電動式鋼管自動測長機構(gòu)設(shè)計

1、i 摘 要 鋼管是一種用途廣泛的工業(yè)金屬材料，也是國民經(jīng)濟發(fā)展的一個重要支柱。 本文根據(jù)國內(nèi)外鋼管生產(chǎn)線上精整區(qū)測長系統(tǒng)的研究開發(fā)現(xiàn)狀，以測長的硬件設(shè)計 及控制系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)作為設(shè)計研究的主要工作： 本文敘述了鋼管的工藝生產(chǎn)流程及api 國際標準；說明了國內(nèi)測長系統(tǒng)的開發(fā)現(xiàn)狀 及存在的問題并闡述了開發(fā)測長系統(tǒng)的必要性；陳述了課題的來源和論文的主要工作和 意義。提出了系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計要求；根據(jù)系統(tǒng)的整體組成結(jié)構(gòu)，進行了測長系統(tǒng)的設(shè)計， 包括系統(tǒng)組成和工作過程以及設(shè)計時應(yīng)注意的問題；最后給出了控制系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的 總體設(shè)計方案及主要硬件的參數(shù)，簡述了plc 編程的方式s7400 的特點性，提出了pl

2、c 程序的測試策略。提出了上位機軟件的測試策略和監(jiān)控系統(tǒng)的特點。提出了plc 的 idef0 表示；著重介紹了plc 程序的模塊化設(shè)計以及各個工位的程序流程、程序功能塊 的劃分以及與上位機通訊的基本原理和時序圖，介紹了上位機監(jiān)控系統(tǒng)的功能模塊的設(shè) 計； 陳述了上位機通訊方案的設(shè)計，而且在機械關(guān)鍵部分進行了計算和校核。最后總結(jié) 了測長控制系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)開發(fā)過程所做的工作，并對系統(tǒng)的改進方向進行了展望。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：鋼管；測長；plc；電機；編碼器；光電傳感器 abstract steel tube is widely used as a sort of metallic material in

3、 industry and has also contributed much to the national economic development. in this paper, on the basis of the current situation of research on steel tubes measure, weight, pinstamp, band, stencil system both here and abroad, with the aim of researching and developing the measure system for 2nd pr

4、oduct line in tianjin pipe corporation, technological process of steel tube and the international standard api are introduced. then the current situation of research and problems on mwbps system in china are described. and also, the necessities of the improvement of measure system are explained. fin

5、ally, the source of this project and the main contents as well as the significance of this paper are mentioned.the design requirements of this system are presented. then,according to the systems integral structure, the author depicted the design of relevant measure subsystem. step system and etc,inc

6、luding the components, working process of the system and the precautions whendesigning. finally, the whole design of the control system and software are alsopresented and the major hardware parameters. plc program method and thecharacters of s7400 series are introduced in brief. the test strategy of

7、 the plc program is also put forward. finally, the testingstrategy of the up-lever computer software and the characters of the monitoring control system are put forward. the expressions of plc by idef0 are also put forward. attention are mainly focused on the modular design of plc program, flow figu

8、re of each subsystem, the assignment of the program function block, the communication principle between plc and up-lever computer and the timing sequence diagram. furthermore, the design of the function module block of themonitoring control system of up-lever computer is introduced. subsequently,the

9、 communication project of up-lever computer is designed. mainly on the mechanical part of the calculation and verification the work and accomplishment in the reconstruction of measure control system and software are summarized, and moreover, ways to improve this system are pointed out. key words ste

10、el tube measure plc motor motor encoder photoelectric sensor i 目目 錄錄 1 緒 論.1 1.1 課題研究的背景.1 1.2 鋼管自動測長系統(tǒng)的的分類.2 1.3 目前國內(nèi)鋼管自動測長的發(fā)展狀況及趨勢 .4 1.3.1 國內(nèi)鋼管自動測長發(fā)展狀況.4 1.3.2 鋼管自動測長的發(fā)展方向.4 2 方案原理的設(shè)計.5 2. 1 測長系統(tǒng)的設(shè)計.5 2.1 鋼管自動測長原理 .5 2.3 各部件方案選擇及說明.7 2.3.1 傳動方案說明.7 2.3.2 光電傳感器的選擇及說明.9 2.3.3 光電脈沖編碼器的選擇及說明.10 2.3.4

11、 應(yīng)用中問題分析及改進措施.11 2.4 控制系統(tǒng)的方案.12 2.4.1 plc 在工業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢.12 2.4.2 plc 在工業(yè)中應(yīng)用優(yōu)勢的系統(tǒng)說明.13 2.4.3 上位機監(jiān)控系統(tǒng)的特點.15 2.4.4 上位機監(jiān)控系統(tǒng)的測試策略.16 3 部件設(shè)計及計算.17 3.1 推鋼機構(gòu)的設(shè)計.17 3.1.1 動力傳動齒輪的設(shè)計.17 3.1.2 動力齒輪與齒條傳動計算.20 3.1.3 編碼器傳動齒輪的設(shè)計.21 3.1.4 鍵的選擇與計算.22 3.1.5 螺栓的選擇與校核計算.22 3.2 誤差的分析 .23 3.2.1 誤差理論分析.23 3.2.2 減小誤差的措施.25 3.3

12、測長系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵點.26 4 控制系統(tǒng).27 4.1 plc 程序設(shè)計.27 4.1.1 plc 軟件及編程 .27 4.1.2 s7-400 編程方式.27 4.1.3 plc 程序設(shè)計.28 4.1.4 plc 程序的測試.35 4.2 上位機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計.36 4.2.1 上位機系統(tǒng)監(jiān)控功能模塊設(shè)計.36 4.2.2 上位機監(jiān)控系統(tǒng)的通訊設(shè)計.39 5 總結(jié)與展望.40 5.1 總結(jié) .40 5.2 展望 .40 致謝.41 參考文獻.42 附錄.43 附錄 1 .43 附錄 2.49 1 1 緒 論 1.1 課題研究的背景 鋼管廣泛地應(yīng)用于機械、建筑和石化等行業(yè)，又是國防工業(yè)的重要材

13、料，用于制造 槍管、炮筒以及其他武器。 鋼管的生產(chǎn)工藝種類繁多，生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備也很龐大。 按照工藝流程， 管坯進入車間后按照工藝要求鋸成定尺長度，然后依次經(jīng)過環(huán)形爐加熱、三輥穿孔機穿 孔、連軋機軋鋼、定徑機定徑。加工成的鋼管需要減徑的再加熱后送至減徑機上減徑。 從定徑或減徑機軋出的成品管，送至鏈式冷床上冷卻，冷卻后鋸成定尺長度的鋼管（有 的需要熱處理)輸送到斜輥式矯直機上矯直，矯直后依次經(jīng)過超聲波探傷，水壓機試驗， 隨后進行其他各項精整工序。精整后的成品管經(jīng)過感應(yīng)加熱爐后進行涂油打捆入庫。 鋼管測長是對成品鋼管進行長度根據(jù)一定的標準把鋼管定義為好管或壞管。隨著我 國加入 wto，國

14、內(nèi)市場和國際市場的接軌，鋼管市場同樣面臨一系列的問題。國內(nèi)鋼管 進入國際市場，必須遵守國際的相關(guān)標準。比如無縫鋼管要遵守國際標準 api spec 5ct（見表 1-1 所示） 。 過去，大部分的鋼管廠家采用人工的方式進行測量。人工測定鋼管的長度，這種做 法沿用了很長一段時間，部分廠家目前仍在使用。很明顯，這些方法存在測量精度低、 勞動強度大、生產(chǎn)效率低等缺點。 表 11 api spec 5ct 標準摘錄 gb/t 8162 尺寸偏差 項目允許偏差 d101.60mm0.79mm 管體 d114.30mm0.5% 外徑 接箍 1% 壁厚 -12.50% 6.50% 單根 3.50% 重量 車

15、載量 -1.75% 長度 項目范圍 1范圍 2范圍 3 油管 6.10-7.32m8.53-9.75m 套管4.88-7.62m7.62-10.36m10.36-14.63m 從上個世紀 90 年代開始，國內(nèi)一些大型的鋼鐵公司的產(chǎn)品為了參與國際競爭，耗 巨資引進國外的整條流水線。這些進口的設(shè)備測量精度高、生產(chǎn)效率高、勞動強度低、 字跡統(tǒng)一規(guī)范。但是進口設(shè)備成本高、要求工人素質(zhì)高、維護成本也高。落后的傳統(tǒng)方 法與高成本的進口設(shè)備都難適應(yīng)國內(nèi)的市場需求。因此，開發(fā)研制同類產(chǎn)品已經(jīng)迫在眉 睫。 1.2 鋼管自動測長系統(tǒng)的的分類 長度是鋼管的主要規(guī)格指標之一，是成品鋼管貿(mào)易結(jié)算的主要依據(jù)，每根鋼管的實

16、 際長度是噴標信息的重要組成部分。 鋼管測長方法歸納起來有兩種方案： 1電荷耦合器件（ccd）鋼管測長方案6 目前鞍鋼無縫鋼管廠熱軋二車間生產(chǎn)線的測長系統(tǒng)即采用此方案。該測長方案包括 精測和粗測兩部分。圖 12 和圖 13 為系統(tǒng)的示意圖。粗測部分由若干光源（激光 器）和光電傳感器組成。每一點光源和光電檢測器組成一條測試線，各條測試線之間相 互平行，且距離相對固定，每相鄰的測試線之間的最大距離小于 ccd 器件精測的測量 范圍。當鋼管的前端經(jīng)過測試線時，光電檢測系統(tǒng)發(fā)出信號，將相應(yīng)的 i0 信號送到單 片機中。精測 ccd 為攝像機，具有 2048 曝光像敏單元。為提高測量精度和可靠性， 采用

17、透光法進行 ccd 成像測量，即光源和 ccd 器件分別置于生產(chǎn)流水線的兩側(cè)。精 測光源的光線一部分可以通過透鏡投射到 ccd 器件上，另一部分則被鋼管擋住，光線 無法到達 ccd 器件上，如圖 1-3 所示。在精測過程中，鋼管在不同位置時，ccd 器件 上的亮區(qū)長度也不相同。當鋼管在生產(chǎn)流水線上向前運動時，如果其前端與粗測部分中 某一條測試線重合。而型鋼又在精測范圍內(nèi)，此時，即可進行型鋼的測長。單片機在這 瞬間同時進行粗測和精測。單片機檢測型鋼與哪一根測試線相遇，求出粗測的長度。整 個型鋼由圖 1-2 可以看出，整個鋼管的長度為： l= + 式（1.1） 0 l 1 l 2 l 式中，l 為

18、鋼管總長， 為精測長度， 為某一固定軌道上精測的起點到 第一 0 l 1 l 個測試線之間的距離， 為第一條測試線到鋼管在運動過程中到達的那一條的測試線之 2 l 間的距離。系統(tǒng)巧妙的將精測和粗測結(jié)合起來，實現(xiàn)對物體的長度測量。精度可以達到 1cm。 此方案具有系統(tǒng)硬件簡單、速度快、可擴展性好等優(yōu)點，但是也存在著對測量環(huán)境 要求高，設(shè)備安裝調(diào)試不方便，維護困難等缺點，對于周圍溫差大、光線不強、灰塵大 的場合測量精度會受到很大影響。 2數(shù)控鋼管推動測長系統(tǒng) 數(shù)控鋼管推動測長系統(tǒng)”主要用于成品鋼管的精確測長，在推動過程中實現(xiàn)動態(tài)測量， 并為噴印作好定位對齊準備。本系統(tǒng)由機械推動、數(shù)字控制及精密測量

19、三部分組成，主 要性能指標為：鋼管測長范圍：3.9012.70m；測長精度：2 mm；測長周期： 20-45 秒 (連續(xù)可調(diào))；測長原理圖如圖 1-4 所示 圖 1-4 測長原理圖 鋼管送到測長工位，plc 檢測到 1、2光電開關(guān)變?yōu)楦唠娖胶?，產(chǎn)生“鋼管到位” 信號，并通過單片機系統(tǒng)通知上位機。上位機根據(jù)其它系統(tǒng)的情況和邏輯控制要求產(chǎn)生 “允許推動測量”信號傳輸給 plc。plc 得到“允許推動測量”信號后，確認有鋼管且系統(tǒng) 一切正常，便控制變頻器驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)，推動鋼管向前移動。當鋼管端面 m(與推頭接觸 的鋼管端面)與 1光電開關(guān)對齊的瞬間，1光電開關(guān)狀態(tài)發(fā)生跳變，此時 plc 立即發(fā) 出復(fù)

20、位信號給單片機系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)將光柵數(shù)顯表置于復(fù)位狀態(tài)，當鋼管端面 m 與 2光電開關(guān)對齊的瞬間，plc 立即向單片機系統(tǒng)發(fā)出“測量開始”信號，單片機系統(tǒng)瞬間 取消光柵數(shù)顯表的復(fù)位狀態(tài)，光柵數(shù)顯表開始正常計量，plc 同時根據(jù)此瞬間 圖 1-2 ccd 測長原理圖圖 1-3 ccd 精測圖 314光電開關(guān)的狀態(tài)得出“光電開關(guān)狀態(tài)編碼”，并以 4 位 bcd 碼的形式鎖存輸出 給單片機系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)根據(jù)此編碼查表得到 an 值。當鋼管另一端面 n 和下一個光 電開關(guān)對齊的瞬間，plc 向單片機系統(tǒng)發(fā)出“測量結(jié)束”信號，單片機系統(tǒng)立即鎖定并采 樣光柵數(shù)顯表的測量值 a 。推動繼續(xù)，當終點接近開關(guān)

21、動作時，電機停止（每次推動的 距離相同，即起點接近開關(guān)到終點接近開關(guān)） 。約 1 秒鐘后，plc 控制電機反轉(zhuǎn)將推頭 退回，當起點接近開關(guān)動作時電機反轉(zhuǎn)停止，推頭立即停下來。同時，plc 向單片機系 統(tǒng)發(fā)出“推動測量結(jié)束”信號，單片機系統(tǒng)得到此信號后再告訴上位機。至此，完成一個測 量周期。則鋼管的長度為： l =an-a+ 式（1.2） 式中 為系統(tǒng)誤差，計量檢定后從單片機系統(tǒng)鍵盤上鍵入。 該測長系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在成都無縫鋼管總廠的周軋分廠合金工段。具有精度高、測長 周期短、系統(tǒng)可靠性好等優(yōu)點。但是在振動大的場合，會影響小車運動的平穩(wěn)性，使得 測量的誤差偏大。同時若現(xiàn)場大型動力設(shè)備多，電磁干擾嚴重

22、，也會增加系統(tǒng)的不穩(wěn)定 性。 由以上分析可知，國內(nèi)研制的測長系統(tǒng)在一定意義上已經(jīng)比較成熟，只要在現(xiàn)有的 基礎(chǔ)上加以改進，即可設(shè)計出高精度、高效率的測長系統(tǒng)。 1.3 目前國內(nèi)鋼管自動測長的發(fā)展狀況及趨勢 1.3.1 國國內(nèi)鋼管自動測長發(fā)展狀況 本文在對鋼管自動測長系統(tǒng)的功能和要達到的性能指標進行研究的基礎(chǔ)上。測長系 統(tǒng)填補了國內(nèi)鋼管生產(chǎn)線的空白，其檢測精度和標識效果達到了世界同類產(chǎn)品的先進水 平，順利通過了省級鑒定。解決了以前依靠國外進口的困境，在很大程度上降低了成本。 本論文主要做了以下工作： （1） 對國內(nèi)外產(chǎn)品的開發(fā)現(xiàn)狀進行了研究，論證了測長系統(tǒng)開發(fā)的必要性，并進行 了方案研究和論證。

23、（2） 對測長系統(tǒng)進行了總體方案設(shè)計，具體包括：各個工位的硬件組成、工作原理 和具體設(shè)計方案，確定了控制系統(tǒng)和軟件的功能等。 （3） 控制系統(tǒng)設(shè)計。對測長系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進行了詳細設(shè)計，主要包括系統(tǒng)電氣組 成、plc 硬件設(shè)計。 （4） plc 程序的設(shè)計及調(diào)試。根據(jù)測長系統(tǒng)的功能要求，針對 plc 系統(tǒng)的硬件特 點，對 plc 程序進行了模塊化設(shè)計。根據(jù)各個工位功能的不同和所需的交流信號，對各 個工位 plc 程序的流程、控制信號和數(shù)據(jù)信號、以及 plc 與上位機通訊時序進行了詳 細設(shè)計。完成了現(xiàn)場調(diào)試，解決了現(xiàn)場中出現(xiàn)的問題。 （5） 上位機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及調(diào)試。采用面向?qū)ο蟮乃枷脒M行了上位

24、機監(jiān)控程序的 設(shè)計，具體包括各個功能塊的設(shè)計、控制界面的設(shè)計和數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。在現(xiàn)場進行了調(diào) 試，按照要求完成各種不同報表的實現(xiàn)。 1.3.2 鋼管自動測長的發(fā)展方向 測長系統(tǒng)發(fā)展還不完善，需要進一步的進行優(yōu)化設(shè)計。下一步的工作主要有： （1） 測長系統(tǒng)的應(yīng)用面還比較窄，僅能應(yīng)用在鋼管生產(chǎn)行業(yè)，下一步應(yīng)以測長系 統(tǒng)為基礎(chǔ)，研制適用于鋼坯、鋼板等生產(chǎn)的同類設(shè)備，以實現(xiàn)產(chǎn)品的系列化。 （2）測長系統(tǒng)中，有許多關(guān)鍵部件是國外進口的，如光電傳感器、編碼器等。而且 成本高，所以系統(tǒng)部件的國產(chǎn)化工作有待進行。 2 方案原理的設(shè)計 2. 1 測長系統(tǒng)的設(shè)計 測長的系統(tǒng)構(gòu)成如圖 2-1 所示，由圖可以看出系統(tǒng)組

25、成如下： 圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （1）v滾輪用來放置鋼管，滾輪采用樹脂。樹脂起到兩方面作用：一是用來保護鋼管 的表面在被推動的過程中不被臺架劃傷；另一方面是用來減小鋼管與臺架之間的摩擦數(shù)， 減小兩者之間的摩擦力，增強鋼管在被推動時運動的平穩(wěn)性。 （2）電動機的選擇主要由所需的推鋼機構(gòu)的所需功率決定。系統(tǒng)選用普通三相異步 電動機。而加上電機抱閘，這樣推桿能立即停止運動。 （3）光電傳感器 在垂直于鋼管軸向的方向上等距布置24 對光電傳感器。系統(tǒng)采用 對射式的光電傳感器，由發(fā)射管和接收管組成，負責檢測鋼管的位置，若鋼管從一對傳 感器的發(fā)射管與接收管的中間穿過，傳感器就會發(fā)出一個電平信號給plc。 （

26、4）齒輪、齒條，光電脈沖編碼器 齒條的連接在電動機的齒輪上，與齒條嚙合的齒 輪通過聯(lián)軸器與脈沖編碼器相連。當電動機推動鋼管時帶動齒條運動，同時齒條帶動齒 輪轉(zhuǎn)動，而齒輪的轉(zhuǎn)動帶動脈沖編碼器轉(zhuǎn)動，最電動機推桿的沿鋼管軸向運動的距離反 映為脈沖編碼器轉(zhuǎn)過的角度。 2.1 鋼管自動測長原理 測長系統(tǒng)通過脈沖編碼器與光電傳感器配合計數(shù)的形式測長。測長原理如下：當光 電傳感器檢測到工位上有鋼管時，這時操作上位機經(jīng) plc 啟動測長工位的電動機 ，這 時電機得到信號啟動通過齒輪與齒條之間的轉(zhuǎn)換從而使推桿向前運動，在這過程中光電 脈沖編碼器通過齒輪與齒條傳動計數(shù)。當電動機轉(zhuǎn)動帶動齒條從而帶動編碼器也跟著旋

27、轉(zhuǎn)并計數(shù) 。24 對光電管中被鋼管擋住的狀態(tài)為 1，沒有被擋住的狀態(tài)為 0。在推動過 程中編碼器開始計數(shù)，如有光電管的狀態(tài)從 0 變?yōu)?1，plc 計數(shù)模塊就清零，編碼器就 重新開始計數(shù)，然后重新計數(shù)。 當滾輪碰到左限位開關(guān)的瞬間 ，測長工作完成 ，此時 plc 記錄當前編碼器的數(shù)值和每組光電管的狀態(tài)并保持 。設(shè) plc 所保持的編碼器計數(shù) 值相對應(yīng)的鋼管長度為 l，每組測長盒第一個光電管距零位基準的距離都為定值，當光電 盒安裝完成后 ，這 6 個值就確定了。值得注意的是 ，在測長過程中 ，鋼管尾部至少要 經(jīng)過一對光電管 ，即編碼器計數(shù)值需要清過零以后 ，所測的長度才是正確的。如果在 測長過程

28、中編碼器計數(shù)值沒有清過零 ，那么所測長度值是無效的 ，應(yīng)重新測量以此類 推，當電動機滾輪觸發(fā)行程末端開關(guān)時，編碼器就停止計數(shù)，然后電動機返回，測長過 程結(jié)束如圖 2-1。plc 將鋼管的最終狀態(tài)和編碼器的數(shù)值傳送給上位機，最終由上位機計 算出鋼管的長度。最終一個管子的長度為： l 式（2.1） 1 l 3 l 其中，是推桿推到底時鋼管頭部與尾部最后經(jīng)過的那對光電傳感器的距離， 是 1 l 3 l 編碼器的數(shù)值脈沖當量，如式 2-2 所示： n 式 (2.2) 3 l p l 式中，n 為高速計數(shù)模塊的絕對計數(shù)值，即正向計數(shù)值減去負向計數(shù)值后的結(jié)果； 則是脈沖編碼器的脈沖當量。 p l 測長系統(tǒng)

29、在設(shè)計時為了達到規(guī)定的測長精度進行合理的設(shè)計，需要注意以下幾個問 題： 1）光電傳感器的響應(yīng)速度的快慢很大程度上影響測量的精度，若選用繼電器方式的 輸出接口其響應(yīng)時間為十幾個毫秒，而晶體管方式的接口其響應(yīng)時間只要幾個毫秒甚至 更小，但是注意晶體管方式的輸出接口要和與之相連的 plc 的輸入匹配。 2）齒輪齒條的設(shè)計、加工、安裝的誤差都會引起脈沖編碼器脈沖信號與電動機傳動 到推桿實際移動距離之間不一致，從而增大系統(tǒng)誤差。脈沖編碼器的分辨率也會影響系 統(tǒng)的精度，分辨率越高，精度越高。因此要保證齒輪齒條的設(shè)計、加工、安裝精度，選 擇高分辨率的編碼器。本系統(tǒng)齒輪齒條的制造精度為 6 級精度，編碼器選擇

30、 2000 線的。 3）到位傳感器負責檢測鋼管到位，然后把鋼管到位信號傳給 plc，plc 在接到鋼 管到位信號后才開始測長。plc 負責采集到位信號、接受脈沖編碼器信號，控制電動機 和推桿的運動，并把檢測結(jié)果送到上位機。為了保證測長的精度要求 plc 的輸入點的響 應(yīng)時間小，指令運行快。 4）合理設(shè)計以電動機為動力源的推動機構(gòu)和傳感器的數(shù)目。電動機的轉(zhuǎn)數(shù)和齒輪之 間的轉(zhuǎn)動比所帶動的推桿的距離必須比傳感器的安裝距離大，這樣才能保證在鋼管移動 過程中至少有一對傳感器能觸發(fā)。傳感器之間的安裝距離不能太大，否則會增加齒輪傳 動的設(shè)計制造難度，使得推動行程太長，降低工作效率。如果太小，就會增加了傳感器

31、 的數(shù)目，增加生產(chǎn)成本。因此要協(xié)調(diào)好推桿的行程與光電傳感器數(shù)目之間的關(guān)系。本系 統(tǒng)測長推桿的行程為 460mm，光電傳感器之間的距離為 450mm。 2.3 各部件方案選擇及說明 2.3.1 傳動方案說明 2.3.1.1 電動機選擇及說明 電動機的功率應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機械所需要的功率來選擇，盡量使電動機在額定負載下 運行。選擇時應(yīng)注意以下兩點： (1)如果電動機功率選得過小就會出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn) 象，造成電動機長期過 載使其絕緣因發(fā)熱而損壞甚至電動機被燒毀。 (2)如果電動機功率選得過大就會出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象其輸出機械功率不能得到 充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對用戶和電網(wǎng)不利。而且還會

32、造成電能浪費。 要正確選擇電動機的功率，必須經(jīng)過以下計算或比較： (1)對于恒定負載連續(xù)工作方式，如果知道負載的功率 (即生產(chǎn)機械軸上的功率) (kw)可按下式計算所需電動機 的功率 p(kw)： p=/ 式中 為生產(chǎn)機械的效 1 p 1 p 12 n n 1 n 率；為電動機的效率。即傳動效 率。 按上式求出的功率，不一定與產(chǎn)品功率相同。 2 n 因此所選 電動機的額定功率應(yīng)等于或稍大于計算所得的功率。 例：某生產(chǎn)機械的功率為 395kw機械效率為 70、如果選用效率為 08 的電動 機，試求該電動機的功率應(yīng)為多少 kw? 解:p=p1/ n1n2=3.95/0.7 0.8=7.1kw 由于

33、沒有 7.1kw 這規(guī)格所以選用 75kw 的電動 機。 (2)短時工作定額的電動機與功率相同的連續(xù)工作定額的電動機相比最大轉(zhuǎn)矩大， 重量小，價格低。因此，在條件許可時，應(yīng)盡量選用短時工作定額的電動機。 (3)對于斷續(xù)工作定額的電動機，其功率的選擇、要根據(jù) 負載持續(xù)率的大小，選用專 門用于斷續(xù)運行方式的電動機。負載持續(xù)串的計算公式為 ： s f tg/(+)100 式 (2.3) s f g t 0 t 式中 為工作時間，為停止時間 min；十為工作周期時間 min。 g t 0 t g t 0 t 此外也可用類比法來選擇電動機的功率。所謂類比法。 就是與類似生產(chǎn)機械 所用電動機的功率進行對比

34、。具體做法是：了解本單位或附近其他單位的類似生產(chǎn) 機械使用多大功率的電動機，然后選用相近功率的電動機進行試車。試車的目的是 驗證所選電動機與生產(chǎn)機械是否匹配。驗證的方法是：使 電動機帶動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)， 用鉗形電流表測量電動機的工作電流，將測得的電流與該電動機銘牌上標出的額定 電流進行對比。如果電功機的實際工作電流與銘脾上標出的額定 電流上下相差不 大則表明所選電動機的功率合適。如果電動機的實際工作電流比銘牌上標出的額 定電流低 70左右則表明電動機的功率選得過大(即“大馬拉小車”應(yīng)調(diào)換功率較小 的電動機。如果測得的電動機工作電流比銘牌上標出的 額定電流大 40以上則表 明電動機的功率選得過小(

35、即小 馬拉大車)，應(yīng)調(diào)換功率較大的電動機. 表 2-1 表 2-1 功率因數(shù) 負載情況空載1/4 負載1/2 負載3/4 負載滿載 功率因數(shù)0.20.50.770.850. 89 效率0.710.780.85 0.880.895 在測長系統(tǒng)中推鋼機構(gòu)中各種的數(shù)據(jù)和要求： 鋼管直徑：48-246mm 鋼管長 l: l=6-15m 鋼管重 m: m=20kg-1000kg 鋼管移動速度 v：v=0.2m/s 過管的速度278 根/小時 v 型架的摩擦系數(shù)0.1 則推動鋼管的力為 f： f=mg=1000100.1=1000n 則可得輸出功率 p：p1=fv=10000.2=200w 滾動軸承效率：

36、0.98 齒輪與齒條傳動效率：0.8 齒輪與齒輪之間的效率: 0.95 擺線針輪減少機電效率： 0.9 綜上可得：電動機的功率要滿足p2=502w 則電動機可以通過查表得選為 y802-4. y802-4 技術(shù)參數(shù) 額定功率/kw轉(zhuǎn)速 r/min最大靜轉(zhuǎn)矩 nm 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 22 /gdnm 重量/kg 0.7513902.20.002118 電動機在安裝時應(yīng)考慮到震對機構(gòu)帶來的影響，所以我們把電動機與推鋼機構(gòu)隔離。 我們采用矩鋼對電動機進行支撐，這樣能夠保證電動機不影響編碼器的工作。 2.3.1.2 減速器的選擇及說明 在推鋼機構(gòu)中要滿足推桿的速度，則在電動機與推桿之間存在很大的傳動比，這

37、靠 簡單的減少是不能達到的，所以我們考慮到有很大的減少比的行星齒輪減速機和擺線針 輪減少機，它們有很大的傳動比，完全能夠滿足我們的要求。 我們初選減速機為：xwy3-43-0.75(擺線針輪減速機) 減速機的輸出扭矩為： 電動機： =9550=5.2 式 (2.4) 1 t d p n nm 電動機傳遞到減速機輸出： =201 式 (2.5) 2 t 1 t 1 i nm 而通過計算得推鋼機構(gòu)在推動鋼管時所克服的最大工作轉(zhuǎn)矩： =199.416n mm， 3 t 所以我們算出電動機最終輸出的扭矩大于現(xiàn)場工作時推動鋼管的真實最大扭矩，所以即 選定電動機和減速機都符合要求。 2.3.1.3 電機的

38、抱閘制動 三相異步電動機從切除電源到完全停止旋轉(zhuǎn)，由于慣性的原因，總需要一段時間。 但實際工作中，機械在運行過程中都要求安全和準確定位、以及為了提高測量精度，都 需要電動機能迅速停車，所以要求對電動機進行制動控制。在本系統(tǒng)中我們采用彈簧抱 閘示意圖如 2-2。 m 3 3 km 1 fr1 m1 qs fu 1 2 3 4 圖 2-2 彈簧抱閘示意圖 1-電磁鐵；2-制動瓦；3-彈簧；4制動輪 當電磁鐵 1 得電時，制動瓦 2 被吸起與制動輪 4 脫離，與制動輪相連的電動機可自 由轉(zhuǎn)動。當電磁鐵失電時，在彈簧 3 的作用下，制動瓦壓緊制動輪使電動機無法轉(zhuǎn)動。 這時可以防止電機由于慣性而繼續(xù)轉(zhuǎn)動

39、，導(dǎo)致鋼管測長完成后繼續(xù)向前攢動。 2.3.2 光電傳感器的選擇及說明 電傳感器可以按以下 4 種方式分類 1、 檢測形態(tài) 2、 構(gòu)成 3、 輸出 4、 光源檢 測形態(tài)的分類 a 透過型 投光部和受光部一體化 投受光部多數(shù)排列型 交 叉光束掃描方式 b 鏡面反射型 c 反射型 擴散反射型 狹視界反射型 限 定反射型 距離設(shè)定式限定反射型 色標檢測型構(gòu)成的分類 a電源內(nèi)藏型 b放 大器內(nèi)藏型 c放大器分離型 d光纖型輸出分類 anpn 輸出 bpnp 輸出 c直 流兩線式輸出 d模擬電壓、模擬電流輸出 e繼電器輸出光源分類 a紅外線 b紅 色光 c綠色光 d3 色光（紅綠藍） 。 光電傳感器的檢

40、測模式分為如下幾類：對射式、反射板式、偏振反射板式、直反式、 寬光束式、聚焦式、定區(qū)域式和可調(diào)區(qū)域式。 我們在鋼管自動測長系統(tǒng)中的光電傳感器在垂直于鋼管軸向的方向上等距布置 24 對光電傳感器。系統(tǒng)采用對射式的光電傳感器，由發(fā)射管和接收管組成，負責檢測鋼管 的位置，若鋼管從一對傳感器的發(fā)射管與接收管的中間穿過，傳感器就會發(fā)出一個電平 信號給 plc。光 電傳 感 器選 用 kt-700n(sick op tex)，主要技 術(shù)參數(shù) 為 ： 最大檢 測距離 為 7m；最小 可檢 測的 物體 為 7mm；供 電 電源 為 dc10v30v；最 快 反 應(yīng) 時 間 為 0.7ms。光電傳感器成對使用

41、，分別安裝 在 v 型輥 道的兩邊 。在垂直于鋼管軸向的方向上等距布置 24 對光電傳感器，在安裝時我們 才用兩端支撐，支撐才用外購件。 測裝置本身是由電子元器件構(gòu)成，它對安裝環(huán)境有一定的技術(shù)要求，特別是在較惡 劣環(huán)境下使用，要采取相應(yīng)的保護措施，以使光電檢測裝置工作在其產(chǎn)品要求的技術(shù)條 件下，才能發(fā)揮裝置的技術(shù)性能。否則光電檢測裝置的使用壽命及其工作的可靠性都將 受到不同程度的影響。使用的傳感器盒要能夠符合現(xiàn)場工作的要求還有考慮到特殊情感 下的事件，例如：進行修理時要承受一定的載荷，這就要求它要有良好的強度和韌性。 所以在設(shè)計傳感器時我們采用鋁合金進行成模拉伸。 2.3.3 光電脈沖編碼器的

42、選擇及說明 電脈沖編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字 量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器， 光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。 光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機同軸， 電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢 測輸出若干脈沖信號，其原理示意圖如圖 2-2 所示；通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的 個數(shù)就能反映當前電動機的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差 90 的 兩路脈沖信號。根據(jù)檢測原理，編碼器可分為光學式、磁式、感應(yīng)式和電容式。根據(jù)其 刻度方法及信號輸出形式，可

43、分為增量式、絕對式以及混合式三種。 光光源源 透透鏡鏡 碼碼盤盤透透鏡鏡 光光敏敏元元件件 放放大大整整形形 脈脈沖沖輸輸出出 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸 圖 2-2 編碼器組成 增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖 a、b 和 z 相；a、b 兩組 脈沖相位差 90，從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而 z 相為每轉(zhuǎn)一個脈沖，用于基準點定 位。它的優(yōu)點是原理構(gòu)造簡單，機械平均壽命可在幾萬小時以上，抗干擾能力強，可靠 性高，適合于長距離傳輸。其缺點是無法輸出軸轉(zhuǎn)動的絕對位置信息。 絕對編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道， 每條道上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道

44、的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤上 的碼道數(shù)就是它的二進制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對應(yīng)每一碼道有一 光敏元件；當碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號， 形成二進制數(shù)。這種編碼器的特點是不要計數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可 讀出一個固定 的與位置相對應(yīng)的數(shù)字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個具有 n 位二進制 分辨率的編碼器，其碼盤必須有 n 條碼道。目前國內(nèi)已有 16 位的絕對編碼器產(chǎn)品。絕對 式編碼器是利用自然二進制或循環(huán)二進制方式進行光電轉(zhuǎn)換的。絕對式編碼器與增量式 編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形，絕對編碼器可有若干編碼，根據(jù) 讀出碼

45、盤上的編碼，檢測絕對位置。編碼的設(shè)計可采用二進制碼、循環(huán)碼、二進制補碼 等。它的特點是： 可以直接讀出角度坐標的絕對值； 沒有累積誤差；電源切除后位置 信息不會丟失。但是分辨率是由二進制的位數(shù)來決定的，也就是說精度取決于位數(shù)，目 前有 10 位、14 位等多種。 混合式絕對值編碼器，它輸出兩組信息：一組信息用于檢測磁極位置，帶有絕對信 息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。 在鋼管自動測長中我們選用光電脈沖編碼器為 trdn(koyo)， 主要技術(shù)參數(shù) ： 供電電源為 dca4.75v30v；輸出轉(zhuǎn)速為 2000rn。它安裝在齒輪軸上 ，當電動機 啟動時帶動齒輪從而帶動脈沖編碼器進行計

46、數(shù)。由脈沖編碼器和光電管配合進行鋼管測 長 。 2.3.4 應(yīng)用中問題分析及改進措施 2.3.4.1 應(yīng)用中問題分析 光電檢測裝置的發(fā)射和接收裝置都安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，在使用中暴露出許多缺陷，其 有內(nèi)在因素也有外在因素，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 1）發(fā)射裝置或接受裝置因機械震動等原因而引起的移位或偏移，導(dǎo)致接收裝置不能 可靠的接收到光信號，而不能產(chǎn)生電信號。 2）因光電檢測裝置安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，受生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境因素影響導(dǎo)致光電檢測裝置不 能可靠的工作。 3)生產(chǎn)現(xiàn)場的各種電磁干擾源，對光電檢測裝置產(chǎn)生的干擾，導(dǎo)致光電檢測裝置輸出波形發(fā)生畸 變失真，使系統(tǒng)誤動或引發(fā)生產(chǎn)事故。 2.3.4.2 改進措施

47、1)改變光電編碼器的安裝方式。光電編碼器不在安裝在電動機外殼上，而是在電動機 的基礎(chǔ)上制作一固定支架來獨立安裝光電編碼器，光電編碼器軸與電動機軸中心必須處 于同一水平高度，兩軸采用軟橡膠或尼龍軟管相連接，以減輕電動機沖擊負載對光電編 碼器的機械沖擊。采用此方式后經(jīng)測振儀檢測，其振動速度降至 1.2mm/s。 2)合理選擇光電檢測裝置輸出信號傳輸介質(zhì)，采用雙絞屏蔽電纜取代普通屏蔽電纜。 雙絞屏蔽電纜具有兩個重要的技術(shù)特性，一是對電纜受到的電磁干擾具有較強的防護能 力，因為空間電磁場在線上產(chǎn)生的干擾電流可以互相抵消。雙絞屏蔽電纜的另一個技術(shù) 特點是互絞后兩線間距很小，兩線對干擾線路的距離基本相等，

48、兩線對屏蔽網(wǎng)的分布電 容也基本相同，這對抑制共模干擾效果更加明顯。 3)利用 plc 軟件監(jiān)控或干涉。在連鑄生產(chǎn)的送引錠過程要求光電測裝置產(chǎn)生有時序性 的電信號，同時，該信號與整個過程不同階段相對應(yīng)。光電檢測裝置本身是由電子元器 件構(gòu)成，它對安裝環(huán)境有一定的技術(shù)要求，特別是在較惡劣環(huán)境下使用，要采取相應(yīng)的 保護措施，以使光電檢測裝置工作在其產(chǎn)品要求的技術(shù)條件下，才能發(fā)揮裝置的技術(shù)性 能。否則光電檢測裝置的使用壽命及其工作的可靠性都將受到不同程度的影響。結(jié)合光 電檢測裝置在生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用實踐，在控制系統(tǒng)設(shè)計中；不宜采用光電檢測裝置 的信號作為重要的控制信號，以避免光電裝置突然損壞或工作不穩(wěn)

49、定（環(huán)境高溫、濕度 大、機械振動、外力碰創(chuàng)等）引起其它設(shè)備事故。在控制系統(tǒng)中應(yīng)用 plc 程序?qū)嵾m進行 過程控制的監(jiān)控或干涉，以克服了因系統(tǒng)中采用光電裝置而存在的各種缺陷，是提高系 統(tǒng)可靠性的有效途徑。 2.4 控制系統(tǒng)的方案 2.4.1 plc 在工業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢 plc 經(jīng)過近三十年的發(fā)展，現(xiàn)已形成了完整的工業(yè)控制器產(chǎn)品系列，其功能已經(jīng)發(fā) 展到目前的具有接近計算機的強有力的軟硬件功能，在工業(yè)控制應(yīng)用主要有以下優(yōu)點： （1）由于采用了大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)，可靠性高、邏輯功能強，且體積比 較小。在需要大量中間繼電器、時間繼電器和計數(shù)器的場合，plc 無需增加硬設(shè)備，用 微處理器及存貯器的

50、功能，就很容易地完成這些邏輯組合和計算，大大減少了復(fù)雜的接 線，降低了控制成本。 （2）plc 采用了軟件編制程序來完成任務(wù)，隨著要求的變更對程序地修改顯得十分 方便，軟件程序下載非常方便。采用面向?qū)ο蟮奶菪螆D編程，從用戶的角度看，已經(jīng)不 具備編程的復(fù)雜性，編程變得較容易。 （3）可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下運行， 其設(shè)計原則是高可靠性，抗干擾能力高，堅固 耐用。其平均無故障時間約為 5 萬小時，可以經(jīng)受 1000v/1us 矩形脈沖干擾。 （4） 輸入輸出端口可以和工業(yè)現(xiàn)場的強電信號相接，如交流 220v，直流 24v， 并可直接驅(qū)動功率部件（一般負載電流為 2a）。 （5）采用模塊化結(jié)構(gòu)（除小型

51、plc），可以使 plc 擴展容易，并可實現(xiàn)分布式控 制。如西門子 s7-400 系列 plc 采用模塊化、無排風扇結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)分布式的配置。 （6）目前的 plc 已經(jīng)發(fā)展成為網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)及信息系統(tǒng)，如西門子的 simatic pcs7 系統(tǒng)，這是 plc 與 dcs 相結(jié)合的新系統(tǒng)。 （7）具有完善的監(jiān)控和診斷功能，內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、i/o 點的狀態(tài)及異常 狀態(tài)均有醒目的顯示，維修人員可以及時準確地發(fā)現(xiàn)和排除故障，大大縮短了維修時間。 （8）通信功能大大增強，高級的 plc 都支持現(xiàn)場總線和 ethernet，因此開放 性好；西門子 plc 可以利用 dp 或 fms 協(xié)議，或通

52、過光纖電纜，連接到 profibus；或 借助 iso/tcp 或 tcp/ip 數(shù)據(jù)通信協(xié)議，接到工業(yè)以太網(wǎng)。 （9）增加冗余容錯功能，提高可靠性。現(xiàn)代 plc 已經(jīng)能夠完成，并能做冗余或熱 備，模塊也可以帶電插拔；主流 plc 可以輕易的提供以太網(wǎng)、雙控制器、電源、io 模 塊的冗余方案。 目前 plc 在設(shè)計中采用了最新的微處理器裝置和電子線路，在許多惡 劣環(huán)境（例如電噪聲、高溫和存在機械振動）的工業(yè)應(yīng)用中能可靠、安全的工作。 2.4.2 plc 在工業(yè)中應(yīng)用優(yōu)勢的系統(tǒng)說明 plc 硬件設(shè)計必須根據(jù) 測長系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝要求、設(shè)備狀態(tài)、要完成的控制功能、 所需的 i/o 點書等因素而定。參

53、考上述 plc 的特點和系統(tǒng)要完成的功能，測長 系統(tǒng)采 用 simatic s7-400 plc。 該 plc 是一種中、高檔性能范圍的可編程控制器，能夠滿 足現(xiàn)場復(fù)雜的任務(wù)要求。它具有以下幾個特點： (1)功能齊全的 cpu 以及種類齊全的模塊，能為其自動化任務(wù)找到最佳的解決方案； (2) 實現(xiàn)分布式系統(tǒng)和擴展通訊能力很方便，組成系統(tǒng)靈活自如；用戶友好性強， 操作簡單，免風扇設(shè)計； (3) 可以利用 dp 或 fms 協(xié)議，簡單的通過光纖電纜，連接到 profibus 總線，或 借助 iso/tcp 或 tcp/ip 數(shù)據(jù)通信協(xié)議，接到工業(yè)以太網(wǎng)。 (4) 增加了冗余容錯功能。s7-400

54、系列 plc 既可作為標準 plc 又可作為容錯型或 安全型使用的 plc。其容錯性是通過兩個并行的中央控制器實現(xiàn)的，它們的 cpu 通過 光纖連接，并通過冗余的 profibus-dp 線路對冗余 i/o 進行控制。在錯誤發(fā)生時，將會 出現(xiàn)一個無碰撞的傳輸控制，即未受影響的熱備設(shè)備將在中斷處繼續(xù)執(zhí)行而不丟失任何 信息。 硬件系統(tǒng)的設(shè)計要求有高的抗干擾能力，其抗干擾設(shè)計主要采取三個方面的抑制措 施：抑制干擾源；切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑。系統(tǒng)的具體的設(shè)計如下： 1、cpu 模塊是整個 plc 系統(tǒng)的核心，執(zhí)行速度要快，抗干擾能力要高，并且能為 工廠進一步實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化提供接口，方便建立現(xiàn)場總線，

55、因此選用了 cpu412-2 模塊。它 的執(zhí)行一條二進制指令僅需要 0.2sm ，提供 256kb 的 ram，帶有 dp 接口，能夠方 便的建立 profibus 總線。 2、采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾。plc 電源模塊采用西門子 ps 5a 型號，隔離性能高。為保證電網(wǎng)饋點不中斷，采用在線式不間斷供電電源 ups 供電， ups 具有較強的干擾隔離性能，提高供電的安全可靠性。 3、測長 系統(tǒng)的生產(chǎn)效率要求高，平均 12 秒過一根管，其中包括步進梁移動時間 和各工位正常工作時間，要求 plc 輸入輸出模塊的響應(yīng)時間要短。根據(jù)現(xiàn)場傳感器的個 數(shù)、電機控制點數(shù)以及為系統(tǒng)預(yù)留 20的輸

56、入輸出點，選用 1 塊數(shù)字式輸入模塊： sm421 di 32dc24v，1 塊數(shù)字式輸出模塊：sm422 do 32dc24v。主要技術(shù)參數(shù)： 輸入電源 24v；信號“0”：-35v，信號“1”：1330v；從“0”到“1”的時間為 1.24.8ms，從“1”到“0”的時間為 1.24.5ms。 4、由前面測長系統(tǒng)的設(shè)計分析可知，高速計數(shù)模塊用來對脈沖編碼器輸出脈沖進行 計數(shù)，由于編碼器的輸出頻率很高，所以對應(yīng)的技術(shù)模塊也有要足夠的計數(shù)頻率。光電 編碼器、脈沖編碼器、計數(shù)模塊的選型如下： 1)光電傳感器：kt-700n（sick optex）。主要技術(shù)參數(shù)：最大檢測距離： 7m；最小可檢測的

57、物體：7mm；供電電源：dc10v30v；最大反應(yīng)時間： 0.7ms。 2)脈沖編碼器：trd-n（koyo）。主要技術(shù)參數(shù)：供電電源： dca4.7530v；輸出頻率：2000rpm；上升/下降時間：3us 以下（電纜長度小于 50cm 時）。 3) 計數(shù)模塊：fm350-1。主要技術(shù)參數(shù)：可接受單相、兩相、ab 相脈沖，雙向 計數(shù)，32 位；允許最高計數(shù)頻率：500khz。 4)plc 輸入模塊:sm321 dl 16x dc 24v。主要技術(shù)參數(shù):輸入電源 dc 24v;信 號“0”:3-5v，信號“1”:13-30v;從“0”到“1”的時間:1.2-4.8ms，從“l(fā)”到“0”的時間:

58、1.2- 4.sms。 5)電機功率:0.75kw;推桿速度:142mm/s 6)每對光電傳感器之間的距離:=450mm。 0 l 5)、測長系統(tǒng)中的采用三相異步電機作為動力源。三相異步電機的調(diào)速采用擺線針輪 減速機進行減速，三相異步電動機在轉(zhuǎn)動時能夠有足夠的扭矩以提供推鋼機構(gòu)的要求， 而速度的要求我們必須采用具有很高減速比的減速機，只有這樣才滿足要求。 6、不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，信號電纜按傳輸信號種類分層敖設(shè)，動 力電源和信號的傳送分別采用不同的電纜分層敖設(shè)，減少了電磁干擾。 7、控制系統(tǒng)接地線采用一點接地和串聯(lián)一點接地方式。信號屏蔽雙絞線的屏蔽層牢 固連接并進行了絕緣處理，避免

59、多點接地。plc 輸入輸出模塊的地與 4v，5v 開關(guān)電源 的地相接，保證系統(tǒng)具有一個相同的地，避免電位差的存在，抑制共模干擾。 2.4.3 上位機監(jiān)控系統(tǒng)的特點 上位機監(jiān)控系統(tǒng)的特點 上位機監(jiān)控系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮木幊趟枷牒湍K化設(shè)計， 具有以下特點： （1） 精度高：該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入來源于現(xiàn)場控制層 plc 對各個執(zhí)行元件和傳感元 件的狀態(tài)進行采集和處理后的輸出。它所接受的數(shù)據(jù)精度決定于采樣信號和模數(shù)轉(zhuǎn)換模 塊的精度以及處理數(shù)據(jù)的精度。 （2） 時間特性：上位機系統(tǒng)是實時監(jiān)控系統(tǒng)，因為功能的要求，在時間上有以下特 點：數(shù)據(jù)接受響應(yīng)時間400ms；畫面動態(tài)數(shù)據(jù)刷新 1s；上位機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出指令

60、到現(xiàn) 場各工位的響應(yīng)時間150ms；動態(tài)保存一萬條或最近 30 天的事件記錄；靜態(tài)保持一年 的事件記錄。 （3） 靈活性好：由于使用了通用的 dde（動態(tài)數(shù)據(jù)交換 dynamic data exchange）、 ole（對象鏈接和嵌入 object linking and emebedding）、api（應(yīng)用程序接口 application program interface）等技術(shù)，和其它商業(yè)軟件的接口有統(tǒng)一的外部接口方式， 便于系統(tǒng)的二次開發(fā)。 （4） 可靠性高：在人機交互界面設(shè)計上充分考慮了容錯設(shè)計（如輸入提示功能的設(shè) 計，參數(shù)輸入容錯的設(shè)計，對供編輯功能的模塊程序采用多級密碼控制的方法