世紀(jì)7080 年代左右，科技水平獲得了飛速發(fā)展，隨著社會(huì)的進(jìn)步，藥品罐裝材料的質(zhì)量及藥瓶制作工藝等方面的技術(shù)有了更高的要求，需要罐裝機(jī)進(jìn)一步改造，使得全自動(dòng)罐裝機(jī)開始得到了應(yīng)用與推廣。此時(shí)，藥品罐裝機(jī)改變了國(guó)外產(chǎn)品一統(tǒng)天下的局面，國(guó)產(chǎn)藥品罐裝機(jī)開始面市并獲得了廣泛的應(yīng)用。20

4、 世紀(jì)90 年代，上海某公司生產(chǎn)的HDZ-60 型全自動(dòng)罐裝機(jī)首次在全國(guó)亮相，一些生產(chǎn)量大的制藥生產(chǎn)企業(yè)相繼開始采用國(guó)產(chǎn)的全自動(dòng)藥品罐裝機(jī)來代替手工包裝，掀起了研制與生產(chǎn)功能更加全面的全自動(dòng)藥品罐裝機(jī)高潮。1.2藥品罐裝機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀近代，市場(chǎng)上藥品罐裝機(jī)種類繁多、數(shù)量齊，已基本可滿足廠家生產(chǎn)的各種藥品罐裝的需求。按照不同的分類方法，可將我國(guó)生產(chǎn)的全自動(dòng)罐裝機(jī)分成好幾種類：1、若從罐裝機(jī)速度來分可分為3 類：第1 類為低速型；第2 類為中高速型；第3 類為高速型。2、若按罐裝類的不同，可分為泡罩板型、針劑瓶型、軟膏管型與其它型全自動(dòng)罐裝機(jī)等；在國(guó)內(nèi)藥廠占有率方面，國(guó)產(chǎn)藥品罐裝機(jī)的占有率大約3 成

5、左右。許多規(guī)模較大的藥品生產(chǎn)廠家仍以采用進(jìn)口的藥品罐裝機(jī)為主，造成這一現(xiàn)象原因是國(guó)產(chǎn)藥品罐裝機(jī)的綜合性能指標(biāo)達(dá)不到制藥廠家所要求的緣故。 1.3藥品罐裝機(jī)發(fā)展中所面臨的問題1.3.1從產(chǎn)品質(zhì)量、性能及應(yīng)用方面看國(guó)產(chǎn)藥品罐裝機(jī)的差距（1）在質(zhì)量方面，由于藥品自動(dòng)罐裝機(jī)是制藥機(jī)械中較為復(fù)雜的機(jī)械，它包羅了機(jī)、電、氣、光和其它技術(shù)于一體，而目前國(guó)內(nèi)藥品裝盒機(jī)制造廠無論是產(chǎn)品的最初設(shè)計(jì)水平，還是后來的加工與裝配水平，都與國(guó)外同行有著十幾年的差距，無法生產(chǎn)出真正有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。（2）在適應(yīng)性方面，國(guó)產(chǎn)自動(dòng)藥品罐裝機(jī)的功能比較單一，適應(yīng)面也比較窄，對(duì)待裝藥品的形狀與體積等均有較嚴(yán)格的規(guī)定，一般只適用于一二

6、種藥品，而國(guó)內(nèi)同一藥品生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的藥品規(guī)格各不相同，產(chǎn)量也不同，這就給相關(guān)工作帶來一定的困難。而國(guó)外藥品罐裝機(jī)生產(chǎn)廠商特別注重這方面的問題，他們所生產(chǎn)的設(shè)備功能更加靈活多變，適用范圍也更廣。（3）在運(yùn)行可靠性方面，進(jìn)口自動(dòng)裝盒機(jī)也要高出國(guó)產(chǎn)一截，部分國(guó)產(chǎn)藥品裝盒機(jī)的故障率較高。因此，許多藥品生產(chǎn)企業(yè)不得不購(gòu)買多臺(tái)國(guó)產(chǎn)自動(dòng)裝盒機(jī)，以防因維修機(jī)器而影響正常生產(chǎn)。（4）在工作效率方面，由于國(guó)產(chǎn)藥品罐裝機(jī)的運(yùn)行速度大多在中低檔水平，且自動(dòng)化程度一般，其生產(chǎn)效率自然不如以生產(chǎn)高檔產(chǎn)品著稱的國(guó)外同類產(chǎn)品，這樣就等于無形中增加了企業(yè)的成本，降低了企業(yè)的利潤(rùn)，造成了極大的浪費(fèi)。總之，目前國(guó)產(chǎn)藥品自動(dòng)裝盒機(jī)

7、還存在著適應(yīng)包裝物種類單一、紙盒尺寸的變化范圍小、生產(chǎn)速度普遍停留在中低速水平等不完善之處。1.3.2從整個(gè)行業(yè)看藥品罐裝機(jī)所存在的問題藥品罐裝機(jī)的研制是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要有雄厚的技術(shù)力量、精密的生產(chǎn)工藝等多方面的要求，而目前我國(guó)在這方面的投入甚少，行業(yè)中的產(chǎn)品生產(chǎn)與基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)的投入比例嚴(yán)重失調(diào)，生產(chǎn)廠家只顧眼前利益，不愿投入資金進(jìn)行基礎(chǔ)研究。可以說，藥品罐裝機(jī)的研發(fā)力量薄弱與經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足造成其技術(shù)含量低下，無法與國(guó)外同類產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)，且只能靠低價(jià)維持其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，無法長(zhǎng)期占領(lǐng)市場(chǎng)的現(xiàn)狀。在行業(yè)中，藥品罐裝機(jī)低水平重復(fù)太多，應(yīng)變能力不強(qiáng)，國(guó)內(nèi)的大部分生產(chǎn)廠商規(guī)模都很小，且大多生產(chǎn)同種類型的

8、設(shè)備，在市場(chǎng)上進(jìn)行低價(jià)惡性競(jìng)爭(zhēng)，而一旦遇上市場(chǎng)要求變動(dòng)，又無法及時(shí)轉(zhuǎn)型，從而極易被市場(chǎng)所淘汰。1.4 藥品罐裝機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1.4.1實(shí)現(xiàn)罐裝自動(dòng)化自動(dòng)罐裝已成為一種發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)在的罐裝自動(dòng)化只能說是初級(jí)階段，要實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化會(huì)碰到很多問題，比如傳感器等問題。對(duì)各種不同的藥品在檢測(cè)過程中所碰到的問題，此時(shí)，這就需要各行各業(yè)的共同努力。目前制藥機(jī)械企業(yè)已經(jīng)開始用伺服電機(jī)控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，即可以通過程序的編寫來控制整個(gè)動(dòng)作的同步，又可以消除傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)容易形成積累誤差的缺點(diǎn)，在調(diào)試的過程還可以對(duì)每個(gè)動(dòng)作單步運(yùn)行。在自動(dòng)化的設(shè)計(jì)中我們主要是“模塊化”設(shè)計(jì)，將相關(guān)動(dòng)作由系統(tǒng)獨(dú)立控制，又可實(shí)現(xiàn)整體

9、控制，實(shí)際上是增加了調(diào)節(jié)的靈活性，提高了自動(dòng)化程度。在對(duì)醫(yī)療罐裝機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)化控制上。整體自動(dòng)化罐裝車間的設(shè)計(jì)，實(shí)際上是對(duì)藥品罐裝提供一套完整的罐裝解決方式。1.4.2環(huán)保設(shè)計(jì)從環(huán)保的方面看，自動(dòng)罐裝機(jī)械尤其處于萌芽時(shí)期，更加需要改進(jìn)。泡罩罐裝機(jī)采用的無邊沖裁，它既是藥品廠家的節(jié)約之舉，也是社會(huì)資源的節(jié)約，同時(shí)還減少了環(huán)境污染。剛剛修訂過的固體環(huán)境污染防治法草案,草案的實(shí)施對(duì)過度包裝問題提出了具體的限制，雖然仍不完善，但這說明國(guó)家已經(jīng)將包裝所引起的環(huán)境問題提到日程上來了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，包裝垃圾已經(jīng)占到生活垃圾的30%，而這些垃圾絕大部分都是過度包裝。順著這個(gè)思路思考一下醫(yī)藥包裝機(jī)械的整體狀況，就會(huì)發(fā)

10、現(xiàn)我們距離“綠色包裝”有多遠(yuǎn)。我們應(yīng)當(dāng)遵守這樣一條原則：減少一切可以避免的，一切廢品都是浪費(fèi)，都可能對(duì)環(huán)境造成污染。在這條原則的下，我們需要從結(jié)構(gòu)、工藝組合及原材料等方面相結(jié)合，來設(shè)計(jì)我們的罐裝機(jī)械，使其更加環(huán)保。1.5控制要求（1）罐裝機(jī)啟動(dòng)以后傳輸電機(jī)運(yùn)行，控制器應(yīng)檢測(cè)瓶子是否到位和下料盤是否有足夠的藥粒，只有這兩個(gè)條件都滿足才能啟動(dòng)下料電機(jī)。（2）罐裝機(jī)在運(yùn)行中一旦檢測(cè)不到瓶子或下料盤的藥粒不足，立即停車并發(fā)出警報(bào)；停車后經(jīng)手動(dòng)復(fù)位系統(tǒng)才能恢復(fù)運(yùn)行。（3）為了能夠調(diào)節(jié)罐裝速度，罐裝機(jī)的下料電機(jī)采用變頻調(diào)速。（4）為了提高罐裝速度，擋瓶氣缸和進(jìn)瓶氣缸動(dòng)作應(yīng)迅速。（5）具有緊急停車的功能。1

11、.6總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)藥粒自動(dòng)罐裝機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1.1所示。藥粒自動(dòng)罐裝機(jī)由機(jī)架，傳輸機(jī)構(gòu)，下料機(jī)構(gòu)，供電機(jī)構(gòu)和控制器等部分組成。藥粒自動(dòng)罐裝機(jī)的傳輸帶由傳輸電機(jī)拖動(dòng)，用于傳送將要罐裝的瓶子，下料機(jī)構(gòu)包括下料電機(jī)、下料盤、下料道和出料口。下料盤由下料電機(jī)拖動(dòng)，將下料盤上的藥粒送到下料道，再經(jīng)出料口裝入藥瓶中。供料機(jī)構(gòu)是用于向下料盤提供藥粒的機(jī)構(gòu)（圖1.1未畫出）。藥粒自動(dòng)罐裝機(jī)有3個(gè)傳感器，一個(gè)是藥瓶傳感器，用作檢測(cè)傳輸帶上是否有瓶子；一個(gè)是下料傳感器，用于檢測(cè)下料盤的每一等份的藥粒是否全部掉進(jìn)下料道，在這里我們選用檢測(cè)距離為10mm的接近開關(guān)作為下料傳感器；最后一個(gè)是料位傳感器，用于檢測(cè)下料盤是

12、否需要供料，這里我們采用一個(gè)自動(dòng)的雙位控制開關(guān)為料位傳感器，安裝在下料盤中。藥粒自動(dòng)罐裝機(jī)的簡(jiǎn)單工作過程如下：藥品罐裝機(jī)啟動(dòng)后，傳輸電機(jī)運(yùn)行，傳輸帶動(dòng)待罐裝的瓶子送到出料口，在出料口的左右兩端裝有兩個(gè)氣缸，一個(gè)是進(jìn)瓶氣缸，另一個(gè)是的擋瓶氣缸，當(dāng)進(jìn)瓶縮回而擋瓶氣缸伸出時(shí)，傳送帶動(dòng)瓶子送到出料口，然后進(jìn)瓶氣缸再伸出，將位于出料口的瓶子鎖定位置，為瓶裝做好準(zhǔn)備。瓶子到位后，下料電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，帶動(dòng)下料盤旋轉(zhuǎn)。下料是一個(gè)分成幾個(gè)等份而每等份鉆有數(shù)目相同的圓孔的圓盤，小料盤傾斜安裝，起上方為欲裝瓶藥粒，起下方是一塊刻有一個(gè)下料孔的圓板。當(dāng)小料盤旋轉(zhuǎn)（伴隨震動(dòng)）時(shí)藥粒掉入圓板，每個(gè)圓孔攜帶一個(gè)藥粒使預(yù)定數(shù)目

13、的藥粒隨下料盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)圓孔經(jīng)過下料孔時(shí)藥粒下落的下料道，經(jīng)出料口裝入瓶?jī)?nèi)。這樣，下料盤的每一等份經(jīng)過出料口后，在下一等份換沒有到達(dá)出料口之前就已該等份的藥粒經(jīng)出料口裝入子。待該等份的藥粒全部進(jìn)入瓶子。擋瓶氣缸縮回，放走這個(gè)已罐裝的瓶子，完成該瓶子的罐裝流程。已罐裝的瓶子離開后。擋瓶氣缸伸出同時(shí)進(jìn)瓶氣缸縮回，下一個(gè)瓶子進(jìn)入工位，準(zhǔn)備裝接下料盤的下一個(gè)等份的藥粒，開始新的工作循環(huán)。圖1.1藥品自動(dòng)罐裝機(jī)結(jié)構(gòu)圖第2章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 硬件選擇根據(jù)以上灌裝過程描述，系統(tǒng)共需要6輸入點(diǎn)，8輸出點(diǎn)，下料傳感器，瓶子傳感器，料位傳感器，啟動(dòng)按鈕，停止按鈕，復(fù)位按鈕。表2-1 輸入/輸出地址分配輸入設(shè)備

14、元件代號(hào)輸入點(diǎn)地址輸出設(shè)備元件代號(hào)輸出點(diǎn)地址下料傳感器SB1 I0.0下料繼電器KM1Q0.0瓶子傳感器 SB2 I0.1傳輸繼電器 KM2 Q0.1料位傳感器SB3 I0.2供料繼電器 KM3 Q0.2啟動(dòng)按鈕 SB4 I0.3進(jìn)瓶氣缸 Y1 Q0.3停止按鈕 SB5 I0.4擋瓶氣缸 Y2 Q0.4復(fù)位按鈕 SB6 I0.5運(yùn)行指示燈 HL1 Q0.5故障指示燈 HL2 Q0.6報(bào)警器 HA Q0.72.2 PLC選擇2.2.1PLC定義可編程控制器是60年代末發(fā)明的工業(yè)控制器件，是美國(guó)數(shù)字公司為美國(guó)通用公司研制開發(fā)并成功應(yīng)用于汽車生產(chǎn)線上當(dāng)時(shí)人們把這第一臺(tái)可編程控制器做可編程序邏輯控制器

15、PLC或PC，只是用來取代繼電接觸控制，僅有執(zhí)行繼電器邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等較少的功能。70年代中期出現(xiàn)了微處理器和微型計(jì)算機(jī)，人們把微機(jī)技術(shù)應(yīng)用到可編程控制器中，使得它兼有計(jì)算機(jī)的一些功能。不但用邏輯控制編程取代了硬件連線邏輯，還增加了運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送與處理及對(duì)模擬量進(jìn)行控制等功能，使之真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制設(shè)備。2.2.2PLC的基本結(jié)構(gòu)和功能PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，它采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要由CPU、RAlI、輸入輸出接口電路等組成，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，其基本結(jié)構(gòu)如圖21所示：編程器微處理器系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用戶程序存儲(chǔ)器用戶被控設(shè)備輸出部

16、件輸出部件電源部件圖2.1PLC基本組成(1)輸入部件這是PLC與輸入控制信號(hào)連接起來的部件。輸入部件接受從開關(guān)、按鈕、繼電器觸點(diǎn)和傳感器等輸入的現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能夠接受和處理的數(shù)字信號(hào)。(2)輸出部件這是PLC與被控設(shè)備連接起來的部件。輸出部件接受進(jìn)過中央處理器處理過的輸出數(shù)字信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)換成被控設(shè)備或顯示裝置所能接受的電壓或電流信號(hào)，驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥和指示器件等。(3)中央處理單元中央處理單元包括微處理器、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。微處理器是PLC的核心部件，整個(gè)眥的工作過程都是在中央處理單元的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的，它的主要任務(wù)是按一定的規(guī)律和要去讀入

17、被控對(duì)象的各種工作狀態(tài)，然后根據(jù)用戶所編制的應(yīng)用程序的要求去處理有關(guān)數(shù)據(jù)，最后在向被控對(duì)象送出相應(yīng)的控制信號(hào)。(4)電源部件電源部分將外部接入的交直流電源轉(zhuǎn)換成CPU、存儲(chǔ)器等電子電路工作所需的直流電源。PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用，它的好壞直接影響PLC7的功能和可靠性。如果沒有一個(gè)良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。目前大部分PLc使用開關(guān)式穩(wěn)壓電源。(5)編程器編程器是PLC必不可少的重要外圍設(shè)備。主要用于對(duì)用戶程序進(jìn)行輸入、檢查、調(diào)試和修改，并用來監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。2.2.3 PLC的功能PLC系統(tǒng)一般由以下基本功能

18、構(gòu)成：(1)控制功能邏輯控制：眥具有與，或、非、異或和觸發(fā)器等邏輯運(yùn)算功能，可以代替繼電器進(jìn)行開關(guān)量控制。定時(shí)控制：它為用戶提供了若干個(gè)電子定時(shí)器，用戶可自行設(shè)定：接通延時(shí)、關(guān)斷延時(shí)和定時(shí)脈沖等方式。計(jì)數(shù)控制：用脈沖控制可以實(shí)現(xiàn)加、減計(jì)數(shù)模式，可以連接碼盤進(jìn)行位置檢測(cè)。順序控制：在前道工序完成之后，就轉(zhuǎn)入下一道工序，使一臺(tái)PLC可作為多部步迸控制器使用。(2)輸入輸出接口調(diào)理功能具有AD，DA轉(zhuǎn)換功能，通過Io模塊完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)位數(shù)和精度可以根據(jù)用戶要求選擇。具有溫度測(cè)量接口，直接連接各種電阻或電偶。(3)編程、調(diào)試等使用復(fù)雜程度不同的手持、便攜和桌面式編程器、工作站和操作屏，進(jìn)行編

19、程、調(diào)試、監(jiān)視、試驗(yàn)和記錄，并通過打印機(jī)打印出程序文件。2.2.4 PLC的工作原理及方式最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運(yùn)行方式是不相同的。繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)(包括其常開或常閉觸點(diǎn))在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作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，該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開或常閉觸點(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。為了消除二者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)

20、的動(dòng)作時(shí)問一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時(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I0響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)(或地址號(hào))作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸

21、入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。見圖22。第N-1個(gè)掃描周期第N個(gè)掃描周期第N+1個(gè)掃描周期用戶程序執(zhí)行輸出刷新輸出刷新圖2.2 PLC掃描周期示意圖2.2.5SIMATIC S7工業(yè)軟件西門子的工業(yè)軟件分為二個(gè)不同的種類：（1）編程和工程工具 編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護(hù)等控制所需的工具。STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護(hù)的項(xiàng)目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。（2

22、）基于PC的控制軟件基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個(gè)人計(jì)算機(jī)作為可編程序控制器（PLC）運(yùn)行用戶的程序，運(yùn)行在安裝了Windows NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機(jī)或其它任何商用機(jī)。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計(jì)算機(jī)上作為視窗任務(wù)運(yùn)行。另一種是插槽PLC（在用戶計(jì)算機(jī)上安裝一個(gè)PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATIC S7系列處理器完全兼容，其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具（如STEP 7），編制的程序既可運(yùn)行在WinAC上，也可運(yùn)行在S7系列處理器上。2.3S7-200系列PLC的硬件配置S7-200系列PLC可提供4種不同的

23、基本單元和6種型號(hào)的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡、寫入器、文本顯示器等。2.3.1基本單元S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號(hào)的8種CPU供選擇使用，其輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配見表2-2：表2-2 S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元型 號(hào)輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)可帶擴(kuò)展模塊數(shù)S7-200CPU22164S7-200CPU222862個(gè)擴(kuò)展模塊78路數(shù)字量I/O點(diǎn)或10路模擬量I/O點(diǎn)S7-200CPU22414107個(gè)擴(kuò)展模塊168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)S7-200CPU22624162個(gè)擴(kuò)展模塊248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)S

24、7-200CPU226XM24162個(gè)擴(kuò)展模塊48路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)3.3.2擴(kuò)展單元S7-200系列PLC主要有6種擴(kuò)展單元，它本身沒有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)，S7-200系列PLC擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配如表2-3所示。表2-3 S7-200系列PLC擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)類 型型 號(hào)輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM2218無EM222無8EM2234/8/164/8/16模擬量擴(kuò)展模塊EM2313無EM232無2EM235312.4 傳感器選擇與設(shè)計(jì)光電式傳感器是自動(dòng)藥品罐裝機(jī)在藥粒灌裝生產(chǎn)線上的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備, 藥粒灌裝的準(zhǔn)確性

25、,將直接影響生產(chǎn)線的生產(chǎn)質(zhì)量,所以高速準(zhǔn)確計(jì)數(shù)是光電式自動(dòng)藥品罐裝機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。目前,在粒狀藥品灌裝生產(chǎn)線上,廣泛采用的是模板式的計(jì)數(shù)系統(tǒng),當(dāng)改變每一瓶的灌裝量時(shí),需要換不同的計(jì)數(shù)模板, 并且該種系統(tǒng)的灌裝效率越來越不能滿足使用廠家的要求,希望有一種高效灌裝的計(jì)數(shù)方法.本文介紹的光電式自動(dòng)藥品裝瓶數(shù)粒機(jī)系統(tǒng)就是為了滿足粒狀藥品高速灌裝生產(chǎn)線的需要設(shè)計(jì)的.本系統(tǒng)采用的光電計(jì)數(shù)方式是當(dāng)今藥粒灌裝生產(chǎn)線上被大量使用的最新技術(shù).該種光電式自動(dòng)藥品裝瓶數(shù)粒機(jī)計(jì)數(shù)準(zhǔn)確, 提高了生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量。2.4.1光電開關(guān)的原理光電開關(guān)是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)

26、到探測(cè)的目的。由于光電開關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的，所以它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。多數(shù)光電開關(guān)選用的是波長(zhǎng)接近可見光的紅外線光波型。光電開關(guān)是由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光

27、敏三極管等等。在輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換圖2.3 光電開關(guān)工作原理圖 光電開關(guān)一般都具有良好的回差特性，因而即使被檢測(cè)物在小范圍內(nèi)晃動(dòng)也不會(huì)影響驅(qū)動(dòng)器的輸出狀態(tài)，從而可使其保持在穩(wěn)定工作區(qū)。同時(shí)，自診斷系統(tǒng)還可以顯示受光狀態(tài)和穩(wěn)定工作區(qū)，以隨時(shí)監(jiān)視光電開關(guān)的工作。3.4.2光電開關(guān)應(yīng)用設(shè)計(jì)這里要采用對(duì)射式光電開關(guān)，由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成。若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測(cè)距離加大。它的檢測(cè)距離可達(dá)幾米至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物

28、通過路徑的兩側(cè)，檢測(cè)物通過時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。實(shí)際應(yīng)用如圖2.4。LH光電傳感器快門藥粒圖2.4 藥粒計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)圖西門子PLC有增計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)兩種模式。這里我們對(duì)光電傳感器的輸出脈沖進(jìn)行增計(jì)數(shù)。2.5 數(shù)碼顯示部分設(shè)計(jì)在PLC上有很多指示燈，可以觀察PLC的CPU單元，I/O單元，特殊單元及通信單元的工作情況。但PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)PLC本身無法顯示。為此，要用PLC的外設(shè)如簡(jiǎn)易編程器，數(shù)據(jù)訪問器，高檔及低檔人機(jī)界面等，可以通過PLC的外設(shè)口與PKC相連，用以顯示與修改PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)。但是這些設(shè)施價(jià)格較貴，而且使用不方便。此外，還可以使用輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管做數(shù)據(jù)顯示，而且數(shù)

29、碼管還可以通過數(shù)據(jù)脈沖選通的方法顯示數(shù)據(jù)，以節(jié)省輸出點(diǎn)的使用。數(shù)碼管顯示分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示，為了接生I/O口，我們采用動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示。接口如圖3.3從圖知，每個(gè)數(shù)碼管都有4個(gè)8421二進(jìn)制碼輸入端，每個(gè)管的這4個(gè)端又分別相連。8421端與PLC的4個(gè)半導(dǎo)體的輸出點(diǎn)相接（繼電器觸點(diǎn)速度低，而且不適合經(jīng)常通斷，故不適于顯示數(shù)據(jù)）.圖中每個(gè)數(shù)碼管分別有一個(gè)選通信號(hào)輸入端。圖2.5 數(shù)碼管顯示圖StrobeA,StrobeB等。硬件設(shè)計(jì)成當(dāng)選通信號(hào)有效時(shí)，8421端的當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)有效；當(dāng)選通信號(hào)無效時(shí)，8421端的原數(shù)據(jù)保持。有此硬件，用8個(gè)PLC的輸出點(diǎn)，4個(gè)用于接8421端，4個(gè)用與接4個(gè)選通端，即

30、可實(shí)現(xiàn)一個(gè)字的數(shù)據(jù)顯示?？刂平涣麟妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有兩種方法：1、改變磁極法；2、變頻法。以往多用第一種方法，現(xiàn)在則利用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)2.6電機(jī)的選取2.6.1 M1電機(jī)的選取M1 （下料電機(jī)）選用三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理三相異步電機(jī)(Triple-phase asynchronous motor)是同時(shí)接入380V三相交流電源(相位差120度)供電的一類電動(dòng)機(jī)，由于三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以相同的方向、不同的轉(zhuǎn)速成旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn)差率。電機(jī)的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)

31、生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。三相異步電機(jī)是感應(yīng)電機(jī)，定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。通電啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場(chǎng)間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)而感生電動(dòng)勢(shì)和電流，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子存在相對(duì)轉(zhuǎn)速，并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來，實(shí)現(xiàn)能量變換。圖2.6 三相異步電機(jī)工作圖觀察圖2.6還可發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與繞組中電流的相序有關(guān)。相序A、B、C順時(shí)針排列，磁場(chǎng)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，若把三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)，例如將B相電流通入C相繞組中，C相電流通入B相繞組中，則相序

32、變?yōu)椋篊、B、A，則磁場(chǎng)必然逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。利用這一特性我們可很方便地改變?nèi)嚯妱?dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條（鼠籠條）將切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流又與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力，電磁力產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向以n1的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來。一般情況下，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n1低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n。因?yàn)榧僭O(shè)n=n1，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就不會(huì)切割磁力線，也就不會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n1必然小于n。為此我們稱三相電動(dòng)機(jī)為異步電動(dòng)機(jī)。鑒于以上原因，所以M1（下料電機(jī)）選用三相異步電動(dòng)機(jī)2.6.2M2電機(jī)的選取M2（傳輸電機(jī)），選用直

33、流電機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式不同可分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種。直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，其間有一定的氣隙。其構(gòu)造的主要特點(diǎn)是具有一個(gè)帶換向器的電樞。直流電機(jī)的定子由機(jī)座、主磁極、換向磁極、前后端蓋和刷架等部件組成。其中主磁極是產(chǎn)生直流電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的主要部件，由永磁體或帶有直流勵(lì)磁繞組的疊片鐵心構(gòu)成。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子則由電樞、換向器（又稱整流子）和轉(zhuǎn)軸等部件構(gòu)成。其中電樞由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。電樞鐵心由硅鋼片疊成，在其外圓處均勻分布著齒槽，電樞繞組則鑲嵌于這些槽中。換向器是一種機(jī)械整流部件。由換向片疊成圓筒形后，以金屬夾件或塑料成型為一個(gè)整體。各換向片間互相絕緣。換向器質(zhì)量對(duì)運(yùn)

34、行可靠性有很大影響。直流電機(jī)的勵(lì)磁方式是指對(duì)勵(lì)磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵(lì)磁磁通勢(shì)而建立主磁場(chǎng)的問題。根據(jù)勵(lì)磁方式的不同，直流電機(jī)可分為下列幾種類型。圖2.7直流電機(jī)勵(lì)磁方式改變電壓U（調(diào)壓調(diào)速）當(dāng)保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流If為額定值時(shí)，降低電樞電壓U，使轉(zhuǎn)速n降低。由式 T可見，在一定負(fù)載下，U愈低，轉(zhuǎn)速n愈小，但機(jī)械特性的硬度不變，見圖2.8一般電動(dòng)機(jī)都處在額定狀態(tài)下運(yùn)行，再進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速時(shí)，為保證電動(dòng)機(jī)的絕緣，一般是將電動(dòng)機(jī)的電壓下調(diào)UU N，而轉(zhuǎn)速也下調(diào)nnN。調(diào)壓調(diào)速是在額定電流下調(diào)速，是恒轉(zhuǎn)距調(diào)速。電壓降低TcoTnn0n1n2NNNUN圖2.8電壓調(diào)速曲線調(diào)壓調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)：1. 機(jī)械特

35、性較硬，電壓降低后硬度不變，穩(wěn)定性較好。2. 調(diào)速幅度較大，其調(diào)速幅度可達(dá)到610倍。3. 可均勻調(diào)節(jié)電樞電壓，得到平滑的無級(jí)調(diào)速。這里采用電壓調(diào)節(jié)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)直流伺服電機(jī)的調(diào)速。輸入信號(hào)啟動(dòng)開關(guān)，當(dāng)按下啟動(dòng)開關(guān)時(shí)，M2轉(zhuǎn)動(dòng)，藥粒下落，當(dāng)PLC計(jì)數(shù)器數(shù)值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，M2停止轉(zhuǎn)動(dòng)。鑒于以上原因，所以M2（傳輸電機(jī)）選用直流電機(jī)2.6.3M3電機(jī)的選取M3（供料電機(jī)）選用交流電機(jī)。目前較常用的交流電動(dòng)機(jī)有兩種：1、三相異步電動(dòng)機(jī)。2、單相交流電動(dòng)機(jī)。第一種多用在工業(yè)上，而第二種多用在民用電器上。(1)單相交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理單相交流電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)繞組，轉(zhuǎn)子是鼠籠式的。當(dāng)單相正弦電流通過定子繞組時(shí)，

36、電動(dòng)機(jī)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向隨時(shí)間作正弦規(guī)律變化，但在空間方位上是固定的，所以又稱這個(gè)磁場(chǎng)是交變脈動(dòng)磁場(chǎng)。這個(gè)交變脈動(dòng)磁場(chǎng)可分解為兩個(gè)以相同轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向互為相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生兩個(gè)大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)矩，使得合成轉(zhuǎn)矩為零，所以電動(dòng)機(jī)無法旋轉(zhuǎn)。當(dāng)我們用外力使電動(dòng)機(jī)向某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)（如順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)），這時(shí)轉(zhuǎn)子與順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的切割磁力線運(yùn)動(dòng)變??；轉(zhuǎn)子與逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的切割磁力線運(yùn)動(dòng)變大。這樣平衡就打破了，轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的總的電磁轉(zhuǎn)矩將不再是零，轉(zhuǎn)子將順著推動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)起來。要使單相電動(dòng)機(jī)能自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來，我們可在定子中加

37、上一個(gè)起動(dòng)繞組，起動(dòng)繞組與主繞組在空間上相差90度，起動(dòng)繞組要串接一個(gè)合適的電容，使得與主繞組的電流在相位上近似相差90度，即所謂的分相原理。這樣兩個(gè)在時(shí)間上相差90度的電流通入兩個(gè)在空間上相差90度的繞組，將會(huì)在空間上產(chǎn)生（兩相）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)子就能自動(dòng)起動(dòng)，起動(dòng)后，待轉(zhuǎn)速升到一定時(shí)，借助于一個(gè)安裝在轉(zhuǎn)子上的離心開關(guān)或其他自動(dòng)控制裝置將起動(dòng)繞組斷開，正常工作時(shí)只有主繞組工作。因此，起動(dòng)繞組可以做成短時(shí)工作方式。但有很多時(shí)候，起動(dòng)繞組并不斷開，我們稱這種電動(dòng)機(jī)為電容式單相電動(dòng)機(jī)，要改變這種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，可由改變電容器串接的位置來實(shí)現(xiàn)。在單相電動(dòng)機(jī)中，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的另一種方法

38、稱為罩極法，又稱單相罩極式電動(dòng)機(jī)。此種電動(dòng)機(jī)定子做成凸極式的，有兩極和四極兩種。每個(gè)磁極在1/3-1/4全極面處開有小槽，把磁極分成兩個(gè)部分，在小的部分上套裝上一個(gè)短路銅環(huán)，好象把這部分磁極罩起來一樣，所以叫罩極式電動(dòng)機(jī)。單相繞組套裝在整個(gè)磁極上，每個(gè)極的線圈是串聯(lián)的，連接時(shí)必須使其產(chǎn)生的極性依次按N、S、N、S排列。當(dāng)定子繞組通電后，在磁極中產(chǎn)生主磁通，根據(jù)楞次定律，其中穿過短路銅環(huán)的主磁通在銅環(huán)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)在相位上滯后90度的感應(yīng)電流，此電流產(chǎn)生的磁通在相位上也滯后于主磁通，它的作用與電容式電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)繞組相當(dāng)，從而產(chǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來。鑒于以上原因，所以M3（供料電機(jī)）選用單相交流電

39、機(jī)。2.7 繼電器的選擇繼電器的工作原理和特性繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 2.8變頻器的選擇目前，市場(chǎng)上流行的變頻器大多分為兩類：一類是適于一般負(fù)載的一般通用變頻器；另一類是適合于高精度控制的高性能通用變頻器。高性能通用變頻器與一般通用變頻器相比，在以下幾方面具有良好的性能：1.寬的調(diào)速范圍： 1：100以上。2.良好的低頻起動(dòng)特性。3.額定電壓下的全范圍恒轉(zhuǎn)矩輸出。4.變頻器系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)

40、特性。5.完整和快速的故障診斷、保護(hù)和報(bào)警功能。6.具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能。7.變頻器和其驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)噪聲低。Micromaster440是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列。該系列有多種型號(hào)，額定功率范圍從120W到200KW（恒轉(zhuǎn)矩控制方式）。該變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)。Micromaster440具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù)，它是給數(shù)量眾多的簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)供電

41、的理想變頻驅(qū)動(dòng)裝置。由于Micromaster440具有全面完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級(jí)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。所以本設(shè)計(jì)中選用Micromaster440變頻器進(jìn)行調(diào)速。2.8.1變頻器的控制電路如圖2.10所示。在圖2.10中，端字1，2是變頻器為用戶提供的10V直流穩(wěn)壓電源。當(dāng)采用模擬電壓信號(hào)輸入方式輸入給定頻率時(shí)，為了提高交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制精度，必須配備一個(gè)高精度的直流穩(wěn)壓電源作為模擬電壓輸入的直流電源。模擬輸入3，4和10，11端為用戶提供了兩對(duì)模擬電壓給定輸入端作為頻率給定信號(hào)，經(jīng)變頻器內(nèi)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)成數(shù)字量，傳輸給CPU來控制系統(tǒng)。數(shù)字輸入5，6

42、，7，8，16，17端為用戶提供了6個(gè)完全可編程的數(shù)字輸入端，數(shù)字輸入信號(hào)經(jīng)光耦隔離輸入CPU，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，正反向點(diǎn)動(dòng)，固定頻率設(shè)定植控制等。輸入9，28端是24V直流電源端，用戶為變頻器的控制電路提供24V直流電源。輸出12，13和26，27端為兩對(duì)模擬輸出端；輸出18，19，20，21，22，23，24，25端為輸出繼電器的觸頭；輸入14，15端為電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)輸入端；輸入29，30端為RS485端。圖2.10 Micromaster440變頻器電路圖2.8.2變頻器與PLC的連接可編程控制器(PLC)是一種能進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算與操作的控制裝置，它作為新一代的工業(yè)控制器，因其具有通用性好

43、、實(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。下面介紹PLC與變頻器在配合時(shí)連接方面的注意事項(xiàng)。1、開關(guān)指令信號(hào)的輸入變頻器的輸入信號(hào)中包括對(duì)運(yùn)行停止、正反轉(zhuǎn)、微動(dòng)等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行操作的開關(guān)型指令信號(hào)。變頻器通常利用繼電器觸點(diǎn)或具有繼電器觸點(diǎn)開關(guān)特性的元器件(如晶體管)與PLC連接，得到運(yùn)行狀態(tài)指令。在使用繼電器接點(diǎn)時(shí)，須考慮避免接觸不良帶來誤動(dòng)作；使用晶體管進(jìn)行連接時(shí)，則須考慮晶體管本身的電壓、電流容量等因素。在設(shè)計(jì)變頻器的輸入信號(hào)電路時(shí)應(yīng)注意，輸入信號(hào)電路連接不當(dāng)，有時(shí)也會(huì)造成變頻器的誤動(dòng)作。如當(dāng)輸入信號(hào)電路采用繼電器等感性負(fù)載時(shí)，應(yīng)盡量避免繼電器開閉產(chǎn)生的浪涌電流帶來的噪音引起變頻器誤動(dòng)作。2、數(shù)值信號(hào)的輸入變頻器也存在一些數(shù)值型(如頻率、電壓等)指令信號(hào)的輸入，分為數(shù)字和模擬兩種。數(shù)字輸入大都采用變頻器面板上的鍵盤操作和串行接口來給定：模擬輸入則通過接線端子由外部給定