基于PLC的伺服驱动填充系统的设计

　　PLC和伺服驱动技术是现代控制技术中的两项关键技术。PLC又称可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境应用而设计。它采用一类编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟量的输人和输出控制各种类型的机械或生产过程。伺服驱动技术是伺服电机利用自带的旋转编码器反馈信号给伺服驱动器，伺服驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子的角度，从而达到精确控制旋转角度的技术。文中项目正是在这两项技术相结合的基础上开发出来的。

1 伺服驱动填充系统的组成和工作过程

　　该系统由螺杆泵(NM021 BO02S12B)、电气控制系统、托盘驱动系统、空气压缩机、可移动柜体和三路启动填充阀组成。其组成如图1所示。

　　工作过程如下:在非填充时间段，减速电机带动螺杆泵旋转，物料通过回流管道返回料斗;在填充时间段，首先通过安装在盘子下面的接近开关找到旋转盘转动的起始位置(即零点位置)，PLC控制的伺服控制器驱动伺服电机(放在柜子里面)旋转，从而带动旋转盘转动到合适位置时停止，等待填充。此刻空气压缩机(放在柜子里面)压缩空气打开填充阀，物料通过填充阀进人量杯(3只等角度放置)，填充完毕后，旋转到下一个工位等待填充。通过触摸屏设定填充量和泵的旋转速度。

2 伺服驱动填充系统的电气原理图及其控制原理

　　伺服驱动填充系统的电气控制图如图2所示，5个空气开关QF0，QF1，QF2， QF3，QF4分别控制总电源、泵电机、伺服电机、触摸屏和空气压缩机的电源。接触器KM1和KM2分别控制变频器，空气开关和伺服驱动器的得失电。此外，电路中还加了4个继电器KA1，KA2，KA3和KA4。其中KAI控制接触器KMI即变频器得失电，KA2控制接触器KM2即伺服驱动器的得失电，KA3控制填充阀门的开闭，KA4控制变频器的起停即泵电机的运转和停止。变频器的端口AL+和AL-接PLC的M和I端口，负责变频器的频率给定;变频器端口AFM和AL-接PLC的M和A+端口，负责变频器的频率反馈。此外，电路中还设计了220 V交流电转24 V直流电的转换器，以给零位开关、旋转编码器和触摸屏供电。

3  PLC程序设计

　　3.1  PLC的硬件连接图和输出输入点分配

　　PLC的输人、输出点各有11个，其中有数字量输出点9个，模拟量输出点2个。现选择西门子公司的S7-200 CN型PLC (16点输人/16点输出)，其I/O端口接线图如图3所示。

　　其中旋转编码器、零点接近开关、伺服备妥、伺服报警、定位完成、Z相脉冲以及变频故障和紧急停车作为PLC的数字量输人;数字量输出有脉冲输出、方向给定、伺服使能、脉冲清零、变频得电、变频启动、伺服上电、阀门开关等。模拟量输出为变频给定和变频反馈。