項(xiàng)目五灌裝機(jī)電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試鄧景新課件

項(xiàng)目五灌裝機(jī)電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試2022年5月鄧景新1、了解灌裝機(jī)電氣控制系統(tǒng)工作原理和組成；2、能步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)的連接和高數(shù)脈沖編程；

3、能光電編碼器的原理和基本應(yīng)用；觀察與思考

液體灌裝機(jī)這是一套液體灌裝設(shè)備，通過傳送帶將灌裝瓶送入自動(dòng)灌裝機(jī)的限位機(jī)構(gòu)，然后打開液門，進(jìn)行灌液，灌液后關(guān)閉液門，送去進(jìn)行上蓋，這樣就完成了整個(gè)灌裝工作的一個(gè)工作循環(huán)過程。液體灌裝設(shè)備的灌裝瓶是如何來進(jìn)行定位呢？一般來說，可分為機(jī)械限位和電氣控制兩種方法，本項(xiàng)目中將介紹運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)和光電編碼器的控制進(jìn)行位置控制的方法。一、項(xiàng)目要求現(xiàn)要設(shè)計(jì)一臺(tái)小型飲料灌裝機(jī)（圖3-45），實(shí)現(xiàn)飲料的灌裝作業(yè)。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，傳送帶啟動(dòng)運(yùn)行，帶動(dòng)飲料瓶向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)飲料瓶到達(dá)灌裝口時(shí)傳送帶停止運(yùn)行，料倉口打開，飲料在重力作用下自然流出開始灌裝作業(yè)，灌裝完成后，料倉口關(guān)閉，傳送帶帶動(dòng)飲料瓶繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)按下停止按鈕完成此次灌裝后停止。當(dāng)遇到緊急狀況，按下急停按鈕系統(tǒng)立即停止。系統(tǒng)啟動(dòng)和停止使用觸摸屏控制，急停按鈕使用物理開關(guān)，在觸摸屏上顯示傳送帶當(dāng)前運(yùn)行的速度。小型飲料灌裝機(jī)二、項(xiàng)目準(zhǔn)備1、認(rèn)識(shí)步進(jìn)電機(jī)（1）步進(jìn)電機(jī)工作原理步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（稱為“步距角”），它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有累積誤差的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。下面以一臺(tái)最簡單的三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例，簡介步進(jìn)電機(jī)的工作原理。圖3-46是一臺(tái)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理圖。定子鐵心為凸極式，共有三對(duì)（六個(gè)）磁極，每兩個(gè)空間相對(duì)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(gè)齒，齒寬等于定子的極寬。圖3-46三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理圖當(dāng)A相控制繞組通電，其余兩相均不通電，電機(jī)內(nèi)建立以定子A相極為軸線的磁場(chǎng)。由于磁通具有力圖走磁阻最小路徑的特點(diǎn)，使轉(zhuǎn)子齒1、3的軸線與定子A相極軸線對(duì)齊，如圖3-46（a）所示。若A相控制繞組斷電、B相控制繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)子在反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用下，逆時(shí)針轉(zhuǎn)過30°，使轉(zhuǎn)子齒2、4的軸線與定子B相極軸線對(duì)齊，即轉(zhuǎn)子走了一步，如圖3-46（b）所示。若在斷開B相，使C相控制繞組通電，轉(zhuǎn)子逆時(shí)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(duì)齊，如圖3-46（c）所示。如此按A-B-C-A的順序輪流通電，轉(zhuǎn)子就會(huì)一步一步地按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。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(dòng)機(jī)按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。上述通電方式稱為三相單三拍。“三相”是指三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，“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(gè)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(yùn)行時(shí)，步距角為30°。顯然，這個(gè)角度太大，不能付諸實(shí)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(jìn)行，完成一個(gè)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(dāng)A、B兩相繞組同時(shí)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子齒的位置應(yīng)同時(shí)考慮到兩對(duì)定子極的作用，只有A相極和B相極對(duì)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°。目前打印機(jī)、繪圖儀、機(jī)械手等設(shè)備都以步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力核心。進(jìn)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(jìn)電動(dòng)機(jī)，其步距角可以做得很小。一般地說，步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)品都采用這種方法實(shí)現(xiàn)步距角的細(xì)分。2、認(rèn)識(shí)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合，也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口。驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一個(gè)有機(jī)的整體，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能是電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器二者配合所反映的綜合效果。圖3-47步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)要求：①能夠提供較快的電流上升和下降速度，使電流波形盡量接近矩形。具有供截止期間釋放電流流通的回路，以降低繞組兩端的反電動(dòng)勢(shì)，加快電流衰減。②具有較高韻功率及效率。圖3-48步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器實(shí)物步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為1.8度、三相為1.5度、五相的為0.72度。在沒有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則相數(shù)將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。3、認(rèn)識(shí)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個(gè)到幾千個(gè)都有）、輸出方式和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。編碼器如以信號(hào)原理來分，有增量型編碼器，絕對(duì)型編碼器。圖3-49編碼器實(shí)物編碼器以信號(hào)原理來分，有增量型編碼器，絕對(duì)型編碼器。增量型編碼器（旋轉(zhuǎn)型）工作原理：由一個(gè)中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D，每個(gè)正弦波相差90°相位差（相對(duì)于一個(gè)周波為360°），將C、D信號(hào)反向，疊加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90°，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。分辨率就是編碼器以每旋轉(zhuǎn)360°提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度100~10000線。如單相聯(lián)接，用于單方向計(jì)數(shù)，單方向測(cè)速。A.B兩相聯(lián)接，用于正反向計(jì)數(shù)、判斷正反向和測(cè)速。A、B、Z三相聯(lián)接，用于帶參考位修正的位置測(cè)量。A、A-，B、B-，Z、Z-連接，由于帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)的連接，電流對(duì)于電纜貢獻(xiàn)的電磁場(chǎng)為0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠(yuǎn)的距離。絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置是唯一的，它無需記憶，無需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)值編碼器，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光電碼盤各道刻線，以獲取唯一的編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過360°時(shí)，編碼又回到原點(diǎn)，這樣就不符合絕對(duì)編碼唯一的原則，這樣的編碼只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360°以內(nèi)的測(cè)量，稱為單圈絕對(duì)值編碼器。高速計(jì)數(shù)器是PLC的編程軟元件，相對(duì)于普通計(jì)數(shù)器，高速計(jì)數(shù)器用于頻率高于機(jī)內(nèi)掃描頻率的機(jī)外脈沖計(jì)數(shù)，由于計(jì)數(shù)信號(hào)頻率高，計(jì)數(shù)以中斷方式進(jìn)行，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值等于設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器的輸出接點(diǎn)立即工作。FX3UPLC內(nèi)置有21點(diǎn)高速計(jì)數(shù)器C235～C255，每一個(gè)高速計(jì)數(shù)器都規(guī)定了其功能和占用的輸入點(diǎn)。（1）高速計(jì)數(shù)器的功能分配如下：?C235～C245共11個(gè)高速計(jì)數(shù)器用作一相一計(jì)數(shù)輸入的高速計(jì)數(shù)，即每一計(jì)數(shù)器占用1點(diǎn)高速計(jì)數(shù)輸入點(diǎn)，計(jì)數(shù)方向可以是增序或者減序計(jì)數(shù)，取決于對(duì)應(yīng)的特殊輔助繼電器M8□□□的狀態(tài)。例如C245占用X002作為高速計(jì)數(shù)輸入點(diǎn)，當(dāng)對(duì)應(yīng)的特殊輔助繼電器M8245被置位時(shí)，作增序計(jì)數(shù)。C245還占用X003和X007分別作為該計(jì)數(shù)器的外部復(fù)位和置位輸入端。?C246～C250共5個(gè)高速計(jì)數(shù)器用作一相二計(jì)數(shù)輸入的高速計(jì)數(shù)，即每一計(jì)數(shù)器占用2點(diǎn)高速計(jì)數(shù)輸入，其中1點(diǎn)為增計(jì)數(shù)輸入，另一點(diǎn)為減計(jì)數(shù)輸入。例如C250占用X003作為增計(jì)數(shù)輸入，占用X004作為減計(jì)數(shù)輸入，另外占用X005作為外部復(fù)位輸入端，占用X007作為外部置位輸入端。同樣，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方向也可以通過編程對(duì)應(yīng)的特殊輔助繼電器M8□□□狀態(tài)指定。?C251～C255共5個(gè)高速計(jì)數(shù)器用作二相二計(jì)數(shù)輸入的高速計(jì)數(shù)，即每一計(jì)數(shù)器占用2點(diǎn)高速計(jì)數(shù)輸入，其中1點(diǎn)為A相計(jì)數(shù)輸入，另1點(diǎn)為與A相相位差90o的B相計(jì)數(shù)輸入。C251～C255的功能和占用的輸入點(diǎn)如表3-18所示。表3-18高速計(jì)數(shù)器占用的輸入點(diǎn)如前所述，分揀單元所使用的是具有A、B兩相90o相位差的通用型旋轉(zhuǎn)編碼器，且Z相脈沖信號(hào)沒有使用。由表4-14，可選用高速計(jì)數(shù)器C251。這時(shí)編碼器的A、B兩相脈沖輸出應(yīng)連接到X000和X001點(diǎn)。（2）每一個(gè)高速計(jì)數(shù)器都規(guī)定了不同的輸入點(diǎn)，但所有的高速計(jì)數(shù)器的輸入點(diǎn)都在X000～X007范圍內(nèi)，并且這些輸入點(diǎn)不能重復(fù)使用。例如使用了C251，因?yàn)閄000、X001被占用，所以規(guī)定為占用這兩個(gè)輸入點(diǎn)的其他高速計(jì)數(shù)器，例如C252、C254等都不能使用。如果外部高速計(jì)數(shù)源（旋轉(zhuǎn)編碼器輸出）已經(jīng)連接到PLC的輸入端，那末在程序中就可直接使用相對(duì)應(yīng)的高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。例如在圖3-50中，設(shè)定C255的設(shè)置值為100，當(dāng)C255的當(dāng)前值等于100時(shí)，計(jì)數(shù)器的輸出接點(diǎn)立即工作。從而控制相應(yīng)的輸出Y010為ON。由于是中斷方式計(jì)數(shù)，且當(dāng)前值等于預(yù)置值時(shí)，計(jì)數(shù)器會(huì)及時(shí)動(dòng)作，但實(shí)際輸出信號(hào)卻依賴于掃描周期。圖3-50高速計(jì)數(shù)器的編程示例5、認(rèn)識(shí)高速脈沖指令PLSY本項(xiàng)目中使用晶體管型輸出的PLC控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)而對(duì)傳送帶的運(yùn)行速度、距離及方向進(jìn)行控制，使用FX3U的脈沖輸出指令PLSY對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行簡單控制。PLSY指令的功能是以指定的頻率產(chǎn)生定量脈沖，指令格式如圖3-51所示：圖3-51PLSY指令格式其中：[S1?]：指定頻率。[S2?]：指定產(chǎn)生脈沖的數(shù)目。允許設(shè)定的脈沖數(shù)的范圍為：16位指令可設(shè)1～32767個(gè)脈沖，32位指令可設(shè)1～2147483647個(gè)脈沖。若指定脈沖數(shù)為“0”，則產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)不限定，即不斷發(fā)脈沖。[D?]：指定脈沖輸出的Y地址號(hào)。傳送帶運(yùn)動(dòng)距離、速度與方向的控制。運(yùn)動(dòng)距離與產(chǎn)生的脈沖數(shù)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分?jǐn)?shù)有關(guān)，本項(xiàng)目中設(shè)置的細(xì)分為1000PPR，即每轉(zhuǎn)1000脈沖。根據(jù)傳動(dòng)特點(diǎn)可計(jì)算1000個(gè)脈沖傳送帶運(yùn)行的距離x（mm），即可得到傳送帶運(yùn)行的脈沖當(dāng)量x/1000（mm），進(jìn)而可以根據(jù)需要運(yùn)行的距離計(jì)算得到需要發(fā)送的脈沖數(shù)量。運(yùn)行速度與指定頻率和脈沖當(dāng)量有關(guān)，若設(shè)定的脈沖頻率為y，則根據(jù)前面計(jì)算的脈沖當(dāng)量即可得到速度xy/1000(mm/s)，方向的控制根據(jù)y1的電平來確定，若高電平正轉(zhuǎn)，低電平則反轉(zhuǎn)。三、項(xiàng)目實(shí)施系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)（1）系統(tǒng)分析根據(jù)任務(wù)的描述，我們選用PLC作為控制器來控制飲料灌裝機(jī)的整體工作，傳動(dòng)帶的運(yùn)行使用精確度比較高的步進(jìn)電機(jī)，料倉口的開關(guān)使用兩位兩通液體電磁閥控制，通過位置傳感器進(jìn)行檢測(cè)飲料瓶是否到達(dá)灌裝位置，通過時(shí)間原則判斷是否灌滿飲料，使用光電編碼器測(cè)量傳送帶的運(yùn)行速度。根據(jù)上面的分析我們可以把任務(wù)用下面語言描述，并畫出系統(tǒng)框圖，如圖3-52所示。按下觸摸屏上的啟動(dòng)按鈕，PLC控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行并帶動(dòng)傳送帶上的飲料瓶運(yùn)行；當(dāng)?shù)竭_(dá)灌裝位置后，傳感器檢測(cè)到飲料瓶并把信號(hào)傳給PLC，PLC控制步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)行，同時(shí)控制電磁閥得電，料倉口打開，啟動(dòng)灌裝作業(yè)；延時(shí)5s鐘灌裝結(jié)束，PLC控制電磁閥失電，料倉口關(guān)閉，并控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。運(yùn)行過程中按下觸摸屏上的停止按鈕，本次灌裝作業(yè)完成之后系統(tǒng)停止運(yùn)行，即步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)行，料倉口關(guān)閉。當(dāng)運(yùn)行過程中遇到緊急情況，按下急停按鈕系統(tǒng)立刻停止工作，即步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)行，料倉口關(guān)閉，急停按鈕接入PLC，通過PLC進(jìn)行控制。因?yàn)橐刂撇竭M(jìn)電機(jī)，PLC選用了晶體管輸出，如果要控制接觸器需要用中間繼電器進(jìn)行中間轉(zhuǎn)換。圖3-52系統(tǒng)框圖（2）硬件配置選型本系統(tǒng)在YL-158GA1電氣控制技術(shù)實(shí)訓(xùn)考核裝置上主要使用的硬件包括PLC、標(biāo)準(zhǔn)恒壓源、中間繼電器、電磁閥、光電編碼器、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器位置傳感器等器件。為了配合設(shè)備使用我們用接觸器代替電磁閥，具體的選型如表3-19所示。表3-19硬件配置表①步科三相步進(jìn)電機(jī)3S57Q-04079選用的Kinco（步科）三相步進(jìn)電機(jī)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°，3S57Q-04079部分技術(shù)參數(shù)如表3-20所示。表3-203S57Q-04079部分技術(shù)參數(shù)不同的步進(jìn)電機(jī)的接線有所不同，3S57Q-04079接線圖如圖，3-53所示，三個(gè)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(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。圖3-533S57Q-04079的接線②步科驅(qū)動(dòng)器3M458在3M458驅(qū)動(dòng)器的側(cè)面連接端子中間有一個(gè)紅色的八位DIP功能設(shè)定開關(guān)，可以用來設(shè)定驅(qū)動(dòng)器的工作方式和工作參數(shù)，包括細(xì)分設(shè)置、靜態(tài)電流設(shè)置和運(yùn)行電流設(shè)置。圖3-54是該DIP開關(guān)功能劃分說明，表3-21和表3-22分別為細(xì)分設(shè)置表和電流設(shè)定表。圖3-543M458DIP開關(guān)功能劃分說明表3-21細(xì)分設(shè)置表表3-22輸出電流設(shè)置表本裝置中步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)組件的基本技術(shù)數(shù)據(jù)是：3S57Q-04079步進(jìn)電機(jī)步距角為1.8度，即在無細(xì)分的條件下200個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈（通過驅(qū)動(dòng)器設(shè)置細(xì)分精度最高可以達(dá)到10000個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈）。驅(qū)動(dòng)器細(xì)分設(shè)置為10000步/轉(zhuǎn)，則直線運(yùn)動(dòng)組件的同步輪齒距為5mm，共12個(gè)齒，旋轉(zhuǎn)一周搬運(yùn)機(jī)械手位移60mm。即每步機(jī)械手位移0.006mm；電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流設(shè)為5.2A，靜態(tài)鎖定方式為靜態(tài)半流，控制信號(hào)為24V電源時(shí)需接2K歐姆限流電阻，接線如圖3-55所示。圖3-553M458的接線③光電編碼器HTB4808該編碼器安裝在絲杠導(dǎo)軌的左側(cè)（圖3-56），它具有A、B兩相90o相位差的通用型旋轉(zhuǎn)編碼器，用于計(jì)算小車在絲桿上的位置。該旋轉(zhuǎn)編碼器的三相脈沖采用互補(bǔ)輸出，輸出脈沖為1000P/R，工作電源DC12～24V。本項(xiàng)目中可以不使用Z相脈沖，A、B兩相輸出端直接連接到FX3UPLC的高速計(jì)數(shù)器輸入端。圖3-56編碼器安裝2、圖3-56編碼器安裝電氣設(shè)計(jì)與安裝（1）I/O地址分配表表3-23I/O地址分配表（2）電氣原理圖系統(tǒng)使用了2個(gè)傳感器（一個(gè)光電編碼器連接到PLC的X0、X1和X2，一個(gè)位置開關(guān)連接到X6）以及一個(gè)接觸器（連接到Y(jié)2），步進(jìn)電機(jī)的脈沖和方向控制連接到Y(jié)0和Y1，三個(gè)按鈕（啟動(dòng)按鈕和停止按鈕和急停按鈕）。主電路由一個(gè)電動(dòng)機(jī)（用接觸器控制電機(jī)模擬灌裝電磁閥的關(guān)閉，此部分省略原理圖）和步進(jìn)電機(jī)的接線圖構(gòu)成，PLC控制電路圖如圖3-57所示。圖3-57PLC控制電路安裝步進(jìn)電機(jī)，必須嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明的要求進(jìn)行。步進(jìn)電機(jī)是一精密裝置，安裝時(shí)注意不要敲打它的軸端，更千萬不要拆卸電機(jī)。本項(xiàng)目用絲杠導(dǎo)軌小車模擬傳輸帶，金屬塊模擬飲料瓶，中間電感傳感器模擬灌裝位置，如圖3-58所示。圖3-58模擬灌裝傳輸帶3、軟件組態(tài)設(shè)計(jì)當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，傳送帶啟動(dòng)運(yùn)行，帶動(dòng)飲料瓶向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)飲料瓶到達(dá)灌裝口時(shí)傳送帶停止運(yùn)行，料倉口打開，飲料在重力作用下自然流出開始灌裝作業(yè)，灌裝完成后，料倉口關(guān)閉，傳送帶帶動(dòng)飲料瓶繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)按下停止按鈕完成此次灌裝后停止。當(dāng)遇到緊急狀況，按下急停按鈕系統(tǒng)立即停止。系統(tǒng)啟動(dòng)和停止使用觸摸屏控制，急停按鈕使用物理開關(guān)，在觸摸屏上顯示傳送帶當(dāng)前運(yùn)行的速度。程序框圖如圖3-59所示。圖3-59程序流程圖本項(xiàng)目中，程序編寫主要重點(diǎn)是步進(jìn)電機(jī)的控制，包括步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)、停止及位置、速度、方向的控制。需要控制步進(jìn)電機(jī)在指定位置停止并進(jìn)行灌裝。（1）PLC測(cè)試程序設(shè)計(jì)利用編碼器的反饋測(cè)量傳送帶運(yùn)行的位置及速度，需知道編碼器的脈沖當(dāng)量，脈沖當(dāng)量測(cè)量的方法可通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試方法如圖3-60所示。圖3-60脈沖當(dāng)量測(cè)試方法運(yùn)行PLC程序，并置于監(jiān)控方式。在傳送帶初始位置處放入工件，按啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)運(yùn)行。工件被傳送到一段較長的距離后，按下停止按鈕停止運(yùn)行。觀察監(jiān)控界面上C251的讀數(shù)，將此值填寫到表3-24的“高速計(jì)數(shù)脈沖數(shù)”一欄中。然后在傳送帶上測(cè)量工件移動(dòng)的距離，把測(cè)量值填寫到表中“工件移動(dòng)距離”一欄中；把監(jiān)控界面上觀察到的高速計(jì)數(shù)脈沖值，填寫到“高速計(jì)數(shù)脈沖數(shù)”一欄中，則脈沖當(dāng)量μ計(jì)算值=工件移動(dòng)距離/高速計(jì)數(shù)脈沖數(shù)，填寫到相應(yīng)欄目中。表3-24脈沖當(dāng)量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)重新把工件放到進(jìn)料口中心處，按下啟動(dòng)按鈕即進(jìn)行第二次測(cè)試。進(jìn)行三次測(cè)試后，求出脈沖當(dāng)量μ平均值為：μ=（μ1+μ2+μ3）/3。通過編碼器反饋的脈沖數(shù)x，可測(cè)得傳送帶位置為μx，同時(shí)可根據(jù)脈沖數(shù)增量獲得傳送帶速度。（2）觸摸屏組態(tài)設(shè)計(jì)觸摸屏主要由啟動(dòng)和停止按鈕、當(dāng)前運(yùn)行速度顯示、預(yù)設(shè)速度輸入框、當(dāng)前灌裝個(gè)數(shù)，預(yù)灌裝個(gè)數(shù)組成。組態(tài)運(yùn)行界面如圖3-61所示。圖3-61觸摸屏組態(tài)界面觸摸屏變量與PLC變量的關(guān)系如表3-25所示。表3-25觸摸屏與PLC連接地址分配表

（3）PLC程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)啟動(dòng)與停止：按下啟動(dòng)按鈕SB1或觸摸屏上的啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)；按下停止按鈕SB2或觸摸屏上的啟停止按鈕，系統(tǒng)在完成本次循環(huán)后停止工作。程序中M100為啟動(dòng)信號(hào)，M101為停止信號(hào)，如圖3-62所示。當(dāng)前位置的計(jì)算如圖3-63所示，其中D10中存放的是編碼器的脈沖當(dāng)量，C251為當(dāng)前編碼器的脈沖數(shù)，D100存放當(dāng)前位置。圖3-63當(dāng)前位置的計(jì)算當(dāng)前速度的計(jì)算如圖3-64所示，利用M8012這個(gè)100毫秒脈沖發(fā)生器，進(jìn)行速度計(jì)算，最后結(jié)果存放于D102中，可供觸摸屏讀取。圖3-64當(dāng)前速度的計(jì)算在本項(xiàng)目中，飲料瓶的定位利用了傳感器信號(hào)，該定位方法具有簡單的特點(diǎn)，但是定位精度比較差，讀者可以嘗試?yán)镁幋a器返回的脈沖數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)飲料瓶的精確定位。傳送帶當(dāng)前速度計(jì)算時(shí)，使用了100ms脈沖發(fā)生器，但是這樣會(huì)產(chǎn)生誤差，我們也可以使用定時(shí)中斷實(shí)現(xiàn)。讀者可自行練習(xí)。4、整體調(diào)試在完成項(xiàng)目電氣系統(tǒng)安裝和軟件設(shè)計(jì)后，開始調(diào)試，分為通電前調(diào)試和通電后調(diào)試，通電調(diào)試時(shí)可只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實(shí)際負(fù)載等逐步進(jìn)行調(diào)試。具體要求見表3-26所示。通電時(shí)，必須征得指導(dǎo)老師同意，在指導(dǎo)老師的監(jiān)護(hù)下進(jìn)行通電測(cè)試。表3-26系統(tǒng)調(diào)試要求四、項(xiàng)目拓展高速計(jì)數(shù)器由于中斷方式計(jì)數(shù)，且當(dāng)前值=預(yù)置值時(shí)，計(jì)數(shù)器會(huì)及時(shí)動(dòng)作，但實(shí)際輸出信號(hào)卻依賴于掃描周期。可以用比較的方式，解決高速計(jì)數(shù)器的各個(gè)不同數(shù)值時(shí)的執(zhí)行結(jié)果。如果希望計(jì)數(shù)器動(dòng)作時(shí)就立即輸出信號(hào)，就要