基于變頻器的運(yùn)料小車控制系統(tǒng)

-.z.第一章引言隨著社會(huì)迅速的開(kāi)展，各機(jī)械產(chǎn)品層出不窮?？刂葡到y(tǒng)的開(kāi)展已經(jīng)很成熟，應(yīng)用圍涉及各個(gè)領(lǐng)域，例如：機(jī)械、汽車制造、化工、交通、軍事、民用等。PLC專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)，其顯著的特點(diǎn)之一就是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。PLC的應(yīng)用不但大提高了電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，而且大簡(jiǎn)化和減少了維修維護(hù)的工作量。PLC以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便、控制程序可變、體積小、質(zhì)量輕、功能強(qiáng)和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在機(jī)械制造、冶金等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。送料小車控制系統(tǒng)采用了PLC控制。在設(shè)計(jì)該P(yáng)LC送料小車設(shè)計(jì)程序的同時(shí)總結(jié)了以往PLC送料小車設(shè)計(jì)程序的一般方法、步驟，并且把以前學(xué)過(guò)的根底課程融匯到本次設(shè)計(jì)當(dāng)中來(lái)，更加深入的了解了更多的PLC知識(shí) 這篇論文是以S7-200系列PLC為主要載體，結(jié)合他對(duì)應(yīng)的來(lái)對(duì)運(yùn)料小車的控制進(jìn)展編程，雖然沒(méi)有具體的見(jiàn)到他的硬件，但是也對(duì)這樣一個(gè)程序?qū)?yīng)的接口做了了解。 本文主要是在對(duì)PLC進(jìn)展系統(tǒng)的介紹后，進(jìn)入具體是S7-200的PLC，針對(duì)S7-224這個(gè)型號(hào)進(jìn)展硬件及其軟件的介紹，最后寫出運(yùn)料小車對(duì)應(yīng)PLC的接口圖及其對(duì)應(yīng)的程序。第二章運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的方案論證2.1運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的控制容與要求運(yùn)料小車的運(yùn)動(dòng)流程*自動(dòng)生產(chǎn)線上運(yùn)料小車的運(yùn)動(dòng)如圖2.1所示圖2.1運(yùn)料小車示意圖運(yùn)料小車由一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車向右行，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車向左行。在生產(chǎn)線上，每一個(gè)?？空景惭b一個(gè)行程開(kāi)關(guān)以監(jiān)測(cè)小車是否到達(dá)該站點(diǎn)。對(duì)小車的控制除了啟動(dòng)按鈕和停頓按鈕之外，還應(yīng)該檢測(cè)料斗是否還有料，以確定是否繼續(xù)下去。設(shè)備控制要求運(yùn)料小車在自動(dòng)化生產(chǎn)線上運(yùn)動(dòng)的控制要求如下：小車原位在后退終端，當(dāng)小車壓下后限位開(kāi)關(guān)SQ1時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕SB，小車前進(jìn)，當(dāng)運(yùn)行至料斗下方時(shí)，前限位開(kāi)關(guān)SQ2動(dòng)作，此時(shí)翻開(kāi)料斗給小車加料，延時(shí)8s后關(guān)閉料斗，小車后退返回，SQ1動(dòng)作時(shí)，翻開(kāi)小車底門卸料，6s后完畢，完成一次動(dòng)作。如此循環(huán)。2.2方案論證早期運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)多為繼電器-接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、體積大、本錢高等缺陷，幾乎無(wú)數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作。后來(lái)，單片機(jī)應(yīng)用到運(yùn)料小車控制系統(tǒng)中。單片機(jī)有優(yōu)異的性能價(jià)格比、集成度高、體積小、有很高的可靠性、控制功能強(qiáng)、低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品，外部總線增加了I

C及SPI，單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)編程方法復(fù)雜，不容易上手，使用于簡(jiǎn)單應(yīng)用。將PLC應(yīng)用到運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的自動(dòng)化控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。PLC運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)具有連線簡(jiǎn)單，控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，安裝、維修和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。變頻調(diào)速已被公認(rèn)為是最理想、最有開(kāi)展前景的調(diào)速方式之一，采用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的主要目的，一是為了滿足提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動(dòng)化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求；二是為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)本錢。用戶根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場(chǎng)合選擇不同類型的變頻器。隨著電力電子技術(shù)以及控制技術(shù)的開(kāi)展，交流變頻調(diào)速在工業(yè)電機(jī)拖動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用；可編程控制器PLC作為替代繼電器的新型控制裝置，簡(jiǎn)單可靠，操作方便、通用靈活、體積小、使用壽命長(zhǎng)且功能強(qiáng)大、容易使用、可靠性高，常常被用于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備的控制；組態(tài)軟件技術(shù)作為用戶可定制功能的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)工具，可實(shí)現(xiàn)顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)速控制，在PC機(jī)上可開(kāi)發(fā)友好人機(jī)界面，通過(guò)PLC可以對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)展“智能〞控制。在此，本次設(shè)計(jì)就是基于PLC控制變頻器的小車運(yùn)料系統(tǒng)。將現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的PLC和變頻器綜合起來(lái)主要功能實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，加減速以及快速制動(dòng)等。因此，該系統(tǒng)必須具備以下兩個(gè)主體局部：控制運(yùn)算局部、執(zhí)行?？刂七\(yùn)算主要由PLC和變頻器來(lái)完成；執(zhí)行元件為變頻器和電機(jī)；2.3確定設(shè)計(jì)方案經(jīng)過(guò)對(duì)多種方案的比擬，我們最終決定用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制。通過(guò)USS協(xié)議，實(shí)現(xiàn)S7-200對(duì)變頻器的控制，從而控制電機(jī)的啟動(dòng)，運(yùn)行，停車和正方轉(zhuǎn)。通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制，可以減少繼電器的使用，簡(jiǎn)化硬件電路，可靠性和穩(wěn)定性也得到了提高。系統(tǒng)總體框圖如圖2.2所示圖2.2系統(tǒng)總體框圖第三章運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1PLC的組成及選型3.1.1PLC的構(gòu)造PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件構(gòu)造根本上與微型計(jì)算機(jī)一樣。根據(jù)構(gòu)造形式的不同，PLC的根本構(gòu)造分為整體式和模塊式構(gòu)造兩類。整體式〔又稱箱體式〕構(gòu)造的PLC由中央處理器〔CPU〕、存儲(chǔ)器、輸入/輸出〔I/O〕單元、電源電路和通信端口等組成，并將這些組裝在同一機(jī)體。這種構(gòu)造的特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)固定、實(shí)現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定，但靈活性較低。其根本構(gòu)造框圖如圖3.1所示電源電源中央處理器〔CPU〕輸入/輸出單元存儲(chǔ)器系統(tǒng)總線編程器圖3.1整體式構(gòu)造模塊式〔又稱組合式〕構(gòu)造的PLC是將中央處理器〔CPU〕、存儲(chǔ)器、輸入/輸出〔I/O〕單元、電源電路和通信端口等分別做成相應(yīng)的模塊，應(yīng)用時(shí)將這些模塊根據(jù)控制要求插在機(jī)架上，各模塊間通過(guò)機(jī)架上的總線相互聯(lián)系。模塊式的PLC安裝完成后，需進(jìn)展登記，以便PLC對(duì)安裝在總線上的各模塊進(jìn)展地址確認(rèn)，其特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性較高，可以構(gòu)成不同控制規(guī)模和功能的PLC，但同時(shí)價(jià)格也較高。根本構(gòu)造框圖如圖3.2所示3.1.2PLC的工作原理PLC與繼電器構(gòu)成的控制裝置的重要區(qū)別之一就是工作方式不同，繼電器控制是并行運(yùn)行方式，即如果輸出線圈通電或斷電，該線圈的觸點(diǎn)立即動(dòng)作，只要形成電流通路，就有可能有幾個(gè)電器同時(shí)動(dòng)作。而PLC則不同，它采用循環(huán)掃描技術(shù)，只有該線圈通電或斷電，并且必須當(dāng)程序掃描到該線圈時(shí)，該線圈觸點(diǎn)才會(huì)動(dòng)作，而且每次它只能執(zhí)行一條指令，這也就是說(shuō)PLC以“串行〞方式工作的，這種工作方式可以防止繼電器控制的觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配等問(wèn)題。也可以說(shuō)，繼電器控制裝置是根據(jù)輸入和邏輯控制構(gòu)造就可以直接得到輸出，而PLC控制則需要輸入傳送、執(zhí)行程序指令、輸出3個(gè)階段才能完成控制過(guò)程。PLC采用循環(huán)掃描技術(shù)可以分為3個(gè)階段：輸入階段〔將外部輸入信號(hào)的狀態(tài)傳送到PLC〕、執(zhí)行程序和輸出階段〔將輸出信號(hào)傳送到外部設(shè)備〕。在輸入階段中，PLC先進(jìn)展自我診斷，然后與編程器或計(jì)算機(jī)通信，同時(shí)中央處理器掃描各個(gè)輸入端并讀取輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元。在執(zhí)行階段中，PLC按照由上到下的次序逐步執(zhí)行程序指令。從相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元讀入輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，然后根據(jù)程序部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)存放器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)展邏輯運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果，并將這些結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)器單元。在輸出階段中，PLC將相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)單元的運(yùn)算結(jié)果傳送到輸出模塊上，并通過(guò)輸出模塊向外部沒(méi)備傳送輸出信號(hào)，開(kāi)場(chǎng)控制外部設(shè)備。PLC的選型輸入點(diǎn)分配輸出點(diǎn)分配輸入接點(diǎn)輸入開(kāi)關(guān)名稱輸出接口驅(qū)動(dòng)設(shè)備I0.0槽罐有料與否Q0.0翻開(kāi)槽罐閥門I0.1寫入?yún)?shù)Q0.1翻開(kāi)小車閥門I0.2啟動(dòng)電機(jī)Q0.2翻開(kāi)地上閥門I0.3左限位開(kāi)關(guān)Q0.3顯示變頻器運(yùn)行I0.4右限位開(kāi)關(guān)Q0.4顯示正反轉(zhuǎn)I0.5急停Q0.5變頻器制止位狀態(tài)I0.6消除故障Q0.6變頻器故障位狀態(tài)PLC主機(jī)及擴(kuò)展模塊圖如圖3.2所示圖3.2PLC主機(jī)及擴(kuò)展模塊3.2檢測(cè)元件選型由于需要檢測(cè)料罐里是否還有料，這里我們選擇稱重傳感器來(lái)檢測(cè)。稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。用傳感器應(yīng)先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)正確選用稱重傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的平安和使用壽命，乃至整個(gè)衡器的可靠性和平安性。稱重傳感器按轉(zhuǎn)換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動(dòng)式、陀螺儀式、電阻應(yīng)變式等8類，以電阻應(yīng)變式使用最廣。構(gòu)成〔1〕敏感元件直接感受被測(cè)量(質(zhì)量)并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的其他量的元件。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的彈性體，是將被測(cè)物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫?電容式稱重傳感器的彈性體將被測(cè)的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰??！?〕變換元件又稱傳感元件，是將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)楸阌跍y(cè)量的信號(hào)。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的電阻應(yīng)變計(jì)(或稱電阻應(yīng)變片)，將彈性體的形變轉(zhuǎn)換為電阻量的變化;電容式稱重傳感器的電容器，將彈性體的位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘康淖兓?。有時(shí)*些元件兼有敏感元件和變換元件兩者的職能。如電壓式稱重傳感器的壓電材料，在外載荷的作用下，在發(fā)生變形的同時(shí)輸出電量。〔3〕測(cè)量元件將變換元件的輸出變換為電信號(hào)，為進(jìn)一步傳輸、處理、顯示、記錄或控制提供方便。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器中的電橋電路，壓電式稱重傳感器的電荷前置放大器?！?〕輔助電源為傳感器的電信號(hào)輸出提供能量。一般稱重傳感器均需外連電源才能工作。因此，作為一個(gè)產(chǎn)品必須標(biāo)明供電的要求，但不作為稱重傳感器的組成局部。有些傳感器，如磁電式速度傳感器，由于他輸出的能量較大，故不需要輔助電源也能正常工作。所以并非所有傳感器都要有輔助電源。稱重傳感器的選型這里我們選擇型號(hào)為YHT-320C的槽料稱重傳感器，不僅可以檢測(cè)槽罐是否有剩余料，還可以檢測(cè)剩余料的多少。3.3電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制西門子MM440系列變頻器MICROMASTER440是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩的變頻器。本系列有多種型號(hào)，額定功率圍從120W到200kW(恒定轉(zhuǎn)矩(CT)控制方式)，或者可達(dá)250kW(可變轉(zhuǎn)矩(VT)控制方)，供用戶選用。本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。采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù)，可使電動(dòng)機(jī)低噪聲運(yùn)行。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)量眾多的可變速控制系統(tǒng)供電的理想變頻傳動(dòng)裝置。由于MICROMASTER440具有全面而完善的控制功能，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)。MICROMASTER440既可用于單獨(dú)傳動(dòng)系統(tǒng)，也可集成到‘自動(dòng)化系統(tǒng)’中。如圖圖3.3所示圖3.3MICROMASTER440系列變頻器MM440變頻器的控制端子表3.2MM440變頻器的控制端子〔2〕西門子MM440操作面板圖3.4西門子MM440變頻器操作面板變頻器MM440系列〔MicroMaster440〕是德國(guó)西門子公司廣泛應(yīng)用與工業(yè)場(chǎng)合的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備超強(qiáng)的過(guò)載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。對(duì)于變頻器的應(yīng)用，必須首先熟練對(duì)變頻器的面板操作，以及根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，對(duì)變頻器的各種功能參數(shù)進(jìn)展設(shè)置。表3.3操作面板上的數(shù)據(jù)〔3〕操作面板修改設(shè)置參數(shù)的方法MM440在缺省設(shè)置時(shí)，用BOP控制電動(dòng)機(jī)的功能是被制止的。如果要用BOP進(jìn)展控制，參數(shù)P0700應(yīng)設(shè)置為1，參數(shù)P1000也應(yīng)設(shè)置為1。用根本操作面板(BOP)可以修改任何一個(gè)參數(shù)。修改參數(shù)的數(shù)值時(shí)，BOP有時(shí)會(huì)顯示“busy〞，說(shuō)明變頻器正忙于處理優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)。下面就以設(shè)置P1000=1的過(guò)程為例，來(lái)介紹通過(guò)根本操作面板(BOP)修改設(shè)置參數(shù)的流程，見(jiàn)表7。表3.4根本操作面板(BOP)修改設(shè)置參數(shù)流程操作步驟BOP顯示結(jié)果1按鍵，訪問(wèn)參數(shù)2按鍵，直到顯示P10003按鍵，直到顯示in000，即P1000的第0組值4按鍵，顯示當(dāng)前值25按鍵，到達(dá)所要求的值16按鍵，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)置7按鍵，顯示r00008按鍵，顯示頻率3.4低壓電器選型3.4.1電磁閥的原理電磁閥〔solenoidvalve〕是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，是用來(lái)控制流體的自動(dòng)化根底元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動(dòng)。用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥可以配合不同的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、平安閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。這里我們選用直動(dòng)式電磁閥：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門翻開(kāi)；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但通徑一般不超過(guò)25mm。3.4.2熔斷器選擇熔斷器選擇包括熔斷器類型選擇和熔體額定電流確定兩項(xiàng)容。1〕熔斷器類型的選擇熔斷器類型應(yīng)根據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流大小來(lái)選擇。對(duì)于保護(hù)照明和電動(dòng)機(jī)的熔斷器，一般只考慮它們的過(guò)載保護(hù)，這時(shí)，熔體的熔化系數(shù)適當(dāng)小些。對(duì)于大容量的照明線路和電動(dòng)機(jī)，除過(guò)載保護(hù)外，還應(yīng)考慮短路時(shí)分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?lái)選擇。當(dāng)短路電流較大時(shí)，還應(yīng)采用具有高分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥魃踔吝x用具有限流作用的熔斷器。此外，還應(yīng)根據(jù)熔斷器所接電路的電壓來(lái)決定熔斷器的額定電壓。2〕熔體與熔斷器額定電流確實(shí)定熔體額定電流大小與負(fù)載大小、負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。對(duì)于負(fù)載平穩(wěn)、無(wú)沖擊電流，如一般照明電路、電熱電路可按負(fù)載電流大小來(lái)確定熔體的額定電流。對(duì)于有沖擊電流的電動(dòng)機(jī)負(fù)載，為到達(dá)短路保護(hù)目的，又保證電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)，對(duì)籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)其熔斷器熔體的額定電流為：?jiǎn)闻_(tái)電動(dòng)機(jī)INP=〔1.5~2.5〕INM〔3.1〕式中，INP為熔體額定電流〔A〕；INM為電動(dòng)機(jī)額定電流〔A〕。多臺(tái)電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)熔斷器保護(hù)INP=〔1.5~2.5〕INMma*+∑INM〔3.2〕式中，INMma*為容量最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流〔A〕；∑INM為其余各臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流之和〔A〕。在式〔3.3〕與式〔3.4〕中，對(duì)于輕載起動(dòng)及起動(dòng)時(shí)間較短時(shí)，式中系數(shù)取1.5；重載起動(dòng)及起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，式中系數(shù)取2.5。熔斷器的額定電流大于或等于熔體額定電流。3)校核熔斷器的保護(hù)特性對(duì)上述選定的熔斷器類型及熔體額定電流，還須校核該熔斷器的保護(hù)特性曲線是否與保護(hù)對(duì)象的過(guò)載特性有良好的配合，使在整個(gè)圍獲得可靠的保護(hù)。同時(shí)，熔斷器的極限分?jǐn)嗄芰?yīng)大于或等于所保護(hù)電路可能出現(xiàn)的短路電流值，這樣才能得到可靠的短路保護(hù)。4)熔斷器上、下級(jí)的配合為滿足選擇性保護(hù)的要求，應(yīng)注意熔斷器上下級(jí)之間的配合。一般要求上一級(jí)熔斷器的熔斷時(shí)間至少是下一級(jí)的3倍，不然將會(huì)發(fā)生超級(jí)動(dòng)作，擴(kuò)大停電圍。為此，當(dāng)上下級(jí)選用同一型號(hào)的熔斷器時(shí)，其電流等級(jí)以相差2級(jí)為宜；假設(shè)上下級(jí)所用的熔斷器型號(hào)不同，則應(yīng)根據(jù)保護(hù)特性上給出的熔斷時(shí)間來(lái)選取。3.4.3塑殼式斷路器的選用塑殼式斷路器常用來(lái)作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載與短路保護(hù)，其選擇原則是：1)斷路器額定工作電壓等于或大于線路額定電壓。2)斷路器額定電流等于或大于線路計(jì)算負(fù)荷電流。3)斷路器通斷能力等于或大于線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流，一般按有效值算。4)斷路器欠壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓。5)斷路器分勵(lì)脫扣器額定電壓等于控制電源電壓。6)長(zhǎng)延時(shí)電流整定值等于電動(dòng)機(jī)額定電流。’7)瞬時(shí)整定電流：對(duì)保護(hù)籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的斷路器，其瞬時(shí)整定電流為(8~15)倍電動(dòng)機(jī)額定電流；對(duì)于保護(hù)繞線型電動(dòng)機(jī)的斷路器，其瞬時(shí)整定電流為(3~6)倍電動(dòng)機(jī)額定電流。8)6倍長(zhǎng)延時(shí)電流整定值的可返回時(shí)間等于或大于電動(dòng)機(jī)實(shí)際起動(dòng)時(shí)間。按起動(dòng)時(shí)負(fù)載的輕重，可選用可返回時(shí)間為1、3、5、8、15s中的*一檔。3.4.4電器元件明細(xì)表如圖表3.5電器元件明細(xì)表符號(hào)元件名稱型號(hào)規(guī)格件數(shù)作用MA異步電動(dòng)機(jī)Y132M-4-B37.5KW1450r/min1控制小車的前進(jìn)后退QA低壓斷路器DZ5-20380V20A2控制主電路和變頻器QB隔離開(kāi)關(guān)GW7-380380V1變頻器的開(kāi)關(guān)BG行程開(kāi)關(guān)L*19-001交流至380V及直流電壓至220V2控制小車停頓SF1按鈕LA2型500V5A1寫入?yún)?shù)SF2按鈕LA2型500V5A1啟動(dòng)SF3按鈕LA2型500V5A1急停SF3按鈕LA2型500V5A1消除故障B稱重傳感器YHT-320C-1稱重，檢測(cè)TA變壓器DB-200220/243電源變壓器TA變頻器M440三相AC380V變速FA1熔斷器RL140A1全電路的短路保護(hù)FA2熔斷器RL140A1變頻器保護(hù)PG指示燈ADP16-0額定電壓6.3V-220V額定功率：0.1W4指示燈3.5電源設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中PLC選的是晶體管輸出型，輸出端為直流信號(hào)，電壓大小為0-220V，輸入端是直流信號(hào)，電壓大小為0-24V。可編程控制器一般使用市電〔220V50Hz〕，電網(wǎng)的沖擊，頻率的波動(dòng)都會(huì)對(duì)PLC的準(zhǔn)確度和可靠性造成影響，因此作為控制生產(chǎn)線傳輸系統(tǒng)的PLC應(yīng)有獨(dú)立穩(wěn)定的平安電源，還應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立開(kāi)關(guān)，能夠同時(shí)切斷CPU、輸入電路和輸出電路的所有供電。如果使用開(kāi)關(guān)電源為PLC提供直流24V電源，應(yīng)對(duì)開(kāi)關(guān)電源供電的交流電源采用隔離變壓器與電源隔離。3.6人機(jī)接口設(shè)計(jì)人機(jī)界面〔又稱用戶界面或使用者界面〕是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)展交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的部形式與人類可以承受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩局部組成，硬件局部包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品的性能上下，是HMI的核心單元。根據(jù)HMI的產(chǎn)品等級(jí)不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。HMI軟件一般分為兩局部，即運(yùn)行于HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件〔如－HMI畫面組態(tài)軟件〕。使用者都必須先使用HMI的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件〞，再通過(guò)PC機(jī)和HMI產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件〞下載到HMI的處理器中運(yùn)行。本設(shè)計(jì)采用TD200，其人機(jī)接口界面如圖3.5所示。圖3.5人機(jī)接口第四章運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1控制程序流程圖圖4.1控制程序流程圖4.2控制程序設(shè)計(jì)4.2.1部軟元件表部軟元件表4.1部標(biāo)志位存放器常用狀態(tài)字SMBOM0.0~M0.6部標(biāo)志位SM0.0動(dòng)斷觸點(diǎn)M1.1變頻器啟動(dòng)/停頓SM0.1調(diào)用初始化子程序M1.2電機(jī)正/反轉(zhuǎn)M3.1電機(jī)減速停車M4.0寫入?yún)?shù)M4.1到右限位位置減速M(fèi)4.2到左限位位置減速4.3通信USS主站〔S7-200PLC〕與USS從站〔傳動(dòng)裝置，即變頻器〕之間的通訊是異步方式的，通訊的工作程序?yàn)楹笈_(tái)工作方式，發(fā)送接收數(shù)據(jù)與控制邏輯無(wú)關(guān)。用戶程序通過(guò)改變USS報(bào)文中的STW及HSW的值，來(lái)控制變頻器的啟停及改變?cè)O(shè)定頻率值。USS報(bào)文通過(guò)發(fā)送指令發(fā)送至傳動(dòng)裝置，利用接收指令接收變頻器返回的USS報(bào)文，同一時(shí)刻只能有一個(gè)發(fā)送指令或接收指令被激活。4.3.1USS通信協(xié)議USS協(xié)議是由SIEMENSAG定義的串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，SIEMENS所有傳動(dòng)產(chǎn)品都支持這個(gè)通用協(xié)議。它與Profibus及其它協(xié)議相比，USS協(xié)議無(wú)須購(gòu)置通訊，是一種低本錢、高性能的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)連接方案。

USS協(xié)議采用主一從構(gòu)造，總線上可以連接1個(gè)主站和最多31個(gè)從站，在主站沒(méi)有要求從站通信時(shí)，從站不能首先發(fā)送數(shù)據(jù)，各個(gè)從站之間也不能直接進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸。主站一般為PLC或者PC機(jī)，從站可以是變頻器或者直流調(diào)速器.

在其他一些串行通訊場(chǎng)合，例如PC機(jī)與智能終端或嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之間的通信，由于缺乏現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，用戶不得不自己制定一些協(xié)議，而USS協(xié)議由于其簡(jiǎn)單、高效、靈活和易于實(shí)現(xiàn)，也被廣泛的應(yīng)用在這些場(chǎng)合。4.3.2USS通信程序編寫STEP7-MicroWIN編程軟件有實(shí)現(xiàn)USS通信協(xié)議的庫(kù)指令，需要進(jìn)展添加及分配相應(yīng)的庫(kù)存儲(chǔ)區(qū)，共包括14個(gè)子程序、3個(gè)中斷程序和8條指令，編寫通信程序時(shí)需要在主程序中進(jìn)展指令塊調(diào)用，如圖4.2所示

圖4.2USS通信指令的調(diào)用如圖4.2左邊為初始化指令，USS_INIT中的Mode為1表示將Port0通信口用于USS協(xié)議并使能該協(xié)議；Baud為波特率的大小，可根據(jù)需要進(jìn)展設(shè)置〔包括1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600和115200〕；Acitive指示驅(qū)動(dòng)激活的編號(hào)，所有被激活的驅(qū)動(dòng)都會(huì)在后臺(tái)被自動(dòng)的輪詢，控制驅(qū)動(dòng)的搜索狀態(tài)，防止驅(qū)動(dòng)的串行超時(shí)；Done位表示輸出接通；Error的字節(jié)中存放指令的執(zhí)行結(jié)果。圖4.3變頻器驅(qū)動(dòng)控制指令USS_CTRL圖4.3為變頻器驅(qū)動(dòng)控制指令USS_CTRL，EN位為使能端，需要使用SM0.0保持接通；RUN位表示驅(qū)動(dòng)接通或斷開(kāi)；OFF2位用來(lái)允許MicroMaster驅(qū)動(dòng)斜坡減至停頓；OFF3位用來(lái)命令MicroMaster驅(qū)動(dòng)快速停頓；F_ACK〔故障應(yīng)答〕位用于應(yīng)答驅(qū)動(dòng)的故障，當(dāng)F_ACK從0變1時(shí)，驅(qū)動(dòng)去除該故障〔Fault〕；DIR〔方向〕位指示驅(qū)動(dòng)應(yīng)向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)；Drive〔驅(qū)動(dòng)地址〕是MicroMaster驅(qū)動(dòng)的地址，USS_CTRL命令發(fā)送到該地址，有效地址為0到31；Type〔驅(qū)動(dòng)類型〕選擇驅(qū)動(dòng)的類型，對(duì)于4系列的MicroMaster驅(qū)動(dòng)，類型為1；Speed_SP〔速度設(shè)定值〕是驅(qū)動(dòng)的速度，是滿速度的百分比；Speed_SP的負(fù)值使驅(qū)動(dòng)反向旋轉(zhuǎn)，圍是從-200.0%至200.0%；Error是錯(cuò)誤字節(jié)，包含最近一次向驅(qū)動(dòng)發(fā)出的通訊請(qǐng)求的執(zhí)行結(jié)果；Status是驅(qū)動(dòng)返回的狀態(tài)字的原始值；Speed是驅(qū)動(dòng)速度，是滿速度的百分比，圍是從-200.0%至200.0%；Run_EN〔RUN使能〕指示驅(qū)動(dòng)是運(yùn)行〔1〕還是停頓〔0〕；D_Dir指示驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向；Inhibit指示驅(qū)動(dòng)上制止位的狀態(tài)〔0--未制止，1--制止〕，要去除制止位，F(xiàn)ault〔故障〕位必須為零，而且RUN、OFF2和OFF3輸入必須斷開(kāi)；Fault指示故障位的狀態(tài)(0--無(wú)故障，1--有故障)，要去除Fault，必須排除故障并接通F_ACK位。4.4顯示操作界面設(shè)計(jì)門子的HMI種類很多，文本顯示