基于PLC的多单元同步驱动.doc

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1、编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目： 基于PLC的多单元同步驱动 系统的逻辑控制 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号： 0923138学生姓名： 季 帅 指导教师： 潘国锋 （职称：副教授） （职称： ）2013年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 基于PLC的多单元同步驱动系统的逻辑控制 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械93 学 号： 0923138 作者姓名：

2、2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院信 机系 机械工程及自动化 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目基于PLC的多单元同步驱动系统的逻辑控制 2、专题 二、课题来源及选题依据 随着工业自动化程度的提高和生产规模的扩大，各种生产线、输送线的长度和输送功率不断增加,当输送线长度增加到一定程度时，采用单电机驱动往往难以满足生产的要求，必须采用多电机同步驱动的方式。 组成多级同步驱动系统之后，从驱动电机之间的连接关系看可分两类:一类是各驱动电机依赖链接式进行物理连接，由于各同步电机之间存在严重的耦合作用，可能导致该电机的转速偏离更加严重，最后造成整个传动系统不能正常工作，

3、许多工厂的生产线、装配线就属于这类；因此，多电机协调的研究具有非常重要的现实意义。本论文所研究的对象针对后一类控制系统，主要基于冷轧机、拉丝机等生产线。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 熟悉多单元同步驱动系统的发展历程； 熟练多单元同步驱动系统的原理和控制方法； 熟练掌握各单元电动机采用变频调速的方法； 掌握变增益、变时间常数的智能PI控制器及卷径补偿控制策略。 四、接受任务学生： 机械93 班 姓名 季 帅 五、开始及完成日期：自2012年11月12日 至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名 签名 签名教研室主任学科组组长研究所所长签名 系主任 签名201

4、2年11月12日摘 要在工业生产（例如：轧钢、造纸、纺织、线材的拉拔等行业）上，多电机同步驱动控制系统具有广泛的应用，其同步效果直接影响产品的质量。本文主要针对直线式拉丝机的多电机同步驱动系统的逻辑控制进行研究。通过了解多单元同步控制系统的发展，在直线式拉丝机的实际生产工艺基础上，确定设计方案，即全数字式多单元同步控制。控制核心为可编程逻辑控制器（PLC）和变频器。PLC与变频器采用RS-485通讯方式实现对多电机系统进行同步控制。通过对生产过程的分析，将运行过程分为手动和自动两种运行状态，其中手动又分为单动和前联两种运行状态。单动过程指在手动运行状态下，单个电机单独运行。前联过程指在手动运行

5、状态下，本电机与前面电机一起同步运行并引入张力控制保持张力平衡。自动过程指在张力控制系统的控制下，各个电机同步运行并保持张力的平衡。同时，利用PLC通过RS-485与变频器实时通讯，监视并控制变频器，实现多电机的同步逻辑驱动。最后，对PLC逻辑控制程序和RS-485通信协议进行仿真调试，实现多电机的同步逻辑驱动。 关键词：拉丝机；多电机；同步驱动；PLC；RS-485AbstractIn industrial production (such as: Rolling, paper, textiles, drawing, the wire, and other industries), the

6、multi-synchronous motor-driven control system has a broad application, and its direct impact on the simultaneous effect of the quality of the product. In this paper, it researches the linear drawing of the multi-motor synchronous control systems. By understanding the development of the multi-unit sy

7、nchronous control system, on the basis of the actual production process of the linear drawing machine, set the design plan, namely all-digital multi-unit synchronization control. Control of the core is programmable logic controller (PLC) and inverter. PLC and inverter use RS-485 communication means

8、to carry out simultaneous multi-motor control.Based on the analysis of the production process, the process will run into both manual and automatic operation and manual operation is divided into single-action and the former running. The single-action process is that under the manual running, a single

9、 separate motor is running. The former running is that under the manual running, the motor and the front motor(s) are synchronously running with the tension control, keeping the tension balance. The automatic operation is that under the tension control system, various motors synchronously are runnin

10、g, and maintaining the balance of the tension. At the same time, using the real-time communications between PLC and inverter through RS-485 to surveillance and control inverter, realizes the logic simultaneous multi-motor-driven. Finally, debug the PLC logic control program and RS-485 communication

11、protocol, to realize the logic simultaneous multi-motor-driven. Key words: Drawing Machine; multi-motor; synchronous drives; PLC; RS-485目 录摘 要IABSTRACTII目 录V第1章 绪论11.1 课题背景11.2 课题的发展现状11.2.1 模拟量多单元同步控制11.2.2 数模结合型多单元同步控制31.2.3全数字式多单元同步控制41.3 本论文的控制对象和控制任务51.4 本论文的主要工作和创新61.4.1 主要工作61.4.2主要创新6 第2章 方案

12、的比较和选择72.1 传统的多单元同步驱动控制系统72.2 带张力补偿控制的多电机同步驱动系统82.3 全数字式的多单元同步控制系统92.4 设计方案的确定9 第3章 系统的设计113.1 直线式拉丝机转速同步原理113.1.1 卷筒同步运行原理113.1.2 确定合适的转速比123.2 LZ-8/600直线式拉丝机参数的确定123.2.1 卷筒转速比的确定133.2.2 总压缩比的确定153.2.3 钢丝所需拉拔力矩153.2.4 电机输出力矩163.2.5 卷筒输出力矩163.3 系统模型的建立173.4 器件的选择173.4.1 可编程逻辑控制器（PLC）183.4.2 变频器的选择19

13、3.4.3 触摸屏的选择19 第4章 系统的硬件设计214.1 可编程逻辑控制器（PLC）214.1.1输入输出元件及分配214.1.2 PLC输入输出接线图23 4.1.3 FX2N-4AD模拟量输入模块28 4.2变频器A540304.3 RS-485通信接口的设计304.3.1 RS-485标准接口简介304.3.2 PLC与变频器的连接31 第5章 系统的软件设计335.1 RS-485通讯的设计335.1.1 变频器的设置335.1.2 通讯的数据格式335.1.3 通讯数据定义345.1.4 PLC中特殊继电器和寄存器的设置355.1.5 程序设计365.2 FX-4AD模拟量输入

14、模块的设计365.2.1 FX-4AD缓冲寄存器（BFM）的设计365.2.2 FX-4AD的基本应用程序385.3 主控程序设计385.3.1 程序运行逻辑简介385.3.2 系统程序流程395.3.3 PLC逻辑控制程序43 第6章 总 结456.1 设计心得456.2 前景展望45致 谢47参考文献48附 录50附录一、通讯数据的定义50附录二、通讯程序（以1#变频器为例）56附录三、主控制程序591 绪论 本章主要针对多单元同步控制，叙述了课题的背景、课题的发展现状、控制对象与控制任务和本论文的主要工作与创新。其中在发展现状中讲述了三种不同的多单元控制系统。这三种不同的控制系统体现了多

15、单元同步控制系统三个发展阶段，即：模拟量多单元同步控制、数模结合型多单元同步控制、全数字式多单元同步控制。1.1 课题背景随着工业自动化程度的提高和生产规模的扩大，各种生产线、输送线的长度和输送功率不断增加,当输送线长度增加到一定程度时，采用单电机驱动往往难以满足生产的要求，必须采用多电机同步驱动的方式。组成多级同步驱动系统之后，从驱动电机之间的连接关系看可分两类1:一类是各驱动电机依赖链接式进行物理连接，由于各同步电机之间存在严重的耦合作用，可能导致该电机的转速偏离更加严重，最后造成整个传动系统不能正常工作，许多工厂的生产线、装配线就属于这类；因此，多电机协调的研究具有非常重要的现实意义。本

16、论文所研究的对象针对后一类控制系统，主要基于冷轧机、拉丝机等生产线。1.2 课题的发展现状目前，有3种较为常见的多单元同步控制，可适应不同设备工艺条件和控制精度等要求，灵活应用2。3种多单元控制系统如下：1.2.1 模拟量多单元同步控制模拟式同步控制系统框图如图1.2所示图1.1 张力反馈信号的获得图1.2 模拟式同步控制器电机M0，M1，Mn分别由交流变频器VF0，VF1，VFn为调速驱动。P为主令电位器，输出公共的调节信号；P1，P2，Pn 为各从动单元分调电位器，以此实现各单元以一定的比例速度同步工作(或补偿各单元机械传动比的差异)，起基本同步作用；S1，S2，Sn为各单元间的张力调节电

17、位器，由S1，S2，Sn传出的信号即为同步调节信号，以此实现各单元速度失调的自动调整。图1.3 模拟同步控制器原理图1.2.2 数模结合型多单元同步控制两单元同步传动控制系统原理框图如图1.4所示。图1.4 数模结合型同步控制系统系统每个单元电机机采用的是PG反馈控制，单电机调速精度可显著提高。采用带PG反馈的数模结合同步控制系统，其同步控制精度明显提高，且不受设备工艺的约束，可实现转速、转角和线速度同步控制，应用灵活5。1.2.3全数字式多单元同步控制图1.5 全数字式同步控制系统1.3 本论文的控制对象和控制任务本论文所讨论的多单元同步驱动控制系统是目前技术最为先进的应用于直线式拉丝机的全

18、数字式多单元同步驱动控制系统。与传统的拉丝机相比，直线式拉丝机采用的是交流异步电机，而传统竖筒式拉丝机所采用的是调速电机(电磁转差离合器)，前者比后者控制效果要高;且与后者相比直线式拉丝机所拉成的钢丝在拉拔过程中不扭曲，使产品质量和钢丝内应力得到可靠保证8。直线式拉丝机生产工艺过程如图1.6所示。将整卷的钢丝开卷校直，经过N道卷筒拉拔，靠各卷筒之间的张力辊控制张力和同步速偏差量。由于要将原料线材拉伸成所需的规格，钢丝成型需经过拉模，而各道拉模的出丝口径不同，造成相邻卷筒的转速各不相同，因此各道卷筒间的张力辊所承受的张力值也不相同。其生产流程如图1.6所示:图1.6 直线式拉丝机的生产流程示意图

19、可见，想要将钢丝拉拔成一定的规格，必须严格控制各道电机的转速比，从而由控制各道电机之间的转速差来控制对钢丝产生的拉力。而各道电机之间的转速的变化会引起相邻之间张力辊位置的变化。由此可知，张力辊的位置是相邻卷筒对钢丝拉力的标志。要获得较高的加工精度，就要求电气传动系统在高速运行时具有良好的张力控制和相应的比例同步转速协调控制性能。除应保证相邻卷筒之间的张力值恒定外，还要求驱动各道卷筒的电机在静态和动态过程中其转速必须保持精确的比例同步，以实现各道卷筒间出口的秒流量相等的控制原则，即式(1-1)成立: （1-1）其中Si、Yi分别是第i道卷筒出口处钢丝的截面积和线速度。上式在稳态过程中，只要调整好

20、合理的比例同步系数，各道间的比例同步驱动是比较容易实现的。但在过渡过程中(如启制动或受较大扰动后的恢复)，式(1-1)难以成立。因此必须利用张力调节，尽快地补偿偏差，使系统动态亦满足式(1-1)，并在过渡过程中尽可能的减小各道张力的波动，实现快速恢复。1.4 本论文的主要工作和创新与前述分析的传统系统比较，进行了如下几方面工作和创新设计:1.4.1 主要工作 （1）熟悉直线式拉丝机的生产工艺，建立基于张力恒定的多单元同步驱动控制系统模型； （2）本系统利用可编程控制器完成系统的设计，通过变频器的PU接口，将PLC和变频器连接实现基于RS-485的工业控制网络。由PLC实现系统的控制算法和实时监

21、控，由PLC实现系统的启动、停止、稳态运行的控制和保护等逻辑控制任务； （3）利用实验室现有的设备，构造一个与生产现场类似的实验环境。其中的关键控制装置均采用实际系统中可直接使用的设备，如可编程控制器是MITSUBISHI的FX2N，变频器是MITSUBISHI的A540，采用RS-485通讯方式。监控及界面采用触摸屏是MITSUBISHI的A970GOT，采用RS-422通讯方式与PLC通讯。1.4.2 主要创新 （1）利用光电传感器，采集现场张力变化信号，在加工对象的工艺参数或系统参数变化后，使各电机比例同步速按工艺要求实现自动调整，始终保证整个系统动态过程满足式(1-1)的比例同步驱动；

22、 （2）采用RS-485通讯方式，实现PLC与变频器的实时通讯，通过变频器控制各个电机的运行。实现基于转速反馈控制的调速系统，各驱动单元的稳态无差和动态快速响应； （3）利用触摸屏与PLC通信功能来实现系统的参数设定和系统的实时监控。2 方案的比较和选择本章主要针对直线式拉丝机，叙述了直线式拉丝机的三种多单元同步控制系统，即：传统的多单元同步驱动控制系统、带张力补偿控制的多电机同步驱动系统、全数字式的多单元同步控制系统。然后，确定了本论文的设计方案，采用全数字式多单元同步控制系统。2.1 传统的多单元同步驱动控制系统在传统的多电机同步驱动系统中，各电机的速度调节器多采用比例积分(PI)调节器。

23、其控制方案原理图如图2.1示：图2.1 传统多电机同步控制结构而且PID控制器对非线性系统的控制性能较差，并且在系统参数或结构发生变化时，需要对PID控制器参数重新调整。此外，如果生产工艺的要求变化，如被加工对象的材质或线经、规格变化，必须人工调整比例同步系数。因此，用传统的PID方法进行控制的效果往往很不理想。2.2 带张力补偿控制的多电机同步驱动系统采用这种方式的多电机同步驱动系统的组成结构如图2.2所示。取张力辊的实际张力值与张力给定值的偏差经比例放大后作为前馈补偿调节信号，即前N-1道电机的控制是以比例同步速控制为主，张力补偿为辅的控制原则。如果需要调整工艺参数，则可以通过改变张力的设

24、定值和前N-1道电机的同步比例系数实现。一般取最后一台卷筒电机的转速为基准，前N-1道电机的转速按工艺要求以一定比例与其同步，比例同步转速由各电位器选择，在稳态时满足各道卷筒的出口的秒流量相等的原则。图2.2 拉丝机比例值同步控制结构图由图2.2可知，采用带张力补偿的转速开环控制的多电机同步驱动系统，由于引入了张力信号，在动态性能方面有了较大提高。但由于采用的是转速开环控制，在系统稳态运行时存在静态误差:如果生产工艺参数变化后(如钢丝直径改变)，要求人工调整比例同步系数，系统自动化程度较低。2.3 全数字式的多单元同步控制系统目前较为先进的拉丝机的同步控制器大都采用单片机、PLC或者工控PC机

25、来实现。全数字式同步控制系统框图如图1.5所示。人机界面(或者监控计算机)、变频器均通过RS-422接口和RS-485接口与PLC的通信模块连接。由人机界面实现发送控制信息、设定运行参数以及读取运行状态的作用。数字测速部件采用高分辨率的旋转编码器PG，由PG分别测量各单元的实际速度，送至PLC的高速脉冲计数输入单元，PLC将采集到的各单元实时转速与设定运行参数综合，按既定的同步控制策略进行运算和控制，得到各单元电机的运行速度设定值，再通过RS-485总线写入变频器执行。2.4 设计方案的确定通过对拉丝机的三种不同控制方式的的叙述，综合各个控制方式的特点，本次设计同样采用先进的全数字化控制方式，

26、同时加以改创新。本设计采用触摸屏来实现发送控制信息、设定运行参数以及读取运行状态。通过参数的设定来实现PLC实时控制变频器和交流电机的运行。放弃了在2.4节中讲述的数字测速部件采用高分辨率的旋转编码器PG，采用光电位移传感器，通过张力辊的位移来调节张力的恒定。第3章 系统的设计本章主要介绍直线式拉丝机的的同步原理，拉丝参数的计算，系统框图和器件的选择。3.1 直线式拉丝机转速同步原理3.1.1 卷筒同步运行原理目前的直进式拉丝机并非是完全“直进”的,它在每两卷筒之间,都设置有测速反馈装置,如图3.1。图3.1传感装置示意图1. 拉丝模2. 卷筒3. 张力辊4. 传感器5. 气缸6. 滑轮7.

27、卷筒8. 钢丝钢丝由卷筒2拉拔收卷,经张力辊3搭在滑轮6上,再经拉丝模1进入下一卷筒7拉拔。气缸5通过杠杆,使张力辊3紧靠着钢丝。在此杠杆转轴上,则安装着角度传感器4,该传感器随着转轴的旋转,改变转角从而改变其电气参数。3.1.2 确定合适的转速比在运行中,气缸5 提供一个弹力,使钢丝保持一定的张力。张力辊由于气缸行程及钢的位置,其可变行程DT 极其有限,如图3.2。图3.2 张力辊活动示意图要在有限的空间里,做出灵敏的反应,及时给出信号，除了具备功能强大的驱动装置之外,相邻两卷筒保持相应的基本转速非常重要。各卷筒均由各自的电机驱动,只有各卷筒具备相对匹配的基本转速,才能使转速变动的调节量尽量

28、小,易实现拉丝机的联动。电机是通过减速箱带动卷筒的,各电机转速基本相同,各卷筒在联动拉丝时,转速并不相同,而保持着一定的比例。只有确定各卷筒与电机的转速比i ,才能据此定出各减速箱有关机械(齿轮、皮带轮等) 参数,其转速比为: （3-1）式(3.1) 中:nM电机转速,1500r/min；n卷筒转速,r/min。3.2 LZ-8/600直线式拉丝机参数的确定LZ-8/600直线式拉丝机设有8个600mm卷筒，分别由8台电机驱动。各电机功率为45KW，转速为1500r/min。电机均为三相交流电机，调速设备采用MITSUBISHI的A540型，该拉丝机成品卷筒（8#卷筒）额定输出线速度为10m/

29、s。其它数据参照表3-1。表3-1 项目数据项目单位型号卷筒直径mm600拉拔道次time8材料抗拉强度Mpa1250最大进线直径mm5.0-2.8最小出线直径mm1.8-1.0总压缩率%87平均部分压缩率%22.51拉拔速度m/s10电机功率kw变频453.2.1 卷筒转速比的确定钢丝在拉拔时，其压缩比为： (3-2)式（3-2）中：d拉拔后的钢丝直径；d0拉拔钢丝前钢丝直径。钢丝在拉拔后，延伸系数，其中、分别为拉拔前、后的钢丝长度。忽略损耗，根据拉拔前后等体积原则，有： (3-3)比较(3-2)(3-3)两式，得： (3-4)根据经验，LZ-8/600拉丝机各级拉拔压缩比确定为：=20%，

30、=23%，=26%，=25%，=24%，=22%，=21%，=20%。配模曲线概略如图3.3。图3.3 8/600拉丝配模曲线将各压缩比值代入(3-4)式，得=1.25，=1.3，=1.35，=1.33，=1.32，=1.28，=1.27，=1.25。各卷筒转速（当各卷筒直径相等时）应有：， (3-5)式（3-5）中，分别为各卷筒转速。成品卷筒线速度为=10m/s，则有 (3-6)式（3-6）中，D为卷筒直径，D=600mm，代入（3-6）式得到，将此值代入式（3-5），得，。将各卷筒转速分别代入（3-1）中，得：综合有关参数，汇总如表3-2。表3-2 拉丝参数汇总电动机序号卷筒转速（r/mi

31、n)压缩比(%)延伸率线速度(m/s)转速比1#50.6201.251.5929.62#65.9231.302.0722.83#88.9261.352.7916.94#118.2251.333.7112.75#156.0241.324.909.66#200.6221.286.307.57#254.8211.278.005.98#318.5201.2510.004.73.2.2 总压缩比的确定由（3-2）式知： (3-7)又由（3-2）式导出： ，代入（3-7）式得： (3-8)将各值代入（3-8）式，得=87.0%。3.2.3 钢丝所需拉拔力矩 LZ-8/600拉丝机所用8台电机输出力矩相同，

32、故只以1#卷筒为例。对1#卷筒，最大进线直径为5.0mm，压缩比取20%，其拉丝时所需拉拔力矩： (3-9)式（3-9）中：钢丝进线直径，；压缩比；钢丝抗拉强度，；卷筒直径，。取=1250，将有关数据代入（3-9）式，则：Nm3.2.4 电机输出力矩电机输出力矩为： (3-10)3.2.5 卷筒输出力矩将折算到卷筒上，则卷筒输出力矩为： (3-11)式（3-11）中：卷筒可输出功率，； 卷筒转速，。 将功率损失忽略不计，即有： (3-12)由（3-9）、(3-10)、(3-11)、(3-12)式，可得： (3-13)式（3-13）中，为1#卷筒转速比，=29.6（见表3-2），故1#卷筒可输出

33、力矩Nm。与1#卷筒拉丝力矩相比，则有：3.3 系统模型的建立 结合1.2.3和2.3中数字化多单元控制系统模型，建立LZ-8/600拉丝机的数字化多单元同步控制系统模型。系统框图如图3.4所示。图3.4系统框图核心控制器件为可编程逻辑控制器（PLC）和变频器。PLC为系统逻辑控制中心 ，变频器主要控制电机的运行。PLC与变频器之间采用串行通信方式RS-485。数据和控制指令通过RS-485通信线路从PLC传送到变频器，再由变频器控制电机的启动、停止、转速调整及其他控制操作。辅助控制器件为触摸屏、张力机构和现场操作。其中触摸屏与PLC之间采用RS-422通信方式，通过触摸屏来设置系统参数和变频

34、器控制参数，并在系统运行状态下，实时检测系统的运行状态。张力机构主要是通过张力辊和传感器来检测各卷筒之间的张力变化。变化数据通过A/D转换器传入PLC进行数据分析比较，然后再PLC向变频器发出控制指令，来实现电机、卷筒的控制，达到维持张力恒定的目的。3.4 器件的选择 结合拉丝机的实际情况、市场的行情和器件的实用性和灵活性，本论文的控制系统的所有器件全部选择三菱公司（MITSUBISHI）的可编程逻辑控制器（PLC）、变频器和触摸屏。其中PLC的型号为FX2N，变频器的型号为A540，触摸屏的型号为A970GOT。下面详细叙述所器件的情况：3.4.1 可编程逻辑控制器（PLC）可编程逻辑控制器

35、（programmable logic controller）简称为PLC。它是在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。它具有控制功能强、可靠性高、配置灵活、体积小、重量轻以及使用方便等优点。图3.5 FX2N系列FX2N型PLC，如图3.5所示，是FX系列PLC家族中最先进的系列。其特点如下：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块。其中通信功能和特殊功能模块是选择FX2N型PLC的核心点。FX2N型PLC的基本单元、扩展模块和特殊扩展设备的选择，如表3-3所示。表3-3 FX2N型PLC的器件表

36、PLC输入点数输出点数耗电数量FX2N-64MR-001（继电器输出）32321扩展模块FX2N-16EX1601特殊扩展设备FX2N-422-BD60mA1FX2N-485-BD60mA1FX2N-4AD8830mA2 PLC的输出选择为继电器输出，主要用于高压（即220V）的负载。扩展模块用来弥补PLC的输入端口的不足，使系统的功能更加完善。特殊扩展设备中，FX2N-422-BD实现PLC与触摸屏的通信，FX2N-485-BD实现PLC与变频器的通信，FX2N-4AD用于将模拟量转换成数字量，输入PLC。3.4.2 变频器的选择由于可编程逻辑控制器（PLC）选择了MITSUBISHI的FX

37、2N型PLC，同时本论文的设计特点是通过RS-485通信方式来实现PLC与变频器的数据通信，并结合各个变频器的3.4.3 触摸屏的选择本次设计中，触摸屏主要是用于系统的参数设置和系统运行的实时监控。触摸屏选择MITSUBISHI的A970GOT-TBA-CH或者A970GOT-TBD-CH。GOT900系列性能特点如下：（1） 程序修改功能，可显示程序作出修改，用于现场操作程序修改（2） 梯形图临控功能（3） 系统监控功能第4章 系统的硬件设计本章详细叙述直线式拉丝机（即LZ-8/600拉丝机）的硬件设计，主要是PLC输入输出元件的分配和接线、变频器和RS-485的硬件方便的设计。其中PLC和

38、RS-485的硬件是本次设计的关键和重点。4.1 可编程逻辑控制器（PLC）4.1.1 输出输入元件及分配在设计硬件PLC的输入输出之前，首先要清楚本次设计拉丝机的多单元同步逻辑控制的逻辑关系。本次设计的拉丝机为直线式拉丝机，即LZ-8/600拉丝机。有2种控制控制方式：自动控制方式和手动控制方式。控制方式的选择通过控制开关SA来实现。灯HL1、HL2分别指示手动控制方式和自动控制方式。在自动控制方式下，拉丝机的启动、停止的实现是按钮SB1和SB2。自动控制方式下，拉丝机启动的必要条件是安全门闭合，通过限位开关SQ1来实现安全门闭合和打开的检测。启动指示灯为HL3（蓝），停止指示灯为HL4（红

39、）。安全门闭合指示灯为HL9（蓝），安全门打开指示灯为HL10（红）。在整个拉丝过程中，张力控制系统是拉丝质量的关键。而并不是所有的情况都需要张力控制系统的介入，特别是电机单动的情况下，所以按钮SB3、SB4实现张力控制系统的启动、停止。张力控制系统启动指示灯为HL7（蓝），张力控制系统停止指示灯HL8（红）。按钮SB5、SB6实现润滑泵电机的启动和停止。润滑泵电机的启停通过继电器KM1来实现。润滑泵电机启动指示灯HL5（蓝），润滑泵电机停止指示灯HL6（红）。按钮SB6实现8台变频器的复位。断丝检测KM是通过检测装置来实现的，将检测信号输入PLC通过继电器KM来实现。急停按钮SB9是在系统出

40、现错误，或生产过程中出现紧急事件时使用的。报警装置是设备设计不可缺少的部分。报警指示灯为HL11（黄），报警电铃HA。消铃按钮SB9是消除报警时使用的，试灯、试铃按钮SB10是用来测试报警灯和报警铃的。按钮SB11SB18和限位开关SQ2SQ9实现8台电机的各自单动运行。按钮SB19SB25和限位开关SQ10SQ1实现前联控制。热继电器FR1FR8实现8台电机的过负荷保护。输入输出元件及分配表如表4-1和表4-2 所示。表4-1输入设备及分配表输入元件地址编码代码自动/手动X0SA启动X1SB1停止X2SB2安全门X3SQ1张力控制系统启动X4SB3张力控制系统停止X5SB4润滑泵电机启动X6

41、SB5润滑泵电机停止X7SB6变频器复位X10SB7断丝故障X11KM急停按钮X12SB8消铃按钮X13SB9试灯、试铃按钮X14SB101#电动机单动X20SB11，SQ22#电动机单动X21SB12，SQ33#电动机单动X22SB13，SQ44#电动机单动X23SB14，SQ55#电动机单动X24SB15，SQ66#电动机单动X25SB16，SQ77#电动机单动X26SB17，SQ88#电动机单动X27SB18，SQ91-2#电动机连动X30SB19，SQ101-3#电动机连动X31SB20，SQ111-4#电动机连动X32SB21，SQ121-5#电动机连动X33SB22，SQ131-6#电动机连动X34SB23，SQ141-7#电动机连动X35SB24，SQ151-8#电动机连动X36SB25，SQ161#电机过负荷保护X40F