机电一体化综合设计实训教程 课件 第8章-基于直流无刷电机的传送带传输控制实验

长安大学张军第8章基于直流无刷电机的传送带传输控制实验主要内容PART01实验简介实验任务学习目标PART02工作原理无刷电机传感检测PART03硬件系统PLC与驱动器I/O接线PART04软件设计流程控制梯形图逻辑PART05实验结果视频演示调试要点8.1实验任务与学习目标学习目标：1.掌握直流无刷电机及驱动器的基本控制方法2.理解光电、电感、电容传感器在物料检测中的作用3.完成PLC输入/输出接线、程序下载与现场调试4.实现传送带送料、物料识别、分拣和计数功能系统工作链条PLC主机采集传感器信号输出控制指令驱动器启动/停止调速与方向控制直流无刷电机带动输送带完成送料传感器组检测有无识别金属/尼龙电磁铁执行分拣配合计数控制目标：稳定输送+准确识别+按类别分拣+自动计数8.1直流无刷电机工作原理工作原理：通电导体在磁场中受力，产生转矩使转子旋转。定子产生磁场，转子上的电枢线圈通电。线圈电流在磁场中受到安培力，形成转矩，推动转子转动。通过换向器和电刷，在线圈转过特定位置时改变电流方向，使转矩方向始终保持一致。因此转子能连续旋转，把电能转换为机械能。8.2.1系统硬件组成·PLC：完成逻辑控制、计数和输出驱动·直流无刷电机：驱动传送带运行和停止·传感器：检测物料有无、金属和尼龙材质·触摸屏/指示灯：用于参数设置和状态提示·电磁铁：执行分拣挡料动作

三色灯：显示系统的工作状态8.2.2直流无刷电机驱动器J7控制端子GND、Speed、Dir、Start等，用于启停、方向和调速控制。J8传感器端子接收霍尔/速度反馈信号，用于驱动器闭环控制。J9电机端子连接U、V、W三相绕组和FG地线，接线顺序不能随意更改。J10供电端子接入AC220V或DC主回路电源，为驱动器提供动力。■实验台架可采用旋钮调速，也可通过PLC模拟量输出控制转速■Start与GND接通/断开可实现电机启动与停止■Dir与GND状态改变可实现正反转控制8.2.3传感器器件作用实验信号光电编码器检测传送带速度/位移A相、B相脉冲光电传感器判断工件是否到位上料检测电感传感器识别金属工件金属检测电容传感器识别尼龙/非金属工件尼龙检测作用：传感器协同实现工件有无检测→材质识别→分拣执行→计数显示实验用传感器表8.2.5电气原理图■PLC输入：编码器、光电/电感/电容传感器、启停按钮■PLC输出：电磁铁、红/黄/绿三色指示灯■驱动器端子：29、32、33短接后满足无刷电机启动条件■接线完成后需检查传感器电源、GND和信号线对应关系8.2.6接线表与I/O分配I/O口端口线号备注DI（输入）I0.019编码器A相I0.120编码器B相I0.210（上料）光电传感器检测I0.313（金属）电感传感器检测I0.416（尼龙）电容传感器检测I0.5SB5.2启动I0.6SB6-2停止DO（输出）Q0.023电磁铁Q0.125绿灯Q0.226红灯Q0.324黄灯AOV30直流电机速度调节（选用）电源8、11、14、17、21、1L+、1M（蓝）L++24VM（V右边）、9、12、15、18、22、27、SB5.1、SB6-1、1M（绿）、COMM（蓝）GNDU5220VN6零线其他29、32、33短接

驱动器8.3.1功能分析1.主程序：初始化、启动复位、逻辑切换、物料检测和输出控制2物料检测：判断有无、金属或非金属3编码器计数：识别输送位置和动作时刻4执行分拣：按类别控制电磁铁吸合/断开5物料计数：记录总数、金属数和尼龙数6电机启停：完成输送流程闭环控制控制流程逻辑初始化绿灯亮黄灯闪烁检测物料光电传感器触发来料识别材质电感/电容判断类别执行分拣电磁铁动作或保持计数复位更新数量进入下一循环关键点：编码器计数用于把“时间控制”转换为“位置控制”，提高分拣动作稳定性8.3.2PLC程序设计网络1：检测物料存在；网络2：检测物料类型；当有物料经过传送带时，光电传感器输出信号，绿灯亮起。当有金属物料通过传送带时，电感传感器会输出信号，尼龙物料经过时则无信号输出。8.3.2PLC程序设计网络3：检测物料位置；当有物料通过传送带时，电容传感器会输出信号。网络4：新增模式切换功能；该功能由m1.3控制，默认模式下金属物料经过时电磁铁会闭合，实现对金属件的分拣，尼龙物料经过时会顺利通过;模式切换后尼龙件经过时电磁铁会闭合，实现对尼龙件的分拣，金属物料经过时会顺利通过;网络5-12：计数功能；通过电容传感器与电感传感器所检测到的信号，可实现对金属物块与尼龙物块的计数;8.3.2PLC程序设计网络13：电磁铁开关信号；当有尼龙物料通过传送带时，电容传感器会输出信号。网络14：新增模式切换功能；该功能由m1.3控制，默认模式下金属物料经过时电磁铁会闭合，实现对金属件的分拣，尼龙物料经过时会顺利通过;模式切换后尼龙件经过时电磁铁会闭合，实现对尼龙件的分拣，金属物料经过时会顺利通过;8.3.2PLC程序设计网络16、17：黄灯闪烁时间控制；

当程序启动，但未检测到物料时，程序通过断电延时T40与T41达成0.5s每次的黄灯闪烁循环。8.3.2PLC程序设计网络18-20：红灯闪烁控制；当光电传感器检测到传送带上有物料停留超过5s时，触发T42，此时T44未触发，网络19中对T44取反成立，触发T43，网络20中T43触发T44，同时红灯亮起，由于T43与T44都是延时0.3s，从而使网络19与网络20可以控制红灯0.3s的闪烁循环。8.3.2PLC程序设计8.3.3触摸屏界面功能黄灯闪烁，代表此时系统启动但未开始工作绿灯闪烁，代表此时有物料进入传送带，系统处于工作状态。红灯闪烁，代表此时有物料进入传送带后长时间未离开，系统可能出现故障。时间显示8.3.3触摸屏界面功能计数复位按钮，与PLC中程序关联后，按下即可重置金属件与尼龙件计数数量。模式切换按钮，与PLC中程序关联后，按下即可切换金属件与尼龙件分拣模式，可通过右侧指示灯判断当前分拣模式。停止分拣按钮，与PLC中程序关联后，按下即可控制电磁铁不再激活，同时该按钮闪烁提示目前处于停止分拣状态。分拣状态指示灯，可根据不同物料名下方的绿灯是否闪烁判断目前分拣状态。物料计数区，显示目前两类物料分别经过传送带的数目。8.4实验结果长安大学CHANG’ANUNIVERSITY演示观察重点1.电机启动后传送带是否平稳运行2.物料到位后传感器是否稳定触发3.金属件是否被电磁铁分拣4.计数和指示灯状态是否同步变化8.4实验结果金属工件光电传感器检测到来料后，电机带动传送带送料；电感传感器检测到金属后，电磁铁启动挡板并分拣至物料仓1。尼龙工件光电传感器检测来料后，工件经传送带继续运动；因未触发电磁铁动作，最终进入物料仓2。物料计数光电传感器记录物料总数，电感传感器记录金属数量；尼龙数量可由总数减金属数得到。调试注意连续投料过快可能造成分拣不稳定；需结合传送带速度和编码器脉冲标定电磁铁动作时刻。课程小结·直流无刷电机提供传送带