PLC藥品自動(dòng)灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)

1、目錄第 1 章 引言 11.1 藥品罐裝機(jī)的發(fā)展歷程 11.2 藥品罐裝機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 11.3 藥品罐裝機(jī)發(fā)展中所面臨的問(wèn)題 21.3.1 從產(chǎn)品質(zhì)量、性能及應(yīng)用方面看國(guó)產(chǎn)藥品罐裝機(jī)的差距 21.3.2 從整個(gè)行業(yè)看藥品罐裝機(jī)所存在的問(wèn)題 21.4 藥品罐裝機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 31.4.1 實(shí)現(xiàn)罐裝自動(dòng)化 31.4.2 環(huán)保設(shè)計(jì) 31.5 控制要求 41.6 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4第 2 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 52.1 硬件選擇 52.2 PLC 選擇 62.2.1 PLC 定義 62.2.2 PLC 的基本結(jié)構(gòu)和功能 62.2.3 PLC 的功能 82.2.4 PLC 的工作原理及方式 92.2.5 SIM

2、ATIC S7 工業(yè)軟件 102.3 S7-200系列PLC的硬件配置 102.3.1 基本單元 103.3.2 擴(kuò)展單元 112.4 傳感器選擇與設(shè)計(jì) 112.4.1 光電開(kāi)關(guān)的原理 123.4.2 光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用設(shè)計(jì) 132.5 數(shù)碼顯示部分設(shè)計(jì) 142.6 電機(jī)的選取 152.6.1 M1電機(jī)的選取 152.6.2 M2電機(jī)的選取 172.6.3 M3電機(jī)的選取 182.7 繼電器的選擇 202.8 變頻器的選擇 202.8.1 變頻器的控制電路 212.8.2 變頻器與PLC的連接 22第 3 章 軟件設(shè)計(jì) 233.1 程序流程圖 3.2 功能實(shí)現(xiàn) 3.3 梯形圖說(shuō)明 第 4 章 結(jié)論

3、參考文獻(xiàn) 致 謝 2526錯(cuò)誤! 未定義書(shū)簽 錯(cuò)誤! 未定義書(shū)簽 錯(cuò)誤! 未定義書(shū)簽 錯(cuò)誤! 未定義書(shū)簽附 錄 第 1 章 引言隨著社會(huì)的進(jìn)步和需求， 越來(lái)越多的企業(yè)每年投入大量資金和技術(shù)對(duì)罐裝機(jī) 進(jìn)行技術(shù)改造，取得了良好的效果。用 PLC莫塊、變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)、操控監(jiān)控設(shè)備 等組成控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)編程輸入、人機(jī)交互、自動(dòng)化加工的控制方式，擴(kuò)大加 工能力，減少故障，提高效率，已成為企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造的有效方式。1.1 藥品罐裝機(jī)的發(fā)展歷程早期的藥品生產(chǎn)罐裝工序主要是采用手工包裝，后來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 人們逐漸采用機(jī)械化罐裝。 20 世紀(jì) 7080 年代左右，科技水平獲得了飛速發(fā)展， 隨著社會(huì)的進(jìn)

4、步， 藥品罐裝材料的質(zhì)量及藥瓶制作工藝等方面的技術(shù)有了更高的 要求，需要罐裝機(jī)進(jìn)一步改造， 使得全自動(dòng)罐裝機(jī)開(kāi)始得到了應(yīng)用與推廣。 此時(shí)， 藥品罐裝機(jī)改變了國(guó)外產(chǎn)品一統(tǒng)天下的局面， 國(guó)產(chǎn)藥品罐裝機(jī)開(kāi)始面市并獲得了 廣泛的應(yīng)用。 20 世紀(jì) 90 年代，上海某公司生產(chǎn)的 HDZ-60 型全自動(dòng)罐裝機(jī)首 次在全國(guó)亮相， 一些生產(chǎn)量大的制藥生產(chǎn)企業(yè)相繼開(kāi)始采用國(guó)產(chǎn)的全自動(dòng)藥品罐 裝機(jī)來(lái)代替手工包裝，掀起了研制與生產(chǎn)功能更加全面的全自動(dòng)藥品罐裝機(jī)高 潮。1.2 藥品罐裝機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀近代， 市場(chǎng)上藥品罐裝機(jī)種類(lèi)繁多、數(shù)量齊， 已基本可滿足廠家生產(chǎn)的各種 藥品罐裝的需求。 按照不同的分類(lèi)方法， 可將我國(guó)生

5、產(chǎn)的全自動(dòng)罐裝機(jī)分成好幾 種類(lèi)： 1、若從罐裝機(jī)速度來(lái)分可分為 3 類(lèi)：第1 類(lèi)為低速型；第 2 類(lèi)為中高速 型；第 3 類(lèi)為高速型。 2、若按罐裝類(lèi)的不同，可分為泡罩板型、針劑瓶型、軟 膏管型與其它型全自動(dòng)罐裝機(jī)等； 在國(guó)內(nèi)藥廠占有率方面， 國(guó)產(chǎn)藥品罐裝機(jī)的占 有率大約 3 成左右。許多規(guī)莫較大的藥品生產(chǎn)廠家仍以采用進(jìn)口的藥品罐裝機(jī)為 主，造成這一現(xiàn)象原因是國(guó)產(chǎn)藥品罐裝機(jī)的綜合性能指標(biāo)達(dá)不到制藥廠家所要求 的緣故。1.3 藥品罐裝機(jī)發(fā)展中所面臨的問(wèn)題1.3.1 從產(chǎn)品質(zhì)量、性能及應(yīng)用方面看國(guó)產(chǎn)藥品罐裝機(jī)的差距（ 1）在質(zhì)量方面，由于藥品自動(dòng)罐裝機(jī)是制藥機(jī)械中較為復(fù)雜的機(jī)械， 它包 羅了機(jī)、電

6、、氣、光和其它技術(shù)于一體，而目前國(guó)內(nèi)藥品裝盒機(jī)制造廠無(wú)論是產(chǎn) 品的最初設(shè)計(jì)水平， 還是后來(lái)的加工與裝配水平， 都與國(guó)外同行有著十幾年的差 距，無(wú)法生產(chǎn)出真正有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。（2）在適應(yīng)性方面， 國(guó)產(chǎn)自動(dòng)藥品罐裝機(jī)的功能比較單一， 適應(yīng)面也比較窄， 對(duì)待裝藥品的形狀與體積等均有較嚴(yán)格的規(guī)定， 一般只適用于一二種藥品， 而國(guó) 內(nèi)同一藥品生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的藥品規(guī)格各不相同， 產(chǎn)量也不同， 這就給相關(guān)工作 帶來(lái)一定的困難。 而國(guó)外藥品罐裝機(jī)生產(chǎn)廠商特別注重這方面的問(wèn)題， 他們所生 產(chǎn)的設(shè)備功能更加靈活多變，適用范圍也更廣。（3）在運(yùn)行可靠性方面，進(jìn)口自動(dòng)裝盒機(jī)也要高出國(guó)產(chǎn)一截，部分國(guó)產(chǎn)藥品 裝盒機(jī)的故障

7、率較高。 因此，許多藥品生產(chǎn)企業(yè)不得不購(gòu)買(mǎi)多臺(tái)國(guó)產(chǎn)自動(dòng)裝盒機(jī)， 以防因維修機(jī)器而影響正常生產(chǎn)。（4）在工作效率方面，由于國(guó)產(chǎn)藥品罐裝機(jī)的運(yùn)行速度大多在中低檔水平， 且自動(dòng)化程度一般，其生產(chǎn)效率自然不如以生產(chǎn)高檔產(chǎn)品著稱(chēng)的國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品， 這樣就等于無(wú)形中增加了企業(yè)的成本，降低了企業(yè)的利潤(rùn)，造成了極大的浪費(fèi)。 總之，目前國(guó)產(chǎn)藥品自動(dòng)裝盒機(jī)還存在著適應(yīng)包裝物種類(lèi)單一、 紙盒尺寸的變化 范圍小、生產(chǎn)速度普遍停留在中低速水平等不完善之處。1.3.2 從整個(gè)行業(yè)看藥品罐裝機(jī)所存在的問(wèn)題藥品罐裝機(jī)的研制是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程， 需要有雄厚的技術(shù)力量、 精密的 生產(chǎn)工藝等多方面的要求， 而目前我國(guó)在這方面的投入

8、甚少， 行業(yè)中的產(chǎn)品生產(chǎn) 與基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)的投入比例嚴(yán)重失調(diào)， 生產(chǎn)廠家只顧眼前利益， 不愿投入資金進(jìn) 行基礎(chǔ)研究。 可以說(shuō)，藥品罐裝機(jī)的研發(fā)力量薄弱與經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足造成其技術(shù)含 量低下， 無(wú)法與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)， 且只能靠低價(jià)維持其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力， 無(wú)法長(zhǎng)期 占領(lǐng)市場(chǎng)的現(xiàn)狀。在行業(yè)中， 藥品罐裝機(jī)低水平重復(fù)太多，應(yīng)變能力不強(qiáng)， 國(guó)內(nèi)的大部分生產(chǎn) 廠商規(guī)模都很小，且大多生產(chǎn)同種類(lèi)型的設(shè)備， 在市場(chǎng)上進(jìn)行低價(jià)惡性競(jìng)爭(zhēng)， 而 一旦遇上市場(chǎng)要求變動(dòng)，又無(wú)法及時(shí)轉(zhuǎn)型，從而極易被市場(chǎng)所淘汰。1.4 藥品罐裝機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1.4.1 實(shí)現(xiàn)罐裝自動(dòng)化自動(dòng)罐裝已成為一種發(fā)展趨勢(shì)， 現(xiàn)在的罐裝自動(dòng)化只能說(shuō)是初級(jí)階段， 要

9、實(shí) 現(xiàn)真正的自動(dòng)化會(huì)碰到很多問(wèn)題， 比如傳感器等問(wèn)題。 對(duì)各種不同的藥品在檢測(cè) 過(guò)程中所碰到的問(wèn)題，此時(shí)，這就需要各行各業(yè)的共同努力。目前制藥機(jī)械企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始用伺服電機(jī)控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)， 即可以通 過(guò)程序的編寫(xiě)來(lái)控制整個(gè)動(dòng)作的同步， 又可以消除傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)容易形成積累誤 差的缺點(diǎn)， 在調(diào)試的過(guò)程還可以對(duì)每個(gè)動(dòng)作單步運(yùn)行。 在自動(dòng)化的設(shè)計(jì)中我們主 要是“模塊化”設(shè)計(jì)，將相關(guān)動(dòng)作由系統(tǒng)獨(dú)立控制，又可實(shí)現(xiàn)整體控制，實(shí)際上 是增加了調(diào)節(jié)的靈活性， 提高了自動(dòng)化程度。 在對(duì)醫(yī)療罐裝機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)化控制 上。整體自動(dòng)化罐裝車(chē)間的設(shè)計(jì)， 實(shí)際上是對(duì)藥品罐裝提供一套完整的罐裝解決 方式。1.4.2 環(huán)保設(shè)

10、計(jì)從環(huán)保的方面看，自動(dòng)罐裝機(jī)械尤其處于萌芽時(shí)期，更加需要改進(jìn)。泡罩 罐裝機(jī)采用的無(wú)邊沖裁，它既是藥品廠家的節(jié)約之舉，也是社會(huì)資源的節(jié)約， 同 時(shí)還減少了環(huán)境污染。剛剛修訂過(guò)的固體環(huán)境污染防治法草案 , 草案的實(shí)施 對(duì)過(guò)度包裝問(wèn)題提出了具體的限制， 雖然仍不完善， 但這說(shuō)明國(guó)家已經(jīng)將包裝所 引起的環(huán)境問(wèn)題提到日程上來(lái)了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，包裝垃圾已經(jīng)占到生活垃圾的30%，而這些垃圾絕大部分都是過(guò)度包裝。 順著這個(gè)思路思考一下醫(yī)藥包裝機(jī)械的整體 狀況，就會(huì)發(fā)現(xiàn)我們距離“綠色包裝”有多遠(yuǎn)。我們應(yīng)當(dāng)遵守這樣一條原則：減 少一切可以避免的，一切廢品都是浪費(fèi)， 都可能對(duì)環(huán)境造成污染。 在這條原則的 下，我們需要從結(jié)

11、構(gòu)、 工藝組合及原材料等方面相結(jié)合， 來(lái)設(shè)計(jì)我們的罐裝機(jī)械， 使其更加環(huán)保。1.5 控制要求（ 1）罐裝機(jī)啟動(dòng)以后傳輸電機(jī)運(yùn)行， 控制器應(yīng)檢測(cè)瓶子是否到位和下料盤(pán)是 否有足夠的藥粒，只有這兩個(gè)條件都滿足才能啟動(dòng)下料電機(jī)。（ 2）罐裝機(jī)在運(yùn)行中一旦檢測(cè)不到瓶子或下料盤(pán)的藥粒不足， 立即停車(chē)并發(fā) 出警報(bào)；停車(chē)后經(jīng)手動(dòng)復(fù)位系統(tǒng)才能恢復(fù)運(yùn)行。（3）為了能夠調(diào)節(jié)罐裝速度，罐裝機(jī)的下料電機(jī)采用變頻調(diào)速。（4）為了提高罐裝速度，擋瓶氣缸和進(jìn)瓶氣缸動(dòng)作應(yīng)迅速。（5）具有緊急停車(chē)的功能。1.6 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)藥粒自動(dòng)罐裝機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 1.1 所示。藥粒自動(dòng)罐裝機(jī)由機(jī)架， 傳輸機(jī) 構(gòu)，下料機(jī)構(gòu)， 供電機(jī)構(gòu)和控制

12、器等部分組成。藥粒自動(dòng)罐裝機(jī)的傳輸帶由傳輸 電機(jī)拖動(dòng)，用于傳送將要罐裝的瓶子，下料機(jī)構(gòu)包括下料電機(jī)、下料盤(pán)、下料道 和出料口。下料盤(pán)由下料電機(jī)拖動(dòng)， 將下料盤(pán)上的藥粒送到下料道， 再經(jīng)出料口 裝入藥瓶中。供料機(jī)構(gòu)是用于向下料盤(pán)提供藥粒的機(jī)構(gòu)（圖 1.1 未畫(huà)出）。藥粒 自動(dòng)罐裝機(jī)有 3 個(gè)傳感器，一個(gè)是藥瓶傳感器，用作檢測(cè)傳輸帶上是否有瓶子； 一個(gè)是下料傳感器， 用于檢測(cè)下料盤(pán)的每一等份的藥粒是否全部掉進(jìn)下料道， 在 這里我們選用檢測(cè)距離為10mm勺接近開(kāi)關(guān)作為下料傳感器；最后一個(gè)是料位傳 感器，用于檢測(cè)下料盤(pán)是否需要供料， 這里我們采用一個(gè)自動(dòng)的雙位控制開(kāi)關(guān)為 料位傳感器， 安裝在下料盤(pán)中。

13、藥粒自動(dòng)罐裝機(jī)勺簡(jiǎn)單工作過(guò)程如下：藥品罐裝 機(jī)啟動(dòng)后，傳輸電機(jī)運(yùn)行， 傳輸帶動(dòng)待罐裝勺瓶子送到出料口， 在出料口勺左右 兩端裝有兩個(gè)氣缸，一個(gè)是進(jìn)瓶氣缸，另一個(gè)是勺擋瓶氣缸， 當(dāng)進(jìn)瓶縮回而擋瓶 氣缸伸出時(shí)，傳送帶動(dòng)瓶子送到出料口， 然后進(jìn)瓶氣缸再伸出， 將位于出料口勺瓶子鎖定位置，為瓶裝做好準(zhǔn)備。瓶子到位后，下料電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，帶動(dòng)下料盤(pán) 旋轉(zhuǎn)。下料是一個(gè)分成幾個(gè)等份而每等份鉆有數(shù)目相同的圓孔的圓盤(pán)，小料盤(pán)傾斜安裝，起上方為欲裝瓶藥粒，起下方是一塊刻有一個(gè)下料孔的圓板。當(dāng)小料盤(pán) 旋轉(zhuǎn)（伴隨震動(dòng)）時(shí)藥粒掉入圓板，每個(gè)圓孔攜帶一個(gè)藥粒使預(yù)定數(shù)目的藥粒隨 下料盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)圓孔經(jīng)過(guò)下料孔時(shí)藥粒下落的下

14、料道，經(jīng)出料口裝入瓶?jī)?nèi)。 這樣，下料盤(pán)的每一等份經(jīng)過(guò)出料口后，在下一等份換沒(méi)有到達(dá)出料口之前就已 該等份的藥粒經(jīng)出料口裝入子。待該等份的藥粒全部進(jìn)入瓶子。擋瓶氣缸縮回， 放走這個(gè)已罐裝的瓶子，完成該瓶子的罐裝流程。已罐裝的瓶子離開(kāi)后。擋瓶氣缸伸出同時(shí)進(jìn)瓶氣缸縮回，下一個(gè)瓶子進(jìn)入工位，準(zhǔn)備裝接下料盤(pán)的下一個(gè)等份 的藥粒，開(kāi)始新的工作循環(huán)。圖1.1藥品自動(dòng)罐裝機(jī)結(jié)構(gòu)圖第2章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1硬件選擇根據(jù)以上灌裝過(guò)程描述，系統(tǒng)共需要6輸入點(diǎn)，8輸出點(diǎn)，下料傳感器，瓶子 傳感器，料位傳感器，啟動(dòng)按鈕，停止按鈕，復(fù)位按鈕。表2-1輸入/輸出地址分配輸入設(shè)備元件代號(hào)輸入點(diǎn)地址輸出設(shè)備元件代號(hào)輸出點(diǎn)地址下料

15、傳感器SB110.0下料繼電器KM1Q0.0瓶子傳感器SB2I0.1傳輸繼電器KM2Q0.1料位傳感器SB3I0.2供料繼電器KM3Q0.2啟動(dòng)按鈕SB4I0.3進(jìn)瓶氣缸Y1Q0.3停止按鈕SB5I0.4擋瓶氣缸Y2Q0.4復(fù)位按鈕SB6I0.5運(yùn)行指示燈HL1Q0.5故障指示燈HL2Q0.6土巨叭 報(bào)警器HAQ0.72.2 PLC選擇221 PLC定義可編程控制器是60年代末發(fā)明的工業(yè)控制器件，是美國(guó)數(shù)字公司為美國(guó)通用 公司研制開(kāi)發(fā)并成功應(yīng)用于汽車(chē)生產(chǎn)線上. 當(dāng)時(shí)人們把這第一臺(tái)可編程控制器做 可編程序邏輯控制器PLC或PC,只是用來(lái)取代繼電接觸控制，僅有執(zhí)行繼電器邏 輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等較少的功

16、能。70年代中期出現(xiàn)了微處理器和微型計(jì)算機(jī)，人們 把微機(jī)技術(shù)應(yīng)用到可編程控制器中，使得它兼有計(jì)算機(jī)的一些功能。不但用邏輯 控制編程取代了硬件連線邏輯，還增加了運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送與處理及對(duì)模擬量進(jìn)行 控制等功能，使之真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制設(shè)備。2.2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)和功能PLC勺基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，它采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要由CPU RAII、輸入輸出接口電路等組成，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，其基本結(jié)構(gòu)如圖2. 1所示：編程器用戶被控設(shè)備微處理器系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用戶程序存儲(chǔ)器電源部件圖2.1 PLC基本組成(1) 輸入部件這是PLC與輸入控制信號(hào)連

17、接起來(lái)的部件。輸入部件接受從開(kāi)關(guān)、按鈕、繼 電器觸點(diǎn)和傳感器等輸入的現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能夠 接受和處理的數(shù)字信號(hào)。(2) 輸出部件這是PLC與被控設(shè)備連接起來(lái)的部件。輸出部件接受進(jìn)過(guò)中央處理器處理過(guò) 的輸出數(shù)字信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)換成被控設(shè)備或顯示裝置所能接受的電壓或電流信 號(hào)，驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥和指示器件等。(3) 中央處理單元中央處理單元包括微處理器、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。微處理器 是PLC勺核心部件，整個(gè)眥的工作過(guò)程都是在中央處理單元的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下 進(jìn)行的，它的主要任務(wù)是按一定的規(guī)律和要去讀入被控對(duì)象的各種工作狀態(tài)，然后根據(jù)用戶所編制的應(yīng)用程序的要求去處理

18、有關(guān)數(shù)據(jù)，最后在向被控對(duì)象送出相 應(yīng)的控制信號(hào)。電源部件電源部分將外部接入的交直流電源轉(zhuǎn)換成 CPU存儲(chǔ)器等電子電路工作所需的直流電源。PLC勺電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用，它的好壞直接影響 PLC7勺功能和可靠性。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的， 因此PLC勺制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。目前大部分PLc使用開(kāi)關(guān)式穩(wěn) 壓電源。(5) 編程器編程器是PLC必不可少的重要外圍設(shè)備。主要用于對(duì)用戶程序進(jìn)行輸入、檢 查、調(diào)試和修改，并用來(lái)監(jiān)視PLC勺工作狀態(tài)。223 PLC的功能PLC系統(tǒng)一般由以下基本功能構(gòu)成：(1) 控制功能 邏輯控制：眥具有與，或、非、異或和觸發(fā)

19、器等邏輯運(yùn)算功能，可以代替繼 電器進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制。定時(shí)控制：它為用戶提供了若干個(gè)電子定時(shí)器， 用戶可自行設(shè)定： 接通延時(shí)、 關(guān)斷延時(shí)和定時(shí)脈沖等方式。計(jì)數(shù)控制： 用脈沖控制可以實(shí)現(xiàn)加、減計(jì)數(shù)模式，可以連接碼盤(pán)進(jìn)行位置檢 測(cè)。順序控制：在前道工序完成之后，就轉(zhuǎn)入下一道工序，使一臺(tái)PLC可作為多部步迸控制器使用。(2) 輸入輸出接口調(diào)理功能具有A/ D, D/A轉(zhuǎn)換功能，通過(guò)I /o模塊完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)位 數(shù)和精度可以根據(jù)用戶要求選擇。 具有溫度測(cè)量接口， 直接連接各種電阻或電偶。(3) 編程、調(diào)試等 使用復(fù)雜程度不同的手持、便攜和桌面式編程器、工作站和操作屏，進(jìn)行 編程、調(diào)試、監(jiān)視、試驗(yàn)

20、和記錄，并通過(guò)打印機(jī)打印出程序文件。224 PLC的工作原理及方式最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置， 但這兩者的運(yùn)行方式是不相同的。繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式， 即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)（包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)）在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作.PLC勺CP則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開(kāi)， 該線圈的所有觸點(diǎn)（包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)）不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn) 時(shí)才會(huì)動(dòng)作。為了消除二者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類(lèi)觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)問(wèn)一般在

21、100m以上，而PLC掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于 100ms因此，PLC采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式一掃描技術(shù)。這樣在對(duì)于I /0響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒(méi)有 什么區(qū)別了。PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的.即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶 程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開(kāi)始下一輪新的掃描。在每次 掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC勺一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入

22、采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。見(jiàn)圖2.2。第N-1個(gè)掃描周期第N個(gè)掃描周期第N+1個(gè)掃描周期輸出刷新 用戶程序執(zhí)行圖22 PLC掃描周期示意圖2.2.5 SIMATIC S7 工業(yè)軟件西門(mén)子的工業(yè)軟件分為二個(gè)不同的種類(lèi)：（1編程和工程工具編程和工程工具包括所有基于 PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護(hù)等控 制所需的工具。STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400, C7 PLC和 SIMATIC Win AC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護(hù)的項(xiàng)目管理工具，STEP7-Micro/WIN是在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟 件。（

23、2）基于PC的控制軟件基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個(gè)人計(jì)算機(jī)作為可編程序控制器（PLC） 運(yùn)行用戶的程序，運(yùn)行在安裝了 Windows NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機(jī)或 其它任何商用機(jī)。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計(jì)算機(jī)上作 為視窗任務(wù)運(yùn)行。另一種是插槽 PLC （在用戶計(jì)算機(jī)上安裝一個(gè) PC卡），它具 有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATIC S7系列處理器完全兼容，其編程 采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具（如STEP 7）,編制的程序既可運(yùn)行在 WinAC 上, 也可運(yùn)行在S7系列處理器上。2.3 S7-200系列PLC的硬件配置S7-20

24、0系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號(hào)的擴(kuò)展單元。其系 統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡、寫(xiě)入器、文本顯示器等。2.3.1基本單元S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號(hào)的8種CPU供選擇使用，其 輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配見(jiàn)表2-2：表2-2 S7-200 系列PLC中CPU22X勺基本單元型號(hào)輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)可帶擴(kuò)展模塊數(shù)S7-200CPU22164一S7-200CPU222862個(gè)擴(kuò)展模塊78路數(shù)字量I/O點(diǎn)或10路模擬量I/O點(diǎn)S7-200CPU22414107個(gè)擴(kuò)展模塊168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)S7-200CPU22624162個(gè)擴(kuò)展模塊248路數(shù)字

25、量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)S7-200CPU226XM24162個(gè)擴(kuò)展模塊48路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)332擴(kuò)展單元S7-200系列PLC主要有6種擴(kuò)展單元，它本身沒(méi)有CPU只能與基本單元相 連接使用，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)，S7-200系列PLC擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù) 的分配如表2-3所示。表2-3 S7-200系列PLC擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)類(lèi)型型號(hào)輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM2218無(wú)EM222無(wú)8EM2234/8/164/8/16模擬量擴(kuò)展模塊EM2313無(wú)EM232無(wú)2EM235312.4傳感器選擇與設(shè)計(jì)光電式傳感器是自動(dòng)藥品罐裝機(jī)在藥粒灌裝生產(chǎn)線上的一個(gè)關(guān)

26、鍵設(shè)備，藥粒灌裝的準(zhǔn)確性，將直接影響生產(chǎn)線的生產(chǎn)質(zhì)量，所以高速準(zhǔn)確計(jì)數(shù)是光電式自 動(dòng)藥品罐裝機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。目前,在粒狀藥品灌裝生產(chǎn)線上，廣泛采用的是模板式 的計(jì)數(shù)系統(tǒng)，當(dāng)改變每一瓶的灌裝量時(shí)，需要換不同的計(jì)數(shù)模板，并且該種系統(tǒng) 的灌裝效率越來(lái)越不能滿足使用廠家的要求，希望有一種高效灌裝的計(jì)數(shù)方法. 本文介紹的光電式自動(dòng)藥品裝瓶數(shù)粒機(jī)系統(tǒng)就是為了滿足粒狀藥品高速灌裝生 產(chǎn)線的需要設(shè)計(jì)的本系統(tǒng)采用的光電計(jì)數(shù)方式是當(dāng)今藥粒灌裝生產(chǎn)線上被大量 使用的最新技術(shù)該種光電式自動(dòng)藥品裝瓶數(shù)粒機(jī)計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，提高了生產(chǎn)廠家的 產(chǎn)品質(zhì)量241光電開(kāi)關(guān)的原理光電開(kāi)關(guān)是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱

27、變化 轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測(cè)的目的。由于光電開(kāi)關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔 離的，所以它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。光電開(kāi)關(guān)（光電傳感器）是光電接近開(kāi) 關(guān)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。物體不限于金屬， 所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。 光電開(kāi) 關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱 或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。多數(shù)光電開(kāi)關(guān)選用的是波長(zhǎng)接近可見(jiàn)光的紅外線光 波型。光電 開(kāi)關(guān)是由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組 裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光 源的引腳為輸 入端，受光器的引腳為輸出端，

28、常見(jiàn)的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為 光敏二極管、光敏 三極管等等。在 輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的 強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因 光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受 光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電一光 一電的轉(zhuǎn)換光電開(kāi)關(guān)一般都具有良好的回差特性，因而即使被檢測(cè)物在小范圍 內(nèi)晃動(dòng)也不會(huì)影響驅(qū)動(dòng)器的輸出狀態(tài)，從而可使其保持在穩(wěn)定工作區(qū)。 同時(shí)，自診 斷系統(tǒng)還可以顯示受光狀態(tài)和穩(wěn)定工作區(qū)，以隨時(shí)監(jiān)視光電 開(kāi)關(guān)的工作。342光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用設(shè)計(jì)這里要采用對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)，由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成。 若把發(fā)光器 和收光器分離開(kāi)，就可使檢測(cè)距離加大。 它的檢測(cè)距離可達(dá)幾米至幾

29、十米。 使用 時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過(guò)路徑的兩側(cè)，檢測(cè)物通過(guò)時(shí)阻擋光路， 收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。實(shí)際應(yīng)用如圖2.4。藥粒光電傳感器快門(mén)圖2.4藥粒計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)圖西門(mén)子PLC有增計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)兩種模式。這里我們對(duì)光電傳感器的輸出脈沖 進(jìn)行增計(jì)數(shù)。2.5 數(shù)碼顯示部分設(shè)計(jì)在PLC上有很多指示燈，可以觀察PLC的CPU單元，I/O單元，特殊單元及通 信單元的工作情況。但PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)PLC本身無(wú)法顯示。為此，要用PLC的外設(shè)如簡(jiǎn)易編程器，數(shù)據(jù)訪問(wèn)器，高檔及低檔人機(jī)界面等， 可以通過(guò)PLC的外設(shè)口與PKC相連，用以顯示與修改PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)。但是這些 設(shè)施價(jià)格較貴，而且使用不方便。

30、此外，還可以使用輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管做數(shù)據(jù)顯示，而且數(shù)碼管還可以通過(guò)數(shù) 據(jù)脈沖選通的方法顯示數(shù)據(jù)，以節(jié)省輸出點(diǎn)的使用。數(shù)碼管顯示分為動(dòng)態(tài)顯示和 靜態(tài)顯示，為了接生I/O 口，我們采用動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示。接口如圖3.3從圖知，每個(gè) 數(shù)碼管都有4個(gè)8421二進(jìn)制碼輸入端，每個(gè)管的這4個(gè)端又分別相連。8421端與 PLC的4個(gè)半導(dǎo)體的輸出點(diǎn)相接（繼電器觸點(diǎn)速度低，而且不適合經(jīng)常通斷，故 不適于顯示數(shù)據(jù)）圖中每個(gè)數(shù)碼管分別有一個(gè)選通信號(hào)輸入端。3421 亠宀 亠B0BH IStrabeA SrtabeB StrabeC StrabeD圖2.5 數(shù)碼管顯示圖StrobeA,StrobeB等。硬件設(shè)計(jì)成當(dāng)選通信號(hào)有

31、效時(shí)，8421端的當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)有效；當(dāng) 選通信號(hào)無(wú)效時(shí)，8421端的原數(shù)據(jù)保持。有此硬件，用8個(gè)PLC的輸出點(diǎn)，4個(gè)用 于接8421端，4個(gè)用與接4個(gè)選通端，即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)字的數(shù)據(jù)顯示?？刂平涣麟妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有兩種方法：1、改變磁極法；2、變頻法。以往多用 第一種方法，現(xiàn)在則利用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)2.6電機(jī)的選取2.6.1 M1電機(jī)的選取M1 （下料電機(jī)）選用三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理三相異步電機(jī)（Triple-phase asynchronous motor）是同時(shí)接入 380V三相 交流電源（相位差120度）供電的一類(lèi)電動(dòng)機(jī)，由于三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子與 定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以相同的方向、不同的轉(zhuǎn)速成

32、旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn)差率。電機(jī)的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁 感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。三相異步電機(jī)是感應(yīng)電機(jī)，定子通入電流以后，部分磁通穿過(guò)短路環(huán), 并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán) 部分和沒(méi)有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。通電 啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場(chǎng)間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)而感生電動(dòng)勢(shì)和電流，即旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子存在相對(duì)轉(zhuǎn)速，并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 起來(lái)，實(shí)現(xiàn)能量變換。圖2.6三相異步電機(jī)工作圖觀察圖2.6還可發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)磁

33、場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與繞組中電流的相序有關(guān)。相序A、B、C順時(shí)針排列，磁場(chǎng)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，若把三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)， 例如將B相電流通入C相繞組中，C相電流通入B相繞組中，則相序變?yōu)椋篊 B、A,則磁場(chǎng)必然逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。利用這一特性我們可很方便地改變?nèi)嚯妱?dòng)機(jī) 的旋轉(zhuǎn)方向。定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條（鼠籠條）將切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的 磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流又與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力， 電磁力產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向以 ni的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來(lái)。一般情況下，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速ni低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n。因?yàn)榧僭O(shè)n=ni,則轉(zhuǎn)子導(dǎo)條 與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就不會(huì)切割磁力線，

34、也就不會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速ni必然小于n。為此我們稱(chēng)三相電動(dòng)機(jī)為異步電動(dòng)機(jī)。鑒于以上原因，所以M1 （下料電機(jī)）選用三相異步電動(dòng)機(jī)262 M2電機(jī)的選取M2 （傳輸電機(jī)），選用直流電機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式不同可分為他勵(lì)、 并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種。直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，其間有一定的 氣隙。其構(gòu)造的主要特點(diǎn)是具有一個(gè)帶換向器的電樞。直流電機(jī)的定子由 機(jī)座、主磁極、換向磁極、前后端蓋和刷架等部件組成。其中主磁極是產(chǎn) 生直流電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的主要部件，由永磁體或帶有直流勵(lì)磁繞組的疊片鐵 心構(gòu)成。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子則由電樞、換向器（又稱(chēng)整流子）和轉(zhuǎn)軸等部件 構(gòu)成。其中電樞由電樞鐵心和電樞繞組

35、兩部分組成。電樞鐵心由硅鋼片疊 成，在其外圓處均勻分布著齒槽，電樞繞組則鑲嵌于這些槽中。換向器是 一種機(jī)械整流部件。由換向片疊成圓筒形后，以金屬夾件或塑料成型為一一 個(gè)整體。各換向片間互相絕緣。換向器質(zhì)量對(duì)運(yùn)行可靠性有很大影響。直流電機(jī)的勵(lì)磁方式是指對(duì)勵(lì)磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵(lì)磁磁通勢(shì)而建 立主磁場(chǎng)的問(wèn)題。根據(jù)勵(lì)磁方式的不同，直流電機(jī)可分為下列幾種類(lèi)型。圖2.7直流電機(jī)勵(lì)磁方式改變電壓U （調(diào)壓調(diào)速）當(dāng)保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流 If為額定值時(shí)，降低電樞電壓 U,使轉(zhuǎn) 速n降低。由式nKeKeKt2T可見(jiàn)，在定負(fù)載下,U愈低，轉(zhuǎn)速n愈小，但機(jī)械特性的硬度不變，見(jiàn)圖2.8般電動(dòng)機(jī)都處在額定狀態(tài)下

36、運(yùn)行， 再進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速時(shí)，為保證電動(dòng)機(jī)的絕，一般是將電動(dòng)機(jī)的電壓下調(diào) UvU N，而轉(zhuǎn)速也下調(diào)nvnN。調(diào)壓調(diào)速是在額定電流下調(diào)速，是恒轉(zhuǎn)距調(diào)速。圖2.8電壓調(diào)速曲線調(diào)壓調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)：1. 機(jī)械特性較硬，電壓降低后硬度不變，穩(wěn)定性較好。2. 調(diào)速幅度較大，其調(diào)速幅度可達(dá)到 610倍。3. 可均勻調(diào)節(jié)電樞電壓，得到平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速。這里采用電壓調(diào)節(jié)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)直流伺服電機(jī)的調(diào)速。輸入信號(hào)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，M2轉(zhuǎn)動(dòng)，藥粒下落，當(dāng)PLC計(jì)數(shù)器數(shù)值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，M2停止轉(zhuǎn)動(dòng)。鑒于以上原因，所以M2 （傳輸電機(jī)）選用直流電機(jī)2.6.3 M3電機(jī)的選取1、三相M3 （供料電機(jī)）選用交流電機(jī)。目前較常用

37、的交流電動(dòng)機(jī)有兩種: 異步電動(dòng)機(jī)。 2、單相交流電動(dòng)機(jī)。第一種多用在工業(yè)上，而第二種多用在民用 電器上。（1）單相交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理單相交流電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)繞組， 轉(zhuǎn)子是鼠籠式的。 當(dāng)單相正弦電流通過(guò)定子 繞組時(shí)， 電動(dòng)機(jī)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)， 這個(gè)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向隨時(shí)間作正弦規(guī) 律變化， 但在空間方位上是固定的， 所以又稱(chēng)這個(gè)磁場(chǎng)是交變脈動(dòng)磁場(chǎng)。 這個(gè)交 變脈動(dòng)磁場(chǎng)可分解為兩個(gè)以相同轉(zhuǎn)速、 旋轉(zhuǎn)方向互為相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)， 當(dāng)轉(zhuǎn)子靜 止時(shí)，這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生兩個(gè)大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)矩， 使得合成 轉(zhuǎn)矩為零，所以電動(dòng)機(jī)無(wú)法旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)我們用外力使電動(dòng)機(jī)向某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí) （如 順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)

38、） ，這時(shí)轉(zhuǎn)子與順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的切割磁力線運(yùn)動(dòng) 變??；轉(zhuǎn)子與逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的切割磁力線運(yùn)動(dòng)變大。 這樣平衡就 打破了，轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的總的電磁轉(zhuǎn)矩將不再是零， 轉(zhuǎn)子將順著推動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)。 要使單相電動(dòng)機(jī)能自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來(lái)， 我們可在定子中加上一個(gè)起動(dòng)繞組， 起動(dòng)繞組 與主繞組在空間上相差 90 度，起動(dòng)繞組要串接一個(gè)合適的電容，使得與主繞組 的電流在相位上近似相差 90 度，即所謂的分相原理。這樣兩個(gè)在時(shí)間上相差 90 度的電流通入兩個(gè)在空間上相差 90 度的繞組，將會(huì)在空間上產(chǎn)生（兩相）旋轉(zhuǎn) 磁場(chǎng)。在這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下， 轉(zhuǎn)子就能自動(dòng)起動(dòng)， 起動(dòng)后， 待轉(zhuǎn)速升到一定時(shí)， 借

39、助于一個(gè)安裝在轉(zhuǎn)子上的離心開(kāi)關(guān)或其他自動(dòng)控制裝置將起動(dòng)繞組斷開(kāi)， 正常 工作時(shí)只有主繞組工作。 因此，起動(dòng)繞組可以做成短時(shí)工作方式。 但有很多時(shí)候， 起動(dòng)繞組并不斷開(kāi)， 我們稱(chēng)這種電動(dòng)機(jī)為電容式單相電動(dòng)機(jī)， 要改變這種電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)向，可由改變電容器串接的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在單相電動(dòng)機(jī)中， 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的另一種方法稱(chēng)為罩極法， 又稱(chēng)單相罩極式 電動(dòng)機(jī)。此種電動(dòng)機(jī)定子做成凸極式的， 有兩極和四極兩種。 每個(gè)磁極在 1/3-1/4 全極面處開(kāi)有小槽，把磁極分成兩個(gè)部分，在小的部分上套裝上一個(gè)短路銅環(huán)， 好象把這部分磁極罩起來(lái)一樣， 所以叫罩極式電動(dòng)機(jī)。 單相繞組套裝在整個(gè)磁極 上，每個(gè)極的線圈是串聯(lián)的，連

40、接時(shí)必須使其產(chǎn)生的極性依次按N、S、N、S 排列。當(dāng)定子繞組通電后，在磁極中產(chǎn)生主磁通，根據(jù)楞次定律，其中穿過(guò)短路銅 環(huán)的主磁通在銅環(huán)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)在相位上滯后 90 度的感應(yīng)電流，此電流產(chǎn)生的磁 通在相位上也滯后于主磁通， 它的作用與電容式電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)繞組相當(dāng)， 從而產(chǎn) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。鑒于以上原因，所以M3 （供料電機(jī)）選用單相交流電機(jī)。2.7 繼電器的選擇繼電器的工作原理和特性繼電器是一種電子控制器件， 它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被控制系 統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去 控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。 故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)

41、、轉(zhuǎn)換 電路等作用。2.8 變頻器的選擇目前，市場(chǎng)上流行的變頻器大多分為兩類(lèi)： 一類(lèi)是適于一般負(fù)載的一般通用變 頻器；另一類(lèi)是適合于高精度控制的高性能通用變頻器。 高性能通用變頻器與一 般通用變頻器相比，在以下幾方面具有良好的性能：1. 寬的調(diào)速范圍： 1：100 以上。2. 良好的低頻起動(dòng)特性。3. 額定電壓下的全范圍恒轉(zhuǎn)矩輸出。4. 變頻器系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。5. 完整和快速的故障診斷、保護(hù)和報(bào)警功能。6. 具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能。7. 變頻器和其驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)噪聲低。Micromaster440 是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列。該系列有多 種型號(hào)，額定功率范圍從120W到

42、200KW（恒轉(zhuǎn)矩控制方式）。該變頻器由微處 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。 其脈沖寬度調(diào) 制的開(kāi)關(guān)頻率是可選的， 因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲。 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)量眾多的簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī) 控制系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū)動(dòng)裝置。由于 Micromaster440 具有全面完善的控制 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)。所以本設(shè)計(jì) 中選用 Micromaster440 變頻器進(jìn)

43、行調(diào)速。2.8.1 變頻器的控制電路如圖2.10所示。在圖2.10中，端字1, 2是變頻器為用戶提供的10V直流 穩(wěn)壓電源。 當(dāng)采用模擬電壓信號(hào)輸入方式輸入給定頻率時(shí)， 為了提高交流變頻調(diào) 速系統(tǒng)的控制精度， 必須配備一個(gè)高精度的直流穩(wěn)壓電源作為模擬電壓輸入的直 流電源。模擬輸入 3， 4和 10， 11 端為用戶提供了兩對(duì)模擬電壓給定輸入端作為頻率給 定信號(hào)，經(jīng)變頻器內(nèi)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)成數(shù)字量，傳輸給CPU來(lái)控制系統(tǒng)。數(shù)字輸入 5， 6， 7， 8， 16， 17 端為用戶提供了 6 個(gè)完全可編程的數(shù)字輸入端， 數(shù)字輸入信號(hào)經(jīng)光耦隔離輸入 CPU對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，正反向點(diǎn)動(dòng)，固定頻

44、 率設(shè)定植控制等。輸入9,28端是24V直流電源端，用戶為變頻器的控制電路提供24V直流電源。輸出 12， 13和 26， 27端為兩對(duì)模擬輸出端；輸出 18， 19， 20， 21， 22， 23， 24， 25端為輸出繼電器的觸頭；輸入 14， 15端為電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)輸入端；輸入 29， 30 端為 RS485 端。fl-'-sT 3 *C 240 V 3 ac aao- 4$d ” >*c S(»- vec>pUIM2二i昭PTC KTY3<TCPU30 V DC 5 ACdiH /麵申岸C 壬削辱ttt«i口 I肝常 (d- ro 低 j-

45、icar IP 轉(zhuǎn)I世咆妙】A CDM1<x>4DC1 ADO2c W圖2.10 Micromaster440 變頻器電路圖2.8.2變頻器與PLC的連接可編程控制器(PLC)是一種能進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算與操作的控制裝置，它作為新一代 的工業(yè)控制器，因其具有通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程方法簡(jiǎn)單易 學(xué)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。下面介紹 PLC與變頻器在配合時(shí)連接方面的 注意事項(xiàng)。1、開(kāi)關(guān)指令信號(hào)的輸入變頻器的輸入信號(hào)中包括對(duì)運(yùn)行/停止、正/反轉(zhuǎn)、微動(dòng)等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行操作 的開(kāi)關(guān)型指令信號(hào)。變頻器通常利用繼電器觸點(diǎn)或具有繼電器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)特性的元 器件(如晶體管)與PLC連接，得到運(yùn)行狀態(tài)指令。在使用繼電器接點(diǎn)時(shí)，須考慮 避免接觸不良帶來(lái)誤動(dòng)作；使用晶體管進(jìn)行連接時(shí)，則須考慮晶體管本身的電壓、 電流容量等因素。 在設(shè)計(jì)變頻器的輸入信號(hào)電路時(shí)應(yīng)注意， 輸入信號(hào)電路連接不 當(dāng)，有時(shí)也會(huì)造成變頻器的誤動(dòng)作。 如當(dāng)輸入信號(hào)電路采用繼電器等感性負(fù)載時(shí)， 應(yīng)盡量避免繼電器開(kāi)閉產(chǎn)生的浪涌電流帶來(lái)的噪音引起變頻器誤動(dòng)作。 2、數(shù)值信號(hào)的輸入變頻器也存在一些數(shù)值型 (如頻率、電壓等)指令信號(hào)的輸入，