教学材料《PLC软件》-项目六

项目六送料机构及工件传送控制一、教学目标与教学任务1.教学目标掌握送料控制的编程思想和方法。了解变频器的工作原理和基本构成。了解变频器的电气接线端功能和接线方式。掌握松下VFO变频器面板按钮的操作方法。掌握变频器常用参数的功能和设置方法。能根据不同控制要求对变频器进行相关参数设置。能根据要求进行送料及工件传送控制程序编写和调试。下一页

返回项目六送料机构及工件传送控制2.教学任务根据本项目的控制要求进行电气线路连接。根据控制要求进行送料机构控制程序编写和调试。了解变频器的工作原理和参数设置方法。根据控制要求进行变频器参数设置。根据控制要求进行工件传送控制程序编写与调试。二、项目描述编写程序控制TVT2000G机电气一体化训练装置完成以下动作。上一页

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返回项目六送料机构及工件传送控制设备启动后，井式出料塔底部的传感器感应料仓是否有工件。如有，则推出气缸活塞杆伸出，将工件推送到传送带上，推出到位信号由推料气缸缸体上的磁性开关发出。推出完成后，气缸活塞缩回，传送带启动将工件传送到机械手下方，传送到位后延时1s停止。如果料仓内还有工件则应在前一工件分拣完毕后再推出下一个工件。如此重复，直至出料塔中的工件全部送出。全部过程只有在按下启动按钮后才能开始;按下停止按钮后，不管出料塔中有无工件设备均应在当前工件处理完毕后停止工作。上一页

返回任务1送料机构控制任务描述根据TVT2000G机电气一体化实训装置的结构和项目描述中的设备工作过程，要求完成以下任务。在设备启动后应控制推料气缸将井式出料塔内的工件逐一推出，并要求在前一工件处理完成后推出下一工件。按下停止按钮后，在前一工件处理完成后即使料仓内有工件推料气缸也不再推出。任务分析要完成这个工作任务，在对TVT2000G实训装置的送料机构有足够的认识的基础上还应当注意下面几点。下一页

返回任务1送料机构控制①启动按钮产生的只是一个短信号，要使其能够控制设备循环工作，就应对该信号进行延长，该延长信号可以由停止按钮控制结束，参考程序如图6-1所示。②料仓中可以在启动前就有工件，也可能在启动过后才放人工件，而只有设备启动信号出现才能推出工件。③推出气缸活塞杆缩回时，活塞杆前端的铜杆会使料仓底部的光电传感器发出感应信号。如程序设计不当，会使PLC将该信号误当成有料信号。因此在编写控制程序时应避免该信号对正常动作的干扰。④由于推出气缸活塞杆缩回到位没有专门进行检测的传感器，所以推出气缸缩回到位可以用时间信号来代替。上一页

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返回任务1送料机构控制⑤如果料仓中有多个工件，应考虑到如何在一个工件分拣完成后才能推出下一个工件。此时可以利用机械手取走工件开始摆离传送带的信号来控制推出下一工件，也可以通过设置定时器，让推料气缸间隔固定时间来推出工件，参考程序如图6-2所示。任务实施下面介绍参考工作步骤。①认识TVT2000G实训装置送料机构各部件的名称和基本作用。②根据送料控制的动作要求，对照前面所提供的TVT2000G参考地址表确定本任务所需PLC输入/输出地址。上一页

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返回任务1送料机构控制③根据地址表进行输入/输出信号电气线路连接。④根据任务要求，进行送料控制程序编写。⑤打开PLC电源，下载并调试程序使其符合送料动作过程要求(注意文件保存)。⑥做好程序内主要元件的标注，并记录程序。⑦根据任务完成情况，完成任务评价表和实习报告。⑧根据各组任务评价表中所记录的问题进行讨论和分析，找出最优方案。上一页

返回任务2工件传送控制任务描述传送带是由一个小型三相交流电动机拖动运行的，该电动机由一台松下VF0小型变频器来控制其转向、转速等运行参数。本任务的要求是:根据项目描述中对传送带动作的要求对变频器进行参数设定并编写控制程序使设备的工件推出及传送过程符合项目的要求。任务分析要完成这个工作任务，首先就要学习变频器的基本参数的含义和设定方法。知识链接变频调速与变频器下一页

返回任务2工件传送控制1.变频调速基本原理交流异步电动机的调速方式有多种，诸如调压调速、变级调速、串级调速、滑差调速等，而变频调速优于上述任何一种调速方式，是当今国际上广泛采用的一种调速技术。变频调速是通过改变电动机定子绕组电流的频率来达到调速的日的。常用三相交流异步电动机一般都是鼠笼式电动机。当在定子绕组上接入三相交流电时，在定子与转子之间的空气隙内产生一个旋转磁场。它与转子绕组产生相对运动，使转子绕组产生感应电势，出现感应电流，此电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，使电动机转动起来。电动机磁场的转速称为同步转速，用n1表示:上一页

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返回任务2工件传送控制电动机实际转速n为:可以看到只要改变电流频率就能改变电动机转速。但是为了保持在调速时电动机的最大转矩不变，必须维持电动机的磁通量恒定，因此定子的供电电压也要作相应调节。变频器就是在调整频率(VariableFrequency)的同时还要调整电压(VariableVoltage),故简称VVVF(装置)。上一页

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返回任务2工件传送控制变频器的工作原理是把交流电通过整流器变成平滑直流电，再利用半导体器件(GTO,GTR或IGBT)组成的三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电。变频器采用微处理器编程的正弦脉宽调制(SPWM)方法，输出波形近似正弦波，用于驭动异步电动机，实现无级调速。上述的两次变换可简化为AC-DC-AC(交一直一交)变频方式。利用变频器可以根据电动机负载的变化实现自动、平滑的增速或减速，基本保持异步电动机固有特性转差率小的特点。它具有效率高、范围宽、精度高且能无级变速的优点。2.变频器构成变频器(FrequencyChanger/FrequencyConverter)是把电压、频率固定的交流电变成电压、频率可调的交流电的变换器。上一页

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返回任务2工件传送控制工业中使用的变频器以应用范围来划分，可以分为通用变频器和专用变频器。

(1)整流器、逆变器整流器和逆变器是变频器的两个主要功率变换单元。电网电压由输入端输入变频器，经整流器整流成直流电压，整流器通常是由二极管构成的三相桥式整流。直流电压再由逆变器变成交流电压，交流电压的频率和电压大小受基极驭动信号控制，由输出端输出到交流电动机。(2)驱动控制单元驭动控制单元(LSI)主要包括PWM信号分配电路，输出信号电路等。主要作用是产生符合系统控制要求的驭动信号，LSI受中央处理单元(CPU)的控制。上一页

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返回任务2工件传送控制(3)中央处理单元中央处理单元(CPU)包括控制程序、控制电路等部分，是变频器控制核心。外部控制信号(如频率设定、正转信号、反转信号等)、内部检测信号(如整流器输出的直流电压、逆变器输出的交流电压等)、用户对变频器的参数设定信号等送到CPU，经CPU处理后，对变频器进行相关控制。(4)保护及报警单元变频器通常都有故障自诊断功能和自保护功能。当变频器出现故障输入、输出信号异常时，由CPU控制LSI，改变驭动信号，使变频器停止工作，实现自我保护功能。(5)参数设定和监视单元该单元主要由操作面板组成，用于对变频器的参数设定和监视变频器当前的运行状态。上一页

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返回任务2工件传送控制3.变频器的分类变频器按工作原理分类可分为V/F控制的变频器、转差频率控制变频器、矢量控制变频器、直接转矩控制变频器。(1)V/F控制的变频器V/F控制的基本特点是对变频器输出的电压和频率同时进行控制，通过使V/F(电压和频率的比)的值保持一定而得到的所需转矩特性。采用V/F控制的变频器控制电路结构简单，成本低，多用于对精度要求不高的通用变频器。

(2)转差频率控制变频器转差频率控制方式是对V/F控制的一种改进。这种控制需要由安装在电动机上速度传感器检测出电动机的转速，构成速度闭环。速度调节器的输出为转差率，而变频器的输出频率则由电动机的实际转速与所需转差率之和决定。上一页

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返回任务2工件传送控制(3)矢量控制变频器矢量控制是一种高性能异步电动机控制方式。它的基本原理是:将异步电动机的定子电流分为产生磁场的电流分量(励磁电流)和与其垂直的产生转矩的电流分量(转矩电流)，并分别加以控制。在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即定子电流的矢量。(4)直接转矩控制变频器直接转矩控制是交流传动中革命性的电动机控制方式。这种方式不需在电动机的转轴上安装脉冲编码器来反馈转子位置，而具有精确转速和转矩，能在零速时产生满载转矩，电路中的PWM调制器不需要分开的电压控制和频率控制。上一页

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返回任务2工件传送控制VF0变频器介绍TVT2000;实训装置的传送带电动机由一台松下单相220V级VF0型超小型变频器控制运行。变频器与外界的联系基本上分为三部分:一是主电路接线端，包括工频电网的输入端(一般为R,B,T)，接电动机的输出端(一般为U,V,W);二是控制端子，包括外部信号控制变频器的端子，变频器工作状态指示端子，变频器与外界的通信接口;三是操作面板，包括液晶显示屏和键盘。

1.VF0变频器主电路

VF0变频器主电路的接线如图6-3所示。2.控制电路及主电路接线VF0变频器的控制电路的接线如图6-4所示。上一页

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返回任务2工件传送控制各端子的功能说明见表6-1。3.操作面板VFO变频器的操作面板如图6-5由六个触摸式按键、一个旋钮以及一个显示板构成。其各个部分功能说明见表6-2。4.使用注意为了使用者与设备的安全，在变频器操作使用时必须注意以下事项。①必须将设备安装在诸如金属框架或不可燃材料上。②不要将装置置于可燃性材料附近。③避免使诸如金属屑等异物进入装置。④在每次接通输入电源之前，都要安装好盖板。上一页

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返回任务2工件传送控制⑤勿用湿手操作开关。⑥在变频器电源接通时，即使在变频器停止工作时，不得接触变频器的端子，否则可由于电容未放完电能而导致电击。⑦启动运行前，确认电动机和设备的速度允许范围，否则会损坏。⑧所有设置非特别说明只能在变频器停止时进行。⑨在实验老师的指导下方可通电实验。5.基本功能VF0变频器常用的部分功能参数见表6-3。上一页

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返回任务2工件传送控制6.部分参数功能说明及设定方法(1)P01第一加速度时间功能说明:用于设定将输出频率由0.5Hz提升到最大输出频率的加速时间。也就是启动后电动机转速由0.5Hz到最大设定输出转速的时间。设定步骤:按下STOP键使变频器停止工作→按下MODE键三次至屏幕显示P01→按下SET键显示P01数据→通过按▲键或▼，键改变其参数→按下SET键确认修改→按下MODE键，使变频器进入准备运行状态。(2)P02第一减速时间功能说明:用于设定将输出频率由最大输出频率降到0.5Hz的时间。上一页

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返回任务2工件传送控制也就是按下停止按钮电动机转速由最大输出转速降到0.5Hz的时间，即停止时间。设定方法:按下STOP键使变频器停止工作→按下MODE键三次至屏幕显示PO1→通过按▲键或▼，键至屏幕显示P02→按下SET键显示P02数据→通过按▲键或▼，键改变其参数→按下SET键确认修改→按下MODE键，使变频器进入准备运行状态。(3)P08选择运行模式功能说明:用于选择用操作板(面板操作)或用外控操作的输入信号来对电动机运行/停止和正转/反转进行控制，其各参数的含义见表6-4。上一页

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返回任务2工件传送控制(4)P09频率设定参数0：面板电位器设定频率。参数1:数字设定，利用MODE键，在FR模式下进行设定。参数2:外部电位器设定参数3:外部0~5V电压信号设定参数4:外部0~10V电压信号设定参数5:外部4~20mA电流信号设定(5)P10反转锁定功能说明:如果电动机只需正转，为防止反转运行，可设定反转锁定来禁止反转。参数0:不锁定;参数1:禁止反转。上一页

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返回任务2工件传送控制(6)P11停止模式功能说明:停止变频器时，可通过P11选择减速停止或惯性停止。参数0:减速停止，变频器依据停止信号根据减速时间降低频率后停止;参数1惯性停止，变频器依据停止信号立即停止变频器输出。(7)P19,P20,P21SW1,2,3功能选择选择SW1、2,3(控制电路端子No.7,8,9)的控制功能，设定数据表见表6-5。在进行工件传送控制程序设计时应考虑到以下问题。①传送带应在推出气缸缩回后才能开始运动。②变频器参数较多，可以在使用前先利用P66对所有参数进行初始化。上一页

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返回任务2工件传送控制③变频器应对相关参数P01,P02,P08,P09,P1l等进行设置后才能开始电动机运行。特别是P01,P02出了值为5s，如不进行设置则会造成传送带启停时间过长。④考虑到传送到位信号由于传感器安装位置的问题可能会提前发出，所以可以在该到位信号发出1s后再停止传送带的运行，这样可以提高机械手抓取工件的可靠性。任务实施下面介绍参考工作步骤。①认识TVT2000G实训装置传送带各部件的名称和基本作用。②根据工件传送控制的动作要求，对照前面所提供的TVT2000G参考地址表确定本任务所需PLC输入/输出地址。上一页

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