基于PLC的耐久度测试系统的硬件设计

    系统硬件设计主要包含基本模块、驱动器模块、传感器模块、通信模块等。

    (1)基本模块提供运动过程中的输入／输出信号，包括各个位置点的限位信号、汽缸控制信号、对电动机控制的脉冲信号、复位信号以及特殊情况下的控制信号等。

    (2)驱动模块主要为电动机控制驱动器，PLC脉冲输出到驱动器，驱动器将其转换成控制信号控制伺服电动机，带动换挡器工作，同时通过脉冲编码器提供脉冲数反馈信号，确保脉冲信号的正确动作。

    (3)传感器模块主要是提供运动过程中的位置信号，并对伺服运动的极限位置通过感应开关给予限制。

    (4)通信模块主要是与上位机进行通信，主要为串口通信模式，波特率为9600bit/s。上位机提供的参数通过通信模块被PLC接收，PLC每次的测试都按上位机设定的要求进行工作。

    1  基本模块

    根据前面系统分析的要求，选择S7-200系列的型号为6ES7 216-2AD23-OXBO，此型号PLC中选用CPU 226，数字量输入具有24路，数字量输出为16路。另外，由于要采用脉冲输出信号，本型号具备高速计数器模块，具有6个高速计数器，最多允许6路脉冲输入，2路脉冲输出，其中脉冲输出最高频率为20kHz，根据PLC型号的特点，完全满足系统要求。

    在系统设计过程中，I/O分配如表10-1所示。

    表10-1    I/O分配表

 

    2  其他硬件配置

    1．驱动模块设计

    驱动器X5插槽为驱动器控制端子，共有50个引脚，系统设计用到的引脚如图10-3所示，各控制端子的功能描述见表10-2。

 

    图10-3  驱动器接线图

    表10-2    Y轴引脚功能说明

 

    2．传感器模块设计

    在本系统中，伺服运动的极限位置通过感应开关给予限制，选用OMRON E2E系列，其感应距离可以达到8mm。PLC控制输出端口X011和X013分别为X轴反转限位和Y轴反转限位，采用常闭，有效地解决了开关出现故障时会产生误动作的问题。采用PLC输出的24V电源，保证与PLC同电位，从而提高开关的稳定性。

    3．抗干扰设计

    从系统总体设计可以看出，由于存在高速脉冲输出，伺服控制系统会对系统有一定的干扰，特别是对4个位置感应开关，如果处理不好，干扰很可能耦合进去。

    通过下列方法，干扰可以得到很好的控制。

    ·伺服驱动器到控制电动机控制线用包塑软管包好，减小高次谐波向外耦合。

    ·对驱动器和伺服电动机做好接地。

    ·S7-200系统接地做好，并与驱动器和电动机分开接地。

    ·PLC输出的脉冲信号线Y0、Y1尽量与其他输入分开走线，防止串扰。

p�gtl�50~5acerun:yes'>    第二步，确定D位置走完，E位置启动：反向走C↔D:18mm。

 

    第三步，确定K位置走完，F位置启动：反向走E↔K:12mm。

    第四步，确定G位置走完，H位置启动：正向走F↔G:12mm。

    第五步，确定M位置走完，I位置启动：正向走H↔M:18mm。