河南理工大学毕业设计(论文)说明书

汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。按输出接线分PLC有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出3种形式。鉴于本次设计任务在于进行步进控制设计，特选用台达ES晶体管型PLC，型号：DVP-40ESOOT2。

DVP-40ESOOT2为台达PLC标准型主机，交流电源输入，晶体管输出，点数40，输入24点，输出16点。ES系列主机通讯端口为内置RS－232与RS－485，兼容MODBUSASCII/RTU通讯协议；支持2点(Y0, Y1)独立高速脉冲输出功能，最高可达10kHz。ES系列PLC还内置高速计数器，可用于记录高速脉冲数以便进行测速。高速计数可以用3种模式实现，分别是1相1输入，又称为脉冲/方向(Pulse/Direction)模式；1相2输入，又称为正转/反转(FWD/REV)模式；2相2输入，又称为AB相(AB-phase)模式。 （1）DVP-40ES系列PLC配线方法

DVP-ES系列PLC电源输入为交流220V输入，由实验室中常用220V交流电源经过流保护后（接入熔断器与断路器）再接入PLC输入端 。

电源接线端如图2-2所示。

图2-2 电源接线图

输入点信号为直流电源DC输入，将输入公共端S/S与DVP-40ES自身提供的+24V端相接，接法如图2-3所示。

图2-3输入点配线图

此种接法为SINK模式接法，与之相对还有一种名为SOURCE的接法，与其完全相反，

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接线之前必须先查清PLC输入端为哪种接法，否者容易烧坏输入端电路。

DVP系列PLC晶体管输出模块如图2-4所示。

图2-4 输出点配线图

输出端口为NPN晶体管型输出，即由PLC内部电压（约5V左右）接在晶体管的基级与发射级间作为正向偏置电压，使输出回路导通。本次设计的输出回路中要用到24V直流电，在PLC端口上有自带的24V直流电可以直接使用。 （2）PLC通信参数设置

根据PLC技术手册，PLC通讯参数需要按照一下内容设定，确保PLC的通讯正常，具体参数如图2-5所示。

图2-5 PLC通讯参数设置

本次设计中没有实现主机与PLC真正的通信传输，所以不需要下载线USB接口、台达DVP系列PLC编程电缆。如果在现实中有条件的情况下，要想主机与PLC通信，需要用到：台达编程下载线为USB接口、台达DVP系列PLC编程电缆,一端接电脑的USB接口，另一端插在台达PLC的RS232串行通信口上。在PC机上安装相应的串口驱动程序，则电脑会自动为所接USB借口分配一个COM口作为通信端口，本次设计所用即用到主机为该USB口分配出COM3口。建立好链接后，主机与PLC通信传输方式仍为RS232通信传输，只是它占用的是主机的USB接口。

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2.4变频器选型

变频器的英文译名是VFD（Variable-frequency Drive），变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/过压/过载保护等功能。集成了高压大功率晶体管技术和电子控制技术，得到广泛的应用。它的出现，使得复杂的调速控制简单化，用变频器+交流鼠龙式感应电动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作，缩小了体积，降低了维修率，使传动技术发展到新阶段。

（1）变频器硬件配置

VFD-M系列变频器为台达高机能型变频器，是新一代高功能无感测向量型交流电机驱动器。具有功能齐全、调速精度高、稳定性好及可应用范围广等特点。可广泛应用于建筑、石化、冶金、钢铁、能源、电力、楼宇、环保等国民经济各行各业。

本次设计使用变频器型号为VFD007M43B，型号说明如图2-6所示。

VFD007M43B版本输入电压 460V 3-PHASEVFD-M系列最大适用电机：1HP (0.75kW)产品系列：变频器

图2-6 VFD型号说明

台达变频器跟PLC一样有不同的系列，使用时的要求也不同，本设计使用的是VFD-M系列变频器。在使用时要仔细看它的配线图，不要接错线，不然会烧坏变频器。下面简单的对几个重要的端子介绍一下：R、S、T(R/L1，S/L2，T/L3)为商用电源输入端，根据设计的需要接入380V的三相交流电源。U、V、W（U/T1，V/T2，W/T3）为交流电机驱动器输出与异步感应电动机相接。

变频器具体需要实现何种功能，应认真阅读说明书，按照说明选择相应的接线方式。接线端子接好后，调试一下，看异步电机是否能正常工作。

电源接入时一定要连接于交流电机驱动器的主回路电源端子R/L1,S/L2,T/L3。如果将电源错误连接于其它端子，则将损坏交流电机驱动器。另外应确认电源应在铭牌标示的允许电压/电流范围内。通电后如要改变接线，首先应关掉电源，并必须注意回路直接部分滤波电容完成放电需要一定时间。为避免危险，要等待充电指示灯熄灭，再用直流电压表测试。确认电压值小于25V安全电压后，才能开始作业，否则，由于有残留电压，电路短路时会发生火花，所以选择在无电压条件下进行作业。

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在本研究课题中使用的变频器相当于三相异步电机的驱动部分，通过变频器设定一频率来驱动三相异步电机的转动。根据正转/反转开关，三相异步电机按不同的方式转动，但最终三相异步电机都是随着变频器设置的速度转动的。

2.5 旋转编码器的选型

步进电机的移动控制，在开环控制状态下，其转动角度（圈数）是随着控制脉冲数而同步变化的，除非失步等特别的情况，否则应该可以严格同步移动。除步进电机外，其他电机的旋转量检测，如果没有信号反馈达到精密控制是非常困难的。总之，电机转速的快慢控制，如能以控制量表示，非反馈电路，使电机维持在一定的速度，或停止在一定的位置，一般而言，此旋转反馈量由旋转编码器来检测。

旋转编码器是一种基于电磁感应原理的精密测量角位移的传感器，转子与定子中均有绕组。若在转子绕组中通上正弦激磁电流，则转子在定子绕组中感应出同频率的电压，但相位或幅值随转子的相对位移而变化。感应电压经鉴相或鉴幅并经A/D转换等电子线路的处理，输出若干位的数字信号（绝对值型），或输出具有一定相位差及频率差的多相脉冲或正弦信号。是检测元件，主要用来检测电机转角位置并且可以换算成直线运行距离，把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。也可以通过计算单位时间内的脉冲数来算出电机转速，不管是用来检测速度还是位置--都是为了实现精确控制。按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。 （1）增量式编码器

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出。编码器转轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码器光栅的线数决定。需要提高分辨率时，可利用90度相位差的A、B两路信号进行倍频或更换高分辨率编码器。本次设计中使用的台达PLC内置高速计数器可支持1倍频，2倍频及4倍频计数。

旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它

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