基于自动折叠机的毕业论文

目录1绪论 31.1课题选择背景和意义 31.2国内外研究现状 41.3本文主要研究内容 62总体设计 72.1自动折叠机的性能结构分析 72.1.1自动折叠机的工作原理 72.1.2折叠机的主要参数 82.1.3折叠机的误操作原理分析及改正方法 82.2折叠机电气控制总体系统设计方案 92.2.1系统功能设计 92.2.2系统总体结构设计方案 92.3折叠机的主要控制方式 102.3.1继电器控制技术 102.3.2交流变频变压控制技术 103控制系统硬件设计 123.1传感器选型及其安装 123.1.1光电传感器选型及其安装 123.1.2旋转编码器的选型及安装 153.2变频器的选择 173.2.1变频器的基本构成 183.2.2变频器的分类 183.2.3变频器变频原理 193.2.4变频器品牌型号与规格的选择 203.3.5选择的变频器应满足的条件 213.3.6通用变频器概况 213.3.7安川VS—616G5型通用变频器 223.3.8变频器参数的设置 233.3.9变频器容量和制动电阻参数的计算 253.3PLC简介及选择 253.3.1PLC简介 253.3.2可编程控制器（PLC）的选型 273.4控制系统人机交互设备的选择 293.5静电消除器 313.6其它电子器件 324控制系统软件设计 334.1整体设计思路 334.1.1目标要求 334.1.2系统结构 334.1.3总流程图 344.2可编程控制器的程序设计 344.2.1可编程控制器的I/O分配及其它的内部继电器分配 354.2.2控制系统程序 374.3GOT1000人机交互界面设备设计 444.4折叠机的通讯 454.4.1串行通讯 454.4.2串行通讯传送软件设计 475结论及展望 49参考文献 50致谢 51摘要随着社会的进步，社会分工不断加细，越来越多的酒店、学校、工厂等事业单位把被单、毛巾、台布和窗帘等的布草送给专业的洗涤厂来洗烫。折叠机作为洗涤厂的自动化设备之一，自动完成对各种洗好并且烫平的布草的折叠工作，解决了人工折叠布草时间长、质量差和不可以流水作业等问题。可编程控制器（PLC）作为替代继电器的新型控制装置，简单可靠、操作方便、通用灵活、体积小、使用寿命一长且功能强大、容易使用、可靠性高，被大量用于自动化电气控制系统中。本论文介绍了一种基于可编程控制器（PLC），结合变频器、触摸屏等技术的折叠机电气控制系统。主要内容包括以下几方面：（1）折叠机机械传动部分的计算，包括了轴、皮带的计算和校核，电机、制动/离合器的选型。（2）介绍折叠机电气控制系统所需要的硬件，包括PLC、变频器、人机交互界面设备、传感器及其它的电子器件。（3）论述了控制系统的流程图、PLC的I/O分配及其它的软元件的功能、PLC程序的设计、人机交互界面设计及PLC通讯程序设计。关键词：折叠机；可编程控制器；三菱ABSTRACTWiththedevelopmentofsociety,aswellasthespecializationofthedivisionoflaborinsociety,therearemoreandmoregroupssuchashotel,schoolandfactoryandsoonthatgivetheclothinglikingsheet,towel,tableclothandcurtainandsoontothewashingfactorytoclearandironing.Asoneoftheautomaticdevices,foldingmachinefoldsthecleared-and-ironedclothingautomatically,solvingtheartificial-foldedproblemssuchastime-consuming,poorqualityanddirect-operation,etc.Programmablelogiccontroller(PLC)isusuallyappliedtoelectriccontrolsystembecauseitssimplicity,reliability,flexibilityandstrongfunctions.Inthispaper,weintroducetheelectriccontrolsystemoffoldingmachine,usingthetechnologyofPLC,transducerandtouchpanel.Thispapercanbesummarizedasfollows:(1)Brieflyintroducethemechanicaldriveparts,includingthecalculationofshaftandbelt,andthechoseofmotorandbreak/clutchunion.(2)IntroducethemainhardwareoftheelectriccontrolsystemofthefoldingmachineincludingPLC,transducer,touchpanel,sensorandotherelectricparts.(3)Givetheflowchartoftheelectriccontrolsystem,theI/OandothersoftelementofthePLC,theprogram,thedesignoftouchpanelandthecommunicationofPLC.Keywords：foldingmachine;Programmablelogiccontroller(PLC);Mitsubishi1绪论1.1课题选择背景和意义洗涤行业作为现代服务业的一部分，大大方便了人民的生活，增加社会就业，减少对环境的污染。洗涤行业包括普通洗涤业和工业洗涤业。但是洗涤行业劳动强度大，就业人员知识水平偏低，自动化水平低等等因素严重制约着洗涤业的发展。现在国家大力推广低碳经济，洗涤行业的高能耗也有待改善。折叠机是洗涤厂主要设备。折叠机通过控制布料传送系统的速度，测定布料长度并计算折叠长度，再通过气流的喷射和折刀来完成水平折叠和交叉折叠。作为洗涤厂自动化的一个重要组成部分，折叠机承接大烫机输出口，再进行布草的自动折叠。折叠机作为自动折叠的机械，要充分发挥机械自动化的优势，可以适应不同的纺织物宽度，厚度和质地。同时，折叠机也要和洗涤厂其它的机械协调运行，比如大烫机和输送机。要实现这些功能，电气控制系统是必不可少的。目前，国内大部分国内的洗涤厂用的折叠机都是国外洗涤厂的淘汰设备，其中又以德国品牌的折叠机为多，包括Kannegiesser、Jensen、Lavatec等等。这些设备陈旧，制造标准不一，零配件少，控制系统复杂，使用和维修都十分的困难，加上外国的折叠习惯和中国的不一样，给洗涤厂生产造成了一定的困难。而国内生产的折叠机机械结构设计不合理，控制系统不完善，折叠核心原理没有掌握，只能进行一到二折的折叠，使用量比较少。这些折叠机的电控系统都是老式继电器控制系统，由订做的专用芯片进行控制，机械的运行很难甚至不能修改。因此开发合适中国国情的折叠机电气控制系统可以提高洗涤厂的自动化水平，减少折叠劳动强度，减轻工人的负担，为现代服务行业出一份力。1.2国内外研究现状国外研究和生产折叠机比较早，AmericanMachineandMetal公司的Matin就设计和注册了世界上第一台现代化的带有控制系统的折叠机，这种折叠机第一次运用了气流的喷射和折刀来完成纺织物的折叠工作，但由于微电子技术的不成熟和控制手段的落后，吹气时间和折刀执行的动作只能预先设备，机械不能测量布的宽度从而完成自动折叠工作。后来经过如德国公司如Jensen和Kannegiesser、英国公司如HJWeir等等公司的大力研究开发，折叠机才真正地实现了自动化和可视化操作。德国Jensen公司的折叠机的种类很多，可以适合不同的洗涤厂的工作量，Jensen折叠机的特点是机械的核心零部件几乎都是Jensen公司开发的，包括控制器、电机、变频器和光电传感器和旋转编码器等等。这种折叠机的机械和控制系统十分的协调，工作得很好。但同时由于专用性，机械的零部件不通用，比较买到，价格偏高，不利于维修。德国Kannegiesser公司生产一系列的洗涤设备，包括自动送布机、大烫机和折叠机等等，Kannegiesser的折叠机采用德国Lenze电路板作为控制的核心，通过Lenze控制核心来对光电开关、变频器、电机、离合器等等进行数据的处理和控制。这种控制手段比较实用，并且稳定，减少资源的浪费，但是不利于对机械进行改进和调整。英国HJWeir的折叠机是现在市场是最好用的折叠机之一，它没有复杂的控制系统，机械所有的信号和操作面板的信号都集中到了一起，主电机的速度由变频器独立控制，与操作面板分离。这种折叠机可以方便地进行二/五折二种折叠方式的折叠。由于机构设计合理，机械很少出现卡布，误折的情况。但是它的控制系统也十分的不通用，要改进改造机械只能对机构、电路进行改造，不能对控制电路核心进行编程，十分不方便。我国的洗涤设备研发和生产的时间都很短，大都是仿制国外的机械，由于加工技术和控制技术的制约，再加上售价的影响，国内生产的折叠机的折叠的质量和稳定性不是很好。国内洗涤设备公司研发和销售的折叠机有以下几种：（1）盛锐ZD-30-2L折叠机盛锐ZD-30-2L折叠机（如图1-1）为上海航星机械（集团）有限公司研发和销售的折叠机。图1-1盛锐ZD-30-2L折叠机外观图该折叠机主要有以下特点：高强度框架保证了整机的可靠性和高性能。每小时可折叠1,000条床单；横向折叠配置最多四通道折叠工作模式，布草不必同步输入，布草不必同样大小、四倍提高工作效率；具有布料传送系统的速度控制和准确定位，对布料长度准确测定并计算折叠长度；高度智能化的PLC和触摸屏，可靠性高，寿命长，查寻故障方法和使用操作方便直观；采用同步带传动，传动精度高、噪音小、无污染，不需要加油和维护；采用智能红外线检查系统，测量织物的长度和实际运动速度，提高折叠精度。具有折叠规范的判别，交叉折超宽拒折，保护和报警，确保高质量折叠效果。完善的自诊断功能和安全保护系统，便于机器的日常使用和维护。（2）D3000-C5系列折叠机D3000-C5系列折叠机（如图1-2）是泰州市成飞洗涤机械有限公司的产品。该折叠机主要有以下的特点：采用吹气和折刀相结合的自动折叠技术；采用大屏幕液晶显示器智能化控制系统；中文电脑人机对话界面；采用双轮双速计长系统，不论大小布草一次整定精确折叠；运转速度调节范围大，能与各种熨平机匹配；具有自诊断功能，单环节信号检测技术和完善的安全保护系统；控制电脑采用继电口输出，无需中间继电器动作准确维护方便；备有自动消除静电装置和安全防护开关，工作安全可靠。图1-2D3000-C5折叠机外观图分析以上两种折叠机可以看出，尽管我国折叠机的研究和开发已取得了一些成果，但仍存在以下几个问题：对折叠原理过程中的问题没有认真分析，折叠机经常发生卡布，折歪，扯布等等现象；人机界面操作过程比较复杂，普通工人难以操作；PLC控制程序过于复杂，机械稳定性差，程序修改困难，不利于机械的改进；折叠机的研究没有系统化，专业的、学术性的资料十分少。鉴于此，本文设计了一种功能比较完善的折叠机电气控制系统。1.3本文主要研究内容本文在分析国内外折叠机的基础上设计了一种功能比较完善的折叠机电气控制系统。该折叠机的电气控制系统以三菱PLC为主控制器，以按钮和液晶显示屏为人机接口，可对折叠系统各种参数进行设置。通过光电传感器测量出布草的位置信号和旋转编码器测量输送系统的线速度，再把这些数据送到PLC中进行分析处理，从而计算出布草的长度和位置，从而控制电机、电磁阀、离合/制动单元，从而实现布草的自动折叠，这些机械运行的信息都会通过RS-232串行信号线送给触摸屏，从而实现机械状态的监控。为了更好的控制机械运行速度和减少机械的能耗，机械采用变频器调节电机的运行电压频率。

2总体设计本章首先介绍了自动折叠机的工作原理，分析了折叠机的主要参数，并从中选出折叠机电气控制系统的参数。根据所提出的系统功能，本章设计了系统总体方案，并对主要电子器件进行了选型。2.1自动折叠机的性能结构分析自动折叠机是现代洗涤厂的重要自动化机械设备之一，用来实现布草的快速自动折叠和输送。折叠机的折叠质量的好坏主要与机械结构和电气控制系统有关。机械的结构和机械加工的质量都容易实现，而电气控制系统由于涉及的更多的协调性问题、更广泛专业知识和更多的多变设备现场情况，所以如果不能做电气控制系统，折叠机就容易发生误折、错折、卡布等等的现场，造成折叠作业的意外停止，甚至整个洗涤流水作业线的停止动作，给工厂生产和经济造成巨大的损失。因此首先我们有必要对折叠机的基本工作进行深入的研究。2.1.1自动折叠机的工作原理自动折叠机的结构图如图2-1所示。折叠机由五个折叠机构组成，一共可以对布草进行32层折叠。78789910101111212143435566图2-1自动折叠机结构图1－布草进料输送机构2－第二折叠机构3－折刀4－第四折叠机构5－第五折叠机构6－底架7－电气控制柜8－第一折叠机构9－PLC控制柜10－布草出口11－二折布草出口平面布草进料输送机构1会把从大烫机烫好的布草输送到折叠机，光电传感器会记录布草的位置及长度相关信息并把数据传送给PLC处理，PLC根据数据控制第一折到第五折折叠机构的电机、电磁阀、气缸的中间继电器，从而控制相应的执行器件，从而准确、自动和迅速完成对布草的折叠作业。第一折叠机构8和第二折叠机构2中的输送动力是由主电机完成的，第三折叠作业是由折刀3完成的。第四折叠机构和第五折叠机构是和一二折叠机构分离的，通过螺栓连接底架从而固定到一二折叠机构上的。正确完成五折折叠的布草会从布草出口10输送出来；而如果只对布草进行二折折叠，布草从一二折布草出口平面11出来。折叠机的电气控制柜7主要布置变频器、继电器、变压器、接触器等等的控制电子器件，而PLC控制单元布置在PLC控制柜，光电传感器和旋转编码器，启动/停止等等的信号都会通过信号线通到PLC控制柜进行处理，PLC控制柜还负责发出各种控制信号控制折叠机的运行。2.1.2折叠机的主要参数(1)折叠层数n折叠机的折叠层数指折叠机折好的布草的层数，这个数字是2的倍数，如2层，4层，8层，16层和32层等等，在国内，折叠机最多只要进行32层折叠就足够了。(2)折叠速度s大烫机的速度比较慢，加上布草的材料的因素，折叠机的输送速度不能太快，折叠速度一般在30到40之间。输送机的动力源是异步电动机，主电机的速度由变频器控制，速度可以在一定的范围内调整，这样是可以适应大烫机的速度和第四。第五折的速度。而第四、第五电机由于没有调整系统，速度是不变的，这个速度在左右。(3)吹气时间t折叠机有两种折叠布草的方式：吹气和压刀。当布草比较薄、质量比较轻的时候，比较好的折叠方法就是利用吹气进行折叠。吹气由电磁阀控制开关，吹气的时间也是由电磁阀控制。（4）折叠功率W折叠机的正常运作所需要的功率，由于折叠机的折叠对象是布草，它的功率变化不是很大，因此这个输入功率是可以很稳定的，折叠机的能耗源主要是五个电机的，一个制动/离合器单元，变频器，电气控制系统等等。2.1.3折叠机的误操作原理分析及改正方法由于洗涤厂要洗的纺织物的各类很多，而这些纺织物的质地和属性有很大的差别，比如粗糙偏硬的麻布和柔软的丝绸，这两种纺织物的质地和属性是有很大的差别的，而折叠机的如果要可以正确折叠麻布，那么当折叠机以同一折叠参数去折叠丝绸制品时，就会由于吹气的时间过长造成折歪，卡布，折不齐等等的现象；相反，如果把折叠机的参数好了折叠丝绸，那么当布草为麻布等偏硬的纺织时，就会出现吹气的时间过短，而造成漏折、卡布等等现象。为了减少折叠机上述这些误操作，我们可以加一些识别布草材料的传感器，从而通过PLC处理这些信号，再控制吹气的时间，但是这个方法成本高，而且布草的质地有很大的类同性，系统的稳定性不好，因此放弃这种方法。我们选择了一种折中的方法，就是把吹气的时间定在可以把一定范围内的布草都可以折叠的时间。这种方法没有什么通过统计洗涤厂的洗涤的布草的数据来确定布草，从而来确定吹气的时间，这个只通过现场的机器调试试验得到。2.2折叠机电气控制总体系统设计方案2.2.1系统功能设计根据工况需要，本系统设计具有以下功能：（1）通过GOT人机接口设定系统参数，如折叠次数，吹气时间等等。（2）实时采集输送带的速度、布草的长度信号，经PLC分析处理后在触摸屏上显示所采集信号。（3）PLC分析比较各信号，并输出各折叠机构的执行命令信号。（4）加入GOT变频器调速，从而可以实时对主电机的速度进行调整。（5）预留通信模块，方便以后系统进行网络功能扩展。（6）通过中间继电器对强弱电路分离。2.2.2系统总体结构设计方案根据系统功能设计[7][8][9]，本系统主要由PLC控制器、光电信号采集、变频器调速单元等等构成。这种模块化的硬件设计可以减小系统出错率，提高可靠性和高效性。PLC控制器完成信号接收、处理、发送执行机构执行命令等等的功能，外部操作通过按键或者GOT触摸屏输入操作命令到PLC控制器，外部输出都利用中间继电器进行强弱电隔离，主电机的速度通过变频器进行调节，机械的运行状况通过GOT显示，PLC的输出端口都接了一个二极管指示灯，从而可以方便对各输出信口进行监控和故障诊断。其结构图如下所示：图2-5控制系统结构图2.3折叠机的主要控制方式2.3.1继电器控制技术对使用者来说，在编制程序时，可以不考虑微处理器及存储器内部的复杂结构，也不必用各种计算机使用的语言，而是把PLC看成内部由许多“软继电器”组成的控制器，以便于提供使用者按设计继电器控制线路的形式进行编程。这样，从功能上来讲，可以把PLC的控制部分看作是由许多“软继电器”组成的等效电路。必须注意的是电路中的继电器并不是实际的物理继电器，它实质上是存储器中的一位的触发器。触发器为“1”态，相当于继电器接通;为“0”态，相当于继电器断开。PLC为用户提供的继电器一般是:输入继电器、输出继电器、辅助继电器、特殊功能继电器、移位寄存器、计时器、计数器等。这些继电器统称为PLC的元素。其中，输入、输出继电器与外部用户输入，输出设备连接，而其他继电器与外部用户设备没有联系，因此统称为内部继电器。继电器由两个主要的部件构成，一是(电磁)线圈，二是(常开、常闭)接点.一旦继电器线圈经接点A接通电源，电流就流过线圈(称为得电)，使电磁铁吸动衔铁。衔铁通过机械作用使原来呈闭合状态的常闭接点断开(吸断)，紧接着使原来呈断开状态的常开接点闭合(称为吸合)。反之，继电器线圈断电，电源不再给线圈供电(称为失电)，那么衔铁释放返回原位(复位)，常开接点也随之断开复位(释断)，紧接着常闭接点也复位闭合(释合)。2.3.2交流变频变压控制技术PWM控制技术是通用型变频器中应用十分广泛的一种电压和频率控制方法，它可以极为有效地抑制输出电压的谐波，而且动态响应较好。在频率控制、效率等诸方面都有着十分显著的优点。（1）PWM控制的原理PWM是PulseWidthModulation的缩写，即脉宽调制。PWM控制是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变为电压脉冲序列，并通过控制电压脉冲宽度或周期以达到改变电压的目的，或者控制电压脉冲宽度和脉冲序列的周期以达到变压变频的目的。在变频调速应用中，则主要是后者即变压变频。形成PWM波形的方法有很多种，其中最基本的方法是利用三角形调制波和控制波的比较。控制系统通过比较电路将调制三角波与各相的控制波进行比较，变换为逻辑电平，并通过驱动电路使功率器件交替导通和关断，则变频器输出各相电压波形。为使逆变器输出电压波形趋于正弦波，常采用SPWM(SinusoidalPulseWidthModulation)控制方式。（2）SPWM控制逆变器开关模式信号通常情况下利用三相对称的正弦波参考信号（控制波）与一个共用的三角波载频信号（调制波）互相比较来生成。控制上常有单极性和双极性两种情况。所谓单极性控制，是指在输出的半个周波内同一相的两个导电臂仅一个反复通断而另一个始终截止。所谓双极性控制是指在输出的半个周波内同一相的两个导电臂互补交替通断，具体工作情况与单极性控制类似。

3控制系统硬件设计本系统硬件主要包括以下几个部分：传感器、变频器、可编程控制器，触摸屏、静电消除器及其他的电子器件，下面将对其进行详细介绍。3.1传感器选型及其安装3.1.1光电传感器选型及其安装（1）光电传感器的选型折叠机要对布草进行折叠，就要先得到布草的长度和宽度，从而输出电磁阀动作命令。我们通过测量布草通过光电传感器的时间再乘以输送带的速度来得到布草的长度和宽度。[10][11]光电传感器是利用光的各种性质，检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。光电传感器主要由发光的投光部和接受光线的受光部构成。如果投射的光线因检测物体不同而被遮掩或反射，到达受光部的量将会发生变化。受光部将检测出这种变化，并转换为电气信号，进行输出。大多使用可视光（主要为红色，也用绿色、蓝色来判断颜色）和红外光。光电传感器如下图所示，主要分为3类。受光器被检测物体发光器受光器被检测物体发光器发光器图3-1对射型发光器受光器受光器回归反射板被检测物体回归反射板被检测物体图3-2回归反射型受光器受光器发光器发光器被检测被检测物体图3-3扩散反射型光电传感器的特点：1.检测距离长如果在对射型中保留10m2.对检测物体限制少由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不像接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃、塑料、木材、液体等几乎所有物体进行检测。3.响应时间短光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间非常短。4.分辨率高能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率，也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。5.可以实现非接触检测可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤，因此传感器能长期使用。6.可实现颜色识别通过检测物体形成的光的反射率和吸收率，根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异，可对检测物体的颜色进行检测。7.便于调整在投射可视光的类型中，投光光束足眼睛可见的，便丁对检测物体的位置进行调整。根据控制系统的要求和经济性等等的因素，本控制系统选用OMRON光电传感器，型号为：E3G-ML79。本光电传感器的参数以下表所示。表3-1检测方式距离设定型检测距离0.2～2m(白纸300×300设定范围0.5～2m(白纸300×投光点径φ70mm以下(检测距离1响应误差设定距离的10％以下反射率特性（黑白误差）±10％以下（设定距离1m光源红外线发光二极管(860nm)电源电压12～240VDC±10％(（p-p）10％波动以下)

24～240VAC±10％消耗电量DC2W以下

AC2W以下控制输出（输出形式）继电器输出控制输出（负荷电流）0～3寿命（继电器输出）电气的:10万次以上（开关频率1800次／小时）

机械的:5000万次以上（开关频率18000次／小时）运行模式入光时ON／遮光时ON开关切换式负荷外加电压30VDC以下

250VAC以下保护电路防止相互干扰功能应答时间30ms以下灵敏度调整示教式使用环境温度白炽灯：3000lx以下、太阳光：10000lx以下环境温度范围使用时:-25～55CEL

保存时:-30～70CEL

(不结冰、不结露)环境湿度范围使用时:35～85％RH

保存时:35～95％RH

(不结露)绝缘电阻20MΩ以上（DC500V兆欧表）充电部整体与外壳间耐电压AC2000V50／60Hz1min充电部与外壳间振动（耐久）10～55Hz复振幅1.5mmX、Y、Z各方向2h冲击（耐久）500m／s2X、Y、Z各方向3回保护结构IEC60529:IP67适用标准（EN/IEC（低电压指令））EN60947-5-2适用标准（EN/IEC（EMC指令））EMI:EN60947-5-2

辐射干扰电场强度:EN55011Group1classA

EMS:EN60947-5-2

静电放电抑制能力:IEC61000-4-2

电场强度抑制能力:IEC61000-4-3

突发噪声抑制能力:IEC61000-4-4

CE标记:有连接方式端子台型指示灯动作指示灯（橙）、稳定指示灯（绿）质量（包装状态）约150g紧固转矩1.2Nm以下(使用M4螺钉)机壳材质聚对苯二甲酸丁二醇酯镜头部材质异丁烯树脂罩盖材质聚醚砜膜附件操作说明书、调整用螺丝刀光电传感器的电气接线图如下：电源白线褐线黄色电源白线褐线黄色图3-4光电传感器接线图本折叠机一共需要4个光电传感器，这些光电传感器在折叠机上的安装布置如下图所示，其中1、3、8、9为光电传感器。11346578910002图3-5光电传感器的安装示意图3.1.2旋转编码器的选型及安装要得到要折叠的布草的长度，我们除了要知道布草通过光电传感器的时间外，我们还必须知道折叠机上的输送带的速度，这样才可以知道布的长度，计算布草长度的公式为：其中为要求的布草的长度，为输送带的速度，为布草通过光电传感器的时间。折叠机的线速度为35，也就=35左右，输送带的速度是可以根据实际的工况，如大烫机的速度、布草的质地及其它配套设备的等等因素调整。旋转编码器是将旋转的机械位移量转换为电气信号，对该信号进行处理后检检测位置、速度等的传感器。检测直线机械位移量的传感器称为线性编码器。旋转编码器的特点：1.根据轴的旋转变位量进行输出通过联合器与轴结合，能直接检测旋转位移量。2.启动时无需原点复位(仅绝对型)绝对型的情况下，将旋转角度作为绝对数值进行并列输出。3.可对旋转方向进行检测增量型中可通过A相和B相的输出时间，绝对型中可通过代码的增减来掌握旋转方向。旋转编码器一般情况下有分为两类，分别为增量型旋转编码器和绝对型旋转编码器根据控制系统的要求和其它的因素，本系统选择OMRON公司E6A2-CW5C20P/R2M型旋转编码器。旋转编码器的具体参数如下表所示。表3-2E6A2-CW5C20P/R2M旋转编码器参数分类增量型电源电压12VDC-10%～24VDC+15%(波动（p-p）：5％以下)消耗电流DC20mA以下冲击电流电流:约9A

时间:约0.3ms分辨率（单旋转）20P/R输出相A、B控制输出（输出形式）NPN开路集电极控制输出（输出电流）30mA以下(同步电流)控制输出（残留电压）(DC)0.4V以下(同步电流30mA时)原点位置接点无负荷外加电压30VDC以下最高应答频率30kHz输出相位差90°±45°输出上升、下降的时间输出上升时间:1us以下(控制输出电压：5V负载电阻1kΩ导线长：500mm)

输出下降时间:1us以下(控制输出电压：5V负载电阻1kΩ导线长：500mm)启动转矩常温时:1mNm以下惯性转矩1×10-7kg.m2以下轴容许力径向:10N

轴向:5N容许最高转速5000r/min机械寿命1亿转以上环境温度范围使用时:-10～55CEL

保存时:-25～80CEL

(不结冰、不结露)环境湿度范围使用时:35～85％RH

保存时:35～85％RH

(不结露)绝缘电阻20MΩ以上（DC500V兆欧表）充电部整体与外壳间耐电压AC500V50／60Hz1min充电部与外壳间振动（耐久）10～55Hz复振幅1.5mmX、Y、Z各方向扫描时间2H冲击（耐久）500m／s2X、Y、Z各方向3回保护结构IEC60529:IP50适用标准（EN/IEC（EMC指令））EMI:EN50081-2

辐射干扰电场强度:EN55011Group1classA

杂音端子电压:EN55011Group1classA

静电放电抑制能力:IEC61000-4-2

电场强度抑制能力:IEC61000-4-3

突发噪声抑制能力:IEC61000-4-4

CE标记:有连接方式导线引出型(电缆长度:2m)旋转编码器的电气接线图如下。褐色褐色+24黑色+24黑色ABABC白色蓝色橙色蓝色橙色003-6旋转编码器接线图旋转编码器的在折叠机的安装为图3-5的2所示，固定在机架了，另外加一个轮子与输送带相连。3.2变频器的选择在交流调速系统中，变频器的作用是将频率固定(通常为工频50Hz)的交流电(三相的或单相的)变换成频率连续可调(多数为0-400Hz)的三相交流电。变频器的输入端(R、S、T)接至频率固定的三相交流电源，输出端(U、V、W)输出的是频率在一定范围内连续可调的三相交流电，接至电动机。3.2.1变频器的基本构成通用变频器的基本本构成主要由主电路(包括整流器、中间直流环节、逆变器)和控制电路组成，[12][13]如图3-7所示。负载侧变流器Ⅱ网侧变流器Ⅰ负载侧变流器Ⅱ网侧变流器Ⅰ中间直流环节ⅢⅠ逆变器整流器逆变器整流器控制指令控制指令控制指令控制指令控制器控制器运行指令运行指令图3-7变频器的基本结构（1）整流器电网侧的变流器Ⅰ是整流器，它的作用是把三相(也可以是单相)交流电整流成直流电。（2）逆变器负载侧的变流器Ⅱ为逆变器。最常见的结构形式是利用六个半导体主开关器件组成三相桥式逆变电路。只要有规律地控制逆变器中主开关器件的通与断，就可以得到任意频率的三相交流电输出。（3）中间直流环节Ⅲ由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载。无论电动机处于电动状态或是发电制动状态，其功率因数总不会为1。因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换。这种无功能量要靠中间直流环节的储能组件(电容器或电抗器)来缓冲。所以又称中间直流环节为中间直流储能环节。（4）控制电路控制电路常由运算电路、检测电路、控制信号的输入、输出电路和驱动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等。控制方法可以采用模拟控制或数字控制。高性能的变频器目前己经采用微型计算机进行全数字控制，尽可能简化硬件电路，主要依靠软件来完成各种功能。由于软件的灵活性，数字控制方式常可以完成模拟控制方式难以完成的控制。3.2.2变频器的分类(1)PAM（脉幅调制）：变频器输出电压的大小通过改变直流电压的大小来进行调制。在中小容量变频器中，这种方式已经很少采用。(2)PWM（脉宽调制）：变频器输出电压的大小通过改变输出脉冲的占空比来进行调制。目前普通应用的是占空比按正弦规律安排的正弦波脉宽调制(SPWM)方式。(3)按主电路工作方式分：电压型变频器，电流型变频器。(4)按工作原理分：U/f控制变频器，VC控制变频器，SF控制变频器。(5)按照用途分：通用变频器，高性能专用变频器，高频变频器3.2.3变频器变频原理在交流变频控制中，通过改变交流电源的频率f1实现对异步电动机的调速。变频的主要装置就是变频器，变频器的主要功能之一就是实现对电源频率的改变。如图3-8所示，在这个电路中，首先有可控硅V1～V6将工频交流电整流成直流电，然后再由可控硅或大功率晶体管V7～V12将直流电压逆变成交流电，通过对V7～V12的开关控制，可以改变逆变交流电的频率，实现变频。V7V9V11V7V9V11V1V3V5V1V3V5V10V12V8V10V12V8V4V6V2V4V6V2图3-8变频调速电路简单变频器的输出电压、电流质量不好，通常含有较严重的高次谐波分量，高次谐波分量将造成电机发热、振动和噪声，无线电频率的高次谐波还将引起电磁污染，因此必须削弱变频器输出的高次谐波。改善变频器的输出波形的方法通常有两种：一是采用多重化技术，一是采用脉冲宽度调制技术。其中脉冲宽度调制技术是中、小容量变频器改善波形常用的方法，因此适用于电梯控制系统。随着电力电子技术的发展，IGBT和MOSFET开关器件广泛应用于变频器中，大幅度降低电动机的噪音，达到噪音水平。如图3-9所示。在实际应用上，正弦波PWM的控制是利用等幅的三角波（称为载波）与正弦波（成为调制波）的相应交点发出触发脉冲信号，并经基极驱动电路放大后送至逆变器的开关元件控制极，从而得到一系列幅值相等、宽度不等的矩形脉冲列，记录为SPWM。由于PWM的控制作用，在逆变器的输出端得到一组幅值等于整流电路的输出电压，宽度按正弦波规律变化的矩形脉冲列。提高政协调制波的幅值就可以提高输出矩形波的宽度，从而提高输出等效正弦波的幅值。改变正弦调制波的频率，就可以改变输出等效正弦波的频率，从而就可以实现变频IGBT逆变器IGBT逆变器电源电源图3-9高载波变频率PWM变频器。3.2.4变频器品牌型号与规格的选择变频器是变频调速系统的核心设备，它的质量品质对于系统的可靠性影响很大，选择品牌时，质量品质，尤其是与可靠性相关的质量品质，显然是选择时的重要考虑方面。同时，设备的平均寿命的长短是一个重要的参数，所以根据预期使用寿命来选择品牌，经验和口碑仍然是主要依据。在同一品牌中选择具体型号时，则主要依据已经确定的变频调速方案、负载类型以及应用所需要的一些附加功能来决定。变频器产品说明书都提高标称功率数据，但实际上限制变频器使用功率的是定子电流参数。因此，直接按照变频器标称功率进行选择，在实际中常常可能会行不通。根据具体工程的情况，可以有以下几种不同的变频器规格选择方式：（1）按照标称功率选择：一般作初步投资估算依据。（2）按照电动机额定电流选择；多用于恒转矩负载的新设计项目。（3）按照电动机实际运行电流选择：多用于改造工程。（4）按照转矩过载能力选择综上所述，根据实际工程情况，以适当的方法选择变频器规格很重要。选择结果多数情况下变频器标称功率与电动机匹配，少数情况需要放大。所以，笼统的认为放大一级功率选择变频器是没有错的想法，但会造成浪费。总的来说从生产成本来作合适的选择。3.3.5选择的变频器应满足的条件（1）根据被控设备的负载特性选择通用变频器的类型。（2）所选择通用变频器的类型与被控制异步电动机的参数匹配。（3）为降低电梯成本，首选通用变频器。（4）变频器带有防止失速功能。（5）变频器具有优良的转矩特性。3.3.6通用变频器概况上个世纪80年代初，通用变频实现了商品化。在近20年的时间内经历了由模拟控制到全数字控制和由采用BJT到采用IGBT两个大发展过程。有如下特点：1、容量不断扩大80年代初采用的BJT的PWM变频器实现了通用化。到了90年代初，BJT通用变频器的容量达到了600KVA，400KVA以下的已经系列化，前几年主开关器件开始采用IGBT，仅三、四年的时间，IGBT变频器的单机容量已达1800KVA，随着IGBT容量的扩大，通用变频器的容量也将随之扩大。2、结构的小型化变频器主电路中功率电路的模块化，控制电路采用大规模集成电路（LSI）和全数字控制技术，结构设计上采用“平面安装技术”等一系列措施，促进了变频电源装置的小型化。另外，一种混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技术，把功率电桥、驱动电路、检测电路、保护电路等封装在一起，构成了一种“智能电力模块”（IntelligentModule，IPM）这种器件属于绝缘金属基底结构，所以防电磁干扰能力强，保护电路和检测电路与功率开关间的距离尽可能的小，因而保护迅速且可靠，传感信号也十分迅速。3、多功能和智能化电力电子器件和控制技术的不断进步，使变频器向多功能化和高性能化方向发展。特别是微机的应用，为变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证。4、应用领域不断扩大通用变频器经历了模拟控制、数字控制、数模混合控制，直到全数字控制的演变，逐步地实现了多功能化和高性能化，进而使之对各类生产机械、各类生产工艺的适应性不断增强。最初通用变频器仅用于风机、泵类负载的节能调速和化纤工业中高速缠绕的多机协调运行等，到目前为止，其应用领域得到了相当的扩展。如搬运机械，从反抗性负载的搬运车辆、带式运输机到位能负载的起重机、提升机、立体仓库、立体停车厂等都已采用了通用变频器；金属加工机械，从各类切削机床直到高速磨床乃至数控机床，加工中超高速伺机的精确位置控制都已应用通用变频器；在其它方面，如农用机械、食品机械、木工机械、印刷机械、各类空调、各类家用电器甚至街心公元喷水池，可以说其应用范围相当广阔，并且还将继续扩大。为了满足系统设计条件要求，本设计选择通用变频器。采用通用变频器构成变频调速传动系统的主要目的是：协调大烫机的速度、提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度。3.3.7安川VS—616G5型通用变频器折叠机是洗涤厂自动化设备中的重要部分，它的输送带的速度要协调好大烫机的速度，这样才不会造成在大烫机和折叠机的相连处造成卡布，这个速度在一定范围内调整，调整的方式就是通过变频器调节。考虑以上各种因素，本设计选用安川VS-616G5型全数字变频器。它具有磁通矢量控制、转差补偿、负载转矩自适应等一系列先进功能可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率，同时降低了电机运行损耗。另外，VS-616G5变频器的启动、制动具有可任意调节的S曲线和零频可输出150%力矩的特点，配以高精度的旋转编码器，控制精度可0.01~0.02%。无须配专电机，可自学习所配电机的各个参数，精确控制任何品牌的电机，是变频器工作在最佳状态。采用高能IGBT，载波频率20KHz，从而使变频器输出一个不失真的正弦流波形使电机始终运行于静噪音状态。VS-616G5型变频器是安川电机公司面向世界推出的21世纪通用型变频器，这种变频器不仅考虑了V/f控制，而且还实现了矢量控制，通过其本的自动调谐功能与无速度传感器电流矢量控制，很容易得到高起动转矩与高的调速范围。616G5型变频器的标准规格如表3-3。表3-3616G5型变频器的标准规格电压220V380V容量范围1.2～110KVA1.4～460KVA电源电压频率200V：三相200/200/208/220V400V：三相380/400/415/460V电压允许变动+10%-15%频率允许变动±15%控制特性控制方式正弦波PWM控制：●无传感器矢量控制(无PG)●带传感矢量控制(带PG)●V/F控制●带传感V/F控制(用参数切换)启动转矩150%Hz(无PG)150%r/min(带PG)速度控制范围1:100(无PG)1:1000(带PG)速度控制精度±0.2%(无PG)0.02%(带PG)速度响应5Hz(无PG)30Hz(带PG)转矩极限有转矩精度±5%转矩响应20Hz(无PG)以上150Hz(带PG)以上频率控制范围0.1～400Hz频率精度(温度变动)数字式指令±0.01%(-10℃～+40℃模拟式指令±0.1%(25℃～+10℃)频率设定分辨率(运算分辨率)模拟式指令0.03Hz/60Hz数字式指令0.01Hz/100Hz输出频率分辨率0.01Hz过载量额定输出电流的150%IN频率设定信号-10V～10V，0～10V，4～20MA加减速时间0.01～6000.0S制动转矩约20%带制动选150%抑制高次谐波直流电抗器内带(200V24KVA、400V26KVA以下可选择)12相整流不能变动主要控制功能瞬停再起动、下降控制、转矩控制等操作装置16字×2线日语液晶显示器接通插件板可选择16种(最多可装3块)保护功能电机保护、变频过载、瞬间过电流、电压下降、过电压、输入缺相VS-616G5变频器的特点如下：（1）包括电流矢量控制在内的四种控制方式均实现了标准化。（2）有丰富的内藏与选择功能。（3）由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、体积小。（4）保护功能完善、维修性能好。通用变频器VS-616G5可直接控制交流异步电动机的电流，使电动机保持较高的输出转矩；它适合用于各种应用场合，可以低速下实现平稳起动并且极其精确地运行，其自动调整功能可使各种电动机达到高性能的控制。VS-616G5将U/f控制、矢量控制、闭环U/f控制、闭环矢量控制四种控制方式融为一体，其中闭环矢量控制是最适合电梯控制要求的。3.3.8变频器参数的设置VS-616G5变频器共有9组参数，每一组参数的设计都具有特定的含义。常用参数如表3-4所示表3-4VS-616G5变频器常用参数参数功用A组确定控制模式B组选择运动功能C组确定加减速时间和转矩补偿时间D组选择频率E组确定运行压频曲线F组保护设置H组确定偏差标准参数设计应遵循如下原则：（1）减小启动冲击，其速度环比例系数宜小些，而积分时间常数宜大些；（2）增加启动力矩，折叠机的输送带都是靠一个滚筒带动的，电机的启动速度不能太快。变频器其他常用参数可根据电网电压和电机铭牌数据直接输入，具体的设置见表3-5表3-5安川VS-616G5参数设定值说明A1-014存取级别为：ADVANCEDA1-023带PG的适量控制B1-010主速来自D1-01C1-013S加速时间为3SC1-023S减速时间为3SC2-010.8S加速开始时的S曲线特性时间C2-020.8S加速完成时的S曲线特性时间C2-030.8S减速完成时的S曲线特性时间C2-030.8S减速完成时的S曲线特性时间C5-015速度环比例，舒适感不好时在5～40S间调整C5-021S速度环积分，舒适感不好时在0.5～5S间调整D1-0250Hz快车速度D1-036Hz爬行速度D1-0910Hz慢车速度E1-01380V输入电压E1-0450Hz最高输出频率E1-05380V最大电压输出E2-0115电动机额定电流(按电动机铭牌输入)E2-046电极极数(按电动机名牌输入)F1-011024PG脉冲数F1-051/0编码器方向错时更改H2-0137变频器输出端子9-10为运转中2H3-05H3-05选D1-02不选端子16输入L3-041失速防止有效L6-014过转矩检出动作选择L6-0310S过转矩检出时间L6-044过转矩检出动作选择2L6-05200过转矩检出标准2L6-062S过转矩检出时间2L8-011制动电阻过热L8-051输入缺相L8-071输出缺相3.3.9变频器容量和制动电阻参数的计算1、变频器容量的选择变频器的功率可根据曳引机电机功率、滚筒的运行速度、滚筒载重与配重进行计算。由上面的设计知电动机功率，变频器功率应接近电动机功率，可以选取1.5倍的裕量，根据安川VS-616G5变频器标准规格，选取电动机功率，对应的变频器容量选取。3.3PLC简介及选择3.3.1PLC简介国际电工委员会（IEC）于1982年11月和1985年1月对可编程序控制器作了如下的定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。上世纪60年代，计算机技术已开始应用于工业控制了。但由于计算机技术本身的复杂性，编程难度高、难以适应恶劣的工业环境以及价格昂贵等原因，未能在工业控制中广泛应用。当时的工业控制，主要还是以继电—接触器组成控制系统。[14]1968年，美国最大的汽车制造商—通用汽车制造公司（GM），为适应汽车型号的不断翻新，试图寻找一种新型的工业控制器，以尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统的硬件连线、减少时间，降低成本。因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种适合于工业环境的通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用“面向控制过程，面向对象的自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用。即：硬件减少，软件灵活简单。针对上述设想，通用汽车公司提出了这种新型控制器所必须具备的十大条件（有的“GM10条”）：1编程简单，可现场修改程序；2维护方便，最好是插件式；3可靠性高于继电器控制柜；4体积小于继电器控制柜；5可将数据直接送入管理计算机；6在成本上可与继电器控制柜竞争；7输入可以是交流115V；8输出可以是交流115V，2A以上，可直接驱动电磁阀；9在扩展时，原有系统只要很小变更；10用户程序存储器容量至少能扩展到4K。1969年，美国数字设备公司（DEC）首先研制成功第一台可编程序控制器，在通用汽车公司的自动装配线上试用成功，从而开创了工业控制的新局面。接着美国MODICON公司也开发出可编程序控制器084。1971年，日本从美国引进了项新技术，很快研制出了日本第一台可编程序控制器DSC-8。1973年，西欧国家研制出了他们的第一台可编程序控制器。我国从1974年开始研制，1977年开始工应用。早期的可编程序控制器是为取代继电器控制线路、存储程序指令、完成顺序制而设计的。主要用于：1.逻辑运算，2.计时、计数等顺序控制，均属开关量控制所以，通常称为可编程序逻辑控制器（PLC—ProgrammableLogicController）。入70年代，随着微电子技术的发展，PLC采用了通用微处理器，这种控制器就不局限于当初的逻辑运算了，功能不断增强。因此，实际上应称之为PC—可编程序制器。至80年代，随大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，以16位32位微处理器构成的微机化PC得到了惊人的发展。使PC在概念、设计、性能、格以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据理以及图象显示的发展，使PC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工生产自动化的一大支柱。PLC作为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化制系统的基本电控装置它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格便宜等特点。据统计，当今界PLC生产厂家约260家，生产400多个品种。预计到2010年，销售额约为100美元，占工控机市场份额的60％，PLC将在工控机市场中占有主要地位，并保持续上升的势头。PLC在60年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只是将操作接到散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。新一代的PLC具PID调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛的应用于航天冶金、轻工、建材等行业。但PLC也面临着其它行业工控产品的挑战，各厂家正采取措施不断改进产品，主要表现在以下方面：（1）微型、小型PLC功能明显增强很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。微型PLC的体积、能耗及价格等等减少了，而功能却有所增强，使PLC的应用领域扩大到远离工业控的其它行业，如快餐厅、医院手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐所和商业部门。（2）集成化发展趋势增强由于控制内容的复杂化和高难度化，使PLC向集成化方向发展，PLC与PC成、PLC与DCS集成、PLC与PID集成等，并强化了通讯能力和网络化，尤其是PC为基的控制产品增长率最快。PLC与PC集成，即将计算机、PLC即操作人员人机接口结合在一起，使PLC的模块交互存取数据。以PC机为基础的控制容易编和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活性，最终降低成本和提高生产率。（3）向开放性转变PLC存在严重的缺点，主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络协议，编程虽多为梯形图，但各公司组态、寻址、语言结构不一致，使各种PLC互不兼容。国际电工协会（IEC）在19年颁布了IEC1131—3（可编程控制器的软件标准），为各PLC厂家编程的标准化平了道路。现在开发以PC为基，在WINDOWS平台下，符合IEC1131—3国际标的新一代开放体系结构的PLC正在规划中。PLC具有可靠性高（平均无故障时间3--5万小时）、编程简单、通用性强、体小、结构紧凑、安装、维护方便等方面的优点；但缺点也很明显，如：PLC的软硬件体系结构是封闭而不是开放的，编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语结构均不一致，因此各公司的PLC互不兼容。根据不同的分类标准，PLC可以分为不同的类型，主要有以下几种：（1）按I/O点数分类I/O点数小于32为微型PLC；I/O点数在32～128为微小型PLC；I/O点数在128～256为小型PLC；I/O点数在256～1024为中型PLC；I/O点数大于1024为大型PLC；I/O点数在4000以上为超大型PLC。以上划分不包括模拟量I/O点数，且划分界限不是固定不变的。（2）按结构形式分类整体式PLC：又称单元式或箱体式。整体式PLC是将电源、CPU、I／0部件集中装在一个机箱内。一般小型PLC采用这种结构，如图3-10所示。图3-10整体式PLC图3-11模块式PLCPLC模块式PLC：将PLC各部分分成若干个单独的模块，如CPU模块、I／O模块电源模块和各种功能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上一般大、中型PLC采用模块式结构，有的小型PLC也采用这种结构，如图3-11所示有的PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC。3.3.2可编程控制器（PLC）的选型根据折叠机控制要求，综合考虑后，本设计选择了日本三菱公司生产的FX2N系统PLC，型号为FX2N-64MR。FX2N-64MR系列可编程序控制器性能技术指标如表3-6所示。FX2N-64MR可编程控制器具有以下几方面的优点：（1）FX2N-64MR配置灵活，有32个输入点和32和输出点。除主机单元外，还可扩展I/O模块，A/D模块，D/A模块和其它特殊功能模块。（2）FX2N-64MR指令功能丰富，有各种指令107条，且指令执行速度快。（3）FX2N-64MR可用内部辅助继电器M，状态继电器S，定时器T，寄存器D，计数器C的功能和数量满足了系统控制要求的需要，尤其是高速计数器（C251等）能接受脉冲编码器脉冲。（4）FX2N-64MR的编程可用编程器，编程语言可用梯形图或指令表。尤其是可用PC机对系统实时进行监控。为调试和维护提供了极大的方便。表3-6FX2N-64MR可编程序控制器性能技术指标项目FX2N系列运算控制方式存储程序反复运算方式、中断命令输入输出控制方式批处理方式，但有I/O刷新指令程序语言梯形图、指令表、功能图程序存储器最大存储容量16KB，有键盘保护功能内置存储容量8KBRAM（锂电池后备），电池寿命越5年，使用RAM卡盒约三年可选存储器RAM8KB(16KB)/EEPROM4KB、8KB、16KB/EPROM8KB(16KB)步，不能使用带有实时所存功能存储指令种类顺控步进指令顺控制令27条，步进梯形指令两条应用指令128种，298个运算处理速度基本指令0.08μs/指令应用指令1.52~数百个μs/指令输入输出点数输入点数X000~X27，32点（8进制编号）输出点数Y000~Y27，32点（8进制编号）扩展并用时总点数256辅助继电器一般用（可变）M0~M499，500点保持用（可变）M500~M1023，2048点保持用（不可变）M1024~M3071，2048点特殊用M8000状态寄存器初始化S0~S9一般用（可变）S10~S499，490点保持用S500~S899，400点信号用（不可变）S900~S999，100点定时器100msT0~T199，200点（0.1~3276.7s）10msT200~T245，46点（0.01~327.67s）1ms乘法型（不可变）T246~T249，4点（0.001~32.767s）100ms乘法型（不可变）T250~T255，6点（0.1~3276.7s）计数器16位向上一般用（可变）C0~C99，100点（0~32767）16位向上保持用（可变）C100~C199，100点（0~32767）32位双向一般用（可变）C200~C219，20点（-2147483648~+2147483647）32位保持用（可变）C220~C234，15点（-2147483648~+2147483647）32位高速双向保持用C235~C255中的6点数据寄存器（使用一对时为32位）16位通用（可变）D0~D199，200点16位保持（可变）D200~D511，312点16位保持（不可变）D512~D7999，7488点16位保持用D8000~D8195，106点16位保持用V0~V7，Z0~Z7，16点指针JMP、CALL分支用P0~P127，128点输入中断、计时中断I0□□~I8□□，9点计数中断I010~I060，6点嵌套主控N0~N7，8点常数十进制（K）16位（-32768~+32767），32位（-2147483648~+2147483647）十六制（H）16位（0~FFFF），32位（0~FFFFFFFF）3.4控制系统人机交互设备的选择为了方便操作控制折叠机，本控制系统采用了三菱电机公司的GOT1000系列触摸屏作为折叠机的人机界面。触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体人机交互设备。触摸屏在我国的应用范围非常广阔，主要是公共信息的查询：如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询；城市街头的信息查询：此外还应用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等口将来，触摸屏还要走入家庭。[15]触摸屏与FX系列或A系列PLG(不包括AOJ2)的程序连接器连接，可以一边观看画面中对PLC的各软元件的监视以及数据的变化，一边进行显示。显示画面分为用户制作内容和GOT预置内容。用户制作画面具有以下几种功能，当使用当前画面保护功能时，可限制所显示的画面。（1）画面显示功能。最多可显示500个用户制作画面，可同时显示数个画面，也可以进行自由切换。除可显示英文、数字、日文片假名、汉字等文字之外，还能显示直线、圆、四边形等简单的图形，F940GOT-SWD可用8种颜色的彩色画。（2）监视功能。可用数值或条形图监视显示PLC的字元件的设定值或现在值。通过FLC的位元件的ON/OFF可颠倒显示画面的指定区域。（3）数据变更功能。可变更正在监视的数值或条形图的数据。（4）开关功能。可通过GOT的操作键来ON/OFFPLC的位元件。可将显示面板设定为触摸键，行使开关功能。系统画面具有以下的功能：（1）监视功能。可监视清单程序（只有FX系列有），可在命令清单程序方式下进行程序的读出、写入、监视和缓冲存储器(只有FX2N、FX2NC系列有)，可读出、写入、监视特殊块的缓冲存储器（BFM）的内容；也可进行软元件监视，可监视、变更PLC的各软元件的ON/OFF状态、定时器、计数器及数据寄存器的设定值或现在值。可对指定的位元件进行强制ON/OFF与前述的画面显示功能的监视功能不同，只要通过键操作选择元素序号就能进行画面显示。（2）数据采样功能。在特定周期或当触动条件成立时收集指定的数据寄存器的现在值，用清单形式或图表形式显示采样数据，以清单形式用打印机打印出采样数据。（3）报警功能。可使最多256点的PLC的连续位元件与报警信息相对应。位元件ON后，在用户画面上，与对应的信息重合、显示。此外，位元件ON后，也可显示指定的用户制作画面。位元件ON后，用户制作画面上显示与软元件相对应的信息。也可一览显示。最多可保存1000个报警次数，还可通过画面制作软件打印。（4）其他功能。内存实际定时器，可设定、显示时间；可调节画面的对比度和蜂鸣器音量。GOT1000的状态功能表如表3-7所示。表3-7GOT1000人机交互设备状态功能表状态功能功能概要画面状态显示用户制作的画面文字显示：英文、数字、日文片假名、汉字、外文等文字；用日语、英语、韩语、中文绘图：直线、面、四边形等图形监视功能：用数值/条形图断线图/仪表形式显示PLC的字元件（T，C，D，V，Z）的设定值或现在值可通过位元件(X，Y，M，S，T，C)的ON/OFF颠倒指定范围指定面显示色数据变万功能：可用变更数值/条形图/折线图/仪表形式变更字元件（T，C，D，V，Z）的设定值或现在值开关功能：用瞬时控制、间歇控制设置/复位形式控制位元件(X，Y，M，S，T，C)的ON/OFFPLC与外部设备用以下的连接器与GOT相连。GOT的连接器如图3-12所示。①PLC用连接器(RS422连接器)，用于与PLC进行通信的连接器。②PC用连接器(RS232C连接器)，传送画面制作、软件制作的画面数据时，与PC连接。当PC的RS232C连接器为9针时，用FX-232CAB-1型数据传送电缆连接；14针时用FX-232CAB-2型数1122图3-12GOT1000连接器示意图3.5静电消除器由于洗涤厂空气干燥，布草经过大烫机的高温消毒烫平，布草的温度比较高，而布草的移动都是靠输送带完成的。输送带的麻布和布草不断的进行摩擦运动，折叠机长时间工作，它的上面会积累大量的静电。过作的静电会造成布草在输送带上跳动，造成折叠错误；静电的大量累积会影响控制系统的稳定性和损害控制系统的使用寿命，甚至静电会产生电击，造成火灾，损害洗涤厂的工人的生命安全和破坏洗涤厂的正常动作。所以折叠机要加静电消除器来消除折叠机上的静电。静电消除器主要有以下几种方式：（1）交流电晕交流高压产生器将220V输入电压升到4KV以上，放电极以5Hz频率交替为正电压和负电压，放电极和接地极之间产生强电场，空气分子被电离，放电极尖端交替产生正负离子。当带电物体表面为正电位时，负离子将其中和，反之，如果表面为负电位，正离子将其中和。交流电晕产品必须接地才能正常工作，但部分正负离子会因接地而导向大地，但结构简易，正负离子平衡度好。（2）直流电晕直流高压产生器将220V输入电压升高并分别输出正电压和负电压，正负放电极之间产生强电场，空气分子被电离，正放电极尖端产生正离子，负放电极尖端产生负离子，正负离子同时产生以中和物体表面静电，当带电物体表面为正电位时，负离子将其中和，反之，如果为负电位，正离子将其中和。直流电晕产品无须接地就可以产生正负离子，作用在物体表面的正负离子充足，中和静电速度非常迅速。（3）脉冲直流电晕脉冲直流高压产生器将220V输入电压升高并以4-6秒的周期轮流输出正电压和负电压作用在放电极上，从而交替产生正负离子。当带电物体表面为正电位时，负离子将其中和，反之，如果表面为负电位，正离子将其中和。由于脉冲直流电正负离子和切换周期比工频交流电静电消除器长200-300倍，所以不会出现正负离子的自身中和，同时无需接地而损失正负离子，并且可根据需除静电物体的距离调整转换周期，距离较远，转换周期可长，距离将近时，时间可短，脉冲直流电静电消除器在没有风机的情况下，正负离子也能达到的作用距离。生产静电清除器的公司有很多，比较著名的是英国的MEECH,日本的SUNX、KEYENCE等等。根据控制系统的要求和经济等等的统合因素，本折叠机采用英国MEECH公司的915型静电消除器。MEECH-915的参数如表3-8所示。表3-8MEECH-915静电消除器的参数目\种类\型号MEECH-915外观尺寸1842(1000~4000)电荷卸载时间1秒以下离子平衡±15V以下臭氧产生量0.03ppm以下适用流体60以下的空气(干燥清洁空气)供应空气流量500R/min.(ANR)以下耐气压范围0.05～0.7MPa电源电压4.5-7.0KV消耗电流50mA放电方式高频AC方式3.6其它电子器件除了上文陈述的控制器件外，折叠机电气控制系统还有其它的电子器件，具体的如表3-9所示。表3-9电子器件清单名称型号数量变压器正泰JBK3-1000-20001开关通用电源新华XPR450-220-515151频敏电阻器正泰BP8R1-0034断路器正泰NB1-63H5中间继电器正泰JZ7-3-315热继电器正泰NR25接触器正泰CJX2-380-11104控制系统软件设计软件作为硬件的延伸和人机交互的手段，在很大程度上体现了一个系统的可操作性和可靠性。对于用户而言，对系统的控制交互是通过软件完成的。因此，系统的界面要友好，操作要可靠。而对于系统而言，能通过软件编程实现的功能，都尽量依靠软件来实现，减少硬件电路的使用。硬件电路长期使用会致使性能下降，从而导致整个系统测试性能的下降，而软件则不会存在这种情况，并且易于调试和修改。在完成了系统的驱动设计以后，在此就可以完全面对系统的功能应用进行全面设计了。本章主要介绍系统界面程序和各功能程序的实现以及各主要芯片的驱动程序。4.1整体设计思路4.1.1目标要求（1）要求能够浏览现场的工艺流程；（2）要求能够在人机交互界面上启动和停止的电机；（3）电机运行频率可以根据生产的需要自行设置；（4）变频器的故障信息能够及时反映在人机交互界面上；（5）布草的长度和宽度可以自动计算出来，并进行正确的折叠;（6）打开和关闭吹气和折刀的电磁阀;（7）可以方便进行二折或五折的设定。4.1.2系统结构折叠机有五台电机以其它被控对象，使用三菱电机公司的FX2N-64MR作为控制的核心。另外，为了使用者的直观方便的使用折叠机，需要给予人机界面，所以我们采用如图4-1所示的控制结构。图4-1控制结构图4.1.3总流程图由上面的系统结构图，再结合系统控制理论知识，可以得到折叠机控制系统的总流程图。图4-2折叠机控制系统总流程图4.2可编程控制器的程序设计4.2.1可编程控制器的I/O分配及其它的内部继电器分配表4-1PLC输入/输出口分配表类别名称功能输入口X000旋转编码器X001光电传感器1X002光电传感器2X003光电传感器3X004光电传感器4X005光电传感器5X006光电传感器6X007启动X010急停X011五折选择开关X012二折选择开关输出口Y000主电机中间继电器Y001第四折正反转电机中间继电器Y002第五折正反转电机中间继电器Y003第四折送布机电机中间继电器Y004第五折送布机电机中间继电器Y005二折或五折选择中间继电器Y006第一折电磁阀中间继电器Y007第二折电磁阀中间继电器Y010启动变频器Y011电机正转Y012高速Y013中速Y014低速Y020折刀气缸中间继电器Y021第四折电磁阀中间继电器Y022第五折气缸中间继电器Y023第五折电磁阀中间继电器Y024离合/制动选择中间继电器由上面的PLC输入/输出口分配表，可以清楚看到用了11个输入口和18个输出口，PLC还有21个输入口和14个输出口可以作为控制系统以后的功能扩展及洗涤厂设备在线监控之用。折叠机为了实现自动折叠功能，必须可以正确得到布草的长度和宽度，PLC通过读取布草通过光电传感器的时间来计算布草的长度和宽度，再在合适的时间令各电磁阀、折刀、气缸、离合/制动单元正确的执行指令动作，这样就可以实现布草的自动折叠工作。折叠机控制系统的这些时序信息通过内部数据寄存器来读入、存蓄和读取。本控制系统用到的辅助继电器、定时器和计数器等等如表4-2所示。表4-2折叠机系统PLC程序元件分配表类别名称功能特殊用辅助继电器M8000PLC运行为ONM8002产生初始化脉冲一般用辅助继电器M02执行计