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曲面印刷机PLC自动控制系统设计3.pdf
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曲面印刷机PLC自动控制系统设计3.pdf
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5 曲面印刷机自动控制系统硬件设计
5.1 变频器的选择
5.1.1 变频器的工作原理
根据电机学原理,交流电动机转速公式为:
式中: n 为电动机转速, n
0
为同步转速, f 为电源频率, p 为电动机磁极对数,
s 为转差率。
由上式可知,当 p 和 s 不变时,电动机转子转速与定子电源频率 f 成正比,
连续改变异步电动机供电电源的频率,则可连续平滑的调节电动机的转速。这是
变频器的工作原理。
变频器自带有完善的保护功能,如过流、过压、欠压、过热、过载等功能。
当电机发生赌转等故障时,变频器可跳闸,以保护电机。变频器每次故障都有故
障记忆,可将最新的故障记忆下来,以便运行人员进行故障分析。变频器输出的
电源频率可通过操作面板的手动旋钮调节, 也可在频率设置输入端上接入控制信
号实现远程控制模式。
5.1.2 变频器的选型
此曲面印刷机对变频器功能要求是调节印刷机的速度即调节主电动机的转
速。由于主电动机的功率是 7.5KW,输入电压为三相 380V 交流电,电流 19A,选
择的变频器也应该大于等于电动机的功率,考虑到成本问题,安川变频器全球销
量比较好, 性价比比较高, 所以选择安川 VS-616G5 型号的变频器其功率为 11KW。
其端子详解图如图 5-1 所示。 我们所使用的端子有 1 正传运行 /停止、 3 异常复位、
4 外部异常。
图 5-1 安川 VS-616G5 端子详解图
5.2 光电编码器的选择
5.2.1 光电编码器的概述
光电编码器, 是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲
或数字量的传感器,是目前应用最多的传感器。一般的光电编码器主要由光栅盘
和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形
孔。由于光电码盘与电动机同轴,电动机旋转时,光栅盘与电动机同速旋转,经
发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号; 通过计算每秒光
电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外,为判断旋转方向,
码盘还可提供相位相差 90º 的两路脉冲信号。
根据检测原理,编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度
方法及信号输出形式,可分为增量式、绝对式以及混合式三种。
5.2.2 光电编码器的选型
根据去面印刷机的工作方式要求,在本设计中我们选用增量式光电编码器。
增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲 A、 B 和 Z 相; A、 B 两
组脉冲相位差 90º,从而可方便地判断出旋转方向,而 Z 相为每转一个脉冲,用
于基准点定位。它的优点是原理构造简单,机械平均寿命可在几万小时以上,抗
干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位
置信息。 其型号为 TR 公司 IE- 40 编码器如图 5-2 所示。
图 5-2 光电编码器
5.3 PLC 显示器的选型
5.3.1 PLC 显示器的选择
采用了 MD204L 可编程文本显示器对 PLC 进行监控。 MD204L 的外观形状如
图 5-3 所示。 MD204L 是一个小型的人机界面,可以采用 TP200 V4.0.0 专用的组
态软件在 PC 上制作组态画面 ,自由输入汉字及设定 PLC 地址 ,使用串口通讯下载
画面,通讯协议和画面数据一同下载到显示器 ,无须 PLC 编写通讯程序。它主要
与各类 PLC(或带通信口的智能控制器)配合使用,以文字或指示灯等形式监视、
修改 PLC 内部寄存器或继电器的数值及状态, 从而使操作人员能够自如地控制机
器设备。
图 5-3 MD204L 可编程显示器
MD204L 的正面除液晶显示窗之外, 还有 20 个薄膜开关按键 ,触摸手感好、 使
用寿命长、安全可靠。所有的 20 个按键除了具备基本功能外,还能被设定成特
殊功能按键,直接完成画面跳转,开关量设定等功能。
MD204L 可编程显示器的前面板的所有 20 个按键都能被用户定义成特定功
能。如 Bit 置位、 Bit 复位、画面跳转等。对于这次的设计,主要是采用此显示
器显示印刷机的转速以及印刷杯子的速度。它的基本功能包括设定寄存器数值、
初始画面复位、前页后页画面跳转;在背面,左侧为外接 DC 电源端子和 9 针 D
型公座的通讯端口, RS422 通讯端口是置于 9 针 D 型插座中,下载画面数据时,
使用通讯电缆 MD2-PC 将 MD204L 的 9 芯通讯口和个人计算机的 9 芯通讯口连接
起来;和 PLC 通讯时,用 MD2-FX2N 连接。调试当中,如果发现液晶屏对比度不
合适,可以用小尺寸螺丝刀旋转产品背面右侧的对比度调节电位器,直到对比度
达到合适程度为止 MD204L 显示屏自带 LED 背景光灯,只要有按键操作,背景光
打开。持续 3 分钟以上没有任何键按下,背景光自动熄灭。
5.3.2 MD204L 显示器与 PLC 的连接
MD204L 目前可以和三菱 FX 系列 PLC 通讯,通讯口为 PLC 的编程口。 FX 系列
PLC 的 RS422 串行通讯接口采用 8 针阳头。 以下为 MD204L 显示器与 PLC 的连接的
项目和内容,如表 1 所示。
表 1 MD204L与 PLC连接的项目和内容
项目 内容
MD204L通讯口 9针通讯口
PLC通讯口 编程口
缺省通讯参数 9600bps、 7bits、 1stop、 Even
站号号 1局
通信距离(最大) 70米
通讯方式 RS-422串形通讯接口
电缆型号 MD2-FX2N(必须用此专用线缆)
开关量对应地址 M000-M511
数字量对应地址 D000-D511
5.4 光纤传感器的选择
5.4.1 光纤传感器的工作原理
光纤传感器应该属于光电传感器中的一种,相对来说,光纤传感器通常比普
通的光电传感器的精度要高,对射式传感器是光纤传感器的一种,是发射端发出
红光或红外,接收端接收。有物体经过光线切断,便输出信号。
光电传感器在一般情况下,有三部分构成,它们分为:发送器,接收器和检
测电路。
光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器,使待测
参数与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质(如光的强度、波长、频
率、相位、偏正态等)发生变化,称为被调制的信号光,在经过光纤送入光探测
器,经解调后,获得被测参数。
光纤传感器的优点:
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