滑塊厚度綜合檢測平臺控制系統(tǒng)軟件部分論文

1、<p><b>　　目次</b></p><p><b>　　1、緒論3</b></p><p>　　1.1 選題背景及意義3</p><p>　　1．2 國內(nèi)外的應用現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3本文的主要工作4</p><p>　　2 滑塊厚度檢測

2、系統(tǒng)的整體結構5</p><p><b>　　2．1檢測對象5</b></p><p>　　2．2 測量傳動機構5</p><p>　　2．3 滑塊的檢測原理6</p><p><b>　　2．4分類機構7</b></p><p>　　3 檢測平臺的控制系統(tǒng)設計

3、8</p><p>　　3．1控制系統(tǒng)的工藝要求8</p><p>　　3．2系統(tǒng)的控制要求9</p><p>　　3．3控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配9</p><p>　　3．4 PLC系統(tǒng)的選型11</p><p>　　3．5控制系統(tǒng)的硬件組成11</p><p>　　3.6 控制

4、系統(tǒng)與上位機的通信接口12</p><p>　　4 控制系統(tǒng)的軟件設計13</p><p>　　4．1上位機軟件13</p><p>　　4．2 PLC控制軟件15</p><p>　　4．2．1 PLC主控軟件設計15</p><p>　　4．2．2步進電機的開環(huán)運動控制16</p>&l

5、t;p>　　4．2．2．1 前級驅(qū)動步進電機的輸出特性16</p><p>　　4.2.2.2 前級驅(qū)動部分步進電機驅(qū)動器的特性16</p><p>　　4.2.2.3 分類步進電機的矩頻特性17</p><p>　　4.2.2.4 分類步進電機控制器特性18</p><p>　　4．2．2．5 PLC對步進電機的控制方法18

6、</p><p>　　4．２．３　PLC與工控機的通信設計23</p><p>　　4．２．４　PLC控制軟件的功能設計25</p><p>　　4.2.4.1主程序 Main25</p><p>　　4.2.4.2 初始化程序 Initial26</p><p>　　4.2.4.3分類子程序Micro_SOR

7、T26</p><p>　　4.2.4.4 Run_Motor127</p><p>　　4.2.4.5 Stop_Motor127</p><p>　　4.2.4.6 報警程序Alarm28</p><p>　　4.2.4.7 自啟動子程序Reset28</p><p>　　5 系統(tǒng)的可靠性設計29&l

8、t;/p><p>　　5.1 系統(tǒng)接地29</p><p>　　5.2 接近開關29</p><p>　　5.2.1接近開關的主要功能29</p><p>　　5.2.2 接近開關的定位精度30</p><p>　　5.3 PLC的輸出端保護31</p><p>　　5.4 SSR及電機的

9、保護31</p><p>　　5.5分類口分布的優(yōu)化設計31</p><p>　　5.6 軟件的優(yōu)化設計32</p><p>　　5.7 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)32</p><p>　　6 全文總結33</p><p><b>　　結論34</b></p><p><

10、b>　　致謝35</b></p><p><b>　　參考文獻36</b></p><p><b>　　1、緒論</b></p><p>　　1.1 選題背景及意義</p><p>　　滑塊是空氣壓縮機及空調(diào)中的一個關鍵性部件，其幾何尺寸、表面粗糙度、形位公差等精度的高低，嚴重

11、影響空調(diào)制冷制熱效果的好壞。如今隨著市場對空調(diào)及空氣壓縮機需求的擴大，對滑塊的需求量也越來越大，精度要求也越來越高。目前，在加工生產(chǎn)后，主要依靠人工檢測的方法，對滑塊是否合格進行檢驗。由于檢測精度很高，人工檢測的方法存在檢測速度慢、效率低、人為因素影響大等問題，檢測成為制約生產(chǎn)的關鍵性一環(huán)。為此，研制了這套滑塊自動化檢測系統(tǒng)。</p><p>　　1．2 國內(nèi)外的應用現(xiàn)狀</p><p>

12、　　可編程控制器(PLC)是一種專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的數(shù)字運算電子系統(tǒng)，它將計算機技術、自動控制技術和通訊技術融為一體，成為實現(xiàn)單機、車間、工廠自動化的核心設備。PLC的控制功能由簡單的邏輯控制、順序控制發(fā)展為復雜的連續(xù)控制和過程控制，并將微機的數(shù)據(jù)處理能力強和網(wǎng)絡通信能力也集成在一起，成為自動化領域的三大技術支柱(PLC、機器人、CAD/CAM)之一[1]。</p><p>　　隨著微電子技術的發(fā)展，PLC

13、的功能更加完善和豐富，但成本卻在下降。目前在國內(nèi)外，PLC已廣泛應用于鋼鐵、采礦、建筑、石油、化工、電力、機械制造、汽車、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)[16]。</p><p>　　在工業(yè)自動化應用方面，廣泛使用PLC實現(xiàn)運動控制、過程控制、順序控制、數(shù)據(jù)處理和與其它智能控制設備組成分布式控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡。在現(xiàn)場控制領域，PLC以其抗干擾能力強、可靠性高、結構簡單和通用性強的特點，廣泛用于實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。<

14、;/p><p>　　在機電系統(tǒng)中，PLC作為底層控制命令的執(zhí)行者，執(zhí)行管理層的命令。尤其是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，控制驅(qū)動系統(tǒng)比如：電機控制，具有控制精確性高、使用方便的優(yōu)點。例如：有的使用PLC對機床主軸實現(xiàn)脈動定位控制，實質(zhì)是對電動機進行脈動控制。通過使電動機的轉速穩(wěn)定在一個較低的平均速度下實現(xiàn)主軸定位，大大提高了定位系統(tǒng)的可靠性，取得很好的定位效果[19]。有的以交流異步電動機的PLC邏輯控制、位置控制、過程控制、變

15、頻控制、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信的典型應用實例，闡述了PLC在交流異步電動機自動化控制領域的廣泛應用和重要作用[20]。有的使用PLC對三相異步電機進行控制，提高了可靠性，減小了控制電路的體積[21]。</p><p>　　還有很多文章是基于PLC的計算機集散控制系統(tǒng)[22]。計算機集散控制系統(tǒng)(簡稱DCS)，DCS以其分散控制、集中監(jiān)控的獨特優(yōu)勢迅速得到了企業(yè)界的認可，并得以大規(guī)模的推廣應用。DCS采用分級遞階結構，

16、即從系統(tǒng)工程出發(fā)，考慮功能分散、危險分散、提高可靠性、強化系統(tǒng)應用靈活性、減少設備的復雜性與投資成本。尤其在一些流程工業(yè)復雜控制對象的控制中，計算機集散控制系統(tǒng)的作用十分明顯。利用PLC構成集散控制系統(tǒng)，將計算機管理能力強的優(yōu)點與PLC成本低、控制功能強的特點結合起來，取得了良好的效果。</p><p>　　將PLC應用于生產(chǎn)過程的監(jiān)控，也是PLC的重要應用之一[23]。運用計算機控制技術與PLC和回路調(diào)節(jié)器相配

17、合，按照工藝流程的要求，對整個生產(chǎn)線中的各種電機、閥門等開關和溫度、壓力、液位等模擬量進行檢測控制。用計算機對生產(chǎn)工序進行自動監(jiān)控和管理提高了企業(yè)的生產(chǎn)管理水平和競爭能力。</p><p>　　在本項目中，PLC作為直接的控制命令執(zhí)行者，不但要對系統(tǒng)運行過程中的各種狀態(tài)進行檢測，還要精確控制后級分類機構電機的輸出相位。因此、這就需要對PLC的輸出進行編程。在Simens公司生產(chǎn)的S7-200系列小型PLC中，專門

18、集成了針對步進電機的控制方式——PTO（高速脈沖輸出）。這樣，只需要用戶軟件編程就實現(xiàn)了對步進電機的精確控制，大大簡化硬件電路的構成[24]。</p><p>　　1.3本文的主要工作</p><p>　　依據(jù)滑塊厚度檢測的工藝和檢測方法，本文主要在以下幾個方面展開了工作：</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的控制功能要求設計控制系統(tǒng)的總體方案，并對其可行性進行分析并論證

19、；</p><p>　　設計控制系統(tǒng)的硬件電路，并分析硬件的可靠性和安全性；</p><p>　　設計和編制控制系統(tǒng)的軟件，并通過現(xiàn)場調(diào)試證明軟件設計的合理性和完善性；</p><p>　　定義完善的PLC與上位機的通信協(xié)議，并在調(diào)試種對其完整性和合理性進行分析驗證；</p><p>　　對步進電機的性能進行分析，設計較為合理的步進電機控制方

20、案。</p><p>　　2 滑塊厚度檢測系統(tǒng)的整體結構</p><p><b>　　2．1檢測對象</b></p><p>　　滑塊是空調(diào)和空氣壓縮機中的一個關鍵部件。本系統(tǒng)所要檢測的對象——滑塊的正面形狀如圖2.1所示：</p><p><b>　　圖2.1 滑塊</b></p>

21、<p>　　滑塊在檢測過程中主要檢測滑塊的厚度、兩表面的平行差等參量。經(jīng)研究討論設計為檢測每一表面的兩對角線上三個點作為判定依據(jù)，計算滑塊是否合格，并根據(jù)厚度、平行差是否超限分為七類（詳細分類見4.2.2）。對滑塊的平面度和厚度檢測有一定要求，測量精度較高，測量分辨率要求達到0.1μm。測量傳感器采用密封式光柵位移傳感器，測量精度達到0.025μm，滿足測量精度的要求。</p><p>　　其幾何尺寸

22、如圖2.2所示：</p><p>　　圖2.2 滑塊的幾何尺寸</p><p>　　2．2 測量傳動機構</p><p>　　測量傳動機構主要有測量平臺和傳動機構組成。其整體結構如圖2.3所示。機械結構是整個檢測平臺的基體。圖2.3中，1是測量傳感器安裝位置；2是傳動輪；3是出料口。測量平臺是整個測量用的定位基準面。傳動機構采用同步齒形帶與相應類型的帶輪配合，并在齒

23、槽中套接滑塊外夾具固定滑塊完成滑塊在流水線上的測量傳送。在測量完畢后，在出料口，由于滑塊的自身重力，而脫離夾具，并由滑道傳送至分類機構。夾具布滿整個工作導軌，并隨傳動帶循環(huán)運動，滑塊從入料口進入傳送軌道，在某一時刻必定有一夾具與之配合。</p><p>　　圖2.3 測量傳動機構</p><p>　　2．3 滑塊的檢測原理</p><p>　　測量平臺分為上下兩層，

24、滑塊隨傳送帶運動，分別檢測其上下表面。測量平臺是滑塊幾何量測量的基準，為避免測量平臺的精度引入測量誤差，測量平臺的表面加工精度遠高于滑塊的表面要求精度?；瑝K的檢測原理如下：</p><p>　　圖2.4 滑塊的檢測原理</p><p>　　滑塊測量過程中，滑塊相對于工作臺以速度V作滑動運動。為保證傳送過程中的平穩(wěn)性，避免傳動機構的振動引入附加的測量誤差，造成測量結果的失真。傳動裝置采用同步

25、帶傳送，并在測量傳感器前加裝加緊裝置，避免傳送帶的跳動引入額外的測量誤差，從而大大減少了傳動機構對測量過程的影響?；瑝K的每一表面要測量兩對角線上五個點（中心交叉處可看作一個）。因此,滑塊在運動中不但要做Ф1度旋轉，還要翻轉180度。在測量平臺上刻畫合適的曲線使滑塊完成旋轉Ф1角度（見其他人的論文）。</p><p>　　滑塊的180度翻轉，則通過設計流水線的空間結構來實現(xiàn)。如圖2.4所示，滑塊隨傳送帶運動到下面的

26、測量平臺時，剛好翻轉了180度。</p><p><b>　　2．4分類機構</b></p><p>　　滑塊通過一個滑道傳送至分類機構。分類機構是帶開口的勻質(zhì)圓盤，可繞其中心軸轉動，在開口槽的兩側沿圓周方向均勻分布7個出口。在圓盤中心處安裝吸力電磁鐵。在圓盤開口處連接分類滑道，每一個滑道裝有一個接近開關（記為分類完成信號），共有七個。</p><

27、p>　　分類機構由PLC依據(jù)接收到的分類信息控制步進電機旋轉相應的角度，將滑塊分類出去。PLC對分類電機的控制是通過PTO（高速脈沖串輸出）的方式。PTO方式中，可輸出多個脈沖串，并允許脈沖串排隊，以形成管線。依據(jù)管線的實現(xiàn)方式分為單段管線和多段管線。本系統(tǒng)中采用多段管線的方式，通過在變量存儲區(qū)建立包絡表的方式，控制輸出脈沖的周期和脈沖數(shù)，從而達到對步進電機的速度和轉動角度精確控制的目的。其結構如圖2.5所示。</p>

28、<p>　　在分類的過程中，PLC通過對安裝在系統(tǒng)中的感應開關來判斷分類過程中的各種狀態(tài)。如：滑塊到達、定位信號、分類完成等等。如果發(fā)現(xiàn)非正常狀態(tài)，則向工控機發(fā)出相應的報警信號告知工作人員，以方便排除故障。</p><p><b>　　圖2.5 分類機構</b></p><p>　　3 檢測平臺的控制系統(tǒng)設計</p><p>　

29、　滑塊厚度綜合檢測平臺主要由自動檢測平臺、分類機構和控制部分三部分組成。本系統(tǒng)是基于微機-PLC模式構成的一個集散控制系統(tǒng)。一般來說，集散控制系統(tǒng)可分為三層。頂層是管理層，其任務是實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的管理工作。中間層為集中監(jiān)控層，其任務是實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的監(jiān)視、控制、調(diào)度等工作。底層是分散執(zhí)行層。其任務是完成局部的控制工作。在本系統(tǒng)中，工控機作為監(jiān)控管理層承擔了頂層和中間層的任務；PLC作為控制執(zhí)行層，承擔底層控制任務。工控機把管理決策、控制

30、任務、控制參數(shù)和調(diào)度命令通過通信電纜傳送給控制層——PLC，PLC也要通過電纜把控制過程的參數(shù)、控制進程和控制數(shù)據(jù)傳送給管理層。整個系統(tǒng)的功能框圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖3.1 控制系統(tǒng)功能框圖</p><p>　　3．1控制系統(tǒng)的工藝要求</p><p>　　由前面測量原理所述，滑塊在工作臺上要完成旋轉、翻轉，而這些通過設計滑塊的導軌曲線來實現(xiàn)（詳

31、細設計見其他人的論文）。因此，控制系統(tǒng)主要完成驅(qū)動電機的速度的控制和調(diào)節(jié)。對于步進電機來說，改變輸出脈沖的頻率就可以完成。輸出頻率受電機的輸出轉矩和傳感器檢測精度的限制，需要在調(diào)試過程中加以確定（見4.2.2）。</p><p>　　滑塊的分類依靠分類電機輸出不同的相位來區(qū)分，其分類號由上位機給出。因此，要精確控制電機的輸出脈沖數(shù)目以及頻率。脈沖數(shù)目關系到輸出的角度；頻率的大小關系到分類的速度。主要考慮選用合適的

32、頻率使電機能夠在不失步的情況下，頻率最大，也就是分類最快是系統(tǒng)設計的重點。同樣需要調(diào)試過程中確定。</p><p>　　3．2系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　為使整個系統(tǒng)完成滑塊的檢測、傳送和正確分類，要求系統(tǒng)應具有如下功能：</p><p>　　(1)能確保滑塊在流水線上穩(wěn)定傳送，保證滑塊按進入系統(tǒng)的先后形成的隊列傳送，并且要充分保證隊列的有序性和完整性。&l

33、t;/p><p>　　(2)前級傳動機構的速度不應快于后級分類機構，且至少應保證在分類機構沒有完成分類時，沒有滑塊進入分類機構。</p><p>　　(3)保證分類機構能夠自動復位，當步進電機失步時，分類機構能夠自動復位。</p><p>　　(4)當出現(xiàn)有多于一個滑塊進入分類機構時，要告知工作人員系統(tǒng)故障，同時，能判斷分類電機的工作是否正常，輸出角位移是否正確。<

34、;/p><p>　　(5)系統(tǒng)應有一定的容錯能力，當出現(xiàn)一般性錯誤時，系統(tǒng)能夠自我修復，不影響系統(tǒng)的正常工作。當出現(xiàn)嚴重錯誤時，能夠提示錯誤的可能種類或者故障的大致方位。</p><p>　　(6)滑塊的檢測速度至少應達到3s/個，每天至少要檢測1萬片。</p><p>　　3．3控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配</p><p>　　控制系統(tǒng)的輸入和

35、輸出信號的名稱、代碼及地址編號如表I所示。當有輸入信號時為1，無信號輸入時為0。</p><p><b>　　表I 輸入輸出分配</b></p><p>　　3．4 PLC系統(tǒng)的選型</p><p>　　由前述分析可以看出，系統(tǒng)共有開關量輸入18個、高速脈沖輸出2個、其他輸出11個。如果選用CPU224，則必須擴展輸入模塊?？紤]到控制系統(tǒng)的程序

36、較復雜、需要存儲空間較大。而且，市場價格CPU224（選用CPU224和擴展模塊的價格）與CPU226相差不大，況且考慮到本系統(tǒng)只是厚度檢測，還要高度、平行度等檢測系統(tǒng)，構成網(wǎng)絡化檢測系統(tǒng)是一個發(fā)展趨勢。選有兩個通信口的CPU226更加合理。</p><p>　　3．5控制系統(tǒng)的硬件組成</p><p>　　滑塊厚度檢測系統(tǒng)的控制系統(tǒng)硬件采用微機-PLC模式，工控機是整個控制系統(tǒng)的核心，完

37、成檢測數(shù)據(jù)采集、計算、控制處理檢測過程中的各種問題和提供人機交互的界面；PLC是底層的控制執(zhí)行核心，驅(qū)動執(zhí)行機構完成各種控制命令。他們之間的接口就是通信協(xié)議。因此，制定完善、詳細的通信協(xié)議不管是調(diào)試、還是系統(tǒng)的運行，在整個控制系統(tǒng)中是很重要的。整個控制系統(tǒng)執(zhí)行核心是PLC，其電路原理圖如圖3.3所示。PLC的輸入開關量主要是接近開關，PLC通過安裝在系統(tǒng)各部分的接近開關判斷系統(tǒng)的狀態(tài)，并做出處理。對電機的控制通過步進電機驅(qū)動器完成，PL

38、C提供步進電機運行脈沖和方向，通過其高速脈沖輸出口實現(xiàn)對步進電機的控制。報警電路采用聲光報警的方式，蜂鳴器可以直接由PLC驅(qū)動，報警燈則是發(fā)光二極管串接電阻實現(xiàn)。由于電磁鐵要求220AC驅(qū)動，對電磁鐵的控制通過固態(tài)繼電器實現(xiàn)。PLC與上位機的通信通過PC/PPI電纜連接。</p><p>　　控制系統(tǒng)電路連接如圖3.2所示：</p><p>　　圖3.2 試驗連接電路</p>

39、<p>　　其硬件電路原理如圖3.3所示：</p><p>　　圖3.3 系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　3.6 控制系統(tǒng)與上位機的通信接口</p><p>　　控制系統(tǒng)與上位機的通信主要通過PLC的通信口實現(xiàn)。由于PLC的通信口采用的是RS-485標準，而工控機的串行口是RS-232標準，因此要使用RS-232/PPI多主站電纜連接。RS-232/

40、PPI多主站電纜支持1200b至115.2k的波特率。本系統(tǒng)采用的PC/PPI電纜只支持9600bps的波特率（詳見4.2.3）。</p><p>　　4 控制系統(tǒng)的軟件設計</p><p><b>　　4．1上位機軟件</b></p><p>　　上位機軟件完成滑塊檢測傳感器的檢測和數(shù)據(jù)處理，并給出滑塊的分類。上位機是整個檢測系統(tǒng)的管理核心

41、，直接與用戶進行交流。它能夠完成參數(shù)設定、狀態(tài)顯示、控制系統(tǒng)運行等功能。上位機軟件采用面向?qū)ο蟮膚indows應用程序，用Bland C++編譯器編寫，具有精美的人機交互界面和多級菜單設計，操作十分簡單?？稍趙indows 98/2000/xp下運行，具有很好的可擴充性、可維護性和可靠性。</p><p>　　整個軟件分為三個子功能：滑塊標定、檢測和參數(shù)瀏覽，其界面如圖4.1----圖4.3所示。</p&g

42、t;<p>　　圖4.1 滑塊檢測系統(tǒng)標定界面</p><p>　　在標定界面中，可以完成滑塊標準塊的檢測，并將其值作為標準值。在正常檢測過程中，通過與標準值的比對，以判斷滑塊是否合格?；瑝K的檢測采用相對測量的方法，傳感器本身有一個懸空值，滑塊的厚度等于檢測值與相對量之和。每次檢測前，都要對系統(tǒng)進行標定，以獲得標準值。同時，這樣可以減少一由于傳感器觸頭磨損帶來的累積誤差。傳感器的測頭使用過一段時間后

43、，就要更換。</p><p>　　圖4.2 滑塊檢測系統(tǒng)檢測界面</p><p>　　在檢測界面中，實時顯示了當前檢測滑塊（剛檢測完成但是還沒有完成分類）的參數(shù)，如：厚度、平行差和分類值。在右邊的欄目里，記錄了各個分類口的歷史數(shù)據(jù)——滑塊的數(shù)量。右上角的統(tǒng)計功能可以統(tǒng)計所檢測的滑塊概率分布，即每一種滑塊在整個分類滑塊中比重。同過這些數(shù)據(jù)可以顯示所生產(chǎn)的滑塊在哪些方面存在問題，以此改進生產(chǎn)工

44、藝。</p><p>　　圖4.3 滑塊檢測系統(tǒng)參數(shù)瀏覽界面</p><p>　　在參數(shù)瀏覽界面，顯示了系統(tǒng)的初始狀態(tài)、當前工作人員的信息。在使用過程中，為了避免多用戶使用過程中，對系統(tǒng)的設定的非故意更改造成系統(tǒng)工作故障。軟件設計為多權限設計，管理員擁有最高權限，可以更改初始設定、系統(tǒng)的通信設置、運行速度控制等，適合對系統(tǒng)具有很深的了解的工作人員。標準用戶權限則只能夠檢測和瀏覽參數(shù)的功能，

45、適合普通的工作人員。這樣，增強了系統(tǒng)的安全性和方便性。</p><p>　　4．2 PLC控制軟件</p><p>　　PLC控制軟件采用STEP7-Micro/WIN32編程軟件編寫。STEP7-Micro/WIN32編程軟件是基于Windows的應用軟件，由西門子公司專門為S7-200系列可編程控制器設計開發(fā)。它功能強大，主要為用戶開發(fā)程序使用，同時也可以實時監(jiān)控程序的執(zhí)行狀態(tài)。上位機

46、軟件和PLC控制軟件通過定義統(tǒng)一的通信協(xié)議完成雙方的信息交換、狀態(tài)指示等。</p><p>　　4．2．1 PLC主控軟件設計</p><p>　　PLC控制軟件采用模塊化設計，將主要的功能劃分為幾個子程序。這樣不但提高了程序的執(zhí)行效率，而且便于修改和擴充，易于升級。</p><p>　　PLC控制軟件結構上可分為主程序Main、正常分類程序Micro_Sort、自

47、動復位程Reset、初始化程序Inistall和錯誤及故障報警程序Alarm等。各子程序統(tǒng)一由主程序依據(jù)工控機或外部命令決定其是否被調(diào)用。</p><p>　　系統(tǒng)上電后，首先調(diào)用初始化程序完成對整個系統(tǒng)的初始化及各感應開關的掃描，并依此判斷系統(tǒng)狀態(tài)是否正常。如否，則向工控及發(fā)出初始化失敗信息，并等待操作人員處理；如正常，則在初始化完成后，向工控機發(fā)出準備就緒信號，工控機收到后，啟動系統(tǒng)工作。</p>

48、<p>　　工作過程中，PLC不斷掃描各感應開關，監(jiān)控整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，當有滑塊到達分類機構依據(jù)工控機發(fā)出的分類信號，控制分類機構將滑塊分類出去。由于多個分類的存在，可能出現(xiàn)因電機失步而導致誤分類。因此，在彈出滑塊后，PLC要依據(jù)分類信息和收到的分類完成信號，判斷他們是否一致。如一致，則表明分類正確；否則應報警，告知分類錯誤，同時中止系統(tǒng)的運行。</p><p>　　4．2．2步進電機的開環(huán)運動控

49、制</p><p>　　4．2．2．1 前級驅(qū)動步進電機的輸出特性</p><p>　　在本系統(tǒng)中，在前級驅(qū)動部分主要使用了四通公司的86BYG250C這種步進電機作為整個測量傳動部分的動力來源。其矩頻特性如圖4.4所示：</p><p>　　圖4.4 前級驅(qū)動步進電機的矩頻特性</p><p>　　由機械部分的計算可知，傳動部分需要的力矩為

50、4.6N*m（詳細計算見其他人論文），傳動級減速器的減速比為1/10，安全系數(shù)為5。因此，對應的電機運行的上限頻率為5k左右。</p><p>　　4.2.2.2 前級驅(qū)動部分步進電機驅(qū)動器的特性</p><p>　　本系統(tǒng)前級驅(qū)動部分采用的驅(qū)動器為四通的20806N-D。本驅(qū)動器在繼承四通電機公司以往驅(qū)動器細分技術的基礎上首次引入了全新的動態(tài)智能電流控制技術，從而大大改善了電機電流的控制

51、精度，進一步降低了力矩的脈動，提高了細分的精度，并且可以將電機的損耗降低30%，達到減小電機溫升的效果。并具有更寬的電壓電流范圍可以滿足更多的應用場合；通過動態(tài)智能控制模式可以根據(jù)實際的運行工況尋得最優(yōu)的控制方式。其接線方式采用共陰極接法，如圖4.5所示：</p><p>　　圖4.5 前級驅(qū)動器接線</p><p>　　驅(qū)動器的細分設定為16細分，工作電流6.2A。其脈沖由PLC的Q0.

52、0提供，方向固定，24VDC供電。電機的運行頻率需要在試驗中調(diào)節(jié)。</p><p>　　4.2.2.3 分類步進電機的矩頻特性</p><p>　　分類步進電機采用四通公司的56BYG250作為分類機構的動力源，其矩頻特性如圖4.6所示。</p><p>　　圖4.6分類步進電機的矩頻特性</p><p>　　分類步進電機的矩頻特性關系到輸入

53、脈沖的頻率和系統(tǒng)對電機輸出力矩的要求。輸入脈沖的頻率越高，電機的分類時間越少。同時，其輸出力矩就越小。因此，在控制中要充分考慮分類時間與輸出力矩之間的平衡。由本系統(tǒng)機械設計部分的要求，知所需輸出力矩為0.473N*m，安全系數(shù)5，電機減速器的減速比1/5，對應步進電機的上限工作頻率為4k。</p><p>　　4.2.2.4 分類步進電機控制器特性</p><p>　　分類電機的驅(qū)動器采用

54、20803N，其功能與20806N-D類似。只是采用的接線方式有所不同，如圖4.7所示：</p><p>　　圖4.7 分類電機驅(qū)動器接線</p><p>　　分類電機驅(qū)動器設定為16細分，工作電流2.3A。電機旋轉的脈沖由Q0.1控制輸出，方向由Q0.2依據(jù)分類的不同而給出。信號從高到低的下跳變被驅(qū)動器解釋為一個脈沖，此時驅(qū)動器將按照相應的時序驅(qū)動電機運行一步。脈沖低電平的持續(xù)時間不應少

55、于300ns。此驅(qū)動器的信號最高響應頻率為2MHz，過高的輸入頻率將可能得不到正確響應。輸入方向信號時，方向端的高電平和低電平被解釋為電機運行的兩個方向，信號的改變將使電機運行的方向發(fā)生變化。該端懸空被等效認為輸入高電平。在應用中要注意一點是，應確保方向信號領先脈沖信號輸入至少10μs建立，從而避免驅(qū)動器對脈沖的錯誤響應，在編程中需要特別留意（詳細解決方法見附件程序）。</p><p>　　4．2．2．5 PLC

56、對步進電機的控制方法</p><p>　　使用PLC的PTO模式用于開環(huán)位置控制主要考慮步進電機的最大速度MAX_SPEED和啟動/停止速度SS_SPEED。如圖4.8所示</p><p>　?。?）MAX_SPEED：該數(shù)值是應用操作中的最大值，它應在電機力矩能力的范圍內(nèi)，驅(qū)動負載所需的力矩由摩擦力、慣性力及加速減速時間決定。</p><p>　　圖4.8 最大速

57、度和啟動/停止速度</p><p>　?。?）SS_SPEED：該數(shù)值滿足電機在低速時驅(qū)動負載的能力，如果SS_SPEED的數(shù)值過低，電機在運動的開始或者結束時可能會搖擺或顫動。反之，SS_SPEED的數(shù)值過高，電機會在啟動時丟失脈沖，引起失步，并且在停止時會使電機過載。</p><p>　　因此，基于以上分析，將電機的運行速度——頻率，定為1k。對滑塊的分類控制，歸結為對步進電機輸出脈沖

58、數(shù)的控制。同時，由分類口的安排可知，分類的角度（相對于基準零位置）如下：</p><p><b>　　表II 分類角度</b></p><p>　　每一個分類所需的脈沖數(shù)計算公式為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　n——脈沖數(shù)；</b>

59、</p><p><b>　　θi ——分類角；</b></p><p><b>　　θ0——步距角；</b></p><p><b>　　p——減速比；</b></p><p><b>　　η——細分數(shù)。</b></p><p>

60、　　每一個分類所需時間的計算公式：</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　T0——啟動頻率；</b></p><p><b>　　TM——運行頻率；</b></p><p>　　N1——加速階段脈沖數(shù)；</p><p>

61、　　N2——運速階段脈沖數(shù)；</p><p>　　tx——電磁鐵探出滑塊的時間，典型值0.5s。</p><p>　　對于分類步進電機，由前述可知，θ0為1.8º，p為1/5，η為16。對于分類一/二步進電機的輸出脈沖為1334。</p><p>　　分類一：轉動正（負）30度，分類二的輸出脈沖不變，方向反相。其輸出脈沖控制如圖4.9所示。t1是加速時間

62、，t2是勻速運動時間，tx是滑塊彈出時間。所用時間：（117*100+225*25）*2+500000=1096250us</p><p>　　圖4.9 分類一（分類二反相）的輸出脈沖</p><p>　　表III分類一/二的包絡表</p><p>　　編程時，只需要將包絡表的首地址賦值給SMW168，PLC的PTO模式即可根據(jù)設定脈沖串輸出。步進電機依據(jù)脈沖按分類

63、號輸出包絡表所確定的波形轉動相應角度，到位后，彈出滑塊。置反向位，再次輸出此波形即復位。</p><p>　　由圖4.10所示，對應60度，輸出脈沖為2667。</p><p>　　分類三/四：轉動正（負）60度，所用時間：（283*100+225*25）*2+500000=1926250us，其輸出脈沖控制如圖4.7所示。</p><p>　　圖4.10 分類三（

64、分類四反相）的輸出脈沖</p><p>　　表IV 分類三/四的包絡表</p><p>　　分類五/六，對應90度，輸出脈沖為4000，所用時間：（450*100+225*25）*2+500000=2761250us，其輸出脈沖控制如圖4.11所示。</p><p>　　圖4.11 分類五（分類六反相）輸出脈沖</p><p>　　表V 分類

65、五（分類六）包絡表</p><p>　　分類七，對應120度，輸出脈沖為5334，所用時間為（617*100+225*25）*2+500000=3596250us，其輸出脈沖控制如圖4.12所示。</p><p>　　圖4.12 分類七輸出脈沖</p><p>　　表VI 分類七的包絡表</p><p>　　4．２．３　PLC與工控機的通信設

66、計</p><p>　　S7-200CPU支持多樣的通信協(xié)議。根據(jù)所使用的S7-200 CPU，網(wǎng)絡可以選擇支持一個或多個協(xié)議，包括通用協(xié)議和公司專用協(xié)議。專用協(xié)議包括點到點接口協(xié)議（PPI）、多點接口協(xié)議（MPI）、Profibus協(xié)議、自由通信接口協(xié)議和USS協(xié)議。PPI通信協(xié)議是西門子專門為S7-200系列PLC開發(fā)的一個通信協(xié)議，主要應用于對S7-200的編程、S7-200之間的通信與HMI產(chǎn)品的通信。M

67、PI協(xié)議用于組建S7-200、S7-300和 S7-400的組成網(wǎng)絡，在此網(wǎng)絡中，S7-200只能作為從站。Profibus協(xié)議通常用于實現(xiàn)分布式I/O設備（遠程式I/O）的高速通信。自由通信接口協(xié)議可以通過用戶程序?qū)νㄐ趴谶M行操作，自己定義通信協(xié)議。USS協(xié)議指令可以方便的實現(xiàn)對變頻器的控制。在本系統(tǒng)中，主要實現(xiàn)PLC與計算機的通信，因此，選擇自由口通信協(xié)議作為通信方式。</p><p>　　PLC與工控機的通

68、信采用串行口通信，由于PLC的通信口是RS-485標準，而工控機是RS-232標準。因此，二者的連接通過RS-232/PPI多主站電纜進行連接。RS-232/PPI多主站電纜支持1200b至115.2k的波特率，在使用時，當RS-232傳輸線從空閑狀態(tài)切換到接收模式時，需要一個時間周期，這個時間周期定義為電纜的轉換時間。轉換時間隨波特率的不同而不同，對于9600b，轉換時間為2.0ms。</p><p>　　在本

69、系統(tǒng)中，通過設計確定通信雙方的數(shù)據(jù)和通信格式，如波特率、奇偶校驗、停止位等。通信單位定義為2個字節(jié)，第一個字節(jié)為數(shù)據(jù)字節(jié)，第二個字節(jié)是握手信號回車符0D。</p><p><b>　　通信格式定義：</b></p><p>　　通信雙方以一個字節(jié)為通信幀，其定義如下：</p><p>　　A7A6:高兩位為特征位。</p><

70、;p>　　00: 表示為正常分類狀態(tài)。</p><p>　　01：表示為控制代碼。</p><p><b>　　10：錯誤種類。</b></p><p><b>　　11：備用。</b></p><p>　　特征位（2位）　　　　　　數(shù)據(jù)位（6位）</p><p>&l

71、t;b>　　具體代碼意義如下：</b></p><p>　　00H：分類系統(tǒng)準備好（分類系統(tǒng)向上位機發(fā)送信息）。</p><p>　　01H：滑塊分類1；21H:分類1完成。</p><p>　　02H：滑塊分類2；22H:分類2完成。</p><p>　　03H：滑塊分類3；23H:分類3完成。</p>&l

72、t;p>　　04H：滑塊分類4；24H:分類4完成。</p><p>　　05H：滑塊分類5；25H:分類5完成。</p><p>　　06H：滑塊分類6；26H:分類6完成。</p><p>　　07H：滑塊分類7；27H:分類7完成。</p><p>　　40H：測試標定程序。</p><p>　　41H：啟

73、動電機1（傳送電機）。</p><p>　　42H：停止電機1（傳送電機）。</p><p>　　43H：響鈴。PLC收到后，報警鈴發(fā)出振鈴指示。</p><p>　　44H：報警燈閃爍。</p><p>　　45H；報警燈長明。</p><p>　　46H；報警燈熄滅。</p><p><

74、;b>　　47H：停止響鈴。</b></p><p>　　81H：滑塊堆積報警。</p><p>　　指在分類口有超過1個滑塊進入分類滑道，將出現(xiàn)錯誤分類。</p><p>　　82H：分類錯誤報警。</p><p>　　指在不可預測狀態(tài)下出現(xiàn)誤分類錯誤。</p><p>　　83H：初始化失敗報警。

75、</p><p>　　指系統(tǒng)初始化過程中，出現(xiàn)異常情況。</p><p>　　84H：傳感器1啟動監(jiān)測信號1 ,發(fā)送給上位機以啟動檢測。</p><p>　　85H：傳感器2啟動監(jiān)測信號2，發(fā)送給上位機以啟動檢測。</p><p>　　86H：傳感器3啟動監(jiān)測信號3，發(fā)送給上位機以啟動檢測。</p><p>　　87H

76、：傳感器4啟動監(jiān)測信號4，發(fā)送給上位機以啟動檢測。</p><p>　　88H：系統(tǒng)復位指令，當PLC收到該指令后，將重新初始化系統(tǒng)，使系統(tǒng)恢復到初始狀態(tài)。</p><p>　　4．２．４　PLC控制軟件的功能設計</p><p>　　4.2.4.1主程序 Main</p><p>　　主程序Main在PLC上電后，在第一個掃描周期調(diào)用初始化

77、子程序?qū)ο到y(tǒng)進行初始化。完成后，向上位機發(fā)送信息，告知系統(tǒng)正常；否則，發(fā)出警告，系統(tǒng)初始化失敗，等待處理。</p><p>　　初始化程序主要完成系統(tǒng)初始化，各感應開關的掃描、通信口的初始化等。主程序在運行中不斷掃描I0.2~I1、1 I1.3~I1.7有無信號，通信口的波特率、通信地址、校驗位等，各子程序的調(diào)用依據(jù)上位機的控制信息。完成后，主程序依據(jù)上位機的控制信息，選擇是否啟動傳送電機。其程序流程如下圖4.1

78、3：</p><p>　　圖4.13 主程序流程圖</p><p>　　梯形圖程序限于篇幅，沒有附在論文正文中，見附件，以下同。</p><p>　　4.2.4.2 初始化程序 Initial</p><p>　　初始化程序Initial在PLC第一次上電時執(zhí)行，完成分類電機的驅(qū)動包絡表的建立，傳動電機的初始化、啟動速度、各感應開關的狀態(tài)掃描

79、、中斷的打開、連接和通信口的初始化等。</p><p>　　4.2.4.3分類子程序Micro_SORT</p><p>　　分類程序Micro_Sort通過接收上位機的信息和各感應開關的狀態(tài)將滑塊分類出去，是整個程序功能的核心部分。在分類過程中，通過安裝在系統(tǒng)不同部位的感應開關判別滑塊分類的狀態(tài)。同時，判斷滑塊分類是否正確。并將分類過程的信息傳送給上位機。其程序流程如圖4.13所示。為了

80、確保分類過程的正確性，程序設計為雙重驗證的方式。第一次驗證是在滑塊分類完成時，PLC依據(jù)分類號和分類完成信息判斷其是否一致；第二次驗證在上位機，每一個分類完成時，PLC都將對應的分類完成信息</p><p>　　圖4.14 分類子程序流程圖</p><p>　　返回給上位機。上位機在滑塊檢測過程中建立分類隊列，此隊列是滑塊檢測順序隊列，是滑塊在檢測過程中的標識。上位機收到返回信息后，再次檢

81、驗分類號與分類完成信息是否一致，如一致則表明一次分類正確完成。梯形圖程序見附件。</p><p>　　4.2.4.4 Run_Motor1</p><p>　　啟動電機1。系統(tǒng)初始化完畢后，可以正常工作時，就啟動電機1。</p><p>　　4.2.4.5 Stop_Motor1</p><p>　　停止電機1。出現(xiàn)致命的錯誤時，或者必要時暫

82、時中斷檢測流水線。</p><p>　　4.2.4.6 報警程序Alarm</p><p>　　報警時電器自動控制中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。報警程序設計的好壞直接關系到系統(tǒng)的安全性和可靠性。當系統(tǒng)有錯誤發(fā)生時，及時有效的報告給現(xiàn)場的工作人員及時處理是系統(tǒng)容錯設計的重要方面。標準的報警應該是聲光報警。當故障發(fā)生時，報警指示燈閃爍，報警電鈴或蜂鳴器鳴響。操作人員知道故障后，按消音按鍵，把電鈴關掉，

83、報警指示燈從閃爍變?yōu)殚L亮。故障消失后，報警燈熄滅。對報警指示燈來說，一種故障對應一個指示燈，但系統(tǒng)只有一個報警鈴。同時，當一種故障產(chǎn)生時，按下消鈴鍵后，不影響其它故障的發(fā)生。本系統(tǒng)設計為由上位機控制報警燈的熄滅、閃爍、長亮和報警鈴的響、停（見通信設計）。其控制流程如圖4.14。</p><p>　　圖4.14 報警子程序</p><p><b>　　程序見附件。</b>

84、;</p><p>　　4.2.4.7 自啟動子程序Reset</p><p>　　當系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)無定位信號、無分類信號、電機2空閑時則啟動復位。此時，電機應處于零位置。自啟動程序會在系統(tǒng)初始化和PLC的每一次掃描過程中自動找尋定位，是系統(tǒng)自我調(diào)整的重要部分。</p><p>　　5 系統(tǒng)的可靠性設計</p><p><b>　　5.

85、1 系統(tǒng)接地</b></p><p>　　在整個電器控制系統(tǒng)中，接地是抑制干擾使系統(tǒng)可靠工作的主要方法。接地有兩個目的，一是消除各電流流經(jīng)公共地線阻抗時所產(chǎn)生的噪聲電壓；而是避免磁場與電位差的影響。正確的接地是一個重要而復雜的問題，理想的情況是一個系統(tǒng)的所有接地點與大地之間的阻抗為零，但是很難做到。因此，一般的接地過程要求如下：</p><p>　　（1）接地電阻應小于4Ω；&

86、lt;/p><p>　?。?）具有足夠的機械強度；</p><p>　?。?）具有耐腐蝕及防腐處理；</p><p>　?。?）可編程控制器單獨接地。</p><p>　　在可編程控制器系統(tǒng)中常見的地線有：</p><p>　?。?）數(shù)字地 也叫邏輯地，是各種開關量（數(shù)字量）信號的零電位；</p><

87、p>　?。?）模擬地 是各種模擬量信號的零電位；</p><p>　?。?）信號地 通常為傳感器的地；</p><p>　?。?）交流地 交流供電電源的地線，這種地線是產(chǎn)生噪聲的地；</p><p>　?。?）直流地 直流供電電源的地；</p><p>　?。?）屏蔽地 機殼地，為防止靜電感應和磁場感應而設置的地。</p

88、><p>　　本系統(tǒng)中，由于使用的是普通照明用電供電，交流地就是供電電源的地。直流地是三個開關電源的地線，系統(tǒng)中的PLC、接近開關、電機、電機驅(qū)動控制器等使用的都是24VDC電源供電。從功率因素和接地考慮，PLC和接近開關共用一個電源并共地，接近開關輸出為數(shù)字量可以認為是數(shù)字地；兩個電機和其驅(qū)動器，每一組用一個電源，將兩地線再連在一起。</p><p><b>　　5.2 接近開關&

89、lt;/b></p><p>　　5.2.1接近開關的主要功能</p><p>　　接近開關是本系統(tǒng)中使用最多的傳感器。在工業(yè)環(huán)境中，主要使用接近開關來檢驗距離、尺寸控制、檢測物體存在有否、轉速與速度控制、計數(shù)及控制、檢測異常、計量控制、識別對象、信息傳送等。廣泛用于檢測電梯、升降設備的停止、起動、通過位置；檢測自動裝卸時堆物高度；檢測物品的長、寬、高和體積。檢測生產(chǎn)包裝線上有無產(chǎn)品

90、包裝箱；檢測有無產(chǎn)品零件；控制傳送帶的速度；與各種脈沖發(fā)生器一起控制轉速和轉數(shù)；檢測生產(chǎn)線上流過的產(chǎn)品數(shù)；檢測包裝盒內(nèi)的金屬制品缺乏與否；區(qū)分金屬與非金屬零件；檢測計量器、儀表的指針范圍而控制數(shù)或流量等。</p><p>　　5.2.2 接近開關的定位精度</p><p>　　本系統(tǒng)中使用的接近開關是電感式接近開關，又稱無觸點接近開關，是理想的電子開關量傳感器。當金屬檢測體接近開關的感應區(qū)

91、域，開關就能無接觸，無壓力、無火花、迅速發(fā)出電氣指令，準確反應出運動機構的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調(diào)整的方便性和對惡劣環(huán)境的適用能力，是一般機械式行程開關所不能相比的。</p><p>　　在本系統(tǒng)中，作為定位信號的接近開關的定位距離、方位必須精確控制，否則將產(chǎn)生復位誤差。其原理如下：</p><p>　　圖5.1 接近開關的響應分析<

92、/p><p>　　接近開關設計為分類圓板的下面，在與其同圓周上貼一鐵片作為定位信號。在定位過程中，當接近開關感應到鐵片時，接近開關給出信號，PLC則停止分類電機，定位過程完成。在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，接近開關并不是在于鐵片同圓心的位置響應，如圖5.1所示。這樣，在不同方向旋轉后，由于定位信號給出的位置不一致存在定位誤差S。限于條件，由于沒有找到接近開關的感應特性的資料，不能定量分析其感應距離、感應強度與金屬物面積的關系。但

93、是，多次試驗表明，在相同距離下，感應開關的響應與接近開關與鐵片的接觸面積有關。如圖5.1的（2）所示，鐵片面積變小時，S也變小。但是，鐵片面積太小，感應開關的響應不到。因此，只要適當選擇鐵片面積，使定位誤差S在允許范圍內(nèi)即可。</p><p>　　5.3 PLC的輸出端保護</p><p>　　PLC是專門為工業(yè)環(huán)境而設計的控制設備，但是在連接電感性負載時，為了防止負載關斷產(chǎn)生的高電壓對P

94、LC的輸出點的損害，應對輸出點加以保護電路。保護電路的主要作用是抑制高電壓的產(chǎn)生。在負載為交流感性負載時，在負載兩端并聯(lián)阻容吸收電路；為直流感性負載時，在負載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管或齊納管加以抑制。</p><p>　　5.4 SSR及電機的保護</p><p>　　在分類的彈出執(zhí)行機構中，電磁鐵需要220VAC供電，因此，采用一個SSR（固態(tài)繼電器）來實現(xiàn)PLC對電磁鐵的驅(qū)動。電磁鐵的吸合頻

95、率要求達到1200次/分，如果對SSR不加保護，很容易對SSR造成損害。因此，在SSR的輸出端并聯(lián)一壓敏電阻，對電磁鐵的瞬間浪涌電流進行吸收。</p><p>　　步進電機在運行過程中，如果傳動系統(tǒng)被卡死，很容易因過載燒毀。因此，在步進電機驅(qū)動電路中串聯(lián)一個過載保護繼電器。當電機過載時，立刻切斷電源，從而達到保護電機安全的目的。</p><p>　　5.5分類口分布的優(yōu)化設計</p&

96、gt;<p>　　滑塊的分類采用不同的分類角度予以區(qū)分。因此，存在不同的分類就具有不同的分類角度，其分類時間也就不同。為了表述方便，把任一滑塊的分類時間Ti稱為單次分類時間，而分類的理論時間TE稱為平均分類時間。他們之間存在如下關系：</p><p><b>　　（3）</b></p><p><b>　?。?）</b></p

97、><p>　　其中Pi是第i種分類在總體中的概率，f是電機的運行頻率，θi是第i種分類的分類角，θ0是步距角。在本系統(tǒng)中選取的步距角是1.8º。</p><p>　　Pi是由試驗確定，對于工廠的生產(chǎn)來講，Pi是常數(shù)。為了減少分類平均時間只能減少Ti，增大f來減少平均分類時間。Ti的減少可以通過以下兩個途徑：</p><p>　　1、提高分類電機的分類速度。分類

98、速度的提高，可以通過增大輸出脈沖的頻率，這樣就增大了電機的旋轉速度，電機的輸出力矩就隨之減少。而且，受到滑塊與轉盤摩擦力的限制。當電機的選轉速度增大到一定程度，啟動加速度所需的力大于滑塊的摩擦力時，滑塊就有脫離轉盤的危險。同時受電機輸出力矩的限制，輸出脈沖頻率就不能太大，電機的旋轉速度不會太高。</p><p>　　2、合理分布滑塊的分類角度。通過實驗確定每一種分類的概率分布，將最大概率的分類布置在電機旋轉角度最

99、小的位置，這樣同樣可以減少分類的時間。</p><p>　　電機的運行頻率f受輸出轉矩的影響，在不影響輸出轉矩的情況下可以考慮采用變頻的控制方法。對不同的分類角度采用不同的恒速運行頻率，以減少分類時間。對于各分類的概率分布，初始假定Pi均相等，在調(diào)試完成后通過檢測的滑塊選取適當?shù)臉颖?，通過試驗確定（限于時間限制，在畢業(yè)設計之時，不能完成這個試驗。試驗設計和數(shù)據(jù)的處理在系統(tǒng)安裝調(diào)試成功后完成）。</p>

100、<p>　　5.6 軟件的優(yōu)化設計</p><p>　　系統(tǒng)的軟件隨著各種功能的不斷添加，有必要對其各個子程序進行優(yōu)化設計，以避免其功能的疊加和沖突。在最初的軟件設計中，將主程序設計為依據(jù)程序的狀態(tài)、上位機通信指令的內(nèi)容對各子程序的調(diào)用，而整個系統(tǒng)的初始化則專門使用初始化子程序來進行。但是，一些功能是隨著程序的執(zhí)行而變化的，尤其對電機的起停、運行模式的變更等。這種集中初始化的方式并不適用。因此，只將

101、設定PLC工作方式不變的部分，如通信口初始化、包絡表的建立、中斷的連接和打開的初始化放在初始子程序中，而將電機工作方式的選擇初始化放在每一個子程序調(diào)用前執(zhí)行。</p><p><b>　　5.7 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)</b></p><p>　　經(jīng)過近半年的設計、選型、系統(tǒng)搭建和機械部分的加工，在今年的5月份對系統(tǒng)進行了初步的聯(lián)機調(diào)試。整個控制系統(tǒng)基本完成預期的功能，達到了最先設

102、計的目的。分類過程中，電機運行平穩(wěn)可靠，無失步現(xiàn)象，結果令人滿意。同時還發(fā)現(xiàn)，滑塊在傳送至分類機構時，由于系統(tǒng)中采用的滑道是依靠重力作用，PLC的響應速度比滑塊的速度快，可能出現(xiàn)滑塊錯落的現(xiàn)象。因此，需要在編程時增加延時來解決。</p><p><b>　　6 全文總結</b></p><p>　　滑塊是空調(diào)及空氣壓縮機中的一個關鍵性部件。本文介紹了滑塊厚度綜合檢測

103、平臺的整體結構，控制系統(tǒng)的硬件，設計了控制系統(tǒng)的軟件，并對系統(tǒng)的可靠性進行了分析設計，對系統(tǒng)中存在的一些問題提出了自己的見解和解決方案。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　　對滑塊厚度綜合檢測平臺的整體結構進行了分析介紹；</p><p>　　搭建了檢測平臺控制系統(tǒng)的硬件電路，不對其可靠性、抗干擾性進行了分析，尤其是對影響PLC軟件工作的因素進行了分析，并提出了解決方案；</

104、p><p>　　依據(jù)檢測系統(tǒng)的工藝流程，設計并編制了控制系統(tǒng)的軟件。對軟件的功能完善性、可行性、運行可靠性進行了分析，在調(diào)試過程中，不斷地改進完善了軟件的功能；</p><p>　　對步進電機的運行特性進行了分析，設計了較為可靠的控制方案，初步達到了預期的控制目的；</p><p>　　分析了接近開關的特性，尤其是對分類機構定位精度的影響進行了探討，基本解決了定位精度的

105、問題。</p><p>　　雖然這個控制系統(tǒng)在調(diào)試過程中，較為圓滿的完成了預期的控制目的，但是對于接近開關的感應特性沒有獲得定量的試驗數(shù)據(jù)，因此不能完全消除分類機構的定位誤差和狀態(tài)檢測中信號的捕獲問題，這不能不說是一個遺憾。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　本文主要設計了滑塊厚度綜合檢測平臺的控制系統(tǒng)，以西門子公司

106、S7-200系列PLC和工業(yè)控制計算機為核心，將PLC驅(qū)動能力強、高可靠性、優(yōu)良的性價比、使用方便等特點與工業(yè)控制計算機數(shù)據(jù)處理能力強、人機界面友好、管理水平高的特點結合起來，構成了滑塊厚度綜合檢測平臺測控系統(tǒng)，實現(xiàn)了滑塊厚度檢測和分類全過程的自動化。</p><p>　　項目經(jīng)過設計、論證、選型、加工、安裝、調(diào)試，在今年六月份初步完成了樣機的組裝調(diào)試。從整體上來講，盡管在調(diào)試過程中，出現(xiàn)了不少問題，但是經(jīng)過課題

107、組的努力，不斷地改進和修正將問題一一解決，調(diào)試結果還是比較令人滿意，基本達到了最初的設計要求，在今后的調(diào)試中，各項性能指標將會不斷地提高。</p><p>　　在本項目的研制過程中，控制系統(tǒng)的軟硬件沒有出現(xiàn)問題。開始預料的電機失步、接近開關響應不到的問題都沒有出現(xiàn)。這也證明了控制系統(tǒng)的設計是正確的、合理的，基本達到了預期的目的，在今后的調(diào)試過程中，我會不斷地改進、完善軟件的功能，以使其更加完善。</p>

108、;<p><b>　　致謝</b></p><p>　　在論文完成之際，謹向所有曾給予我指導和幫助的師長、同學和朋友致以忠心的感謝！</p><p>　　本文是在指導教師狄長安老師悉心的指導與關懷下完成的。狄老師在學習上和生活上兄長般的關懷使我頗受感動。在近一年的學習生活中，狄老師平易近人的性格，無微不至的關心與照顧讓我在靶場感到了猶如家庭般的溫暖！在項

109、目的設計、調(diào)試過程中不斷的鼓勵我、安慰我，幫助我尋找原因，解決問題，至此論文完成之際，向狄老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。</p><p>　　感謝孔德仁老師在論文的寫作過程中給與的指導和生活中的關懷！孔老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，嚴格的要求使我在大四這一年中成長了很多，我將以其為榜樣繼續(xù)努力！</p><p>　　感謝何云鋒老師對我的關心與照顧。何老師平和、風趣、博學的性格在遇到挫折與困難時給我

110、了莫大的鼓勵與支持，尤其是在項目調(diào)試最困難的時候，何老師頂住壓力，奮勇直上的精神讓人敬佩！</p><p>　　感謝王昌明老師、劉兵老師在學習、生活中給予的關心和鼓勵！</p><p>　　感謝學長楊兵、李嶺輝、遲榮紅和學弟學妹徐峰、李言華、黃鳴敏、姜曉波等在日常學習中給予我的幫助和鼓勵，難忘我們共渡的求學歲月，師兄弟之間、同學之間培養(yǎng)了深厚的友誼，在此之際，祝大家在未來的人生道路上一帆風

111、順、前程似錦！</p><p>　　感謝父母對我的養(yǎng)育之恩和無微不至的關心，我所取得的每一點進步和每一分成就無不凝聚著他們的心血和汗水。謹以此文獻給他們，并祝他們身體健康、事事順心！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1 齊從謙，王士蘭.PLC技術及應用.北京：機械工業(yè)出版社，2000 </p>

112、<p>　　2 廖常初.PLC編程及應用.北京：機械工業(yè)出版社，2002 </p><p>　　3 周美蘭.PLC電氣控制與組態(tài)設計.北京：科學出版社，2003 </p><p>　　4 周萬珍, 高鴻斌.PLC分析與設計應用.北京：電子工業(yè)出版社，2004 </p><p>　　5 汪曉平等.PLC可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實例導航.北京：人民郵電