机电一体化综合设计实训教程 课件 第9章 基于变频电机的输送带传输控制实验

第9章基于变频电机的

输送带传输控制实验

长安大学张军selfstudy@9.1工作原理变频电机是变频器驱动电动机的统称。优点调速容易,而且节能；交流电机结构简单、体积小、惯量小、造价低、维修容易、耐用；可以扩大容量,实现高转速和高电压运行；可以实现软启动和快速制动；无火花、防爆、环境适应能力强。变频电机9.1工作原理本章实验内容主要如下：（1）掌握变频电机的调控原理；（2）掌握变频器的设置方法，实现电机速度控制；（3）分析变频电机的电气原理图，掌握控制系统接线方法；（4）控制系统功能分析，掌握工件分拣程序设计方法，并实现功能验证。实验步骤：（1）根据系统电气原理图，在断电状态下，完成实验台架上的连线；（2）设置通信参数，编译控制程序，通过程序控制挡板动作将金属物料运送至物料仓1，若为尼龙物料则运送至物料仓2，完成功能编译后，下载程序文件至PLC；（3）进行实验，观测实验结果，实现功能验证并总结分析。变频电机9.2硬件系统设计1变频器变频器是一种通过调节电源的频率和电压来驱动电机的设备，它可以控制电机启动期间的加速或停止期间的减速。其主要目的是实现电机的调速。本实验采用西门子的MM420变频器，下面将介绍该变频器的基本功能。1）操作面板2）基本操作面板（BOP）3）主要参数设置变频电机9.2硬件系统设计操作面板变频电机9.2硬件系统设计基本操作面板（BOP）变频电机9.2硬件系统设计主要参数设置变频电机9.2硬件系统设计2电气原理图变频电机参考直流输送线的原理图和变频器的特点，设计的变频电机控制电气原理如右图所示：9.2硬件系统设计3接线表变频电机根据原理图和硬件特点，系统接线定义如下：9.3控制系统软件设计1功能分析程序功能与直流无刷电机功能类似，需要实现的功能有：（1）物料检测，包括物料的有无，金属或非金属物料的识别；（2）基于编码器的传输带速度识别；（3）执行物料分拣；（4）物料计数；（5）电机启停。与直流无刷电机唯一差别是本章使用变频电机控制转速，通过PLC的模拟量输出口控制转速，实际实验也可采用定速，则不需要控制变频器的频率。变频电机9.3控制系统软件设计2控制流程变频电机（1）系统初始化，包括系统复位，绿灯常亮，黄灯闪烁周期1s。（2）来料检测：根据光电传感器有无信号来判断输送带上是否有物料，若传感器有信号，表明传送带上有物料，黄灯熄灭。（3）分拣物料：当电感传感器有信号时，1.6s后电磁铁得电动作，将金属物料分拣至料仓1；若仅电容传感器有信号时，表明物料为尼龙物料，此时电磁铁不得电，尼龙物料分拣至料仓2。（4）指示灯：在物料进入料仓1或者料仓2后2s电机停止运行，黄灯重新开始闪烁，周期为1s，程序结束；若光电传感器无信号，表明传送带上没有物料，程序结束。

9.3控制系统软件设计3PLC程序设计包括主程序和子程序两部分。

（1）主程序主要包括系统初始化配置、系统启动、分拣流程控制、工件分拣检测、电磁铁动作、皮带变频调速和系统停止等功能；（2）子程序：主要实现编码器计数，用于辅助判断皮带传输位置，来启停电磁铁。变频电机9.3控制系统软件设计变频电机网络1：系统复位，初始化中间继电器和AQW0。网络2：启动信号复位，避免误启动。网络3：高速计数器HSC0初始化，用于编码器测速。网络9：流程结束后的延迟复位。主程序9.3控制系统软件设计变频电机网络10：系统启动。网络12：系统运行指示灯。9.3控制系统软件设计变频电机网络4：工件分拣流程。网络14：流程节点控制。9.3控制系统软件设计变频电机网络6：金属工件检测。网络8：电磁铁动作。网络5：皮带变频调整。9.3控制系统软件设计变频电机网络11：系统停止。网络14：系统停止指示灯。9.4实验结果完成系统接线后，打开电源，下载程序，放入工件进行检测。由于交流减速电机传动和直流减速电机传动共用一根同步带，若发现此时同步带在直流电机上，必须立即关闭电源，进行更换皮带操作。更换完成后，方可再次打开电源进行检测。同步带连接变频电机实物图9.4实验结果（1）金属工件检测结果将金属工件放入进料口，当光电传感器检测到信号后，交流电机开始工作，通过传输带运转工件。工件经电感传感器检测之后，电磁铁随即启动挡板，将金属工件拦截并分拣至金属储料盒，即物料仓1。（2）尼龙工件检测结果将尼龙工件放入进料口，当光电传感器检测到来料信号后，交流电机开始旋转，经皮带带动传送带传送工件，工件经电容传感器检测后，由于未触发电磁铁动作，尼龙工件便跌落至皮带末端储料盒即物料仓2。变频电机9.5思考（1）能