（机械电子工程专业论文）全电动平板硫化机控制系统的研究.pdf

学位论文数据集 l i i ii ii ii iii i iii f i riii y 1810 5 6 0 中图分类号 t h 7 学科分类号4 6 0 9 9 论文编号 1 0 0 l0 2 0 0 7 0 3 7 2密级 不保密 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名栾少飞学号 2 0 0 4 0 0 0 3 7 2 获学位专业名称机械电子工程获学位专业代码0 8 0 2 0 2 课题来源自选课题研究方向机电一体化技术 论文题目 全电动平板硫化机控制系统的研究 关键词 平板硫化机，串口通信，伺服控制，全电动，v i s u a lc + + 6 0 论文答辩日期 2 0 0 7 0 6 0 6 论文类型应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师何雪涛副教授北京化工大学机械电子 评阅人1郭英 教授 北京服装学院 化纤机械 评阅人2杨卫民教授北京化工大学 高分子材料加工 评阅人3 评阅人4 评阅人5 徽员糊郭英教授北京服装学院化纤机械 答辩委员1杨卫民教授北京化工大学高分子材料加工 答辩委员2 曹志清教授北京化工大学高分子材料加工 答辩委员3 丁玉梅副研究员 北京化工大学 高分子材料加工 答辩委员4 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码中 查询。 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 摘要 全电动平板硫化机控制系统的研究 摘要 串口通信的问题是工程技术中普遍关心的课题。本文针对全电动平 板硫化机控制系统的要求，提出了一种使用简单易用的m s c o m m 控件， 基于v c + + 6 0 对话框结构建立串口通讯的方法，以及利用此方法开发交 流异步伺服控制器系统监控软件的技术。在w i n d o w s 操作平台下( 如 晰n d o w s 9 8 2 0 0 0 x p ) ，上位机用户程序采用v i s u a lc + + 6 0 编程来设计主 控窗口显示界面，并利用v i s u a lc + + 6 o 的a c t i v e x 控件m s c o m m 来实 现与交流异步伺服控制器的串口异步通信。上位机与伺服控制器通过 r s 2 3 2 c 总线进行连接。监控软件通过串口发送控制参数到伺服控制器 中，通过伺服控制器控制现场设备，也定时读取串口采集的控制器控制的 现场设备信息，进行必要的处理。控制参数分为驱动命令和动态数据采集 命令。动态数据包括：模板温度、模板压力、电机转速等。驱动命令包括： 启动方式、电机启动和停止、电机正反转选择、点动和上下模板加热等。 为了克服串口数据通讯的不稳定性，保证该监控软件长时间稳定运行，还 结合工程实践给出了一种可靠的数据采集处理方案及其软件流程。经过精 心设计与反复调试，设计出一套自动化程度高，操作简单，适用范围广， 界面丰富的全电动平板硫化机控制实验系统。经过了不同试验条件下的反 复测试与分析，证明该系统是一种准确，高效，自动化能力强的实验系统。 摘要 关键词：平板硫化机，串口通信，伺服控制，全电动，v i s u a lc + + 6 0 1 1 a b s t r a c t r e s e a r c ho nc o n t r o ls y s t e mo fa l l - e l e c t r i c p l a t e 纥l c a n i z a t i o nm a c h i n e a b s t r a c t t h ep r o b l e mo fs e r i a lp o r tc o m m u n i c a t i o ni so fw i d e s p r e a dc o n c e r ni n t h e e n g i n e e r i n g i n t h i s p a p e r , f o r t h ed e m a n do fa l l e l e c t r i cp l a t e v u l c a n i z a t i o nm a c h i n ec o n t r o ls y s t e m ，am e t h o do nh o wt od e s i g ns e r i a l c o m m u n i c a t i o nb a s e do nd i a l o gb o xf r a m eo fv c + + 6 0b yu s i n gc o n v e n i e n t m s c o m mc o n t r o la n dt h et e c h n o l o g yo nh o wt od e v e l o pw a t c hs o f t w a r ef o r a c a s y n c h r o n o u ss e r v oc o n t r o l l e rm a k i n gu s eo ft h em e t h o da lei n t r o d u c e d i nu p p e rm a c h i n em o d u l e ，w i t ha c t i v e xt e c h n i q u em s c o m mi nv i s u a lc + + 6 0p r o g r a m m i n gu n d e rm i c r o s o f tw i n d o w sp l a t f o r m ，p cr e a l i z e ss e r i a l p o r ta s y n c h r o n o u s c o m m u n i c a t i o nw i t ha ca s y n c h r o n o u ss e r v oc o n t r o l l e r t h ep ca n dt h es e r v oc o n t r o l l e ra r ec o n n e c t e dt h r o u g hr s 一2 3 2b u s w a t c h s o f t w a r ep a s s e sp a r a m e t e r st os e r v oc o n t r o l l e rv i ac o n t r o ls p o te q u i p m e n t sa n d r e a d si n f o r m a t i o no fs p o te q u i p m e n t sc o n t r o l l e dw i t hs e r v oc o n t r o l l e rv i a s e r i a li n t e r f a c e t h ed y n a m i cd a t ai n c l u d e s ：m o u l dt e m p e r a t u r e ，m o u l d p r e s s u r e ，m o t o r r o t a t es p e e da n ds oo n t h ec o n t r o lo r d e ri n c l u d e s ：t h ew a yo f s t a r t - u p ，t h em o t o rs t a r ta n ds t o p ，t h ed i r e c t i o no fm o t o rr o t a t i o n ，t h es p o t m o v e sa n dt h eh e a tu po fm o u l da n ds oo n i no r d e rt og e to v e ri n s t a b i l i t yo f s e r i a lc o m m u n i c a t i o na n da s s u r es t a b i l i t yo fw a t c hs o f t w a r ef o rl o n gt i m e ，a i i i a b s t ra c t d e p e n d a b l em e a s u r ef o rd e a l i n gw i t hs e r i a lc o m m u n i c a t i o nd a t aa n di t sf l o w c h a r ta r ep r a c t i c a l l yg i v e n a t t e rp r u d e n t i a ld e s i g n i n ga n dr e p e a td e b u g g i n g ， w ew o r k e do u tas e to fe x p e r i m e n tc o n t r o ls y s t e mo na l l - e l e c t r i cp l a t e v u l c a n i z a t i o nm a c h i n e t h ec h a r a c t e r so ft h i ss y s t e ma r eh i g hd e g r e eo f a u t o m a t i o n ，s i m p l ef o ro p e r a t i o n ，w i d es c o p eo fa p p l i c a t i o na n dm u l t i - p u r p o s e i n t e r f a c e r e p e a tt e s t i n ga n da n a l y z i n gu n d e rd i f f e r e n tt y p e so fe x p e r i m e n t c o n d i t i o n sp r o v e dt h i ss y s t e ma sas e to fp r e c i s e ，h i g he f f i c i e n t ，a u t o m a t i c s y s t e m k e y w o r d s ：p l a t e v u l c a n i z a t i o nm a c h i n e ，s e r i a lc o m m u n i c a t i o n ，s e r v o c o n t r o l ，a l l - e l e c t r i c ，v i s u a lc + + 6 0 1 v 日录 目录 第一章绪论。1 第二章硫化机工艺及电气控制系统设计5 2 1 平板硫化机的工艺原理5 2 2 硫化机电气控制系统设计5 2 2 1 电气控制系统原理6 2 2 2 硬件抗干扰关键技术。1 0 2 3 本章小结1 2 第三章硫化机上位机软件开发1 3 3 1m s c o m m 控件介绍15 3 1 1m s c o m m 控件的操作模式1 5 3 1 2m s c o m m 控件的属性1 5 3 1 3m s c o m m 控件的事件1 9 3 2i m s 系列伺服控制器的串行通信协议。2 0 3 3 上位机系统软件编程实现。2 2 3 3 1 创建一个基于对话框的应用程序2 2 3 3 2 加入串口通信功能。2 2 3 3 3 设置界面。2 5 3 3 4 编写程序代码2 5 3 4 本章小结3 1 第四章硫化机下位机程序开发3 3 第五章结论3 7 参考文献3 8 附录1上位机程序源代码3 9 附录2 下位机程序源代码5 2 致 射5 6 研究成果及发表的学术论文5 7 作者简介5 8 v 目录 c o n t e n t s c h a p t e r 】【 i n t r o d u c t i o n 1 c h a p t e r2s u l p h u r a t i o nt e c h n o l o g ya n de l e c t r i c i t y c o n t r o ls y s t e m d e s i g n 5 2 1t h ew o r k i n gp r i n c i p l eo fp l a t ev u l c a n i z a t i o nm a c h i n e 5 2 2e l e c t r i c i t yc o n t r o ls y s t e md e s i g no f p l a t ev u l c a n i z a t i o nm a c h i n e 5 2 2 1s t e a d y - s t a t ep a r a m e t e r si n d e x e so fd c p o w e rs u p p l y 一6 2 2 2d y n a m i cp a r a m e t e r si n d e x e so f d cp o w e r s u p p l y 。1 0 2 3s u m m a r y 1 2 c h a p t e r3p r o g r a m m i n g o n u p p e r m a c h i n e 13 ：；1i n t r o d u c eo f m s c o m ma c t i v e xc o n t r o l s 11 ； 3 1 1o p e r a t i o nm o d eo fm s c o m ma c t i v e xc o n t r o l s 15 3 1 2a t t r i b u t eo f m s c o m ma c t i v e xc o n t r o l s l5 3 1 3e v e n t so f m s c o m ma c t i v e xc o n t r o l s 1 9 ：；2p r o t o c o l so fs e r i a lc o m m u n i c a t i o no fs e r v oc o n t r o l l e r 2 0 ：；3r e a l i z a t i o no fs y s t e ms o f t w a r ei nu p p e rm a c h i n em o d u l e 2 2 3 3 1c r e a t eaa p p l i c a t i o n b a s e do nd i a l o g 2 2 3 3 2a d dt os e r i a lc o m m u n i c a t i o nf u n c t i o n 2 2 3 3 3i n t e r f a c es e t t i n g 2 5 3 3 4p r o g r a m m i n gc o d e 2 5 ：；4s u m m a r y 3 1 c h a p t e r 4 p r o g r a m m i n g o ns u b o r d i n a t em a c h i n e 3 3 c h a p t e r5 c o n c l u s i o n s 3 7 r e f e r e n c e s 3 8 a p p e n d i x1p r o g r a m m i n gc o d ef o ru p p e rm a c h i n e 3 9 a p p e n d i x2p r o g r a m m i n gc o d ef o rs u b o r d i n a t em a c h i n e 5 2 a c k n o w l e d g e m e n t s 5 6 r e s e a r c hr e s u l t sa n dp u b l i s h e da c a d e m i cd i s s e r t a t i o n 5 7 b r i e fi n t r o d u c t i o nt ot h ea u t h o r 5 8 v i 第一章绪论 上j l 刖罱 针对全电动平板硫化机控制系统的要求，提出了一种使用简单易用的m s c o m m 控件，基于v c + + 6 0 对话框结构建立串口通讯的方法，以及利用此方法开发交流异 步伺服控制器系统监控软件的技术。在w i n d o w s 操作平台下( 如w i i l d o w s 9 8 2 0 0 p ) ， 上位机用户程序采用v i s u a lc + + 6 0 编程来设计主控窗口显示界面，并利用v i s u a l c 州0 的a c t i v e x 控件m s c o m m 来实现与交流异步伺服控制器的串口异步通信。上 位机与伺服控制器通过r s 2 3 2 c 总线进行连接。监控软件通过串口发送控制参数到伺 服控制器中，通过伺服控制器控制现场设备，也定时读取串口采集的控制器控制的现 场设备信息，实现对硫化机的监控。 本论文共分5 章，下面概述各章的内容： 第一章：绪论。本章首先介绍平板硫化机国内外研究现状及其发展趋势、课题的 目的以及实现过程。并介绍了串口的一些基本概念及r s 2 3 2 串口通信协议标准。 第二章：工艺流程及控制系统电气原理。本章介绍了全电动平板硫化机工艺流程、 系统电气控制原理及用到的硬件抗干扰关键技术。 第三章：硫化机上位机驱动软件开发过程。本章是论文的重点，介绍了m s c o m m 控件及进行串口通信编程的基本方法、属性和事件，并详细阐述了基于m s c o m m 控 件的硫化机上位机驱动软件的开发思想及通过信令对下位机的控制过程。m s c o m m 控件将通信的大部分底层操作都封装在控件内部，应用程序只需获取和设置相应的 m s c o m m 控件属性就可以，简化了编程工作，效果却不错。 第四章：硫化机下位机程序开发过程，本章主要介绍了基于时光科技集团开发 的全数字伺服驱动器对硫化机伺服驱动电机的驱动程序开发思想及实现过程。 第五章：结论与建议。本章主要介绍了研究的主要成果并对本课题后续研究提 出一些合理建议。 北京化工大学硕十研究生论文 第一章绪论 平板硫化机是橡胶模压制品的主要生产设备之一。近年来，随着橡胶工业的发展， 橡胶应用领域的日益拓展，对橡胶制品质量和性能的要求也日益提高，相应地，对硫 化的主要设备平板硫化机的各项性能指标的要求也越来越高。国际上一些工业 发达国家，如美国、英国、德国和意大利等，橡胶机械比较发达。可以说，美国f a r r a l 公司的密炼机技术，德国b e r s t o r f 公司和意大利c o m e r i o 公司的压延机技术，日本、美 国和意大利诸国的子午线等专用橡胶机械技术，领导了世界橡胶机械技术发展的新潮 流，代表了当代国际橡胶机械技术发展的最高水平。在平板硫化技术方面，美国的n r m 公司，日本的三菱公司，以及德国的b e r s t o r f 公司等也走在了该行业的前列。目前，世 界上平板硫化机发展的焦点主要集中在以下几个方面【l 】： 加热方式的改进：传统的加热方式主要有电热板加热、蒸汽加热，有的也采用 油载体热板加热，目前，一些公司已采用了微波加热及盐浴加热来取代传统的加热方 式，并在此基础上开发出了微波生产线和盐浴生产线来实现连续生产。 控制的自动化水平的不断提高：硫化设备近些年来在主要结构上没有多大变 化，但在控制技术方面随着电子技术的飞速进步而不断发展着，如美国n r m 公司采用 程序逻辑控制系统，日本三菱采用m a c 时序控制器，美国m c n e i l 采用e c i c r i 控制系 统来取代传统机械式时序控制器，从而提高了自动化控制水平。另外，使用计算机以 实现对硫化车间的多台硫化机进行集群控制也是当代平板硫化机发展的方向之一，如 n r m s t e e l a n t i 公司生产的a u t o l o k 硫化机使用一台计算机主机可同时控锘1 j 3 2 台平板硫 化机，美国m c n e i l & n r m 公司的新一代a u t o l o k 轮胎硫化机还设有自诊断装置，在硫 化机发生意外变化和故障时可迅速做出反应，而且还具有在需要时进行故障查寻和故 障排除的功能。 平板硫化机的高档化：从机械式平板硫化机过渡到液压平板硫化机可以说是平 板硫化机发展史上的一个飞跃，但随着液压硫化机技术的日臻成熟，橡胶制品应用领 域的r 益拓展，对平板硫化机的要求也越来越高，发展高档化的平板硫化机已是十分 迫切的事了。发展高档水平的平板硫化机主要是指发展具有自动推进推出模具、自动 放气、自动硫化、自动开模、合模及抽真空等功能的硫化机。具有传递模压功能的传 递模压平板硫化机也属此列。此外，连续化生产也代表了平板硫化机发展的一大趋势。 总而言之，平板硫化机高档化的标志可归结为：自动化程度高、劳动生产率高、生产 出的制品质量好、精度高，具有更高的劳动安全性。 回顾我国的橡胶机械发展史，可以看出它基本上走的是一条“消化吸收、模仿开 发”的道路，从最初模仿前苏联的技术为主，到现在的以模仿西方发达国家的技术为 主，我国在橡胶机械的发展上走过了一条漫长的“引进、消化、吸收、创新”之路。 2 第一章绪论 在我国5 0 年来的橡胶机械发展过程中，我们取得了不少成绩【2 1 。首先，实现了硫 化设备的两个飞跃：其一是5 0 年代以来机械式硫化机的推广应用取代了硫化罐；其二 是液压硫化机正逐步替代机械式硫化机。其次，在平板硫化机的自动化控制方面我国 橡胶机械也取得了不小进展。现在，国内不少平板硫化机生产厂家已采用了微机、可 编程控制器、模糊控制系统、机械手和现代液压技术，以提高橡胶硫化机械设备的控 制水平。如湖州橡胶机械厂、桂林橡胶机械厂、上海第一橡胶机械厂以及上海大中华 橡胶机械厂等都对它们生产的各种平板硫化机采用了微机和可编程控制器的控制方 式；沈阳橡胶机械设备厂对传统的链条传动机械手进行改造并在此基础上研制出了液 压式机械手；沈阳市硬质橡胶厂、郑州轻工业学院等单位还采用微机对橡胶硫化机进 行了集群控制。但总的来说，我国橡胶机械的发展，无论是过去还是现在，由于缺乏 自行开发的基础，采取的主要政策是“消化吸收 ，因此开发的橡胶机械新产品缺少 “独创性 ，且往往导致与橡胶机械生产的产品及其生产工艺脱节。与此同时，由于 缺少橡胶机械基础理论研究，在开发橡胶机械新产品时，缺乏必要的理论指导。正是 由于国家这种基础工业薄弱，缺少高质量、高性能的机电配套产品的实际情况，使得 国内生产的平板硫化机“缺胳膊少腿 ，整机性能和质量不高，不能在国际市场上站 稳脚跟。与国外工业国家相比，我国生产的平板硫化机的差距主要表现在：产品规格 少，质量水平低，自动化程度低，特别是大型平板硫化机在设计与制造上与国外相比 还有很大的差距；另外，如液压件、电器件等配套产品可靠性差，液压系统容易漏油 等等问题还急需解决：在需有电脑控制的综合试验台上，国内目前仍是空白。 本课题是基于对北京化工大学英兰实验室开发的世界上第一台全电动平板硫化 机控制系统的设计，通过串口通讯技术来实现全电动平板硫化机上位机驱动软件对平 板硫化机下位机伺服控制器的可视化控制及运行参数实时显示。实现的基本思想是通 过一个对话框程序设置一些控件及一些变量参数，通过串口将数据参数修改指令传输 到下位机上，再经过下位机通过程序循环运行来实现对硫化机运行情况的监视与控 制。 下面介绍一下串口通信的一些概念【刀【l o 】： 串行通信中，数据通常是在二个站( 点对点) 之间进行传送，将数据从一个地方 传送到另一个地方，须使用通信线路，数据在通信线路的两端，即两工作站之间传送， 按其通信方式，可将数据传输线路分成3 种：单i ( s i n g l ed u p l e x ) 、半双i ( h a l f d u p l e x ) 、 全g 叹i ( f u l ld u p l e x ) 。 通信协议：是指通信双方的一种约定为使数据通信能够顺利进行，而在通信双方 间就如何交换信息而建立的一些规定和过程，称为数据通信控制规程或称传输控制规 程，在计算机网络中称为协定。数据通信控制规程包括对数据格式、同步方式，传 送速度、传送步骤、检纠错方式等问题做出统一规定。 波特率：是指在串行通信中，在基本波传输的情况下，每秒钟传送的二进制脉冲 北京化工大学硕七研究生论文 的数目。用波特率表示：即1 波特= l b i t s ( 位秒) ，常用的标准波特率：1 1 0 ，3 0 0 ， 1 k ，1 2 k ，2 4 k ，4 8 k ，9 6 k ，1 9 2 k ，5 6 k 。 字符速率：是指每秒所传输的字符数，这个概念使用少。字符速率与波特率的关 系：1 个字符：1 个起始位+ 8 个数据位+ 1 个奇偶校验位+ 2 个终止位= 1 2 位，如果波 特率为1 2 0 0 0 ，则字符速率：1 2 0 0 0 1 2 = 1 0 0 0 字符s 。 r s 2 3 2 标准是美国e i a ( 电子工业联合会) 与b e l l 等公司一起开发的，1 9 6 9 年公布的通信协议，适合的数传率：0 2 0 k b p s 。r s 2 3 2 的确切定义是：“数据d t e 终端设备与数据通信设备采用串行二进制数据交换的接口嚣，r s 2 3 2 标准接口的电 气特性定义了有关电压、电流一些特殊的电气信号以及接口间的信号类型等标准。 r s 2 3 2 接口标准均包含4 个方面内容：接口的机械性能、接口间的电气特性、 接口各信号的功能和具体应用时接口信号的连接。 对上位机串口编程用了已经对底层封装好了的m s c o m m 控件。根据r s 2 3 2 接 口标准实现上位机与下位机之间的通信，用m s c o m m 控件将串口l 设置在波特率为 9 6 0 0 、无校验、8 个数据位、一个停止位。 在本控制系统中，串行通讯是最基本也是最重要的部分，使用m s c o m m 控件进 行串口的操作，大大简化了程序的设计，缩短了工程开发时间。 4 第二章硫化工艺及电气控制系统设计 第二章硫化机工艺及电气控制系统设计 2 1 平板硫化机的工艺原理【1 2 1 硫化过程是橡胶大分子链发生化学交联反应的过程。在工业生产中，这种交联反 应是在一定的温度、时间和压力的条件下完成的，这些条件称为硫化条件。由于这三 个条件对橡胶制品的硫化质量起着决定性的作用，因此通常又称之为“硫化三要素”。 如何制定硫化条件，以及在生产中实施硫化条件都是硫化工艺中的重要技术内容。 平板硫化机是对模具中硫化成型的橡胶或塑料加压、加热和定时的机械设备。在 硫化成型时，首先将模具置于机器的加热平板上，使模具的温度达到胶料的硫化温度， 然后将裁切成形的胶片称量后，放进模腔，并闭合模具，再施以一定的压力。在高温、 高压条件下，胶料在模腔内呈流动状态而充满型腔，从而消除了气泡，增加了制品的 致密性，并产生了硫化过程的化学反应。 硫化时的压力、温度和时间与胶料配方有关，一般压力为4 - - 一5 m p a ，温度为 1 3 0 1 5 0 ，时间为1 0 1 5 m i n 。平板硫化机的类型虽有多种，但热硫化的三个基本要 辫 素都必须满足，而且应有足够的调节范围，以确保不同型号的外底都能达到质量要求。 全电动平板硫化机的压力产生于机器伺服马达及助力机构，加热方式采用电加 热，可分别实现上下模板分别加热。加热温度由温度控制器调节；硫化时间由定时器 控制机器自动复位。模具由下模板和上模板组成，圆锥销对角定位。模具具有较高的 强度和刚度，以确保在高压、高温的硫化条件下，型腔和底部花纹不变形，耐磨损、 寿命长。 2 2 硫化机电气控制系统设计 本项目是在改造原平板硫化机控制系统的基础上完成的。在控制系统改造中，新 的控制系统充分利用了原控制系统的一些电路结构及电气元器件，如平板加热系统及 部分电气系统的大部分元器件。在此基础上，通过改进原来下位机程序及开发基于 v c + + 6 0 的可视化界面来实现全电动平板硫化机由原来的手动电器开关控制改造为 上位机可视化控制。 全电动平板硫化机控制系统结构图如图2 1 所示： 北京化工大学硕士研究生论文 图2 - 1 全电动平板硫化机控制系统结构图 f i g 2 - 1s t r u c t u r eg r a p ho f c o n t r o ls y s t e mo f a l l - e l e c t r i cp l a t ev u l c a n i z a t i o nm a c h i n e 2 2 1 电气控制系统原理 下位机控制器采用北京科技大学时光科技集团的单p g ( 脉冲发生器或称编码器) 全数字交流伺服控制器，2 2 0 v 输入。交流输入电源的相序与端子排的r ，s ，t 没有 关系，可以任意连接。 i m s 系列伺服控制器对输出端子u ，v ，w 与电机的连接有相序要求。i m s 系列伺 服控制器将电机逆时针运转( 正对着电机输出轴观察) 定义为正转，将电机顺时针运 转定义为反转。 若电机的引出线u ，v ，w 的方向定义和i m s 系列伺服控制器的定义一致，那么连 线时就一一对应连接，即控制器侧u 接电机侧u ，控制器侧v 接电机侧v ，控制器侧w 接电机侧w 。 若电机的引出线u ，v ，w 的方向定义和i m s 系列伺服控制器的定义不一致，则连 线时任选2 根线对换即可。 在i m s 伺服控制器正式运行之前，必须确认控制器输出端子u ，v ，w 与电机的连 接相序正确无误。若在i m s 伺服控制器运行之前，无法确认电机接线的相序，请按如 下方法进行确认。 最好将电机的输出轴与负载脱离，在无法脱离的场合，务必要做好因电机转向不 正确可能出现危险的防护。 伺服上电后，不要起动q m c l 程序，将系统参数n o 7 转矩限幅 v f b 】设成2 0 0 ，检 查用的q m c l 程序如下。 c a i ，i 。$ 4 6 0 6 第二章硫化r t 艺及电气控制系统设计 d p o k e $ f e 5 00 s e v c c = i l 0 0 ：d p e e kh z p $ f e 5 0 j 口l o o e n d 确认被控电机上安装的p g 的信号已能正确输入至i m s 伺服控制器的内部后，运行 上述q m c l 程序，观察电机输出轴有无抖动现象，若有明显抖动现象，说明控制器输 出与电机的接线相序不正确，需要任选2 根线对换接线。 此时电机无明显抖动现象，也不能立即确认控制器输出与电机的接线相序正确， 还需要进一步测试。若确认接线相序不正确，请任选2 根线对换接线，再次进行上述 的测试，以确认接线相序正确无误。 控制器主回路端子的连接如图2 2 所示： 单相 制动电阻 勘 ，e 一绞线l 图2 2 控制器主同路端子的连接图 f i g 2 - 2t h ec o n n e c t i o ns k e t c hg r a p ho fc o n t r o l l e r sc i r c u i tp o r t s i m s 系列交流伺服控制器要求被控电机安装p g ( 脉冲发生器或称编码器) ，才能 对电机的转速、转角、转矩进行高精度控制。i m s 系列交流伺服控制器要求p g 采用 的是线驱动方式的增量编码器( 供电电源d c 5 v ) 。p g 的安装要求与电机轴直接连接， 并且要按照编码器的产品目录、使用说明书中记载的注意事项正确安装。同时要保证 p g 与电机轴连接的同心与刚性。p g 连线要使用屏蔽双绞线，并与动力线分离走线。 p g 的接线长度应小于3 0 m ，若p g 的接线长度过长，会引入干扰引起误动作，在这样 的场合或干扰较大的场合，可以加装p g 隔离卡。 7 北京化工大学硕士研究生论文 控制器p g 输入接线图图2 - 3 所示： 图2 3 控制器p g 输入接线图 f i g 2 - 3t h es k e t c hg r a p ho f c o n n e c t i o n sb e t w e e np ga n dc o n t r o l l e r 本控制系统选用的控制器具有丰富的通信功能和输入输出功能。可由个人计 算机、p l c 等上位机进行控制和运行状态监视等。 输入输出功能 数字输入1 6 点( 单p g 型) 数字输出1 3 点( 单p g 型) 模拟输入输出2 路 脉冲列输入实现电子齿轮功能 串行通信功能r s 2 3 2 c ，r s 4 2 2 r s 4 8 5 控制器控制回路端子的连接及功能如图2 4 所示： 第二章硫化工艺及电气控制系统设计 多路可编程点输入 图2 4 控制器控制回路端子的连接及功能图 f i g 2 4t h eg r a p ho fc o n n e c t i o na n df u n c t i o no fc o n t r o l l e r sc i r c u i tp o r t s 伺服控制器与上位机的连线如图2 5 所示： 翻 图2 - 5 伺服控制器与上位机的连线示意图 f i g 2 - 5t h ec o n n e c t i o ns k e t c hg r a p ho fc o n t r o l l e ra n dp c 9 巽 绞线 北京化工大学硕十研究生论文 2 2 2 硬件抗干扰关键技术 系统长期处于恶劣复杂的工业环境当中，势必存在着各种各样的干扰，这些干扰 有些来自于系统外部，有些来自于系统内部。外部干扰主要有电磁波、周围电气设备 发出的电磁干扰以及电网的交流干扰等：内部干扰则主要是由系统结构布局和生产工 艺等决定，有杂散的电容电感、多点接地造成的电位差、长线传输造成的波反射等等。 这些干扰严重影响系统安全稳定可靠的运行，必须采取相应的技术，消除以及抑制干 扰，保证系统的可靠性，提高系统的抗干扰性能力。 本系统在硬件电路的抗干扰设计上采用了以下关键技术方法： 1 抗电源干扰设计【1 。7 】 使用隔离变压器，将屏蔽层良好接地，对抑制电网中的干扰信号有较好的效果， 在具体实施过程中要注意两点：一是屏蔽层要良好接地：二是次级连接线要使用双绞 线，双绞线能减少电源线间干扰。同时，把滤波器也接入电源，并且隔离变压器的一 次侧和二次侧连接线要用双绞线，且一次侧、二次侧要分离。分离供电系统即将控制 器，i o 通道和其他设备的供电分离开来，也有助于抗电网干扰。 电源输入侧噪声滤波器的安装示意图如图2 6 所示： 图2 - 6 电源输入侧噪声滤波器的安装示意图 f i g 2 - 6t h ea s s e m b l es k e t c hg r a p ho fn o i s ef i l t e r 2 系统接地设计【1 8 】 为保证人身或设备安全，而把设备的外壳接地，这种接地称之为外壳接地或安全 接地；为保证控制系统正常工作提供一个公共的电位参考点，这种接地称之为工作接 地。外壳接地是真正的接地，要实实在在地与大地连接，可使漏到机壳上的电荷能及 时释放到地球上去，这样才能确保人身和设备的安全。外壳接地的接地电阻应尽可能 低，因此，在材料及施工方面均有一定的要求。外壳接地是十分重要的，但往往为人 们所忽视。工作接地是为安全工作需要。在许多情况下，工作地不与设备外壳相连， l o 第二章硫化工艺及电气控制系统设计 因此，工作地的零电位参考点( a p i 作地) 相对地球的大地是悬空的，所以也把工作地 称之为“悬浮地 。 对于本系统采用三种接地方式： 第一种是弱信号地，即把系统中的控制回路、逻辑电路以及它们的直流电源等连 在一起接地。弱信号地实际上就是工作地。 第二种是功率地，即把系统中的大功率可控硅装置、以及它们的驱动电源等连在 一起构成功率地。因为这些电路往往功率较大，成为干扰弱信号回路的噪声源，故功 率地与工作地不可混接。 第三种是机壳地。包括系统中所有机架、箱体等金属构件的接地，即所谓安全地。 良好的接地可以起到如下的效果： ( 1 ) 控制器和控制柜盘与大地之间存在着电位差，良好的接地可以减少由于 电位差引起的干扰； ( 2 ) 混入电源和输入输出信号线的干扰可通过接地线引入大地，从而减少干扰的 影响； ( 3 ) 良好的接地可以防止由漏电流产生的感应电压。 ； 接地线连接示意图如图2 7 所示： 图2 刁接地线连接示意图 f i g 2 - 7t h ec o n n e c t i o ns k e t c hg r a p ho fg r o u n d i n gw i r e 3 系统屏蔽技术【i 列 高频电源、交流电源、强电设备产生的电火花，甚至雷电，都能产生电磁波，从 而成为电磁干扰的噪声源。当距离较近时，电磁波会通过分布电容和电感耦合到信号 回路而形成电磁干扰；当距离较远时，电磁波则以辐射形式构成干扰。以金属板、金 属网或金属盒构成的屏蔽体能有效的对付电磁波干扰。屏蔽体以反射方式和吸收方式 来削弱电磁波，从而形成对电磁波的屏蔽作用。对付低频电磁波干扰的最有效的方法 是选用高导磁材料制作的屏蔽体，使电磁波经屏蔽体壁的低磁阻磁路通过，而不影响 屏蔽体内的电路。屏蔽电场或辐射场时，选铜、铝、钢等导电率高的材料作屏蔽体： 屏蔽低频磁场时，选磁钢、铁等导磁率高的材料；而屏蔽高频磁场时，应该选择铜、 铝等导电率高的材料。为了有效发挥屏蔽体的屏蔽作用，还应注意屏蔽体的接地问题。 北京化工大学硕士研究生论文 为了消除屏蔽体与内部电路的寄生电容，屏蔽体应该按照“一点接地 的原则接地。 在系统整体设计时，使用国家统一标准的控制屏，对于控制器的核心，严格按照 屏蔽技术，采取屏蔽措施。 图2 8 感应防护连接示意图 f i g 2 - 8t h ec o n n e c t i o ns k e t c hg r a p ho fe l e c t r o m a g n e t i cs c r e e l l 4 光电隔离技术 输入输出均进行光电隔离，在很多的现场环境下存在有当不同电压差的两个设备 连接在一起时，由于电压不稳定而形成的“地环流”问题，并在多工业串口设备问引 起巨大的电流，造成设备损毁。采用光电隔离技术，可以很大程度上滤除这种干扰。 2 3 本章小结 本章详细介绍了硫化机的硫化工艺原理及全电动平板硫化机电控系统原理、接线 方法及电控系统设计中用到的抗干扰技术方案。本系统结构简单，接线易于掌握，适 合作为实验机使用。 第三章硫化机l - 6 机系统软件设计 第三章硫化机上位机软件开发 随着计算机技术的迅猛发展，计算机应用领域的不断扩展，工业自动化程度日益 提高在工业控制领域经常涉及到串行通信问题。为了实现微机和工控设备之间的数据 交换，人们尝试着用各种不同的方法实现串行通信。p c 机主要实现与下位机全数 字交流异步伺服控制器的主从式串行异步通信及进行显示。p c 机从下位机获得实时的 参数并对它们进行集中显示和管理，然后根据所获得的系统运行参数与设定的系统参 数进行比较，给伺服控制器发相关控制命令( 如电机起停、正反转、起停加热等) 。根 据对用户需求的分析，选