第1章亞龍YL-239A型自動生產(chǎn)線實訓裝置

全國機電一體化產(chǎn)品的裝配與調(diào)試競賽指定產(chǎn)品PAGE亞龍科技集團亞龍努力為更多人帶去知識與技能檔案編號位置編號 產(chǎn)品名稱自動生產(chǎn)線實訓裝置產(chǎn)品型號YL-239產(chǎn)品編碼資料類型說明書編寫:校對:審核:批準:日期:亞龍科技集團有限公司亞龍YL-239A自動生產(chǎn)線實訓裝置實訓指導書亞龍科技集團有限公司PAGEPAGE2打造中國實訓裝備第一品牌PAGE2為造就世界一流高技能人才服務(wù)前言亞龍YL-239A型自動生產(chǎn)線實訓裝置既包含了機電一體化專業(yè)所涉及的基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識和基本的機電技能要求，也體現(xiàn)了當前先進技術(shù)在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用。它為學生提供了一個典型的、可進行綜合訓練的工程環(huán)境，為學生構(gòu)建了一個可充分發(fā)揮學生潛能和創(chuàng)造力的實踐平臺。在此平臺上可實現(xiàn)知識的實際應(yīng)用、技能的綜合訓練和實踐動手能力的客觀考核。本實訓指導書主要闡述亞龍YL-239A型自動生產(chǎn)線實訓裝置的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、工作過程，期望讀者能對照實物，搞清它們的基本結(jié)構(gòu)、動作流程、控制方式和工作原理，能順利完成考核要求。由于我們的經(jīng)驗不足，還殷切希望各院校老師和同行專家提出改進建議。亞龍科技集團目錄第1章亞龍YL-239A型自動生產(chǎn)線實訓裝置 11.1外觀 11.2概述 11.3裝置特點 11.4實訓項目 21.5配置 21.6配置清單 31.7技術(shù)參數(shù) 3第2章亞龍YL-239A型自動生產(chǎn)線實訓裝置機構(gòu)說明 42.1系統(tǒng)工作的主要流程 42.2工作原理 52.3供料單元 52.4直線搬運單元 62.5加工單元 72.6成品分揀及存儲單 82.7控制模塊介紹 82.7.1PLC模塊 82.7.2控制模塊 92.7.3觸摸屏控制 92.7.4電源及指示報警顯示 102.8西門子S7-300I/O分配圖 10第3章氣動元件及傳感器應(yīng)用 113.1氣動元件 113.2氣缸電控閥使用 113.3傳感器應(yīng)用說明 133.3.1常用傳感器的使用說明 133.3.2磁性開關(guān)的使用說明 13第4章伺服電機、步進電機及變頻器 154.1永磁交流伺服系統(tǒng)概述 154.1.1交流伺服電機的工作原理 154.1.2交流伺服系統(tǒng)的位置控制模式 164.2松下MINASA4系列AC伺服電機?驅(qū)動器 174.2.1伺服電機及驅(qū)動器介紹 174.2.2參數(shù)設(shè)置方式操作說明 194.2.3部分參數(shù)說明 204.3步進電機及驅(qū)動器 214.3.1步進電動機簡介 214.3.2步進電動機的驅(qū)動裝置 224.3.3使用步進電機應(yīng)注意的問題 254.4 MM420變頻器 264.4.1安裝和接線 264.4.2MM420變頻器的BOP操作面板 294.4.3MM420變頻器的參數(shù) 304.4.4MM420變頻器的參數(shù)訪問 31第五章用人機界面控制系統(tǒng)的運行 345.1認知TPC7062KS人機界面 345.1.1TPC7062KS人機界面的硬件連接 345.1.2觸摸屏設(shè)備組態(tài) 355.2采用人機界面的工作任務(wù) 385.3人機界面組態(tài) 38PAGE10打造中國實訓裝備第一品牌為造就世界一流高技能人才服務(wù)第1章亞龍YL-239A型自動生產(chǎn)線實訓裝置1.1外觀1.2概述該裝置為機械、現(xiàn)代自動化控制、傳感器應(yīng)用技術(shù)等技術(shù)應(yīng)用、研發(fā)方向的學生、研究生及老師，提供一個開放性、技術(shù)實操性強的實訓平臺。整套設(shè)備模擬實際工業(yè)自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程。該實訓裝置是在鋁合金導軌式實訓臺上安裝了控制單元、直線搬運單元、供料單元、加工單元、成品分揀及存儲單元等工作單元，構(gòu)成一個機電一體化設(shè)備的機械平臺；電氣部分包括可編程控制器、氣動系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)、以及各種檢測傳感器組成的檢測系統(tǒng)；傳動執(zhí)行部分有絲桿傳動、皮帶傳動；驅(qū)動部分包括氣動、伺服電機驅(qū)動等。1.3裝置特點1、整臺裝置采用小型化設(shè)計，整體合理緊湊，性價比高，非常適合學校在實訓、教學中對工位數(shù)量的要求；2、豐富的實訓內(nèi)容：裝置可滿足學校教學、實訓活動中對課程、項目不同的需求,可完成實訓項目20多種；3、適合的教學、實訓指導書：從淺入深、由易到難、循序漸進、層次分明,根據(jù)學校的教學進度，提供多個合理的實訓項目和實訓指導，是職業(yè)院校日常教學活動中的最佳助手。4、該實訓裝置PLC模塊的I/O端子、伺服驅(qū)動器的接線端子，各單元的傳感器的接線端子均連接線排上，能根據(jù)實際需要對其相應(yīng)的選擇單元進行靈活的相連，既保證學生基本技能的訓練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。1.4實訓項目自動檢測技術(shù)的應(yīng)用實訓氣動技術(shù)的應(yīng)用實訓可編程控制器的編程實訓伺服電機應(yīng)用控制實訓伺服驅(qū)動器的應(yīng)用實訓檢測傳感器的應(yīng)用實訓自動控制技術(shù)教學與實訓機械系統(tǒng)安裝和調(diào)試實訓系統(tǒng)維護與故障檢測實訓1.5配置該裝置配置了可編程控制器（西門子S7-226+EM221）、氣動裝置、傳感器、氣動機械手裝置、供料裝置、輸送裝置、分揀裝置等實訓機構(gòu)。整個系統(tǒng)為模塊化結(jié)構(gòu)，提供開放式實訓平臺，實訓可根據(jù)不同的實訓要求進行組合。系統(tǒng)的控制部分采用可編程控制器（西門子S7-200），執(zhí)行機構(gòu)由氣動電磁閥-氣缸構(gòu)成的氣壓驅(qū)動裝置、絲桿傳動機構(gòu)，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)連續(xù)自動運行。整個實訓裝置的單元之間信號控制線與驅(qū)動信號線都引到接線排上，讓教學靈活多變。既保證學生基本技能的訓練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。1.6配置清單序號名稱主要元件或型號、規(guī)格數(shù)量單位備注1裝置底座910×920×21張2PLC可編程控制器西門子S7-226+EM2211套觸摸屏昆侖通態(tài)TPC7062K1塊4開關(guān)穩(wěn)壓電源YL-0031塊5按鈕模塊選擇開關(guān)1只，復位按鈕黃色1只、啟動按鈕綠色1只、停止按鈕紅色1只，漏電開關(guān)1只1套6報警指示燈LTAL7-24（24VDC）1套7直線搬運單元伺服電機一套,磁性開關(guān)5只,緊湊型導桿氣缸1只，導桿氣缸1只,Y型氣動機械夾1只,電磁閥組件1套，光纖傳感器1只，電感式接近開關(guān)3只，絲桿導軌1套，機械組件1套；1套8供料單元標準氣缸2只,井式供料機構(gòu)1套,光電傳器2只，光纖傳感器2只，磁性開關(guān)4只，電磁閥組件1套；1套9加工單元立式?jīng)_壓機構(gòu)1套，導桿氣缸1只，磁性開關(guān)5只，光電傳器1只，電磁閥組件1套；1套分揀單元機械組件一套，三相減速電機1只，旋轉(zhuǎn)編碼器1只，變頻器1只，標準氣缸2只，磁性開關(guān)2只，電感式接近傳感器1只，光電傳感器1只，光纖傳感器1只，電磁閥組件1套；1套10物料金屬、塑料各六個1套11油水分離器1套12相關(guān)編程及通訊線纜1套配套工具1套13產(chǎn)品配套光盤程序及相關(guān)資料1套14實訓指導書1套1.7技術(shù)參數(shù)1.交流電源：220VAC±10%50Hz；2.溫度：-10～40℃；環(huán)境濕度：≤90%（3.外形尺寸：長×寬×高=920×910×510mm4.整機功耗：≤1.0kW； 5.安全保護措施：具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關(guān)的國家標準。第2章亞龍YL-239A型自動生產(chǎn)線實訓裝置機構(gòu)說明2.1系統(tǒng)工作的主要流程2.2工作原理系統(tǒng)上電后在按鈕盒上按復位按扭后，若系統(tǒng)不再初始位置，則系統(tǒng)進行復位動作；當系統(tǒng)復位到初始位置后，料倉檢測傳感器檢測料倉有工件時，系統(tǒng)處于可運行狀態(tài)。系統(tǒng)供料倉由兩個井式料倉組成，兩料倉交替向系統(tǒng)提供金屬與塑料兩種工件直至料倉無料停止，料臺檢測到工件后直線搬運單元機械手運行到料臺處，將工件從料臺夾起運行搬運到加工單元，到達加工單元處將工件放置在物料加工臺上等待加工完成。料臺加工傳感器檢測到工件時觸發(fā)加工氣缸對其進行加工作業(yè)，加工完成后輸送信號讓直線手動機構(gòu)對其搬運，將加工完成的工件夾起輸送到分揀單元分揀，放下工件后返回到原點進行下周期的工作，同時分揀單元進行分揀工作，把不同的料放到不同的料槽中。2.3供料單元圖2-1供料模塊供料單元的作用是儲料和對已有的工件進行有序的分配，供料單元的構(gòu)成如圖2-1所示，運動部分主要包括兩料倉和兩料推料氣缸。已經(jīng)放置在縱向料倉中的工件檢測傳感器檢測到位，被單桿氣缸驅(qū)動的推料板向前推動，及時保證橫向料槽中有到位的工件，為推料氣缸進行推出料好準備。當工件被推到位后，推料氣缸縮回，讓一個工件從料倉中滑下，完成一次供料過程。2.4直線搬運單元圖2-2直線搬運單元直線搬運總成：由直線執(zhí)行器及搬運機械手組成，由三種氣缸組成的機械手負責工件的抓取及擺放。直線執(zhí)行器負責帶動機械手精確移動，從而實現(xiàn)將工件在各單元之間的精確搬運。直線搬運單元的組成如圖2-2所示，直線執(zhí)行器采用松下伺服電機進行驅(qū)動，高精度滾珠絲桿進行傳動，高精度滾珠導軌進行導向，實現(xiàn)高精度定位控制。采用松下光電傳感器對直線執(zhí)行器滑塊進行兩端限位和復位。在機械手的手指上安裝有光纖傳感器，用以檢測機械手指上是否抓到了工件。2.5加工單元圖2-3加工單元加工單元是將由直線輸入單元搬運過來的工件，對其模擬沖壓加工的過程。加工單元的結(jié)構(gòu)組成如圖2-3所示，該單元主要由一臺模擬沖壓機及相應(yīng)的傳感器組成，其功能是完成對工件的沖壓加工工作。當搬運單元上的機械手將工件放入沖壓機加工位后，傳感器7檢測到加工位有工件，就通知沖壓機上的導桿氣缸4動作，帶動沖模對工件進行沖壓。搬運單元上的機械手再將加工好的工件送入下一個單元。2.6成品分揀及存儲單圖2-4成品分揀及存儲單元該單元主要由一臺直線皮帶輸送機、一臺成品分揀機構(gòu)、一臺兩滑道成品儲存器、旋轉(zhuǎn)編碼器及一臺變頻器組成。其功能是將成品的工件根據(jù)不同的材質(zhì)分別放入相應(yīng)該不的庫槽中實現(xiàn)成品的分揀。結(jié)構(gòu)組成如圖2-4所示。2.7控制模塊介紹本裝置電氣部分：由S7-300PLC為主控機，控制開關(guān)、穩(wěn)壓開關(guān)電源及報警指示燈組成：2.7.1PLC模塊PLC主控機用于按程序控制各執(zhí)行部件的動作，從而完成預先設(shè)定的工作程序。PLC與I/O擴展模塊的結(jié)合，使主控機具有40點的輸入和16點的輸出，不但保證了本裝置控制對I/O需求，也為教學過程中的擴展提供保障。由于系統(tǒng)使用伺服電機進行傳送定位需要高速脈沖因此主機使用的是晶體型的主機。2.7.2控制模塊控制開關(guān)總成：總電源控制及控制指令的控制，人們通過按鈕開關(guān)將相應(yīng)的控制指令發(fā)送給PLC，從而實現(xiàn)對整個裝置的控制。配套了三個按鈕開關(guān)（啟動、停止及復位）、一個兩位選擇開關(guān)（備用）及一個220VAC漏電開關(guān)，可以在實訓中可以重新定義這些開關(guān)，從而充分滿足各種編程實訓中對輸入控制要求。而漏電開關(guān)則對總電源進行控制，并具有漏電保護功能如圖2-5所示。圖2-5控制開關(guān)總成外觀圖2.7.3觸摸屏控制本裝置配置了西門子觸摸屏TP177來控制整個系統(tǒng)，可在觸摸屏上進行啟動、停止、復位、清零及給定變頻器頻率等操作，可顯示加工的金屬工件累計個數(shù)、塑料工件累計個數(shù)和分揀站的轉(zhuǎn)速，并有運行、停止、復位和缺料等指示燈。整個畫面如圖2-6所示。圖2-6觸摸屏控制畫面2.7.4電源及指示報警顯示24VDC穩(wěn)壓開關(guān)電源：向各個24VDC用電部件提供穩(wěn)定的電源。該電源的額定負載電源為：6A；報警指示燈總成：該指示燈由一個紅色燈和一個綠色燈組成，可以表達五條。上電待機、正常運行、缺料報警等?？筛鶕?jù)教學要求進行各種指示定義。2.8西門子S7-300I/O分配圖序號名稱說明地址序號名稱說明地址1加工氣缸上到位I0.01脈沖Q0.02加工氣缸下到位I0.12黃警示燈Q0.13加工處物料有無檢測I0.23方向Q0.24料倉1缺料I0.34綠警示燈Q0.35料臺1料有無檢測I0.45紅警示燈Q0.46供料推料氣缸2縮到位I0.56分揀推料1控制Q0.57I0.67分揀推料2控制Q0.68料倉2缺料I0.78加工控制Q0.79料臺2料有無檢測I1.09手抓夾緊控制Q1.010供料推料氣缸1縮到位I1.110手臂伸縮控制Q1.111I1.211手臂上下控制Q1.212左限I1.312變頻器運行Q1.313原點I1.413供料推料1伸縮控制Q1.414右限I1.514供料推料2伸縮控制Q1.515手抓料有無檢測I1.61516手爪夾緊檢測I1.71617手爪縮到位I2.018手爪伸到位I2.119手臂升到位I2.220手臂下到位I2.321選擇按鈕I2.422啟動按鈕I2.523停止按鈕I2.624復位按鈕I2.725分揀推料1氣缸伸到位I3.026I3.127分揀推料2氣缸伸到位I3.228I3.329入料口物料有無檢測I3.430分揀金屬檢測I3.531分揀塑料檢測I3.6第3章氣動元件及傳感器應(yīng)用3.1氣動元件本系統(tǒng)氣動主要分為兩部分：1、氣動執(zhí)行元件部分有雙作用單出桿氣缸、雙作用單出雙桿氣缸、薄型氣缸、氣動手爪等。2、氣動控制元件部分有單控電磁換向閥、節(jié)流閥、磁性限位傳感器等。3.2氣缸電控閥使用氣缸示意圖如圖3-1所示：圖3-1氣缸示意圖注：氣缸的正確運動使物料分到相應(yīng)的位置，只要交換進出氣的方向就能改變氣缸的伸出（縮回）運動，氣缸兩側(cè)的磁性開關(guān)可以識別氣缸是否已經(jīng)運動到位。雙電控換向閥示意圖如圖3-2所示：圖3-2雙電控換向閥示意圖注：雙向電控閥用來控制氣缸進氣和出氣，從而實現(xiàn)氣缸的伸出、縮回運動。電控閥內(nèi)裝的紅色指示燈有正負極性，如果極性接反了也能正常工作，但指示燈不會亮。單電控換向閥示意圖如圖3-3所示：圖3-3單電控換向閥示意圖注：單向電控閥用來控制氣缸單個方向運動，實現(xiàn)氣缸的伸出、縮回運動。與雙向電控閥區(qū)別在雙向電控閥初始位置是任意的可以隨意控制兩個位置，而單控閥初始位置是固定的只能控制一個方向。氣動手爪控制如圖3-4所示：圖3-4手爪控制示意圖當手爪由單向電控氣閥控制時，如上圖所示，電控換向閥線圈得電，手爪夾緊；電控換向閥線圈斷電，手爪張開。當手爪由雙向電控氣閥控制時，手爪抓緊和松開分別由一個線圈控制，在控制過程中不允許兩個線圈同時得電。3.3傳感器應(yīng)用說明3.3.1常用傳感器的使用說明電感式接近傳感器由高頻震蕩、檢波、放大、觸發(fā)及輸出電路等組成。震蕩器在傳感器檢測面產(chǎn)生一個交變電磁場，當金屬物料接近傳感器檢測面時，金屬中產(chǎn)生的渦流吸收了震蕩器的能量。使震蕩減弱以至停滯。震蕩器的震蕩及停振這兩種狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為電信號通過整形放大器轉(zhuǎn)換成二進制的開關(guān)信號，經(jīng)功率放大后輸出。光電傳感器是一種紅外調(diào)制型無損檢測光電傳感器。采用高效果紅外發(fā)光二極管\光敏三極管作為光電轉(zhuǎn)換元件。工作方式有同軸反射和對射型。在本實訓裝置中均采用同軸反射型光電傳感器，它們具有體積小，使用簡單，性能穩(wěn)定，壽命長，響應(yīng)速度快，抗沖擊，耐震動，接受不受外界干擾等優(yōu)點。3.3.2磁性開關(guān)的使用說明磁性開關(guān)是用來檢測氣缸活塞位置的，即檢測活塞的運動行程的。它可分為有觸點式和無觸點式兩種。本裝置上用的磁性開關(guān)均為有觸點式的。它是通過機械觸點的動作進行開關(guān)的通（ON）斷（OFF）。用磁性開關(guān)來檢測活塞的位置，從設(shè)計、加工、安裝、調(diào)試等方面，都比使用其他限位開關(guān)方式簡單、省時。觸點接觸電阻小，一般為50～200mΩ，但可通過電流小，過載能力較差，只適合低壓電路。響應(yīng)快，動作時間為1.2ms。耐沖擊，沖擊加速度可達300,無漏電流存在。使用注意事項：1）安裝時，不得讓開關(guān)受過大的沖擊力，如將開關(guān)打入、拋扔等；2）不要把控制信號線與電力線（如電動機供電線等）平行并排在一起，以防止磁性開關(guān)的控制電路由于干擾造成誤動作；3）磁性開關(guān)的連接線不能直接接到電源上，必須串接負載，且負載絕不能短路，以免開關(guān)燒壞；4）帶指示燈的有觸點磁性開關(guān)，當電流超過最大允許電流時，發(fā)光二極管會損壞；若電流在規(guī)定范圍以下，發(fā)光二極管會變暗或不亮。5）安裝時，開關(guān)的導線不要隨氣缸運動，不僅僅是導線易斷，而且應(yīng)力加在開關(guān)內(nèi)部，開關(guān)內(nèi)部元件可能破壞；6）磁性開關(guān)不要用于有磁場的場合，這會造成開關(guān)的誤動作，或者使內(nèi)部磁環(huán)減磁；7）DC24V帶指示燈的開關(guān)是有極性的，茶色線為“+”，藍色線為“-”；本實訓裝置中所用到的均為DC24V帶指示燈有觸點開關(guān)；第4章伺服電機、步進電機及變頻器4.1永磁交流伺服系統(tǒng)概述現(xiàn)代高性能的伺服系統(tǒng)，大多數(shù)采用永磁交流伺服系統(tǒng)其中包括永磁同步交流伺服電動機和全數(shù)字交流永磁同步伺服驅(qū)動器兩部分。4.1.1交流伺服電機的工作原理伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。交流永磁同步伺服驅(qū)動器主要有伺服控制單元、功率驅(qū)動單元、通訊接口單元、伺服電動機及相應(yīng)的反饋檢測器件組成，其中伺服控制單元包括位置控制器、速度控制器、轉(zhuǎn)矩和電流控制器等等。結(jié)構(gòu)組成如圖4-1所示。圖4-1

系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)伺服驅(qū)動器均采用數(shù)字信號處理器（DSP）作為控制核心，其優(yōu)點是可以實現(xiàn)比較復雜的控制算法，實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊（IPM）為核心設(shè)計的驅(qū)動電路,IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路,在主回路中還加入軟啟動電路,以減小啟動過程對驅(qū)動器的沖擊。功率驅(qū)動單元首先通過整流電路對輸入的三相電或者市電進行整流，得到相應(yīng)的直流電。再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動三相永磁式同步交流伺服電機。

逆變部分（DC-AC）采用功率器件集成驅(qū)動電路，保護電路和功率開關(guān)于一體的智能功率模塊（IPM），主要拓撲結(jié)構(gòu)是采用了三相橋式電路，原理圖見圖7-16。利用了脈寬調(diào)制技術(shù)即PWM，（Pulse

Width

Modulation）通過改變功率晶體管交替導通的時間來改變逆變器輸出波形的頻率,改變每半周期內(nèi)晶體管的通斷時間比,也就是說通過改變脈沖寬度來改變逆變器輸出電壓副值的大小以達到調(diào)節(jié)功率的目的。圖4-2三相逆變電路4.1.2交流伺服系統(tǒng)的位置控制模式圖4-1和圖4-2說明如下兩點：⑴伺服驅(qū)動器輸出到伺服電機的三相電壓波形基本是正弦波（高次諧波被繞組電感濾除），而不是像步進電機那樣是三相脈沖序列，即使從位置控制器輸入的是脈沖信號。⑵伺服系統(tǒng)用作定位控制時，位置指令輸入到位置控制器，速度控制器輸入端前面的電子開關(guān)切換到位置控制器輸出端，同樣，電流控制器輸入端前面的電子開關(guān)切換到速度控制器輸出端。因此，位置控制模式下的伺服系統(tǒng)是一個三閉環(huán)控制系統(tǒng)，兩個內(nèi)環(huán)分別是電流環(huán)和速度環(huán)。由自動控制理論可知，這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提高了系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和抗干擾能力。在足夠高的開環(huán)增益下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差接近為零。這就是說，在穩(wěn)態(tài)時，伺服電機以指令脈沖和反饋脈沖近似相等時的速度運行。反之，在達到穩(wěn)態(tài)前，系統(tǒng)將在偏差信號作用下驅(qū)動電機加速或減速。若指令脈沖突然消失（例如緊急停車時，PLC立即停止向伺服驅(qū)動器發(fā)出驅(qū)動脈沖），伺服電機仍會運行到反饋脈沖數(shù)等于指令脈沖消失前的脈沖數(shù)才停止。4.2松下MINASA4系列AC伺服電機?驅(qū)動器4.2.1伺服電機及驅(qū)動器介紹1、介紹在亞龍YL-239A自動生產(chǎn)線實訓裝置的直線搬運單元上中，采用了松下MHMD022P1U永磁同步交流伺服電機，及MADDT1207053全數(shù)字交流永磁同步伺服驅(qū)動裝置作為運輸機械手的運動控制裝置。圖4-3伺服電機結(jié)構(gòu)概圖MHMD022P1U的含義：MHMD表示電機類型為大慣量，02表示電機的額定功率為200W，2表示電壓規(guī)格為200V，圖4-3伺服電機結(jié)構(gòu)概圖MADDT1207053的含義：MADDT表示松下A4系列A型驅(qū)動器，T1表示最大瞬時輸出電流為10A，2表示電源電壓規(guī)格為單相200V，07表示電流監(jiān)測器額定電流為7.5A，003表示脈沖控制專用。驅(qū)動器的外觀和面板如圖4-4所示。圖4-4伺服驅(qū)動器的面板圖2、接線：MADHT1507E伺服驅(qū)動器面板上有多個接線端口，其中：XA：電源輸入接口，AC220V電源連接到L1、L3主電源端子，同時連接到控制電源端子L1C、L2C上。XB：電機接口和外置再生放電電阻器接口。U、V、W端子用于連接電機。必須注意，電源電壓務(wù)必按照驅(qū)動器銘牌上的指示，電機接線端子（U、V、W）不可以接地或短路，交流伺服電機的旋轉(zhuǎn)方向不像感應(yīng)電動機可以通過交換三相相序來改變，必須保證驅(qū)動器上的U、V、W、E接線端子與電機主回路接線端子按規(guī)定的次序一一對應(yīng)，否則可能造成驅(qū)動器的損壞。電機的接線端子和驅(qū)動器的接地端子以及濾波器的接地端子必須保證可靠的連接到同一個接地點上。機身也必須接地。RB1、RB2、RB3端子是外接放電電阻，亞龍YL-239A自動生產(chǎn)線實訓裝置沒有使用外接放電電阻。X6：連接到電機編碼器信號接口，連接電纜應(yīng)選用帶有屏蔽層的雙絞電纜，屏蔽層應(yīng)接到電機側(cè)的接地端子上，并且應(yīng)確保將編碼器電纜屏蔽層連接到插頭的外殼（FG）上。X4：I/O控制信號端口，其部分引腳信號定義與選擇的控制模式有關(guān)，不同模式下的接線請參考《Minas-A4_使用手冊》。亞龍YL-239A自動生產(chǎn)線實訓裝置直線搬運單元中，伺服電機用于定位控制，選用位置控制模式。所采用的是簡化接線方式，如圖4-5為位置控制接線圖所示。圖4-5伺服驅(qū)動器位置控制接線圖3、伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置與調(diào)整松下的伺服驅(qū)動器有七種控制運行方式，即位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、位置/速度控制、位置/轉(zhuǎn)矩、速度/轉(zhuǎn)矩、全閉環(huán)控制。位置方式就是輸入脈沖串來使電機定位運行，電機轉(zhuǎn)速與脈沖串頻率相關(guān)，電機轉(zhuǎn)動的角度與脈沖個數(shù)相關(guān)；速度方式有兩種，一是通過輸入直流-10V至—+10V指令電壓調(diào)速，二是選用驅(qū)動器內(nèi)設(shè)置的內(nèi)部速度來調(diào)速；轉(zhuǎn)矩方式是通過輸入直流-10V至—+10V指令電壓調(diào)節(jié)電機的輸出轉(zhuǎn)矩，這種方式下運行必須要進行速度限制，有如下兩種方法：1）設(shè)置驅(qū)動器內(nèi)的參數(shù)來限制，2）輸入模擬量電壓限速。4.2.2參數(shù)設(shè)置方式操作說明表4-1伺服驅(qū)動器面板按鈕的說明按鍵說明激活條件功能在模式顯示時有效在以下5種模式之間切換：1）監(jiān)視器模式；2)參數(shù)設(shè)置模式；3）EEPROM寫入模式；4）自動調(diào)整模式；5）輔助功能模式。一直有效用來在模式顯示和執(zhí)行顯示之間切換僅對小數(shù)點閃爍的哪一位數(shù)據(jù)位有效改變個模式里的顯示內(nèi)容、更改參數(shù)、選擇參數(shù)或執(zhí)行選中的操作把移動的小數(shù)點移動到更高位數(shù)面板操作說明：1．參數(shù)設(shè)置，先按“Set”鍵，再按“Mode”鍵選擇到“Pr000”后，按向上、下或向左的方向鍵選擇通用參數(shù)的項目，按“Set”鍵進入。然后按向上、下或向左的方向鍵調(diào)整參數(shù)，調(diào)整完后，按“S2．參數(shù)保存，按“M”鍵選擇到“EE-SET”后按“Set”鍵確認，出現(xiàn)“EEP-”，然后按向上鍵3秒鐘，出現(xiàn)“FINISH”或“reset”，然后重新上電即保存。3．手動JOG運行，按“Mode”鍵選擇到“AF-ACL”，然后按向上、下鍵選擇到“AF-JOG”按“Set”鍵一次，顯示“JOG-”，然后按向上鍵3秒顯示“ready”，再按向左鍵3秒出現(xiàn)“sur-on”鎖緊軸，按向上、下鍵，點擊正反轉(zhuǎn)。注意先將S-ON斷開。4.2.3部分參數(shù)說明在亞龍YL-239A自動生產(chǎn)線實訓裝置上，伺服驅(qū)動裝置工作于位置控制模式，S7-226的Q0.0輸出脈沖作為伺服驅(qū)動器的位置指令，脈沖的數(shù)量決定伺服電機的旋轉(zhuǎn)位移，即機械手的直線位移，脈沖的頻率決定了伺服電機的旋轉(zhuǎn)速度，即機械手的運動速度，S7-226的Q0.2輸出點作為伺服驅(qū)動器的方向指令。對于控制要求較為簡單，伺服驅(qū)動器可采用自動增益調(diào)整模式。根據(jù)上述要求，伺服驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置如下表4-2。表4-2伺服參數(shù)設(shè)置表格序號參數(shù)設(shè)置數(shù)值功能和含義參數(shù)編號參數(shù)名稱1Pr01LED初始狀態(tài)1顯示電機轉(zhuǎn)速2Pr02控制模式0位置控制（相關(guān)代碼P）3Pr04行程限位禁止輸入無效設(shè)置2當左或右限位動作，則會發(fā)生Err38行程限位禁止輸入信號出錯報警。設(shè)置此參數(shù)值必須在控制電源斷電重啟之后才能修改、寫入成功。4Pr20慣量比1678該值自動調(diào)整得到，具體請參AC5Pr21實時自動增益設(shè)置1實時自動調(diào)整為常規(guī)模式，運行時負載慣量的變化情況很小。6Pr22實時自動增益的機械剛性選擇1此參數(shù)值設(shè)得很大，響應(yīng)越快。7Pr41指令脈沖旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置1指令脈沖+指令方向。設(shè)置此參數(shù)值必須在控制電源斷電重啟之后才能修改、寫入成功。8Pr42指令脈沖輸入方式39Pr48指令脈沖分倍頻第1分子0Pr48=0或Pr49=0，Pr4B即可設(shè)置電機每轉(zhuǎn)一圈所需脈沖數(shù)10Pr49指令脈沖分倍頻第2分子011Pr4A指令脈沖分倍頻分子倍率012Pr4B指令脈沖分倍頻分母10000注：其它參數(shù)的說明及設(shè)置請參看松下A4系列伺服電機、驅(qū)動器使用說明書。4.3步進電機及驅(qū)動器4.3.1步進電動機簡介步進電動機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移或直線位移的一種特殊執(zhí)行電動機。每輸入一個電脈沖信號，電機就轉(zhuǎn)動一個角度，它的運動形式是步進式的，所以稱為步進電動機。（1）步進電動機的工作原理下面以一臺最簡單的三相反應(yīng)式步進電動機為例，簡介步進電機的工作原理。圖4-6是一臺三相反應(yīng)式步進電動機的原理圖。定子鐵心為凸極式，共有三對（六個）磁極，每兩個空間相對的磁極上繞有一相控制繞組。轉(zhuǎn)子用軟磁性材料中制成,也是凸極結(jié)構(gòu)，只有四個齒，齒寬等于定子的極寬。圖4-6三相反應(yīng)式步進電動機的原理圖當A相控制繞組通電，其余兩相均不通電，電機內(nèi)建立以定子A相極為軸線的磁場。由于磁通具有力圖走磁阻最小路徑的特點，使轉(zhuǎn)子齒1、3的軸線與定子A相極軸線對齊，如圖4-6（a）所示。若A相控制繞組斷電、B相控制繞組通電時，轉(zhuǎn)子在反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用下，逆時針轉(zhuǎn)過30°，使轉(zhuǎn)子齒2、4的軸線與定子B相極軸線對齊，即轉(zhuǎn)子走了一步，如圖4-6（b）所示。若在斷開B相，使C相控制繞組通電，轉(zhuǎn)子逆時針方向又轉(zhuǎn)過30°，使轉(zhuǎn)子齒1、3的軸線與定子C相極軸線對齊，如圖4-6（c）所示。如此按A—B—C—A的順序輪流通電，轉(zhuǎn)子就會一步一步地按逆時針方向轉(zhuǎn)動。其轉(zhuǎn)速取決于各相控制繞組通電與斷電的頻率，旋轉(zhuǎn)方向取決于控制繞組輪流通電的順序。若按A—C—B—A的順序通電，則電動機按順時針方向轉(zhuǎn)動。上述通電方式稱為三相單三拍?！叭唷笔侵溉嗖竭M電動機；“單三拍”是指每次只有一相控制繞組通電；控制繞組每改變一次通電狀態(tài)稱為一拍，“三拍”是指改變?nèi)瓮姞顟B(tài)為一個循環(huán)。把每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角。三相單三拍運行時，步距角為30°。顯然，這個角度太大，不能付諸實用。如果把控制繞組的通電方式改為A→AB→B→BC→C→CA→A，即一相通電接著二相通電間隔地輪流進行，完成一個循環(huán)需要經(jīng)過六次改變通電狀態(tài)，稱為三相單、雙六拍通電方式。當A、B兩相繞組同時通電時，轉(zhuǎn)子齒的位置應(yīng)同時考慮到兩對定子極的作用，只有A相極和B相極對轉(zhuǎn)子齒所產(chǎn)生的磁拉力相平衡的中間位置，才是轉(zhuǎn)子的平衡位置。這樣，單、雙六拍通電方式下轉(zhuǎn)子平衡位置增加了一倍，步距角為15°。進一步減少步距角的措施是采用定子磁極帶有小齒，轉(zhuǎn)子齒數(shù)很多的結(jié)構(gòu)，分析表明，這樣結(jié)構(gòu)的步進電動機，其步距角可以做得很小。一般地說，實際的步進電機產(chǎn)品，都采用這種方法實現(xiàn)步距角的細分。例如輸送單元所選用的Kinco三相步進電機3S57Q-04079，它的步距角是在整步方式下為1.8°，半步方式下為0.9°。（2）步進電機的使用，一是要注意正確的安裝，二是正確的接線。安裝步進電機，必須嚴格按照產(chǎn)品說明的要求進行。步進電機是一精密裝置，安裝時注意不要敲打它的軸端，更千萬不要拆卸電機。不同的步進電機的接線有所不同，3S57Q-04079接線圖如圖4-7所示，三個相繞組的六根引出線，必須按頭尾相連的原則連接成三角形。改變繞組的通電順序就能改變步進電機的轉(zhuǎn)動方向。圖4-73S57Q-04079的接線圖4-8Kinco3M458外觀4.3.2步進電動機的驅(qū)動裝置步進電動機需要專門的驅(qū)動裝置（驅(qū)動器）供電，驅(qū)動器和步進電動機是一個有機的整體，步進電動機的運行性能是電動機及其驅(qū)動器二者配合所反映的綜合效果。一般來說，每一臺步進電機大都有其對應(yīng)的驅(qū)動器，例如，Kinco三相步進電機3S57Q-04079與之配套的驅(qū)動器是Kinco3M458三相步進電機驅(qū)動器。圖4-8和圖4-9分別是它的外觀圖和典型接線圖。圖中，驅(qū)動器可采用直流24V～40V電源供電。亞龍YL-239A自動生產(chǎn)線實訓裝置中，該電源由輸送單元專用的開關(guān)穩(wěn)壓電源（DC24V8A）供給。輸出電流和輸入信號規(guī)格為：①輸出相電流為3.0A～5.8A，輸出相電流通過撥動開關(guān)設(shè)定；驅(qū)動器采用自然風冷的冷卻方式；②控制信號輸入電流為6～20mA，控制信號的輸入電路采用光耦隔離。輸送單元PLC輸出公共端Vcc使用的是DC24V電壓，所使用的限流電阻R1為2KΩ。圖4-9Kinco3M458的典型接線圖由圖可見，步進電機驅(qū)動器的功能是接收來自控制器（PLC）的一定數(shù)量和頻率脈沖信號以及電機旋轉(zhuǎn)方向的信號，為步進電動機輸出三相功率脈沖信號。步進電機驅(qū)動器的組成包括脈沖分配器和脈沖放大器兩部分，主要解決向步進電機的各相繞組分配輸出脈沖和功率放大兩個問題。脈沖分配器是一個數(shù)字邏輯單元，它接收來自控制器的脈沖信號和轉(zhuǎn)向信號，把脈沖信號按一定的邏輯關(guān)系分配到每一相脈沖放大器上，使步進電機按選定的運行方式工作。由于步進電機各相繞組是按一定的通電順序并不斷循環(huán)來實現(xiàn)步進功能的，因此脈沖分配器也稱為環(huán)形分配器。實現(xiàn)這種分配功能的方法有多種，例如，可以由雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和門電路組成，也可由可編程邏輯器件組成。脈沖放大器是進行脈沖功率放大。因為從脈沖分配器能夠輸出的電流很?。ê涟布墸?，而步進電機工作時需要的電流較大，因此需要進行功率放大。此外，輸出的脈沖波形、幅度、波形前沿陡度等因素對步進電機運行性能有重要的影響。3M458驅(qū)動器采取如下一些措施，大大改善了步進電機運行性能：???內(nèi)部驅(qū)動直流電壓達40V，能提供更好的高速性能。?具有電機靜態(tài)鎖緊狀態(tài)下的自動半流功能，可大大降低電機的發(fā)熱。而為調(diào)試方便，驅(qū)動器還有一對脫機信號輸入線FREE+和FREE-（見圖4-9），當這一信號為ON時，驅(qū)動器將斷開輸入到步進電機的電源回路。亞龍YL-239A自動生產(chǎn)線實訓裝置沒有使用這一信號，目的是使步進電機在上電后，即使靜止時也保持自動半流的鎖緊狀態(tài)。?3M458驅(qū)動器采用交流伺服驅(qū)動原理，把直流電壓通過脈寬調(diào)制技術(shù)變?yōu)槿冯A梯式正弦波形電流，如圖4-10所示。圖4-10相位差120°的三相階梯式正弦電流階梯式正弦波形電流按固定時序分別流過三路繞組，其每個階梯對應(yīng)電機轉(zhuǎn)動一步。通過改變驅(qū)動器輸出正弦電流的頻率來改變電機轉(zhuǎn)速，而輸出的階梯數(shù)確定了每步轉(zhuǎn)過的角度，當角度越小的時候，那么其階梯數(shù)就越多，即細分就越大，從理論上說此角度可以設(shè)得足夠的小，所以細分數(shù)可以是很大。3M458最高可達10000步/轉(zhuǎn)的驅(qū)動細分功能，細分可以通過撥動開關(guān)設(shè)定。細分驅(qū)動方式不僅可以減小步進電機的步距角，提高分辨率，而且可以減少或消除低頻振動，使電機運行更加平穩(wěn)均勻。在3M458驅(qū)動器的側(cè)面連接端子中間有一個紅色的八位DIP功能設(shè)定開關(guān)，可以用來設(shè)定驅(qū)動器的工作方式和工作參數(shù)，包括細分設(shè)置、靜態(tài)電流設(shè)置和運行電流設(shè)置。圖4-11是該DIP開關(guān)功能劃分說明，表4-3(a)和(b)分別為細分設(shè)置表和電流設(shè)定表。圖4-113M458DIP開關(guān)功能劃分說明表4-3(a)細分設(shè)置表DIP1DIP2DIP3細分ONONON400步/轉(zhuǎn)ONONOFF500步/轉(zhuǎn)ONOFFON600步/轉(zhuǎn)ONOFFOFF1000步/轉(zhuǎn)OFFONON2000步/轉(zhuǎn)OFFONOFF4000步/轉(zhuǎn)OFFOFFON5000步/轉(zhuǎn)OFFOFFOFF10000步/轉(zhuǎn)表4-3(b)輸出電流設(shè)置表DIP5DIP6DIP7DIP8輸出電流OFFOFFOFFOFF3.0AOFFOFFOFFON4.0AOFFOFFONON4.6AOFFONONON5.2AONONONON5.8A步進電機傳動組件的基本技術(shù)數(shù)據(jù)如下：3S57Q-04056步進電機步距角為1.8度，即在無細分的條件下200個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈（通過驅(qū)動器設(shè)置細分精度最高可以達到10000個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈）。4.3.3使用步進電機應(yīng)注意的問題控制步進電動機運行時，應(yīng)注意考慮在防止步進電機運行中失步的問題。步進電動機失步包括丟步和越步。丟步時，轉(zhuǎn)子前進的步數(shù)小于脈沖數(shù)，越步時，轉(zhuǎn)子前進的步數(shù)多于脈沖數(shù)。丟步嚴重時，將使轉(zhuǎn)子停留在一個位置上或圍繞一個位置振動；越步嚴重時，設(shè)備將發(fā)生過沖。使機械手返回原點的操作，常常會出現(xiàn)越步情況。當機械手裝置回到原點時，原點開關(guān)動作，使指令輸入OFF。但如果到達原點前速度過高，慣性轉(zhuǎn)矩將大于步進電機的保持轉(zhuǎn)矩而使步進電機越步。因此回原點的操作應(yīng)確保足夠低速為宜；當步進電機驅(qū)動機械手裝配高速運行時緊急停止，出現(xiàn)越步情況不可避免，因此急停復位后應(yīng)采取先低速返回原點重新校準，再恢復原有操作的方法。（注：所謂保持扭矩是指電機各相繞組通額定電流，且處于靜態(tài)鎖定狀態(tài)時，電機所能輸出的最大轉(zhuǎn)距，它是步進電機最主要參數(shù)之一）由于電機繞組本身是感性負載，輸入頻率越高，勵磁電流就越小。頻率高，磁通量變化加劇，渦流損失加大。因此，輸入頻率增高，輸出力矩降低。最高工作頻率的輸出力矩只能達到低頻轉(zhuǎn)矩的40—50%。進行高速定位控制時，如果指定頻率過高，會出現(xiàn)丟步現(xiàn)象。此外，如果機械部件調(diào)整不當，會使機械負載增大。步進電機不能過負載運行，哪怕是瞬間，都會造成失步，嚴重時停轉(zhuǎn)或不規(guī)則原地反復振動。MM420變頻器4.4.1安裝和接線西門子MM420（MICROMASTER420）是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列。該系列有多種型號。亞龍YL-239A自動生產(chǎn)線實訓裝置選用的MM420訂貨號為6SE6420-2UC17-5AA1，外形如圖4-12所示。該變頻器額定參數(shù)為：?電源電壓：200V～240V?額定輸出功率：0.75KW?額定輸入電流：4.7圖4-12變頻器外形圖圖4-12變頻器外形圖?外形尺寸：A型?操作面板：基本操作板（BOP）1、MM420變頻器的安裝和拆卸在工程使用中，MM420變頻器通常安裝在配電箱內(nèi)的DIN導軌上，安裝和拆卸的步驟如圖4-13所示。圖4-13MM?安裝的步驟：①用導軌的上閂銷把變頻器固定到導軌的安裝位置上。②向?qū)к壣习磯鹤冾l器，直到導軌的下閂銷嵌入到位。?從導軌上拆卸變頻器的步驟：①為了松開變頻器的釋放機構(gòu)，將螺絲刀插入釋放機構(gòu)中。②向下施加壓力，導軌的下閂銷就會松開。③將變頻器從導軌上取下。2、MM420變頻器的接線打開變頻器的蓋子后，就可以連接電源和電動機的接線端子。接線端子在變頻器機殼下蓋板內(nèi)，機殼蓋板的拆卸步驟如圖4-14所示。圖4-14機殼蓋板的拆卸步驟拆卸蓋板后可以看到變頻器的接線端子如圖4-15所示.圖圖4-15變頻器主電路、控制電路的接線見圖4-16圖4圖4-164.4.2MM420變頻器的BOP操作面板圖4-17是基本操作面板（BOP）的外形。利用BOP可以改變變頻器的各個參數(shù)。圖4-17BOP操作面板BOP具有7圖4-17BOP操作面板基本操作面板（BOP）備有8個按鈕，表4-4列出了這些按鈕的功能。表4-4基本操作面板（BOP）上的按鈕及其功能顯示/按鈕功能功能的說明狀態(tài)顯示LCD顯示變頻器當前的設(shè)定值啟動變頻器按此鍵起動變頻器。缺省值運行時此鍵是被封鎖的。為了使此鍵的操作有效，應(yīng)設(shè)定P0700=1停止變頻器OFF1：按此鍵，變頻器將按選定的斜坡下降速率減速停車，缺省值運行時此鍵被封鎖；為了允許此鍵操作，應(yīng)設(shè)定P0700=1。OFF2：按此鍵兩次（或一次，但時間較長）電動機將在慣性作用下自由停車。此功能總是“使能”的。改變電動機的轉(zhuǎn)動方向按此鍵可以改變電動機的轉(zhuǎn)動方向，電動機的反向時，用負號表示或用閃爍的小數(shù)點表示。缺省值運行時此鍵是被封鎖的，為了使此鍵的操作有效應(yīng)設(shè)定P0700=1電動機點動在變頻器無輸出的情況下按此鍵，將使電動機起動，并按預設(shè)定的點動頻率運行。釋放此鍵時，變頻器停車。如果變頻器/電動機正在運行，按此鍵將不起作用。功能此鍵用于瀏覽輔助信息。變頻器運行過程中，在顯示任何一個參數(shù)時按下此鍵并保持不動2秒鐘，將顯示以下參數(shù)值（在變頻器運行中從任何一個參數(shù)開始）：1.直流回路電壓（用d表示–單位：V）2.輸出電流A3.輸出頻率（Hz）4.輸出電壓（用o表示–單位V）5.由P0005選定的數(shù)值（如果P0005選擇顯示上述參數(shù)中的任何一個（3，4或5），這里將不再顯示）。連續(xù)多次按下此鍵將輪流顯示以上參數(shù)。跳轉(zhuǎn)功能在顯示任何一個參數(shù)（rXXXX或PXXXX）時短時間按下此鍵，將立即跳轉(zhuǎn)到r0000,如果需要的話，您可以接著修改其它的參數(shù)。跳轉(zhuǎn)到r0000后，按此鍵將返回原來的顯示點。訪問參數(shù)按此鍵即可訪問參數(shù)。增加數(shù)值按此鍵即可增加面板上顯示的參數(shù)數(shù)值。減少數(shù)值按此鍵即可減少面板上顯示的參數(shù)數(shù)值。4.4.3MM420變頻器的參數(shù)1、參數(shù)號和參數(shù)名稱參數(shù)號是指該參數(shù)的編號。參數(shù)號用0000到9999的4位數(shù)字表示。在參數(shù)號的前面冠以一個小寫字母“r”時，表示該參數(shù)是“只讀”的參數(shù)。其它所有參數(shù)號的前面都冠以一個大寫字母“P”。這些參數(shù)的設(shè)定值可以直接在標題欄的“最小值”和“最大值”范圍內(nèi)進行修改。[下標]表示該參數(shù)是一個帶下標的參數(shù)，并且指定了下標的有效序號。通過下標，可以對同一參數(shù)的用途進行擴展，或?qū)Σ煌目刂茖ο?，自動改變所顯示的或所設(shè)定的參數(shù)。2、參數(shù)設(shè)置方法用BOP可以修改和設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，使變頻器具有期望的特性，例如，斜坡時間，最小和最大頻率等。選擇的參數(shù)號和設(shè)定的參數(shù)值在五位數(shù)字的LCD上顯示。更改參數(shù)的數(shù)值的步驟可大致歸納為①查找所選定的參數(shù)號；②進入?yún)?shù)值訪問級，修改參數(shù)值；③確認并存儲修改好的參數(shù)值。表4-5說明如何改變參數(shù)P0004的數(shù)值。按照圖中說明的類似方法，可以用‘BOP’設(shè)定常用的參數(shù)。參數(shù)P0004（參數(shù)過濾器）的作用是根據(jù)所選定的一組功能，對參數(shù)進行過濾（或篩選），并集中對過濾出的一組參數(shù)進行訪問，從而可以更方便地進行調(diào)試。P0004可能的設(shè)定值如表4-5所示，缺省的設(shè)定值=0。表4-5參數(shù)P0004的設(shè)定值設(shè)定值所指定參數(shù)組意義設(shè)定值所指定參數(shù)組意義0全部參數(shù)12驅(qū)動裝置的特征2變頻器參數(shù)13電動機的控制3電動機參數(shù)20通訊7命令，二進制I/O21報警/警告/監(jiān)控8模-數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)-模轉(zhuǎn)換22工藝參量控制器（例如PID）10設(shè)定值通道/RFG（斜坡函數(shù)發(fā)生器）假設(shè)參數(shù)P0004設(shè)定值=0，需要把設(shè)定值改為3。改變設(shè)定值步驟如表4-6所示。表4-6改變參數(shù)P0004設(shè)定數(shù)值的步驟序號操作內(nèi)容顯示的結(jié)果1按訪問參數(shù)2按直到顯示出P00043按進入?yún)?shù)數(shù)值訪問級4按或達到所需要的數(shù)值5按確認并存儲參數(shù)的數(shù)值6使用者只能看到命令參數(shù)4.4.4MM420變頻器的參數(shù)訪問MM420變頻器有數(shù)千個參數(shù)，為了能快速訪問指定的參數(shù)，MM420采用把參數(shù)分類，屏蔽（過濾）不需要訪問的類別的方法實現(xiàn)。實現(xiàn)這種過濾功能的有如下幾個參數(shù)：⑴上面所述的參數(shù)P0004就是實現(xiàn)這種參數(shù)過濾功能的重要參數(shù)。當完成了P0004的設(shè)定以后再進行參數(shù)查找時，在LCD上只能看到P0004設(shè)定值所指定類別的參數(shù)。⑵參數(shù)P0010是調(diào)試參數(shù)過濾器，對與調(diào)試相關(guān)的參數(shù)進行過濾，只篩選出那些與特定功能組有關(guān)的參數(shù)。P0010的可能設(shè)定值為：0（準備），1（快速調(diào)試），2（變頻器），29（下載），30（工廠的缺省設(shè)定值）；缺省設(shè)定值為0。⑶參數(shù)P0003用于定義用戶訪問參數(shù)組的等級，設(shè)置范圍為1～4，其中：“1”標準級：可以訪問最經(jīng)常使用的參數(shù)。“2”擴展級：允許擴展訪問參數(shù)的范圍，例如變頻器的I/O功能?！?”專家級：只供專家使用?！?”維修級：只供授權(quán)的維修人員使用—具有密碼保護。該參數(shù)缺省設(shè)置為等級1（標準級），對于大多數(shù)簡單的應(yīng)用對象，采用標準級就可以滿足要求了。用戶可以修改設(shè)置值，但建議不要設(shè)置為等級4（維修級），用BOP或AOP操作板看不到第4訪問級的參數(shù)。例1用BOP進行變頻器的“快速調(diào)試”快速調(diào)試包括電動機參數(shù)和斜坡函數(shù)的參數(shù)設(shè)定。并且，電動機參數(shù)的修改，僅當快速調(diào)試時有效。在進行“快速調(diào)試”以前，必須完成變頻器的機械和電氣安裝。當選擇P0010=1時，進行快速調(diào)試。表4-7是對應(yīng)亞龍YL-239A自動生產(chǎn)線實訓裝置上選用的電動機（型）的電動機參數(shù)設(shè)置表。表4-7設(shè)置電動機參數(shù)表參數(shù)號出廠值設(shè)置值說明P000311設(shè)用戶訪問級為標準級P001001快速調(diào)試P010000設(shè)置使用地區(qū)，0=歐洲，功率以KW表示，頻率為50HzP0304400380電動機額定電壓（V）P03051.900.18電動機額定電流（A）P03070.750.03電動機額定功率（KW）P03105050電動機額定頻率（Hz）P031113951300電動機額定轉(zhuǎn)速（r/min）P390001結(jié)束快速調(diào)試快速調(diào)試的進行與參數(shù)P3900的設(shè)定有關(guān)，當其被設(shè)定為1時，快速調(diào)試結(jié)束后，要完成必要的電動機計算，并使其他所有的參數(shù)（P0010=1不包括在內(nèi)）復位為工廠的缺省設(shè)置。當P3900=1并完成快速調(diào)試后，變頻器已作好了運行準備。例2：將變頻器復位為工廠的缺省設(shè)定值如果用戶在參數(shù)調(diào)試過程中遇到問題，并且希望重新開始調(diào)試，通常采用首先把變頻器的全部參數(shù)復位為工廠的缺省設(shè)定值，再重新調(diào)試的方法。為此，應(yīng)按照下面的數(shù)值設(shè)定參數(shù)：①設(shè)定P0010=30，②設(shè)定P0970=1。按下P鍵，便開始參數(shù)的復位。變頻器將自動地把它的所有參數(shù)都復位為它們各自的缺省設(shè)置值。復位為工廠缺省設(shè)置值的時間大約要60秒鐘。表4-8亞龍YL-239A自動生產(chǎn)線實訓裝置參數(shù)設(shè)置參數(shù)號出廠值設(shè)置值說明P0010030恢復出廠設(shè)置P097001P000313設(shè)用戶訪問級為標準級P001001快速調(diào)試P010000設(shè)置使用地區(qū)，0=歐洲，功率以KW表示，頻率為50HzP0304400380電動機額定電壓（V）P03051.900.18電動機額定電流（A）P03070.750.03電動機額定功率（KW）P03105050電動機額定頻率（Hz）P031113951300電動機額定轉(zhuǎn)速（r/min）P70022命令源選擇“由端子排輸入”P701116DIN1功能設(shè)定為固定頻率設(shè)定值（直接選擇+ON）P100023頻率給定輸入方式設(shè)定為固定頻率設(shè)定值P1001020固定頻率1P108000最低頻率P10825050最高頻率P112010.001斜坡上升時間P112110.001斜坡下降時間P390001結(jié)束快速調(diào)試第五章用人機界面控制系統(tǒng)的運行5.1認知TPC7062KS人機界面亞龍YL-239A自動生產(chǎn)線實訓裝置采用了昆侖通態(tài)研發(fā)的人機界面TPC7062KS。它是一款在實時多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE環(huán)境中運行，MCGS嵌入式組態(tài)軟件組態(tài)。該產(chǎn)品設(shè)計采用了7英寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率800×480），四線電阻式觸摸屏（分辨率4096×4096），色彩達64K彩色。CPU主板：ARM結(jié)構(gòu)嵌入式低功耗CPU為核心，主頻400MHz，64M存儲空間。5.1.1TPC7062KS人機界面的硬件連接TPC7062KS人機界面的電源進線、各種通訊接口均在其背面進行，見圖5-1。其中USB1口用來連接鼠標和U盤等，USB2口用作工程項目下載，COM（RS232）用來連接PLC。下載線和通訊線見圖5-2。圖5-1 TPC7062KS的接口圖5-2 下載通訊線1、TPC7062KS觸摸屏與個人計算機的連接在亞龍YL-239A自動生產(chǎn)線實訓裝置上，TPC7062KS觸摸屏是通過USB2口與個人計算機連接的，連接以前，個人計算機應(yīng)先安裝MCGS組態(tài)軟件。當需要在MCGS組態(tài)軟件上把資料下載到HMI時，只要在下載配置里，選擇“連接運行”，單擊“工程下載”即可進行下載。如圖5-3所示。如果工程項目要在電腦模擬測試，則選擇“模擬運行”，然后下載工程。圖5-３工程下載方法2、TPC7062KS觸摸屏與S7-200PLC的連接在亞龍YL-239A自動生產(chǎn)線實訓裝置中，觸摸屏通過COM口直接與PLC（PORT1）的編程口連接。所使用的通訊線采用西門子PC-PPI電纜，PC-PPI電纜把RS232轉(zhuǎn)為RS485。PC-PPI電纜9針母頭插在屏側(cè)，9針公頭插在PLC側(cè)。為了實現(xiàn)正常通訊，除了正確進行硬件連接，尚須對觸摸屏的串行口0屬性進行設(shè)置，這將在設(shè)備窗口組態(tài)中實現(xiàn)，設(shè)置方法將在后面的工作任務(wù)中詳細說明。5.1.2觸摸屏設(shè)備組態(tài)為了通過觸摸屏設(shè)備操作機器或系統(tǒng)，必須給觸摸屏設(shè)備組態(tài)用戶界面，該過程稱為“組態(tài)階段”。系統(tǒng)組態(tài)就是通過PLC以“變量”方式進行操作單元與機械設(shè)備或過程之間的通信。變量值寫入PLC上的存儲區(qū)域（地址），由操作單元從該區(qū)域讀取。運行MCGS嵌入版組態(tài)環(huán)境軟件，在出現(xiàn)的界面上，點擊菜單中“文件”→“新建工程”，彈出圖5-4所示界面。MCGS嵌入版用“工作臺”窗口來管理構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的五個部分，工作臺上的五個標簽：主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略，對應(yīng)于五個不同的窗口頁面，每一個頁面負責管理用戶應(yīng)用系統(tǒng)的一個部分，用鼠標單擊不同的標簽可選取不同窗口頁面，對應(yīng)用系統(tǒng)的相應(yīng)部分進行組態(tài)操作。圖5-4工作臺1、主控窗口MCGS嵌入版的主控窗口是組態(tài)工程的主窗口，是所有設(shè)備窗口和用戶窗口的父窗口，它相當于一個大的容器，可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，負責這些窗口的管理和調(diào)度，并調(diào)度用戶策略的運行。同時，主控窗口又是組態(tài)工程結(jié)構(gòu)的主框架，可在主控窗口內(nèi)設(shè)置系統(tǒng)運行流程及特征參數(shù)，方便用戶的操作。2、設(shè)備窗口設(shè)備窗口是MCGS嵌入版系統(tǒng)與作為測控對象的外部設(shè)備建立聯(lián)系的后臺作業(yè)環(huán)境，負責驅(qū)動外部設(shè)備，控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)。系統(tǒng)通過設(shè)備與數(shù)據(jù)之間的通道，把外部設(shè)備的運行數(shù)據(jù)采集進來，送入實時數(shù)據(jù)庫，供系統(tǒng)其它部分調(diào)用，并且把實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備，實現(xiàn)對外部設(shè)備的操作與控制。3、用戶窗口用戶窗口本身是一個“容器”，用來放置各種圖形對象（圖元、圖符和動畫構(gòu)件），不同的圖形對象對應(yīng)不同的功能。通過對用戶窗口內(nèi)多個圖形對象的組態(tài)，生成漂亮的圖形界面，為實現(xiàn)動畫顯示效果做準備。4、實時數(shù)據(jù)庫在MCGS嵌入版中，用數(shù)據(jù)對象來描述系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)，用對象變量代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義上的值變量，把數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理的所有數(shù)據(jù)對象的集合稱為實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫是MCGS嵌入版系統(tǒng)的核心，是應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心。系統(tǒng)各個部分均以實時數(shù)據(jù)庫為公用區(qū)交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各個部分協(xié)調(diào)動作。設(shè)備窗口通過設(shè)備構(gòu)件驅(qū)動外部設(shè)備，將采集的數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫；由用戶窗口組成的圖形對象，與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立連接關(guān)系，以動畫形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化；運行策略通過策略構(gòu)件，對數(shù)據(jù)進行操作和處理。如圖5-5所示：圖5-5實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)流圖5、運行策略對于復雜的工程，監(jiān)控系統(tǒng)必須設(shè)計成多分支、多層循環(huán)嵌套式結(jié)構(gòu)，按照預定的條件，對系統(tǒng)的運行流程及設(shè)備的運行狀態(tài)進行有針對性選擇和精確的控制。為此，MCGS嵌入版引入運行策略的概念，用以解決上述問題。所謂“運行策略”，是用戶為實現(xiàn)對系統(tǒng)運行流程自由控制所組態(tài)生成的一系列功能塊的總稱。MCGS嵌入版為用戶提供了進行策略組態(tài)的專用窗口和工具箱。運行策略的建立，使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件，操作實時數(shù)據(jù)庫，控制用戶窗口的打開、關(guān)閉以及設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)工作過程精確控制及有序調(diào)度管理的目的。5.2采用人機界面的工作任務(wù)為了進一步說明人機界面組態(tài)的具體方法和步驟，下面給出一個實訓工作任務(wù)，由人機界面提供主令信號并顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)的工作任務(wù)：設(shè)備的工作目標、上電和氣源接通后的初始位置，具體的要求，均與原工作任務(wù)相同，不同之處為裝配的個數(shù)有人機界面給出，啟停操作和工作狀態(tài)指示，不通過按鈕指示燈盒操作指示，而是在觸摸屏上實現(xiàn)。5.3人機界面組態(tài)亞龍YL-239A自動生產(chǎn)線實訓裝置畫面效果圖如圖5-6所示：圖5-6觸摸屏畫面畫面中包含了如下方面的內(nèi)容：■狀態(tài)指示：通信狀態(tài)、運行、停止；■切換旋鈕：單機全線切換；■按鈕：啟動、停止；■數(shù)據(jù)輸入：加工件數(shù)設(shè)置■數(shù)據(jù)輸出顯示：加工完成件數(shù)下面列出了觸摸屏組態(tài)畫面各元件對應(yīng)PLC地址，如下表：表5-1觸摸屏組態(tài)畫面各元件對應(yīng)PLC地址啟動按鈕M5.0停止按鈕M5.1復位按鈕M5.2清零按鈕M5.3初始狀態(tài)M0.4運行標志M0.5復位標志M0.6塑料工件累計VW500金屬工件累計VW5021、創(chuàng)建工程點擊新建工程，在TPC類型中如果找不到““TPC7062KS”的話，則請選擇“TPC7062K”。2、定義數(shù)據(jù)對象根據(jù)前面給出的表1，定義數(shù)據(jù)對象，所有的數(shù)