南昌西门子中国一级代理商交换机供应商

南昌西门子中国一级代理商交换机供应商

工程项目中常用的的信号采集及其实现功能：

●信号测量、监视和控制
●智能楼宇控制、安防工程等应用系统
●RS-232/485总线工业自动化控制系统
●工业现场信号隔离及长线传输
●设备运行监视
●传感器信号的测量
●工业现场数据的与记
●医疗、工控产品开发
●4-20mA信号采集

术语及其功能说明

1，输入通道均相互隔离：通道间相互隔离，系统抗干扰能力强，可以省去隔离变送器，可采集0-2Adc,0-500Vdc的非标准直流电流电压信号
2，高度：22位元A/D高速采样，16位输出，精度达：0.04%FS
3，高采样速度：采样次数（累计）达到60次/秒）多级滤波，输出抗干扰能力强。
(注释：各通道实际采样速率 = 总采样速率/采样通道数)
4，现场校正：次功能可以直观简洁的作输出修正，只需要以当前的输入信号作为标准。直接设置对应的显示值，模块会自动运算并修正为当前值；你也可以你的设定。
5，软件规划能力强：输出零点及大值、输出偏移、低值遮蔽等可软件规划。
标准ModBus协议：标准ModBus 协议、CRC校验、通信稳定度高。
6、通讯速度高（波特率）：波特率4800、9600、19200、38400、57600、115200可选
7、通讯软件支持度高：公司提供“数据系统（版）”。也可购买带数据存储及分析功能的全功能版。
8、系统状态/故障指示详细：通讯状态指示、输入信号范围或量程范围等均有指示。
9、数据格式可表示为工程单位(Engineering Units),满刻度的百分比(%of FSR)
10、配电灵活：10-30VDC宽电压工作电源，配电灵活。

数据采集系统及功能说明
1、设置简单：软件自动巡检每个终端配套参数。
2、群组显示：支持群组A、群组B、每个群组支持多个采集终端。
3、逻辑控制输出：支持二组逻辑控制输出功能。可实现实时
控制（非共享版）
4、数据记录功能：终端的每次采集数据、均可自动存入数据库（（非共享版）
5、数据分析功能：已采集数据可分时分段分析及多端对比分析（非共享版）
6、数据输出功能：已采集数据可按Excel或Txt等多种格式输出（非共享版）

实用缘由：
UPS系统，高低压配电柜，防护系统已经有RS-232串口可直接连接电脑，空调，空调，蓄电池组，温湿度监控设备，水浸监控，开关电源及其逆变电源一般是开关量输出，与电脑不能直接通信，而且监控设备分散在机房不同位置

1 引言

公路划线机是用来在高等级公路及城市道路上划各种路面标线的机械。在道路的养护过程中也用于在旧标线上划新标线[1]。目前划线机种类很多，它们分别应用于不同的场合，但其共同的特点都是先通过人工标线，然后进行机械喷涂。人工标线工作量大，且工作进度较慢，精度较差。针对这种现象本文介绍了公路划线机划线导向机器人，专门用于提供划线机较准确的路线，减轻了人工标线的工作量，提高了划线的准确度。

2 划线导向机器人概述

划线导向机器人的系统基本组成：导向控制系统、电机驱动履带行走系统和涂料喷涂系统。本文划线导向机器人主要用于公路中线的划线导向，机器人两端安装有声波测距模块，分别测量公路两边的公路沿到机器人的距离，通过西门子S7-200PLC软件程序的处理后得出的信号来驱动直流电机的运动，使机器人快速地往中线上靠近，进而在中线上行进。当行进稳定后，涂料喷涂系统中的喷开始对地面喷洒涂料，给划线机提供较准确的标线。机器人控制示意图如图1所示。

3 导向控制系统

导向控制系统基本组成：声波测距模块和PLC控制单元。

声波测距模块一般包括硬件部分和软件部分，硬件部分包括控制单元、声波传感器、发射和接收电路等;软件部分即是固定在控制单元中的程序。目前市场上出现的声波测距仪，可以稍加以改进，也可以满足本文要求。目前的声波测距仪检测距离可达到10m左右，远远满足本文的要求。

本机器人左右两端分别对称安装一个声波测距模块，左右两个传感器同时向两边发射声波，通过比较左右传感器发射接收的时间差值来判断机器人是右偏还是左偏，进而控制驱动轮直流电机的运动，从而是机器人在公路的中线上行进。PLC控制单元在接收到两边声波测距模块传送的数据后，将两组数据进行比较。如果右边的数据较小，发出的声波在右边返回的用时较短，则机器人偏向中线的右边，那么右驱动轮比左驱动轮转速快，如此不断的调整，后机器人位于公路中线上。稳定后，控制单元将此时的声波传回的数据储存在存储区中，以后机器人的驱动轮速度就以此时的速度匀速行进，靠传感器实时传回的数据进行调整。调整范围限制在一定的值域内，过该值域时，电机才转动开始调整机器人与中线的距离，使其尽快在中线上行进。

PLC控制单元软件包括：主程序、读声波测距模块数据子程序和电机调整子程序。其程序流程图如图2所示。

4 电机驱动履带行走系统

机器人的移动方式有轮式、步行式和履带式。步行式结构设计复杂且移动缓慢，但步行机器人可以适应条件较差的路面。轮式结构机动性强，但却只适用于平坦的地形。而履带式结构具有运动平稳、爬坡能力强、不易倾倒等特点;克服了轮式移动机构越障能力、跨沟能力差及打滑等缺点[2-3]。

本文提出的划线导向机器人应用于路况较好的公路，但考虑到本机器人是找寻公路的中线行走，轮式结构虽然机动性较好，但其在路面适应能力上远不如履带式移动方式。结合各种情况本机器人采用两节并行履带连接方式，其移动方式类似坦克的行走机构。两边的履带安装在前后轮上，后轮由直流电机驱动，通过履带带动前轮一起转动。其结构示意图如图3所示。用履带式结构机器人不仅可以直行，而且可以利用履带的差动实现原地转向。该结构简单，不需要差动器，转向机构等。控制方便，转弯半径小，电机既可以提供前进动力，也可以提供转向动力[3]。

驱动轮直流电机选择带减速器的直流电机，电压为24V。蓄电池的电压为24V，包括工作蓄电池和备用蓄电池。工作蓄电池不仅给直流电机供电，还给控制单元供电。备用电池用于工作蓄电池损坏或突然无电的情况下。

5 涂料喷涂系统

划线机按标线所使用的材料分为：冷漆划线机和热塑划线机。冷漆划线机即在常温下进行喷漆，它有两种类型，即气喷涂式和无气喷涂式。气喷涂是靠压缩空气将漆雾化，然后通过喷嘴喷涂于地面。无气喷式划线机是利用高压泵对漆施加10～15Mpa的压力，然后通过喷喷涂于地面。热塑划线机是将热熔油漆或热熔塑料（有颗粒状和块状两种）在热熔罐中加热至使用温度后，再通过划线装置划于地面的。其划线装置的划线方式分为：刮涂式、挤压式和喷涂式[4]。结合本文划线机划线导向机器人的应用是导向机器人给划线机提供标线，所以导向机器人的涂料喷涂系统不会像划线机上的喷涂系统那么复杂，只需要满足能够给划线机提供可以识别的标线即可。

本文涂料喷涂系统采用冷塑无气喷式，即在常温下利用高压泵和喷进行喷漆的方法。其基本组成有：高压泵、涂料箱、喷及其控制喷的电机。涂料喷涂工作过程：高压泵向涂料箱中进行加压，当控制喷的电机得到控制单元的指令时，电机开始工作并使喷喷出涂料。本系统安装在履带式底盘后部，喷安在中线上，机器人行走时，喷对准地面进行喷漆。

6 总结

与目前传统的公路划线机划线过程相比，本机器人有以下几个特点：，本机器人实行自主寻找中线方向，不需要人为操作。二，本机器人给公路划线机提供较的中线标线，不需要人工标线，大大地减轻了工人的工作量。三，本机器人结构简单，PLC控制系统稳定性较强，能适应于恶劣的野外环境。

本文点：将PLC用于控制系统，适用于环境恶劣的野外作业，稳定性强。应用了履带式的移动结构，可应用于复杂的路况，机器人移动性能稳定。

隐永磁同步电机的主要特点为永磁体贴于均匀转子上，通过修正永磁体的表面形状，确保气隙磁势为正弦波。磁路上d轴与q轴气隙是相同的，因此：Xd = Xq
凸永磁同步电机的主要特点为电机实际气隙是均匀的，但d轴磁路气隙等于电机气隙加永磁体的厚度，而q轴磁路气隙等于电机气隙，因此通常有：Xd < Xq

二、 变频器开环驱动永磁同步电机的注意事项：

1. 电机纹波电流的影响
由于永磁同步电机的内部等效气隙要比异步电机大得多，因此永磁同步电机有比异步电机小得多的主电感和电气时间常数，这在控制上有电流响应快的好处，但是变频器通常是被设计为驱动大电感量的异步电机的，如被用于驱动永磁同步电机，变频器的输出电流纹波将比驱动异步电机时的电流纹波大得多。

在这种工况下，许多未经特别设计的变频器会发生故障或令使用寿命大大缩短。丹佛斯的FC302变频器是专门针对驱动永磁同步和异步伺服电机而设计的一款驱动器，变频器设计时已经对较高的载波纹波电流对变频器的硬件和控制软件的影响有所考虑；同时还令变频器输出PWM方波的 电压突变率受到特殊限制。经过工厂内部的充分测试和大量用户现场长时间的实际应用考验，证明了FC302驱动器驱动永磁同步电机的长期性。

2. 变频器的电机控制模式

变频器开环控制时一般有VVCplus控制、无转速反馈磁通矢量控制和V/F控制（标量控制）等几种控制模式，其中VVCplus控制和无转速反馈磁通矢量控制都是针对异步电机的控制模式，不能用在同步电机控制上，因此只能使用V/F控制。
丹佛斯FC302驱动器的V/F控制模式，允许用户自定义6点（频率，电压）点，应用上有较大灵活性，特别适用于永磁同步电机开环控制。

3. 驱动器功率选择

选择永磁同步电机的适配驱动器功率时，主要看永磁同步电机的起动电流，此电流一般较额定电流高，驱动器的额定电流应该大于或等于永磁同步电机的起动电流。永磁同步电机过载时可能产生10倍额定电流以上的失步电流，远远过异步电机5-7倍的堵转电流，而且开环控制时，驱动器无法作有效的转矩限制保护，因此由用户自己负责保证负载不会过载，在不允许跳闸的场合驱动器功率选型要有足够大的裕量；通用变频器的开环自动转矩限制和过压限制功能都是针对异步电机的，很不适应于永磁同步电机，在开环驱动永磁同步电机时要求将这些智能保护功能全部关闭。

系统概述
包装机的控制对象由主控柜、副控柜和两个现场操作盒组成。主控柜内主要有PLC和称重指示控制仪F701 以及码盘设定器、袋计数器等。副控柜主要为交流接触器和热继电器，分别控制M1风机电机、M2提升机构电机、M3传送机构电机，其中提升机构由于有升有降，所以用了两个接触器。现场操作盒AR1用于料口升降控制，AR2用于传送控制。

控制对象对应IO点表
（1）3个电机M1、M2、M3； （Y00,Y001.,Y002）
（2）4个两位五通电磁阀配合气缸分别控制投料门1（电磁阀YV1）、投料门2（电磁阀YV2、）排料门（电磁阀YV4）和袋口夹松开（电磁阀YV5）；（Y003,Y004,Y005,Y006）
（3）6 个限位开关，SQ1 为投料门关位置，SQ3 为排料门关位置，SQ4、SQ5、SQ6、SQ7分别对应装袋提升机构的料口上位、下位、上限、下限； （X00,X01,X02,X03,X04,X05）
（4）1个光电开关SQ11用于料包到传送链板尽头。（X06） 主要的机械装置有称量料斗、板式输送机、装袋机构、控制门、排料门等。由于切片是粒状的均匀颗粒，同粉状物料相比流动性好且不粘附，所以靠自重来落料即可，料斗也不用做特殊操作。其中控制门采用的是双闸门，控制门1和2全开时为快投料，控制门2关闭1开启时为慢投料。

包装工艺过程
（1）称量过程：此系统有自动和手动两种操作方式，但手动方式也是由PLC实现的。手动方式主要用于调试、维修和排除故障，所以以自动操作为例介绍。 PLC向F701 发扣除皮重信号后（此时净重立即设置为 0），打开控制门 1 和 2，由料仓向称量料斗投料（快投料速度约 23kg/s），当达到预置值时关闭控制门2，将快投料改为慢投料（速度约为2kg/s），当料量达到落差值时关闭控制门1，投料结束。稳定后PLC向 F701发数据保持信号，F701设置的不足、过量、上限值比较，若适量则“称好”灯亮，若过量或欠量则“差”灯亮并报警。
（2）提升机构动作及放料过程：将空袋夹在放料口上加好，按AR1的“料口升”按钮待“称好”灯亮后料口自动升到上位，风机启动充气15s，充气结束后打开排料门开始放料，当F701发出接近零信号后5s关闭排料门，然后自动松开袋口夹，同时袋计数加1，PLC向F701发一个皮重复位命令信号（取消去皮重操作），装满料的袋脱离料口放置在传送机上。
（3）传送过程：按AR2的“传送启动”按钮，M4启动自动传送一个袋位停止，由人工袋口，料口自动降至下位。以后每称好一袋，按传送启动按钮袋即顺序向前传送一个工位。如此循环往复。用叉车及时将传送机上的袋叉走。欠量时允许通过按“慢投”按钮进行补料并自动达到适量;过量时系统除报警外无纠正措施，须按“强制”按钮打开排料门放料。

VEC伺服系统在电脑横切机上的应用
一、 引言
随着包装行业的迅猛发展，瓦楞纸板生产线的生产效率逐年提高，主要体现在瓦楞纸板生产线后端的电脑横切机速度的大幅提高。电脑横切机的控制部分需满足的裁切长度的同时还要满足很高的裁切速度。其难点在于纸板处于高速运动状态，切的动态控制需高的运算速度和高的跟踪性能。变频器的控制无法达到高的裁切速度（40M/min—80M/min），裁切误差也随速度的提高而越来越大，PLC对脉冲的反馈速度也无法满足裁切精度的要求。运动控制卡加进口伺服系统的控制方式是可以满足精度和速度的双向要求，速度可达到200M/min—300M/min，还是有价格昂贵，供货时间长等不足之处。本文着重介绍的将运动控制卡集成在伺服驱动器之内的VEC伺服驱动器在横切系统中的应用。

二、 系统组成
下图为电脑螺旋横切机控制简图。此系统实现旋转式同步动态裁切，上下两组裁切轮同时被伺服马达带动，各依头所示方向相对旋转。轮之上的刃作精密的调整，当上轮之刃旋转至正下方时，下刃恰好转至正上方，才能执行正确的裁切。每次裁切轮旋转一圈，便自动将材料切断一次；马达只要在相同方向连续运转，轮便能连续裁切。

图1：电脑螺旋横切机控制简图
系统组成及其功能介绍：
1、旋转式同步飞剪控制驱动系统（VEC-VBR）：
接受PLC及HMI输入的运转命令及长度设定
侦测量测轮编码器传回之脉冲，得知进料速度及进料长度。
控制伺服马达之运转速度及同步定位动作
2、人机界面（HMI）：
接受设定资料及显示运转状态
3、PLC：
处理基本之接口、互锁、连动信号
4、永磁同步伺服马达 或 感应式伺服马达：
将马达动力传送至上下裁切轮
5、轮：
上下镜射、各带刃的一组回转机构
6、送料检测编码器：
直接紧密的接触待切材料，靠材料之横移而带动编码器产生脉冲信号

三、工作原理
电脑横切机切纸板时，切运行的速度曲线因裁切长度的不同而不同，大体分三种情况：裁切长度大于两倍切圆周长、裁切长度大于切圆周长且小于两倍切圆周长、裁切长度小于切圆周长。
种情况：裁切长度大于两倍切圆周长

图2: 裁切长度大于两倍切圆周长的运转曲线

如果裁切长度大于两倍切圆周长，运行速度曲线如图2所示；整个裁切循环从个裁切点开始到二个裁切点结束，分段说明如下：
1. VEC-VBR控制系统随时监控进料长度与进料速度并控制伺服马达带动裁切轮，掌握正确的裁速度曲线。
2. 从个裁切点开始 (裁方位角等于180度)，当时仍然在同步区域内，因此裁速度与进料速度维持同步运转。
3. 当裁切」离开同步区域后，裁速度曲线经过控制系统的计算、控制，在降低到零速的同时，裁方位角也刚好等于0度。
4. 当进料长度累计到适当长度时，裁切轮开始朝进料速度目标加速；而且裁速度曲线经过控制系统的计算、控制，务求在裁速度上升到与进料速度同步的同时，裁切轮也恰好进入同步区域。
6. 进入同步区域之后，裁速度随时与进料速度维持同步运转，直到二个裁切点出现，乃完成一次裁切循环。

图3: 裁切长度大于切圆周长且小于两倍切圆周长的运转曲线

如果裁切长度大于切圆周长且小于两倍切圆周长，则运行速度曲线如图3所示。基本运行速度曲线类似图2。差异如下：
1. 在整个裁切循环中，当裁切轮离开同步区域后，裁速度虽然也会下降，但不会降速至零速停止，不存在零速区域。
2. 经过VEC-VBR控制系统的计算、控制，在裁速度降低到一定值之后，立刻开始再加速；务求在裁速度上升到与进料速度同步的同时，裁切轮也恰好进入同步区域；并维持同步直到二个裁切点出现，乃完成一次裁切循环。
3. 裁切长度越趋近切圆周长，则速度下降越少；当裁切长度等于切圆周长时，裁速度在整个裁切循环中都维持与进料速度同步

图4: 裁切长度小于切圆周长的运转曲线

如果裁切长度小于切圆周长，则运行速度曲线如图4所示；基本运行速度曲线类似图3。差异如下：
1. 在整个裁切循环中，当裁切轮离开同步区域后，裁速度不降速，反而开始加速。
2. 经过VEC-VBR控制系统的计算、控制，在裁速度上升到一定值之后，立刻开始减速；务求在裁速度下降到与进料速度同步的同时，裁切轮也恰好进入同步区域；并维持同步直到二个裁切点出现，乃完成一次裁切循环。
3. 裁切长度越小，则裁速度上升越高，将造成马达剧烈的加减速。

四、器件选型的注意事项
VEC-VBR轮切系统基本架构中所需的主要组件是：
1. 同步伺服或感应伺服电机
依据系统扭力的需要，包括伺服电机、机械系统自身的惯量、效率、摩擦损耗等因素来选定适当的形式及功率。
一般选择电机时需注意：
1）低惯量惯量愈低愈好，否则会损耗许多扭力去克服自身的惯量。
2）适当的额定转速及减速比
选定电机规格时应配合减速机构一起考虑，的匹配是当电机运行于转速时， 即是机台切的合理运转速度（考虑机械的承受力，及实际应用上的要求）。尤其是当选用的是感应式异步电机加装编码器的方式搭配时，是要考虑适当的减速比及电机的转速配置。因为一般的异步电机的扭力输出效率大的区间是在额定转速区附近，在较低的转速区扭力输出效率相对较差；所以若选择1500rpm的电机，实际上仅运转于约500~600rpm的速度区间，那么就改变减速比，使电机运转于1100~1400rpm，或改用750rpm的电机来使用，如此才能发挥电机应有的扭力输出效率。
3） 若能采用标准伺服电机则将比使用一般感应式异步电机有好的效果。
2. VEC-VBR驱动器
依据系统可能的大扭力需要和选定的伺服电机大额定电流来选定。驱动器有回升放电功能，可以外接放电电阻（内含放电回路的机型）或外加煞车制动器再接放电电阻（无放电回路的机型）；详细内容请咨询本公司技术服务咨询人员。
3. 主线速度测量编码器
依据精度要求及机械参数来选定。编码器的选定规格需注意：
1）工作电压5V
2）输出部分是线驱动（Line Drive），差动式信号，增量型。
3）有A，/A，B，/B的信号。
4） 配合测量轮的外径及减速比，测量精度需能合乎裁切精度的要求。
若采用1024ppr的编码器，配合圆周为400mm的测量轮，如果减速比是1，其测量精度是400/1024*2=0.78mm，可应用于±1mm精度要求的测量，但不适用于±0.8mm以下精度要求的测量。要提高测量精度，则提高编码器精度，或增加减速比，以提高单位长度中的脉波输出量。
4. 人机界面
可规划适合的操作画面，以便于资料输入，动作切换，系统监视。
5. 切点近接开关
切点近接开关信号的度直接影响裁切的精度。切点信号能有的重复性和稳定性，其在于能确保在高速运转中，的重复标示出切切断时的角度位置；信号输出的延迟时间、感应位置的误差量，都会造成控制上的误差。
选择的考虑点：
1）工作电压24V。
2）输出信号电压24V。
3）切断信号是脉冲式的信号。
4）输出迟延时间愈小愈好。
如果延迟时间小于3usec，表示大可能的误差在进料线速度为100米/分时为：
100,000mm/60,000,000us*3us*2=0.01mm
5）感应位置的重复性愈愈好。
6）感应角度愈窄愈好。
7）若要高的精度，则采用编码器的Z点信号取代一般的近接型开关。

五、结束语
上述电脑螺旋横切系统切纸速度可达200M/min切纸速度控制在0.5MM.。全自动高速螺旋横切系统率、、高性；可选择定长横切、色标跟踪横切，可自动换单、选择换单。大大提高了生产效率。