PLC、觸摸屏、變頻器控制貨物分揀系統(tǒng)設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 課題名稱： PLC、觸摸屏、變頻器控制的 貨物分揀系統(tǒng)設(shè)計 專 業(yè)： 機電一體化技術(shù) 班 級： 機電1032班 起 止 日 期： 2012-2013第一學期第1-8周 姓 名： 指 導 教 師：  前 言為期兩年半的學習即將結(jié)束,兩年半來在老師的精心輔導下,我的理論知識有了很大的提高.為檢驗兩年半來的學習成果，我選擇了PLC、觸摸屏、變頻器控制貨物分揀系統(tǒng)設(shè)計。在設(shè)計過程中，我根據(jù)所學知識再聯(lián)系自己的實際進行設(shè)計。沒想到看起來簡單的設(shè)計，實際干起來卻有太多疑問。有時為了弄懂一個問題，除了要一遍遍的查找資料，還要向老師及網(wǎng)友請教；

2、經(jīng)過兩個多月的努力，終于有了以下這份畢業(yè)設(shè)計，雖然設(shè)計的內(nèi)容中還存在著許多的缺陷，但確是自己辛勤勞動的結(jié)果。通過這次設(shè)計，使我學到了許多新的知識，更深深地了解到自已所學的知識太少，還需要進一步努力。這次的畢業(yè)設(shè)計完成是與翟紅云老師的悉心教導和組員的努力分不開的，在此表示衷心的感謝！專心-專注-專業(yè)目  錄摘 要一、設(shè)計任務與要求1.1 設(shè)計任務21.2 設(shè)計要求2二、自動化生產(chǎn)線簡介2.1 自動線的簡介.32.2 自動線發(fā)展.32.3 TVT2000G機電氣一體化實訓系統(tǒng)介紹.4三、設(shè)備核心技術(shù)應用3.1 PLC技術(shù) .83.2 傳感檢測技術(shù).83.3 氣動技術(shù).103.4 變頻驅(qū)動

3、技術(shù).133.5 步進電機及驅(qū)動技術(shù).153.6 組態(tài)與觸摸屏技術(shù).18四、控制系統(tǒng)設(shè)計4.1 氣動控制系統(tǒng)原理圖.194.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計194.2.1 I/O分配表194.2.2 PLC硬件接線圖.204.2.3 PLC梯形圖.214.3 觸摸屏控制畫面.294.4 TVT-2000G所需要的硬件設(shè)備.30五、心得體會.31六、謝辭32七、參考文獻33摘 要本畢業(yè)設(shè)計的題目是PLC、觸摸屏、變頻器控制貨物分揀系統(tǒng)設(shè)計，重點是采用TVT-2000G 機電氣一體化實訓系統(tǒng)、西門子S7-200系列PLC和變頻器實現(xiàn)自動化生產(chǎn)線分揀的自動化控制，該設(shè)置包含三個工作狀態(tài), 分別為：上料檢測站、

4、傳送站、物料分揀，并掌握運用設(shè)計硬件電路圖的方法和按設(shè)計需要選擇元件的類型。通過畢業(yè)設(shè)計，提高我們學生的設(shè)計與調(diào)試能力，并學會發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。把理論結(jié)合于實踐當中，強化我們學生的動手能力。關(guān)鍵詞：西門子PLC、變頻器、物料分揀。一、設(shè)計任務與要求1.1 設(shè)計任務使用TVT-2000G 機電氣一體化培訓系統(tǒng)，應用PLC控制技術(shù)，結(jié)合變頻器、步進電機驅(qū)動技術(shù)、氣動技術(shù)、傳感檢測技術(shù)和觸摸屏控制技術(shù)，將黃色金屬、黃色塑料、藍色金屬、藍色塑料四種性質(zhì)的物料分別輸送至平面?zhèn)}儲系統(tǒng)的任意四個料倉。1.2 設(shè)計要求（1）畫出系統(tǒng)氣動控制回路圖。（2）列出I/O分配表，畫出系統(tǒng)PLC控制回路圖。（3）設(shè)定

5、變頻器參數(shù)表。（4）編寫PLC梯形圖。（5）設(shè)計組態(tài)王畫面，實現(xiàn)觸摸屏的控制和操作。（6）列出系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)、型號、數(shù)量等一覽表。（7）安裝、接線、調(diào)試。（8）編寫畢業(yè)設(shè)計論文二、自動化生產(chǎn)線簡介2.1 自動線的簡介自動化生產(chǎn)線是在流水線的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的。他不僅要求線體上各種機械加工裝置能自動的完成預定的各道工序及工藝過程，使產(chǎn)品成為合格的制品，而且要求在裝卸工件、定位夾緊、工件在工序間的輸送、工件的分揀甚至包裝等都能自動的進行。使其按照規(guī)定的程序自懂地進行工作。我們稱這種自動工作的機械電氣一體化系統(tǒng)為自動生產(chǎn)線（簡稱自動線）。2.2 自動線發(fā)展看看自動線所涉及的技術(shù)領(lǐng)域是很廣泛的，所以它

6、的發(fā)展、完善是與各種相關(guān)技術(shù)的進步及互相滲透是緊密相連的。因而自動線的發(fā)展概況就必須與整個支持自動生產(chǎn)線有關(guān)技術(shù)的發(fā)展聯(lián)系起來。技術(shù)應用發(fā)展如下：(1) 應用可編程序控制器技術(shù) 它是一種以順序控制為主，回路調(diào)節(jié)為輔的工業(yè)控制機。不僅能完成邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算計運算等功能，而且能大規(guī)模地控制開關(guān)量和模擬量，克服了工業(yè)控制計算機用于開關(guān)控制系統(tǒng)所存在的編程復雜、非標準外部接口的配套復雜、機器資源未能充分利用而導致功能過剩、造價高昂、對工程現(xiàn)場環(huán)境適應性差等缺點。由于可編程序控制器具有一系列優(yōu)點，因而替代了許多傳統(tǒng)的順序控制器，如繼電器控制邏輯等，并廣泛應用于自動線的控制。(2) 應用機器

7、手、機器人技術(shù) 機器手在自動線中的裝卸工件、定位夾緊、工件在工序間的輸送、加工余料的排除、加工操作、包裝等部分得到廣泛使用。現(xiàn)在正在研制的第三代只能機器人不但具有運動操作技能，而且還有視覺、聽覺、觸覺等感覺的辨別能力。具有判斷、決策能力，能掌握自然語言的自動裝置也正在逐漸應用到自動生產(chǎn)線中。(3) 應用傳感技術(shù) 傳感技術(shù)隨著材料科學的發(fā)展和固體物理效應的不斷出現(xiàn)，形成并建立了一個完整的獨立科學體系傳感技術(shù)。在應用上出現(xiàn)了帶微處理器的“智能傳感器”，它在自動生產(chǎn)線的生產(chǎn)中監(jiān)視著各種房主的自動控制程序，起著極重要的作用。(4) 應用液壓和氣壓傳動技術(shù) 特別是氣動技術(shù)，由于使用的是取之不盡的空氣作為

8、介質(zhì)，具有傳動反應快、動作迅速、氣動原件制作容易、成本小和便于集中供應和長距離輸送的優(yōu)點，而引起人們的普遍重視。氣動技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一個獨立的技術(shù)領(lǐng)域。在各行業(yè)，特別是在自動線中得到迅速發(fā)展和廣泛地應用。(5) 應用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛躍發(fā)展 就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛躍，無論是現(xiàn)場總線還是工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，使得自動線中的各個控制單元構(gòu)成一個協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)的整體。2.3 TVT2000G機電氣一體化實訓系統(tǒng)介紹TVT-2000G是一套融合實驗、實訓及綜合開發(fā)的新型培訓系統(tǒng)，該系統(tǒng)工業(yè)元器件，所欲傳感器、執(zhí)行器接口開放，系統(tǒng)內(nèi)部含有網(wǎng)絡(luò)接口可組成PLC網(wǎng)絡(luò)，是包含PLC、傳感器、變頻器、變頻調(diào)速、步進電機、啟動等技術(shù)的綜合

9、應用培訓系統(tǒng)。 該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由控制單元、材料分揀小系統(tǒng)、平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)、接口單元等組成。 控制單元由電源模塊、2個PLC組成。可選擇松下FP型PLC、西門子S7-200型PLC/OMRON的CP1H型、三菱FX2N型的PLC。電源單元選用開關(guān)電源，主要作用是為系統(tǒng)提供直流24V的電源。系統(tǒng)選用2臺PLC主要是用于分別控制平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)和材料分揀小系統(tǒng)，然后通過PLC網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)PLC之間的互相通訊，完成系統(tǒng)的統(tǒng)一動作。PLC之間的網(wǎng)絡(luò)根據(jù)PLC的機型特點，可分別選用PPI/PC-PCINK/C-NET等網(wǎng)絡(luò)方式。材料分揀小系統(tǒng)由傳送帶、啟動機械手、傳感器組、變頻器、交流電機、旋轉(zhuǎn)編碼器、井式出

10、料塔、氣動推料機構(gòu)等組成。其中變頻器、旋轉(zhuǎn)編碼器、交流電機與PLC組成帶位置反饋的速度控制系統(tǒng)。傳感器組成由電容傳感器、電感傳感器、顏色傳感器、光電傳感器組成，可以識別貨物的顏色、材質(zhì)、熟料等屬性。平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)由步進電機及其驅(qū)動器、平面庫、直線導軌、氣動入庫機構(gòu)等組成。通過控制氣動圖庫機構(gòu)在直線導軌上的唯一，實現(xiàn)不用貨物進入到不同的倉位。接口單元采用開放式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)所有控制線盒信號線均通過導線引導面板上來，因此在試驗時，只需要在面板上接線即可！平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)由平面?zhèn)}庫系統(tǒng)、直線導軌送料單元、步進電機單元、氣動單元、傳感器單元等組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如下： 平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)讀取上一單元的工作

11、信號及存儲數(shù)據(jù)值，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定將不同標識的貨物送入到不同的倉庫中區(qū)。其控制流程如下所示： 當材料分揀小系統(tǒng)進入工作狀態(tài)以后，平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)自動完成撫慰操作，送料機構(gòu)會到系統(tǒng)的原點。當機械手單元將貨物移動到下一個單元時，系統(tǒng)將貨物的屬性標識、當前狀態(tài)等數(shù)據(jù)傳送到平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)，平面?zhèn)}儲小系統(tǒng)就會根據(jù)參數(shù)進行控制。 在直線導軌上總共有10 個運動工位，分為原點、接貨區(qū)、倉位1 區(qū)、倉位2 區(qū)、倉位3 區(qū)、倉位4 區(qū)、倉位5 區(qū)、倉位6 區(qū)、倉位7 區(qū)、倉位8 區(qū)。其示意圖如下所示： 當系統(tǒng)復位時，送料機構(gòu)位于原點，當機械手旋轉(zhuǎn)到位后，送料機構(gòu)位于接貨區(qū)，完成貨物的轉(zhuǎn)載后，根據(jù)貨物的標識送入不同的倉

12、位中去。 送料機構(gòu)的定位是由步進電機單元進行控制。其定位點可根據(jù)系統(tǒng)的不同設(shè)定進行手動示教調(diào)整。接口單元： 接口單元由貨物分揀系統(tǒng)接口板和平面?zhèn)}儲系統(tǒng)接口板組成.該單元將所有元器件的接口都引到面板上，故學生進行試驗操作時，只需要將相對應得段子用安全接插線進行連接，省去了元器件接線的麻煩。為了我們接線的方便，所有接線端子的底座都用顏色進行標記。如PLC德輸入端在面板上涌藍色標識，而面板上所欲傳感器的輸出端、旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出端也是用藍色標識；PLC的輸出端在面板上用青色標識，而變頻器、氣缸、步進電機的控制型號也是用青色標識；電源輸出的爭端時用紅色標識，負端是個用黑色標識，因策其它器件的電源引線的正

13、端時用紅色標識，負端是用黑色標識。 為了引用電源線方便，子啊每個接口板的左右兩側(cè)都有電源輸出的正負段子，因此在接線時同側(cè)電源線即可。注意接線時必須斷開電源，同時注意信號的流向。 面板結(jié)構(gòu)圖如下：三、設(shè)備核心技術(shù)應用3.1 PLC技術(shù)可編程序控制器（PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一個新型、通用工業(yè)自動控制裝置。它具有適應于各種工業(yè)自動化控制所必需的高可靠性、配置可擴展的靈活性等特點，且具有易于編程、使用維護方便等優(yōu)點?？删幊绦蚩刂破髟诠I(yè)自動化控制的各個領(lǐng)域得到了廣泛的就用代表著控制技術(shù)的發(fā)展方向，被業(yè)界稱為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱之一?？删幊绦?/p>

14、控制器是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充的原則設(shè)計。3.2 傳感檢測技術(shù)傳感器的介紹傳感器像是人的眼睛，耳朵，鼻子等感官器件，是自動生產(chǎn)線的檢測元件，能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號輸出。在自動線中主要用到了磁性開關(guān)，電感式接近傳感謝器。光電開關(guān)。光電編碼器等五種傳感器。本自動生產(chǎn)線中主要用到了電感傳感器、顏色傳感器、光電傳感器。1

15、. 電感傳感器 在供料單元中，為了檢測帶分揀工件是否為金屬材料，在運輸帶上方安裝了一個電感式傳感器。 電渦流接近開關(guān)屬于電感傳感器的一種，是利用電渦流效應制成的有開關(guān)量輸出的位置傳感器，他由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生磁場的正當感應頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生電渦流。這個電渦流作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，從而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是金屬物體，其工作原理圖如下。2. 光纖式光電接近開關(guān)簡介在運輸帶上方安裝有一個光纖式接近開關(guān)，光纖式光電接近開關(guān)由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成，放

16、大器和光纖檢測頭式分離的兩個部分，光纖檢測頭的尾部分分成兩條光纖，使用時分別插入放大器的兩個光纖孔。光纖式光電接近開關(guān)的輸出連接至PLC。相對于傳統(tǒng)傳感器光纖傳感器具體下素優(yōu)點：抗電磁干擾、可工作于惡劣環(huán)境，出書距離遠，使用壽命長，此外，由于光纖頭具有較小的體積，所以可以安裝在很小空間的地方。在供料單元中光纖式光電開關(guān)的放大器的靈敏度可以調(diào)節(jié)，當光纖傳感器的靈敏調(diào)得的較小時，對于反射性較差的黑色物體，光纖放大器無法接受到反射信號；而對于反射性較好的白色物體，光纖放大器光電探測器就可以接受到反射信號。從而可以通過調(diào)節(jié)光纖光電開關(guān)的靈敏度來判別黑白兩種顏色物體，將兩種物料區(qū)分開，從而完成自動分揀工

17、序。3. 光電開關(guān)光電接近開關(guān)（簡稱光電開關(guān)）通常在環(huán)境條件比較好，無粉塵污染的場合下使用。光電開關(guān)工作時對被測對象幾乎無任何影響。因此，在供料單元中，料倉中工件的檢測利用的就是光電開關(guān)。在料倉外側(cè)裝設(shè)兩個光電開關(guān)分別用于缺料和供料不足檢測不足。這樣，料倉中有無儲料或出料是否足夠，就可以用這個光電接近開關(guān)的型號狀態(tài)反應出。本單元中采用細小光束、放大器內(nèi)置型漫射式光電開關(guān)。在本設(shè)計中，當工件進入傳送帶時，傳送帶上方的光電開關(guān)發(fā)出的光線遇到工件反射回自身的光敏元件，光電開關(guān)輸出信號啟動輸送帶運轉(zhuǎn)。根據(jù)下圖所示，將光電開關(guān)褐色線接PLC輸入模塊電源“+”端，藍色線接“-”端，黑色線接PLC的輸入點。

18、圖 3.2-1 光電開關(guān)接線示意圖4.光電編碼器簡介在本設(shè)計中生產(chǎn)線的分揀單元的控制中，傳送帶定位控制是由光電編碼器來完成的。同時光電編碼器還要完成電機轉(zhuǎn)速的測量。光電編碼器是通過光電轉(zhuǎn)換，將機械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，它主要用于速度或位置（角度）的檢測。典型的光電編碼器由碼盤（Dish）、檢測光柵（Mask）、光電轉(zhuǎn)換電路（包括光源、光敏器件、信號轉(zhuǎn)換電路）、機械部件等組成。一般來說，根據(jù)光電編碼器產(chǎn)生脈沖的方式不同，可以分為增量式、絕對式以及復合式三類，生產(chǎn)線上常采用的是增量式光電編碼器。光電編碼器用于分揀單元傳動帶的位置控制及轉(zhuǎn)速測量，在本次培訓系統(tǒng)中，主要用來控制步進電

19、機的轉(zhuǎn)速與位置控制。3.3 氣動技術(shù)氣動系統(tǒng)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來進行能量與信號的傳遞，利用空氣壓縮機將電動或其他原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，然后在控制元件的控制和輔助元件的配合下，通過執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，從而完成直線或回轉(zhuǎn)運動并對外做功。氣動傳動 氣動傳動簡稱氣動,是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動力和控制信號,控制和驅(qū)動各種機械和設(shè)備,以實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化、自動化的一門技術(shù)。它是流體傳動及控制學科的一個重要分支。因為以壓縮空氣為工作介質(zhì)，具有防火、防爆、防電磁干擾，抗振動、沖擊、輻射，無污染，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠等特點。氣壓傳動的優(yōu)點：（1） 空氣隨處可取，取之不盡

20、，節(jié)省了購買、貯存、運輸介質(zhì)的費用；（2） 空氣在使用完后排入大氣中去，對環(huán)境無污染，處理方便，不必設(shè)置回收管路。（3） 因空氣粘度小，在管內(nèi)流動阻力小，壓力損失小，便于集中供氣和遠距離輸送。（4） 與液壓相比，氣動反應快，制造容易，適用于標準化、系列化、通用化。（5） 氣動元件對工作環(huán)境適應性好.（6） 空氣具有可壓縮性,使氣動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)過載自動保護。氣壓傳動系統(tǒng)的組成 典型的氣壓傳動系統(tǒng)是由氣壓發(fā)生裝置、執(zhí)行元件、控制元件和輔助元件四個部分組成：氣壓發(fā)生裝置簡稱氣源裝置，是獲得壓縮空氣的能源裝置，其主體部分是空氣壓縮機，另處還有氣源凈化設(shè)備?？諝鈮嚎s機將原動機供的機械能轉(zhuǎn)化為空氣的壓力能

21、；而氣源凈化設(shè)備用以降低壓縮空氣中的水分、油分以及污染雜質(zhì)等。執(zhí)行元件是以壓縮空氣為工作介質(zhì)，并將壓縮空氣的壓力能變?yōu)闄C械能的能量轉(zhuǎn)換裝置?？刂圃址Q操縱、運算、檢測元件，是用來控制壓縮空氣流的壓力、流量和流動方向等，以便使執(zhí)行機構(gòu)完成預定運動規(guī)律的元件。輔助元件是使壓縮空氣凈化、潤滑、消聲以及元件間連接所示需要的一些裝置。氣源裝置 氣源裝置給系統(tǒng)提供足夠清潔、干燥且具有一定壓力和流量的壓縮空氣。根據(jù)氣動系統(tǒng)對壓縮空氣品質(zhì)的要求來設(shè)置氣源裝置。常見的氣源裝置是空氣壓縮機。空氣壓縮機簡稱空壓機，是氣源裝置的核心，用以將原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能。氣動執(zhí)行元件 氣動執(zhí)行元件有作直線往復

22、運動的氣缸、作連續(xù)回轉(zhuǎn)運動的氣馬達和作不連續(xù)回轉(zhuǎn)運動的擺動馬達等。氣缸的結(jié)構(gòu)：普通氣缸的結(jié)構(gòu)組成見圖1.3.1-1。主要由前蓋、后蓋9、活塞6、活塞桿4、缸筒5 其他一些零件組成。 圖3.7 普通氣缸示意圖1組合防塵圈；前端蓋；3軸用YX 密封圈；4活塞桿；5缸筒；6活塞；7孔用YX 密封圈；8緩沖調(diào)節(jié)閥；9后端蓋氣缸的種類很多。一般按壓縮空氣作用在活塞面上的方向、結(jié)構(gòu)特征和安裝方式來分類。氣缸的選用：選擇氣缸時應注意以下幾個方面：（1） 選擇氣缸類型：根據(jù)使用場合和負載特點選擇不同類型的氣缸。（2） 選擇安裝形式：由氣缸的安裝位置、使用目的等因素來決定。（3） 確定氣缸作用力大小：根據(jù)工作機

23、構(gòu)所示需的作用力的大小來確定。（4） 確定氣缸行程：與使用場合和機構(gòu)所示需的行程比有關(guān)，也受加工和結(jié)構(gòu)的限制。（5） 確定運動速度：普通氣缸的運動速度為0.51m/s，應根據(jù)需要在系統(tǒng)中設(shè)置調(diào)速元件，如節(jié)流閥等。氣動輔助元件：1 油霧器油霧器是以壓縮空氣為動力，將潤滑油噴射成霧狀并混合于壓縮空氣中，使該壓縮空氣具有潤滑氣動元件的能力。目前，氣動控制閥，氣缸和氣馬達主要是靠這種帶有油霧的壓縮空氣來實現(xiàn)潤滑的，其優(yōu)點是方便、干凈、潤滑質(zhì)量高。2 消聲器 氣壓傳動裝置的噪聲一般都比較大，尤其當壓縮氣體直接從氣缸或閥中排向大氣，較高的壓差使氣體體積急劇膨脹，產(chǎn)生渦流，引起氣體的振動，發(fā)出強烈的噪聲，為

24、消除這種噪聲應安裝消聲器。消聲器是指能阻止聲音傳播而允許氣流通過的一種氣動元件，氣動裝置中的消聲器主要有阻性消聲器、抗性消聲器及阻抗復合消聲器三大類。3 轉(zhuǎn)換器在氣動控制系統(tǒng)中，也與其它自動控制裝置一樣，有發(fā)信、控制和執(zhí)行部分，其控制部分工作介質(zhì)為氣體，而信號傳感部分和執(zhí)行部分不一定全用氣體，可能用電或液體傳輸，這就要通過轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)換。常用的轉(zhuǎn)換器有：氣一電、電一氣、氣一液等。4 氣電轉(zhuǎn)換器和電氣轉(zhuǎn)換器氣電轉(zhuǎn)換器是將壓縮空氣的氣信號轉(zhuǎn)變成電信號的裝置，又稱壓力繼電器。電氣轉(zhuǎn)換器是將電信號轉(zhuǎn)換成氣信號的裝置，各種電磁換向閥可作為電氣轉(zhuǎn)換。3.4 變頻驅(qū)動技術(shù)變頻器的介紹：在自動化生產(chǎn)線中，由許多

25、機械運動控制，就像人的手和足一樣，用來完成機械運動和動作。實際上自動化生產(chǎn)線中作為動力源的傳動裝置有各種電動機、啟動裝置等。在本設(shè)計中，分揀單元傳送帶的運動控制由交流電機來完成。在運行中，不僅要求可以改變速度，也需要改變方向，所以我們在這里就應用到變頻器。在TVT-2000G中使用到的變頻器時西門子MM420。西門子通用變頻器MM420由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進技術(shù)水平的絕緣柵雙極晶體管（IGBT）作為功率輸出器件，它具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)時可選的，降低了電動機運行的噪音。包含數(shù)字輸入點：DIN1(端子5)，DIN2（端子6），DIN3（端子7），內(nèi)部電

26、源+24V(端子8)，內(nèi)部電源0V（端子9）；模擬輸入點：AIN+（端子3），內(nèi)部電源+10V(端子1)，內(nèi)部電源0V（端子2）；繼電器輸出：RL1B（端子10），RL1C（端子11）；模擬量輸出; AOUT+(端子12)，AOUT-（端子13）；RS485串行通信接口：P+（端子14），N（端子15）等輸入/輸出接口。同時帶有人機交互接口基本操作板。其核心部件為CPU單元，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，經(jīng)過運算輸出控制正弦波信號，經(jīng)過SPWM調(diào)制，放大輸出三相交流電動機運轉(zhuǎn)。 變頻器控制輸出正選撥的驅(qū)動電源是以恒定電壓比（U/f）保持刺痛不變?yōu)榛A(chǔ)的，經(jīng)過正旋波脈寬調(diào)制驅(qū)動主電路，以產(chǎn)生U、V、W三相交流

27、電驅(qū)動三相交流異步電動機。 圖3-2 SPWM交-直-交變壓變頻器的原理框圖 如圖3-6所示，它先將50HZ交流經(jīng)變壓器得到所需的電壓后，經(jīng)二極管整流橋和LC濾波，形成恒定的直流電壓，再送入6個大功率晶體管構(gòu)成的逆變器主電路，輸出三相頻率和電壓均可調(diào)整的等效于正旋波的脈寬調(diào)制波，即可拖動三相異步電機運轉(zhuǎn)。MM420變頻器（參數(shù)設(shè)計）2段固定頻率參數(shù)設(shè)計：序號參數(shù)號出廠值設(shè)定值說明1P000313用戶訪問專家級2P000400參數(shù)過濾顯示全部參數(shù)3P070022由端子排輸入（選擇命令源）4P0701116端子DIN1直接選擇頻率+ON命令5P07021216端子DIN2直接選擇頻率+ON命令6P

28、070390端子DIN3禁用7P0704150端子DIN4禁用8P072511端子DIN輸入為高電平有效9P100023選擇固定頻率設(shè)置10P1001020設(shè)置固定頻率111P100200設(shè)置固定頻率212P101612固定頻率方式-位0位直接選擇+ON命令13P101712固定頻率方式-位1位直接選擇+ON命令14P108000電動機運行的最低頻率（下限）（Hz）15P10825050電動機運行的最高頻率（上限）（Hz）16P1120108斜坡上升時間（S）17P1121108斜坡下降時間（S）18P130002平方特性的V/f控制變頻器與電機的安裝接線: 圖3.4-1 變頻器與電機的安裝接

29、線3.5 步進電機及驅(qū)動技術(shù)步進電機的運動控制步進電機是生產(chǎn)機械上常用的另一種運動部件，它具有結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，定位準確，成本低廉等優(yōu)點，因而應用十分廣泛。目前世界上主要的PLC 廠家生產(chǎn)的PLC 均有專門的步進電機控制指令，可以很方便地和步進電機構(gòu)成運動控制系統(tǒng)。步進電機和生產(chǎn)機械的連接有很多種，常見的一種是步進電機和絲杠連接，將步進電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成工作臺面的直線運動。在這種應用中，關(guān)系運動直接后果的參數(shù)有以下幾個：N：PLC 發(fā)出的控制脈沖的個數(shù)n：步進電機驅(qū)動器的脈沖細分數(shù)（如果步進電機驅(qū)動器有脈沖細分驅(qū)動）：步進電機的布距角，即步進電機每收到一個脈沖變化，軸所轉(zhuǎn)過的角度d：絲杠的

30、螺紋距，它決定了絲杠每轉(zhuǎn)過一圈，工作臺面前進的距離根據(jù)以上幾個參數(shù)，我們可以得到以下結(jié)果：PLC 發(fā)出的脈沖個數(shù)到達步進電機上，脈沖實際有效數(shù)應為N/n步進電機每轉(zhuǎn)過一圈，需要的脈沖個數(shù)為360/則PLC 發(fā)出N 個脈沖，工作臺面移動的距離為：L =Nd/360n PLC 要和步進電機配合實現(xiàn)運動控制，還需要在PLC 內(nèi)部進行一系列設(shè)定，或者是編制一定的程序。不同的PLC 類型所要編制的程序不同，控制字也有不同，參考其說明書就可以知道這種差異。另外，步進電機控制是要用高速脈沖控制的，所以PLC 必須是可以輸出高速脈沖的晶體管輸出形式，不可以使用繼電器輸出形式的PLC 來控制步進電機。步進電機的

31、原理與選擇：1.步進電機的工作原理步進電機是數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行電動機，當系統(tǒng)將一個電脈沖信號加到步進電機定子繞組時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)一步，當電脈沖按某一相序加到電動機時，轉(zhuǎn)子沿某一方向轉(zhuǎn)動的步數(shù)等于電脈沖個數(shù)。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進電動機轉(zhuǎn)子機械位移的大?。桓淖冚斎朊}沖的通電相序，就能控制步進電動機轉(zhuǎn)子機械位移的方向，實現(xiàn)位置的控制。當電脈沖按某一相序連續(xù)加到步進電動機時，轉(zhuǎn)子以正比于電脈沖頻率的轉(zhuǎn)速沿某一方向旋轉(zhuǎn)。因此，改變電脈沖的頻率大小和通電相序，就能控制步進電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)寬廣范圍內(nèi)速度的無級平滑控制。步進電動機的這種控制功能，是其它電動機無法替代的。步進電動機可分為磁

32、阻式、永磁式和混合式，步進電動機的相數(shù)可分為：單相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多種。增加相數(shù)能提高步進電動機的性能，但電動機的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電源就會復雜，成本就會增加，應按需要合理選用。2. 步進電動機的特點u 步進電動機是一種作為控制用的特種電機，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度(稱為“步距角”)一步一步運行的，其特點是沒有積累誤差(精度為100)，所以廣泛應用于各種開環(huán)控制。u 步進電機的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比u 步距值不容易因為電氣、負載、環(huán)境條件的變化而改變,使用開環(huán)控制(或半閉環(huán)控制)就能進行良好的定位控制。u 起制動、正反轉(zhuǎn)、變速等控制方便。u 價格便宜,可靠性高。u 步進電動機的

33、主要缺點是效率較低,并且需要配上適當?shù)尿?qū)動電源。u 步進電動機帶負載慣性的能力不強,在使用時既要注意負載轉(zhuǎn)矩的大小,又要注意負載轉(zhuǎn)動慣量的大小,只有當兩者選取在合適的范圍時,電機才能獲的滿意的運行性能。u 由于存在失步和共振，因此步進電機的加減速的方法根據(jù)利用狀態(tài)的不同而復雜多變。3. 步進電機驅(qū)動器的選擇步進電機的運行要有一電子裝置進行驅(qū)動，這種裝置就是步進電機驅(qū)動器，它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的角位移，或者說：控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使步進電機旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進電機的轉(zhuǎn)速與脈沖的頻率成正比。所有型號驅(qū)動器的輸入信號都相同，共有三路信號，它們是：步進脈沖信號

34、CP、方向電平信號DIR、脫機信號FREE。它們在驅(qū)動器內(nèi)部的接口電路都相同。OPTO端為三路信號的公共端，三路輸入信號在驅(qū)動器內(nèi)部接成共陽方式，所以O(shè)PTO端須外部系統(tǒng)的VCC，如果VCC是+5V則可直接接入；如果VCC不是+5V則須外部另加限流電阻R，保證給驅(qū)動器內(nèi)部光耦提供8-1 5Ma 的驅(qū)動電流。外圍供電平為24V，而輸入部分的電平為5V，所以須外部另加1.8K的限流電阻R。4. 步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成與交直流電動機不同，僅僅接上供電電源，步進電機不會運行的。為了驅(qū)動步進電動機，必須由一個決定電動機速度和旋轉(zhuǎn)角度的脈沖發(fā)生器（在該立體倉庫控制系統(tǒng)中采用PLC 作脈沖發(fā)生器進行位置

35、控制）、一個使電動機繞組電流按規(guī)定次序通斷的脈沖分配器、一個保證電動機正常運行的功率放大器，以及一個直流功率電源等組成一個驅(qū)動系統(tǒng)。如下圖所示： 圖3.5-1步進電機驅(qū)動系統(tǒng)圖 圖3.5-2步進電機驅(qū)動器接線圖3.6 組態(tài)與觸摸屏技術(shù)組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)軟件。譯自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制)。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具，它的運行必須依賴工控機，也就

36、是所謂的工業(yè)用計算機。觸控屏（Touch panel）又稱為觸控面板，是個可接收觸頭等輸入訊號的感應式液晶顯示裝置，當接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預先編程的程式驅(qū)動各種連結(jié)裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。觸摸屏運行的程序也需要相應的編程軟件編寫。其實上位機和下位機并沒有嚴格的劃分，一般情況下是，觸摸屏和裝有組態(tài)的工控機發(fā)送控制指令，因此可以看做是上位機，PLC接收指令，完成相應的動作，PLC就可看做下位機，并且通過通訊，現(xiàn)場的一些數(shù)據(jù)或者設(shè)備運行的狀態(tài)，及故障信息可以通過PLC反饋到觸摸屏或者工控機上，便于操作者對設(shè)備運行狀況的

37、監(jiān)控。四、控制系統(tǒng)設(shè)計4.1 氣動控制系統(tǒng)原理圖圖4.1-1氣動控制系統(tǒng)原理圖4.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計4.2.1 I/O分配表輸入信號輸出信號序號PLC輸入點信號名稱序號PLC輸出點信號名稱1I0.0啟動按鈕1Q0.4推料2I0.2有貨檢測2Q0.3,M5皮帶輪正轉(zhuǎn)3I0.3貨到位檢測3Q0.5機械手夾緊4I0.5顏色檢測4Q0.6機械手升降5I0.6電感檢測5Q0.7機械手旋轉(zhuǎn)6I0.1停止按鈕6Q0.2皮帶輪反轉(zhuǎn)7I0.7急停按鈕4.2.2 PLC硬件接線圖PLC 的輸入輸出端子在接線之前，應將其對應的COM 端口與電源的相關(guān)的端子進行連接。具體連接方式如下：PLC 輸入端的COM 接電

38、源輸出正端，PLC 輸出端的COM 接電源輸出的負端。見下圖所示。連接完P(guān)LC 的COM 端以后，根據(jù)系統(tǒng)的IO 接線圖將對應的輸入輸出端子與各執(zhí)行器或檢測器件進行連接，如下圖所示：4.2.2-1 PLC硬件接線圖4.2. 3 PLC梯形圖2#主PLC程序1. 主程序 3#主PLC程序1. 主程序4.3 觸摸屏控制畫面圖4.3-1觸摸屏控制畫面4.4 TVT-2000G所需要的硬件設(shè)備：序號名稱型號數(shù)量1入庫推料氣缸SCJB10-4512井式出料塔13送料推料氣缸SCJDB10-4514光電傳感器CX-2415交流電動機YN60616電感傳感器BLJ 18A48Z/BIZ17傳送帶18光電開關(guān)

39、CX2319直線導軌110機械手111PLC S7-200 CPU226 CN 216-2AD23-0XB8212步進電動機57BYG250C113限位開關(guān)214步進機驅(qū)動器SH-20403115電磁開關(guān)D-C-73116變頻器6SE6420-2UC13-7AA1117電磁閥SVK-0120518觸摸屏MCGS119電容傳感器E2KX8ME11五、心得體會 在整個畢業(yè)論文設(shè)計的過程中，我學到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學問要一絲不茍，對于出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中藥有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅持下去就可以找到思路去解決問題的，在工作中要學會與人合作的態(tài)度，認真聽取別