emid标签卷盘机电气控制系统设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

emid标签卷盘机电气控制系统设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

切交流电机， 3个直流电机，供电器， OMRON CPM2A40CDTD，触摸屏。 下面是供电器保护开关以及散热的接线图，我们可以看出这是一个简单的电气接线图，图中有 2 个散热风扇，分别接上 220V 交流电，负责控制此供电系统的温度。 还用到一个空气开关， 它 是非常重要的一种电器 在 低压 配电网 络和电力拖动系统中，它有着 控制和多种保护 的作用。 除了能完成接触和 断开 电路 的工作 外， 还 能对电路或 电气设备 发生的严重过载 ， 欠电压 以及 短路等进行保护。 计算机信息工程学院毕业设计说明书 8 图 21 供电系统保护开关以及散热接线图 下面是供电系统开关电源的接线图，可以看出， 2 个电源开关分别采用SYN100S24 兵装电源 24V/5A 100W ACDC开关电源 和台湾明玮 D50B双路输出开关电源。 前者负责直流电源的供应，后者负责交流电源的供应。 计算机信息工程学院毕业设计说明书 9 图 22 供电系统保护开关电源接线图 下面是供电系统变压器接线图，顾名思义，这 2个变压器就是用来改变电压的，因为系统外接电源是 220V 的交流电源，为了满足系统中各组件不同电压的用电需求，所以需要变压器来完成电压转换的这一工作。 计算机信息工程学院毕业设计说明书 10 图 23 供电系统变压器接线图 下图是系统送料电机 1 的接线图。 在整个系统中有 2 个送料电机，送料电机 1 和送料电机 2。 从图可知， PLC 和送料电机 1 之间传递信号需要电机驱动器来为它们作中介，为了既能满足产生需要，又可最大限度的降低成本，我们选用了性价比很高的四海电机作为系统的 送料步进电机。 驱动器的 CP+， DIR+， FREE+端口接 24V 直流电源， CP端口通过一个 电阻连接 PLC 的输出端子台的 IR1000 端口， DIR端口通过 电阻连接 PLC的输出端子台的 IR1001 端口， FREE端口通过 PLC的输出端子台的 IR1004端口。 电机驱动器上的 A+， A， B+， B分别于送料电机上的 1,2， 3,4 接口相接，然后是电机驱动器上的两个 AC 接口分别连接变压器上的 T_AC1 接口和 R_AC1 接口。 到这就完成了送料电机 1 的接线。 计算机信息工程学院毕业设计说明书 11 图 24 系统送料电机 1接线图 从图 24和图 25 可知，送料电机 2 与送料电机 1 接线图基本一样。 驱动器的 CP+，DIR+， FREE+端口接 24V 直流电源， CP端口通过一个 电阻连接 PLC 的输出端子台的 IR1002 端口， DIR端口通过 电阻连接 PLC 的输出端子台的 IR1003 端口， FREE端口通过 电阻连接 PLC 的输出端子台的 IR1004 端口。 电机驱动器上的 U， V,W 分别于送料电机上的 1,2， 3接口相接，然后是电机驱动器上的两个 AC接口分别连接变压器上的 T_AC2 接口和 R_AC2 接口。 到这就完成了送料电机 2的接线。 计算机信息工程学院毕业设计说明书 12 图 25 系统送料电机 2接线图 图 26 系统裁切交流电机接线图 上图是裁切单相交流电机的电气连线图，从图可以看出，单相交流电机因为需要从外部供电，所以它的一个电源线接口是通过一个正极接 24V直流电源、负极连接了 PLC 输计算机信息工程学院毕业设计说明书 13 出端子台 IR1006 端口的 24V继电器与供电电源的零线相接，另一个电源接口先与正极接24V直流电源、负极连接了 PLC 输出端子台 IR1005 端口的固态继电器（美格尔 MGR1）相连，然后通过其与另一个 24V 继电器相连，最后通过第二个继电器与供电电源火线相连，到这，裁切单相交流电机的接线就完成了。 图 27 系统卷盘直流电机接线图 从上图可以看出卷盘直流电机一个电源线接口通过一个正极接了 24V 直流电源，负极接了 PLC 输出端子台的 IR1007 端口的继电器与供电电源的 24V 直流电源线相连，电机的另一个电源线接口与供电电源的接地线相连。 另外 2 个卷盘直流电机也是类似的接线方式，此处就不一一解释了。 计算机信息工程学院毕业设计说明书 14 图 28 OMRON PLC接线图 上图是显示的是本系统所用的 OMRON CPM2A40CDTD PLC 的连线图，这是一款小型 PLC，它的 CPU 单元自带 RS232C 口， 有 40 点 CPU 单元 DC24V 24 点入 16 点晶体管输出。 图中的 DSUB9F 是用来连接触摸显示屏的， PLC 输入端子台的电源正负极端口分别于 24V 直流供电电源线和地线相连， COM 端口与 24V 直流供电电源线相连，开始，停止，复位和急停按钮，光标，裁切电机原点分别于输入端子台的 IR0000， IR0001，IR0002， IR0003， IR0005， IR0007 端口相连。 而 PLC 输出端子台的所有 COM 端口全部接地， IR1000 端口与送料电机 1 驱动器的 CP 端口相连， IR1001 与送料电机 1 驱动器的 DIR端口相连， IR1002 与送料电机 2 驱动器的 CP 端口相连， IR1003 与送料电机 2驱动器的 DIR 端口相连， IR1004 与 2 个送料电机驱动器的 FREE 端口相连。 IR1005 端口与裁切电机模块中的固态继电器（美格尔 MGR1）负极相连， IR1006 与裁切电机模块中的一个 24V 继电器负极相连。 IR1007， IR1100， IR1101 端口分别与收卷直流电机1,2,3 模块中的 24V 继电器负极相连。 到这里 PLC 连线工作就完成了。 计算机信息工程学院毕业设计说明书 15 下图显示的是触摸屏与 PLC 的连线情况，可以看出触摸屏与 PLC 之间的信息传递是靠传送、接收、接地三根线完成的，在工业触摸显示屏上 设置的钢带长度、段数通过连接线将这些数据发送给 PLC， PLC将这些数据转换成脉冲控制系统中各模块的工作。 这样简洁方便的人机互动界面就完成了，而接地线的作用是为了保护电器的安全可靠，防止仪器的意外损坏，增加其寿命。 图 29 触摸屏与 OMRON PLC接线图 到此，系统硬件电路设计已简介完毕。 计算机信息工程学院毕业设计说明书 16 第 3章 PLC 软件设计 开机检测 如图 31 所示 :系统在第一次执行任务时，块设置指令 BSET（ 071）会被执行，将数据 0 传送到 H0， H1， D0D7， D8D30， H8H30，即 H0=0000， H1=0000，之后的 D0D30以此类推，为的是将这些通道清零，传送指令 MOV（ 021）也将会被执行，将数据 8000（ 1000 0000 0000 0000）传送到 H2 通道中，梯形图在开机检测时会完成一次原点检测和 搜寻，若开机时检测到不在原点，会搜寻原点然后回到原点，如图 32所示。 图 31 开机检测设计梯形图 计算机信息工程学院毕业设计说明书 17 图 32 原点搜寻 开机设置初值 图 33 设置初值 如上图 33 所示：本系统在设置初值前先要设法确定本型号 PLC 的比例系数 K，方法是：先发送一定数量 N 个脉冲，然 后精确测量它所走的长度，然后根据 N=K*段长，用 N除以段长就能算出比例系数 K 了，以后如果还是使用这类机型，只需要在触摸屏上设置好段长的数据， PLC 就能自动算出 N 的值。 如梯形图所示：先将 1（ 0000 0000 0000 计算机信息工程学院毕业设计说明书 18 0001）传送到寄存器 D8中，触摸屏上设置好的参数值经过 PLC 运算后，得出结果，就是段长，钢带长，段数，分别存在寄存器 D400， D402， D404 中，开始工作时 PLC 会执行传送指令 MOV（ 021），将这些运算结果分别存到寄存器 D500、 DM50 DM504 中 ，并且将寄存器 D410 和 D411 中的数据分别存放到寄存器 D510 和 D511 中。 图 34 定时器设置 如图 34 所示：系统第一次执行任务开始时，因为 P_First_Cycle_Task=1, T0001=0，所以 TIM0001 输入条件为 ON，定时器开始对 100ms脉冲计数， 30s 后， TIM0001的触点 T0001 动作， T0001=1， TIM 输入条件变为 OFF，定时器复位，当前值回复为 300，T0001=0,=0。 图 35 定时器工作时 如图 35所示： 触点 T0001 动作时，执行传送 MOV（ 021）指令，将 2（ 0000 0000 0000 0010）传送给寄存器 D8，替换前面的 D8 中的值 1。 手动 保持，手动 送料和手动切断 如图 36所示：当进入手动模式时 从 1 变为 0， 的下降沿微分指令被执行， =1（一个扫描周期内），此时 =1， IL（ 002）输入条件为 ON。 图 36 手动保持 如下图 37所示：当 IL（ 002）输入条件为 ON 是，执行 IL（ 002）与 ILC (003)之间的程序。 当 =0， =0， =1 时， 的下降沿指令被执行，开始手动送料 2动作，当 =1,=0,=0 时， 的下降沿指令被执行，计算机信息工程学院毕业设计说明书 19 开始送料 1 动作，当 =1,=0,=0 时， =1，开始手动切断 1动作，之后当 =1， T0030=0 时， =1，开始收卷动作， TIM0030 输入条件变为 ON，定时器开始对 100ms 脉冲计数， 2s 后， TIM0030 的触点 T0030 动作， T0030=1,此时变为 0，结束收卷动作，手动收卷 2 和手动收卷 3 类似。 在此不作一一解释。 图 37 手动送料，切断，收卷 急停按钮设置 图 38 急停按钮的设置 计算机信息工程学院毕业设计说明书 20 如上图 38所示：如果有 紧急情况 出现时， 机器 需要 紧急停止 时，急停按钮 程序设计 如图，当紧急事件处理完成后，急停可以解除， 急停自保 变为 OFF， =1，=1，急停接触， 同时可以 向 送料 1和送料 2 发送脉冲，继续工作。 送料电机 1 设置初值 图 39 送料电机 1 的初值设置梯形图 如图 39所示： 步进电机 控制 的两个重要指令 发脉冲数设定 PLUS 指令与 脉冲速度输出 SPED 指令。 PLC 发射的脉冲为上升沿的时候， =1，即送料步进电机 1 出瞬间或 手动送料 1内为 ON 而且 为 OFF 时， PLC 设置送料 步进 电机 1的段长 脉冲数和 脉冲频率。 之 后使步进为 ON，再设置脉冲数以及脉冲频率。 这时送料 步进 电机 1 的第一次送料 参数 就设置 好 了。 同样的，送料电机 2 设置的是钢带长的脉冲数 和脉冲频率。 程序 和送料电机 1 的类似，区别是 送料电机 1 段长 脉冲数 存 放在 寄存器 D300 里，脉冲频率 存 放在 寄存器 D302 里。 而送料电机 2 的 钢带长 脉冲数 存 放在 寄存器 D304，脉冲频率 存 放在 寄存器 D306 里。 这里就不详细解释送料电机 2 了。 计算机信息工程学院毕业设计说明书 21 周期时长控制 图 310 脉冲输出梯形图 如图 310所示：此段程序是 PLC的时序控制， 设置的是 PLC 的扫描周期 时间长度， 机器周期是由循环移位寄存器 SFT（ 010） 来进行设置。 首先 T0000=0， TMHH（ 540）超高速定时器输入条件变为为 ON，经过寄存器 D80 中的周期定时时长后， TMHH0000的触点 T0000=1， TMHH0000的输入条件变为 OFF，定时器被复位， T0000=1 时， =1，产生移位脉冲， =1，因为之前设置的 H0，H1， H2通道中的值分别为： 0000， 0000， 8000，所以这 3 个通道组成的数据段是 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 48 位。 产生脉冲时，移位寄存器 SFT（ 010）开始工作，每次将“ 1”移动一位，如果脉冲保持没有被停止，将一直循环执行，以此挖成循环自动工作。 脉冲输出（ PLUS）指令 图 311 PULS 的梯形图符号及操作数数据区域 梯形图符号中的 N 和 N+1 不能在不 同的数据区域。 DM6144～ DM6655 不能 被 用于 N。 PULS(65)用于设 置 脉冲输出的脉。