自动刀库到位检测装置.doc

项目设计说明书（论文）

题 目 自动化（系统集成）综合实训
课 程 设 计 PLC+LV+M（第一阶段）
院（系、部、中心） 工程基础实训中心
专 业 自动化（系统集成）
班 级 D自集成081
学 生 姓 名 缪苗
学 号 233080131
设 计 地 点 台达基础实验室
指 导 老 师 解乃军、程啓华

工 程 基 础 实 验 与 训 练 中 心
起始时间：2011年 10月30日至 2011年11 月 18日

目录

一、 设计任务 3
（一） 项目总体任务 3
（二） 项目各分体任务 3
二、 设计过程 4
（一） 方案描述 4
（二） 需求分析 5
（三） 项目总体设计方案 5
（四） 器件的选型 6
（五） 电气原理图 8
（六） I/O地址分配表 9
（七） 程序流程图 10
（八） PLC源程序 11
三、 安装、调试说明 14
（一） 电源接线方面的注意事项 14
（二） 霍尔传感器的安装 14
四、 设计总结 14
五、 参考文献 15

一、 设计任务
（一） 项目总体任务
本项目“自动刀库到位检测装置”的最终目的是检测刀具是否能够准确的到达指定的位置，同时能做到到达指定位置的距离是最短。
（二） 项目各分体任务
本项目“自动刀库到位检测装置”根据所要完成的动作的要求，把项目分为两部分来进行实施：
1、 检测到位：利用霍尔传感器检测刀具是否能够到达指定的位置（比如刀具现在在1号位，按下7号位的按钮后，刀具能准确的到达7号位，并停下来）。
2、 距离运算：在到达指定位置的同时，能按照达到的距离确定是正向转动还是反向转动（比如刀具现在在1号位，按下7号位的按钮后，可以反向到达7号位，并停下来）。

二、 设计过程
（一） 方案描述
本项目“自动刀库到位检测装置”根据所要完成的动作的要求，把项目分为两部分来进行实施：
1、 检测到位：利用霍尔传感器检测刀具是否能够到达指定的位置（比如刀具现在在1号位，按下7号位的按钮后，刀具能准确的到达7号位，并停下来）。
2、 距离运算：在到达指定位置的同时，能按照达到的距离确定是正向转动还是反向转动（比如刀具现在在1号位，按下7号位的按钮后，可以反向到达7号位，并停下来）。
根据这两部分的设计要求，我们绘制了本项目的总体方案简图，具体见图（2-1）。

图2-1 自动刀库到位检测装置简图

（二） 需求分析
本项目的最终目标：应用我们所学的知识，以DVP-PLC为核心，结合霍尔传感器，完成对自动刀库刀具到位的检测。具体需求如下：
1、 以DVP—PLC为核心控制器，编写自动刀库刀具到位检测的程序，并设置比较参数，确定刀具到位时的正反转情况。
2、 利用霍尔传感器的霍尔效应来检测刀具是否到达指定的位置，如果到达则停止转动；如果没有，刀具则继续转动。
（三） 项目总体设计方案
1、 项目总体设计方案见图(2-2)。
图2-2 自动刀库到位检测装置总体设计图

（四） 器件的选型
一、PLC的选型
本项目所选用的是台达DVP-EH2系列PLC,见图(2-3)。
本系列以优异的运算速度著称！除具备高容量的程序规划空间，内设众多应用指令及通讯指令外；搭配多样化的特殊扩展模块与功能卡，使主机更能发挥强大效能。
台达DVP-EH2系列PLC型号特性：
1． 主机点数：16 / 20 / 32 / 40 / 48 / 64 / 80 ，
最大I/O点数：512点 　　
2. 程序容量：16K Steps 　　
3. 指令执行速度：0.24µS(基本指令) 　　
4. 通讯端口：内置RS-232与RS-485，兼容MODBUS ASCII / RTU通讯协议 　　
5. 数据存储器：10,000字符 　　
6. 档案存储器：10,000字符 　　
7. 高速脉冲输出： 20与32点数机种支持2点200kHz(Y0, Y2)；40点数机种支持2组AB相200kHz脉冲输出(Y0, Y1)(Y2, Y3)，与2点200kHz脉冲输出(Y4, Y6)　
8. 内置四组硬件高速计数器

图2-3 DVP—EH2系列PLC

二、 传感器的选择
本项目选择的传感器是霍尔传感器，型号44E804。见图(2-4)。
霍尔传感器具有以下特点：
1、 霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压，如：直流、交流、脉冲波形等，甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的，它一般只适用于测量50Hz正弦波。
2、 原边电路与副边电路之间完全电绝缘，绝缘电压一般为2KV至12KV，特殊要求可达20KV至50KV。
3、 精度高：在工作温度区内精度优于1%，该精度适合于任何波形的测量。而普通互感器一般精度为3%至5%且适合50Hz正弦波形。
4、 线性度好：优于0.1%。
5、 动态性能好：响应时间小于１μs跟踪速度di/dt高于50A/μs。
6、 霍尔传感器模块这种优异的动态性能为提高现代控制系统的性能提供了关键的基础。与此相比普通的互感器响应时间为10-12ms，它不能适应工作控制系统发展的需要。
7、 工作频带宽：在0-100kHz频率范围内精度为１％。在0－5kHz频率范围内精度为0.5%。
8、 测量范围：霍尔传感器模块为系统产品，电流测量可达50KA，电压测量可达6400V。
9、 过载能力强：当原边电流超负荷，模块达到饱和，可自动保护，即使过载电流是额定值的20倍时，模块也不会损坏。
10、 模块尺寸小，重量轻，易于安装，它在系统中不会带来任何损失。
11、 模块的初级与次级之间的“电容”是很弱的，在很多应用中，共模电压的各种影响通常可以忽略，当达到几千伏/μs的高压变化时，模块有自身屏蔽作用。
12、 模块的高灵敏度，使之能够区分在“高分量”上的弱信号，例如：在几百安的直流分量上区分出几毫安的交流分量。
13、 可靠性高：失效率：λ=0.43x10-6/小时。
14、 抗外磁场干扰能力强：在距模块5-10cm处有一个两倍于工作电流(2Ip)的电流所产生的磁场干扰而引起的误差小于0.5%，这对大多数应用，抗外磁场干扰是足够的，但对很强磁场的干扰要采取适当的措施。

图2-4 霍尔传感器
（五） 电气原理图
1、 电源部分，见图（2-5）。

（六） I/O地址分配表
输入输出地址分配表，见表(2-1)。
X0
选择1号刀
X1
选择2号刀
X2
选择3号刀
X3
选择4号刀
X4
选择5号刀
X5
选择6号刀
X6
选择7号刀
X7
选择8号刀

X10
当前在1号位置
X11
当前在2号位置
X12
当前在3号位置
X13
当前在4号位置
X14
当前在5号位置
X15
当前在6号位置
X16
当前在7号位置
X17
当前在8号位置

Y0
刀具正转信号灯
Y1
刀具反转信号灯
Y2
到位信号灯
Y3

Y4

Y5

Y6

（七） 程序流程图
自动刀库到位检测装置程序流程图，见图(2-5)。

图2-5 自动刀库到位检测装置程序流程图

（八） PLC源程序
自动刀库到位检测装置源程序如下：

三、 安装、调试说明
（一） 电源接线方面的注意事项
1、 在本项目中使用的是直流24V电源，所以不能把控制对象和PLC的电源线直接接入220V交流电源，否则会引起过载事故。如果是在实验台上，则直接选择接直流24V电源接入即可；如果是在自制板上，则需要把220V交流电源先接入直流24V开关电源，然后再接入控制对象和PLC。
2、 由于是使用直流24V电源，不能将直流电源的正负接反。
（二） 霍尔传感器的安装
霍尔传感器共有3个引脚，红色引脚是电流端引线、绿色引脚输出端引线。在接线过程中不能把这两个端子接错。
四、 设计总结
通过第一阶段的训练，使自己对台达PLC编程指令有了更好的认识，同时也对老师在课上讲的指令有了很好的温顾，也通过第一阶段的训练发现了一些自己在编程上、逻辑上的一些问题，而这些问题往往不通过训练是不容易找出来的，所以综合实训给了我一个很好的掌握巩固知识和发现在理论学习中经常会忽略的一些问题的机会。同时，综合实训也提供给我们一个很好的独立思考的空间，在项目要求范围内可以按照自己的思路去编写程序，给了我们一个运用所学知识解决实际问题的机会。
在一些自己不懂的地方，还可以请教同学，给了我们相互学习交流的机会。在第一阶段的训练中，我最大的体会就是：编程要细心、细心、再细心。因为很多地方编的不对，并不是自己不会编，而是自己经常会出现逻辑错误；或者语句写的地方，自己以为对了，但实际操作起来却不对。所以在编写时一定要思路清新，思考全面。
经过第一阶段的训练台达PLC基本指令的训练，让我基本熟悉了台达PLC的编程方法。这为后几周能更好的编写控制程序打下了很好的基础。在后面的训练中，我会继续把以前学的不好的地方发现并改正。争取通过10周的综合实训，让自己有一个质的飞跃。
五、 参考文献
1、 《电气控制与可编程序控制器应用技术》，郁汉琪主编，东南大学出版社
2、 《数据通信及网络基础》、瞿坦 编、武汉华中理工大学出版社、1996
3、 《现场总线技术及应用》，阳宪惠 主编、清华大学出版社、1999.6
4、 《运动控制系统》，张崇巍 主编，武汉理工大学出版社，2002.1
5、 《电力拖动自动控制系统》(第3版)，陈伯时 主编，机械工业出版社、2003年
6、 《数控技术及自动化》，袁安富编著，清华大学出版社，2009年
7、 《机器人技术与应用》，芮延年主编，化学工业出版社，2008.7
8、 《传感器与测控技术工程实践技术》，付家才，化学工业出版社，2005.03
9、 《台达MPS生产线指导书》，解乃军，自编讲义。

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