基于PLC茶葉篩分生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

摘要浙江工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文PAGE122PAGE31畢業(yè)設(shè)計說明書課題名稱：茶葉篩分生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名鐘業(yè)成學(xué)號120601121122二級學(xué)院（系）電子電氣工程學(xué)院專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)班級電子1211班指導(dǎo)教師王祥華起訖時間：2014年12月1日～2015年1月23日浙江機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書摘要針對我國制茶業(yè)機械化程度低、茶葉生產(chǎn)成本高,進行了茶葉篩分生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計。該生產(chǎn)線充分利用PLC可靠性優(yōu)、精度高、體積小和邏輯算術(shù)能力強等特點,實現(xiàn)了茶葉在篩分工藝過程中的精確控制,有效提高了茶葉的生產(chǎn)效率與品質(zhì)。利用OMRON公司生產(chǎn)的可編程控制器CP1H、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、交流變頻器、步進電機、交流同步電機實現(xiàn)茶葉篩分生產(chǎn)線控制。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。關(guān)鍵詞：PLC；變頻器；茶葉篩分生產(chǎn)線第一章緒論目錄21040摘要 I聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。5351第1章緒論 1殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。182381.1引言 1釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。178431.2茶葉的主要種類與特征 1彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。151241.3茶葉加工的主要工序 3謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。136001.4主要研究內(nèi)容 4廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。29472第2章茶葉篩分生產(chǎn)工藝和控制要求 5煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。175752.1茶葉篩分的流程 5鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。157912.2設(shè)備要求 6籟叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。6449第3章茶葉篩分生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 9預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。175533.1變頻器 10滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。50383.2氣缸控制 13鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。209403.3步進電動機 14擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。30593第4章茶葉篩分生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 19贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。324884.1PLC模擬量的設(shè)定 20壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。299724.2PLC變頻器控制梯形圖 21蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。193544.3氣缸控制與PLC梯形圖 23買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。169844.4PLC步進電機梯形圖 25綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。16094第5章結(jié)論 26驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。30717參考文獻 27貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。3514致謝 28鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。24993附錄Ⅰ生產(chǎn)布置圖 29構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。23874附錄Ⅱ控制系統(tǒng)圖 30輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。第一章緒論第1章緒論1.1引言中國是茶的故鄉(xiāng)，制茶、飲茶已有幾千年歷史，名品薈萃，主要品種有綠茶、紅茶、烏龍茶、花茶、白茶、黃茶、黑茶。茶有健身、治疾之藥物療效，又富欣賞情趣，可陶冶情操。品茶、待客是中國個人高雅的娛樂和社交活動，坐茶館、茶話會則是中國人社會性群體茶藝活動。中國茶藝在世界享有盛譽，在唐代就傳入日本，形成日本茶道。茶葉加工機械經(jīng)過長期的探索、發(fā)展，機械化程度大大提高。茶葉經(jīng)過初制之后被稱之為毛茶，其內(nèi)在品質(zhì)特性在初制過程中已經(jīng)基本形成。但由于茶葉生產(chǎn)分散，采摘老嫩不一，初制技術(shù)各異，因而毛茶的品質(zhì)規(guī)格復(fù)雜。為了提高茶葉的商業(yè)價值，使產(chǎn)品品質(zhì)規(guī)格化，必須通過精致加工，才能適應(yīng)國內(nèi)外市場的需要。茶葉篩分作業(yè)的目的是講毛茶分出長短和粗細(xì)，并篩去茶末，使外形整齊，符合規(guī)格；同時，篩出粗大茶，需經(jīng)切細(xì)后再次進行篩分。因此，篩分機械是茶葉精制加工中的最基本的機械，其篩分效果不僅對產(chǎn)品價值有著很大的影響，而且直接對下一步作業(yè)的效率有著重要影響。堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。1.2茶葉的主要種類與特征1.2.1茶葉的主要種類中國茶文化博大精深，源遠(yuǎn)流長。在漫長的歷史發(fā)展過程中，我國歷代茶人富有創(chuàng)造地開發(fā)了各種各樣的茶類，外加茶區(qū)分布廣泛，茶樹品種繁多，制茶工藝不斷革新，形成了豐富多彩的茶類。而目前世界上還沒有統(tǒng)一規(guī)范的分類方法，有的根據(jù)制造方法不同劃分，有的根據(jù)茶葉外形來劃分，有的按初、精制情況劃分。當(dāng)然，在眾多的茶類劃分中，運用最廣泛、最權(quán)威、認(rèn)知度最高的當(dāng)屬中國六大茶類，即綠茶、紅茶、青茶、黑茶、白茶、黃茶。識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。1.2.2六大茶葉的主要特征綠茶是我國產(chǎn)量最多的一類，全國有18個產(chǎn)茶省，主要產(chǎn)地為安徽、浙江、湖南、湖北、四川等，我國綠茶花色品種之多居世界之首，占世界茶葉市場綠茶貿(mào)易量的80%左右。綠茶的基本工藝流程分殺青、揉捻、干燥三步驟。殺青方式有加熱殺青和熱蒸殺青兩種，以蒸青汽殺青制成的綠茶稱“蒸青綠茶”。干燥以最終干燥方式不同有炒干、烘干和曬干之別，最終炒干的綠茶稱“炒青”，最終烘干的綠茶稱“烘青”，最終曬干的綠茶稱“曬青”。凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。多年來的研究發(fā)現(xiàn)，眾多茶類中綠茶最保健。市場上常見的名優(yōu)綠茶有西湖龍井、黃山毛峰、洞庭碧螺春、南京雨花茶等。恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。紅茶基本工藝流程是萎凋、揉捻、發(fā)酵、干燥。紅茶紅湯紅葉的品質(zhì)特點主要是經(jīng)過“發(fā)酵”形成的。所謂發(fā)酵，其實質(zhì)是茶葉中原先無色的多酚類物質(zhì)，在多酚類氧化酶的催化作用下，氧化以后形成了紅色的氧化聚合物——紅茶色素。這種色素一部分能溶于水，沖泡后形成了紅色的茶湯，一部分不溶于水積累在葉片中，使葉片變成紅色，紅茶的紅湯紅葉就這樣形成了。鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫。我國紅茶最早出現(xiàn)的是福建崇安一帶的小種紅茶，以后發(fā)展演變產(chǎn)生了工夫紅茶。1875年，工夫紅茶制作方法由福建傳至安徽祁門一帶，繼而江西、湖北、四川、臺灣等省大力發(fā)展工夫紅茶。工夫紅茶是我國傳統(tǒng)的出口茶類，遠(yuǎn)銷東歐、西歐等60多個國家和地區(qū)。產(chǎn)于安徽的祁紅和云南的滇紅早已名揚海外，享有盛譽。市場上主要的紅茶有祁紅、滇紅、川紅、金駿眉、坦洋工夫、汪洋工夫等。碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。青茶也叫烏龍茶，屬半發(fā)酵茶。是介于不發(fā)酵茶(綠茶)與全發(fā)酵茶(紅茶)之間的一類茶，其外形色澤青褐。烏龍茶沖泡后，葉片上有紅有綠，傳統(tǒng)工藝的烏龍茶，葉片中間呈綠色，葉緣呈紅色，素有“綠葉紅鑲邊”之美稱。湯色黃紅，有天然花香，滋味濃郁，具有獨特的韻味。烏龍茶主要產(chǎn)自福建、廣東、臺灣三省，因品種上的差異，烏龍茶分為閩北烏龍、閩南烏、廣東烏龍和臺灣烏龍四類。閿擻輳嬪諫遷擇楨秘騖。閩北烏龍：產(chǎn)于福建省武夷山一帶，主要有武夷巖茶、閩北水仙、閩北烏龍。閩南烏龍：閩南是烏龍茶的發(fā)源地，由此傳向閩北、廣東和臺灣。產(chǎn)于福建南部的烏龍茶，最著名、品質(zhì)最好的是安溪鐵觀音。氬嚕躑竄貿(mào)懇彈瀘頷澩。廣東烏龍：主要有廣東潮州地區(qū)所產(chǎn)的鳳凰單樅和鳳凰水仙最出名。臺灣烏龍：主要有凍頂烏龍、阿里山烏龍、文山包種、東方美人等。黑茶的基本工藝流程是殺青、揉捻、渥堆、干燥。黑茶一般原料較粗老，加之制造過程中往往堆積發(fā)酵時間較長，因而葉色油黑或黑褐，故稱黑茶。黑茶主要供邊區(qū)少數(shù)民族飲用，所以又稱邊銷茶。黑毛茶是壓制各種緊壓茶的主要原料，各種黑茶的緊壓茶是藏族、蒙古族和維吾爾族等兄弟民族日常生活的必需品，有“寧可一日無食，不可一日無茶”之說，黑茶因產(chǎn)區(qū)和工藝上的差別有云南普洱茶、湖南黑茶、湖北老青茶、廣西六堡茶、四川邊茶等。釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。白茶屬輕微發(fā)酵茶，基本工藝過程是萎凋、曬干或烘干。白茶常選用芽葉上白絨毛多的品種，如福鼎大白茶，芽壯多毫，制成的成品茶滿披白毫，十分素雅，湯色清淡，味鮮醇。白茶主要產(chǎn)于福建省的福鼎、政和、松溪和建陽等。市場主要的白茶有白毫銀針、白牡丹等。慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫長涼。黃茶的加工工藝為殺青、揉捻、悶黃、干燥。黃茶品質(zhì)特點是“黃湯黃葉”，這是制茶過程中進行悶堆渥黃的結(jié)果。黃茶主要的代表名茶有蒙頂黃芽、黃山黃芽、君山銀針等。諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動禪瀉類。以上是中國的六大茶類，以這些基本茶類作原料進行再加工以后的產(chǎn)品統(tǒng)稱再加工茶類。主要有花茶、果味茶、藥用保健茶等?？傊?，中國茶類繁多，消費者可以結(jié)合自己的愛好和不同的季節(jié)，選擇適合于自己的茶。嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。1.3茶葉加工的主要工序茶葉加工的定義：使用必要的技術(shù)，將采下的茶樹鮮葉制成可供人們直接飲用的成品茶或成為食品及醫(yī)藥等產(chǎn)品的添加原料的總過程，稱為茶葉加工。按照加工階段不同，茶葉加工可以分為初制加工﹑精制加工和再加工，所獲得的茶葉成品分別稱之為初制茶(毛茶)﹑精制茶（商品茶）和再加工茶。熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機庫。初制加工分為殺青、揉捻和干燥三道工序。殺青：破壞鮮葉的組織與結(jié)構(gòu)，改造鮮葉的形質(zhì)，為綠茶獨特的品質(zhì)奠定良好的基礎(chǔ)。揉捻：將\o"殺青"殺青后的茶葉用手搓揉，使其\o"白毫"白毫脫落并成型，揉捻是造成成品茶最后定型的決定因素。鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。干燥：為了葉子在殺青的基礎(chǔ)繼續(xù)使內(nèi)含物發(fā)生變化，提高內(nèi)在品質(zhì)；在揉捻的基礎(chǔ)上整理條索，改進外形；排除過多水分，防止霉變，便于貯藏。紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。精制加工分為復(fù)火、分篩、撩篩、抖篩、切茶、揀剔、風(fēng)扇、車色、車色、飄篩、勻堆裝箱十一道工序。復(fù)火：即將茶葉在烘干機上烘焙，以降低含水量，提高干燥度。滾條：用于眉茶加工，作用是滾緊條索。分篩：用圓篩機初步分清茶葉長短或珠茶的顆粒粗細(xì)，分出頭子茶，割出茶末、茶灰。撩篩：在分篩的基礎(chǔ)上，用圓篩機使茶葉長短、顆粒粗細(xì)達(dá)到勻齊。有時需反復(fù)幾次，分別稱毛撩、凈撩等。抖篩：用抖篩機分別茶葉粗細(xì)、套出粗頭，抽去較細(xì)的筋梗。有時茶葉加工要抖篩幾次，分別稱毛抖、凈抖等。切茶：用切茶機將粗大的茶葉切碎，使之符合成品茶的規(guī)格要求。補火：作用是使茶葉含水量適度，透發(fā)香氣、增濃滋味；或者有利于提高揀梗效率。揀剔：用機械或手工揀除茶梗、筋、樸及非茶類夾雜物。風(fēng)扇：作用是劃分茶葉級別，并扇去黃片毛衣等輕飄茶葉和夾雜物。加工時需風(fēng)扇2-3次，分別稱毛扇、凈扇、清風(fēng)等。穎芻莖蛺餑億頓裊賠瀧。車色：用于珠茶和眉茶，作用是使茶葉條索緊結(jié)或顆粒圓結(jié)，并使茶葉色澤綠潤“起霜”。飄篩：用機械或手工分別茶葉輕重，剔除茶葉中的毛衣、梗皮等。勻堆裝箱：將各種篩號茶按成品茶的質(zhì)量要求，按比例混合后攪拌均勻，再定量裝入茶箱或茶袋。1.4主要研究內(nèi)容本課題的主要研究內(nèi)容包括：1．從理論上深入分析茶葉分篩原理，并制定適合茶葉篩分生產(chǎn)線控制系統(tǒng)；2．根據(jù)茶葉分篩機的結(jié)構(gòu)特點，制定出相應(yīng)的茶葉篩分生產(chǎn)線控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案；3．根據(jù)性價比，先性能后價格的原則，配置硬件并完成硬件間的連接；4．設(shè)計開發(fā)適合實際作業(yè)需要的軟件系統(tǒng)。

第2章茶葉篩分生產(chǎn)工藝和控制要求2.1茶葉篩分的流程茶葉篩分生產(chǎn)線包括圓篩機、平輸機、抖篩機、立式輸送機、風(fēng)選機和風(fēng)選機出料。茶葉篩分生產(chǎn)線的流程如圖2-1所示。圓圓篩機平輸機抖篩機立式輸送機風(fēng)選機出料斜輸機圖2-1茶葉篩分生產(chǎn)線流程圖毛茶經(jīng)過圓篩機得到篩面茶、碎茶和末茶，通過平輸機的傳送將分選出的茶葉通過抖篩機分成細(xì)毛茶與粗毛茶，經(jīng)過立式輸送機的輸送，再通過風(fēng)選機分級，得到篩面茶或碎茶的正身茶、副茶和片茶。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。

2.2設(shè)備要求2.2.1圓篩機圓篩機簡介作用：平面圓篩機用于分篩、撩篩和撈篩等作業(yè)，作用是分別條形茶長短、圓形茶大小。

工作原理：平面圓篩機工作時篩床做質(zhì)點軌跡為圓的平動運動，茶葉在篩面上受到適度大小離心慣性力等力的作用，平伏于篩面上作滑動或滾動運動。設(shè)篩網(wǎng)網(wǎng)目邊長為a，對于條形茶來說，則長度大于2√2

a的茶葉始終受到兩點以上支承，不易穿過篩網(wǎng)而成為篩上茶；相反，茶葉長度小于2√2

a的茶葉在運動過程中，很容易失去平衡，穿過篩網(wǎng)成為篩下茶。對于圓形茶來說，則粒徑大于a的茶葉不易通過篩網(wǎng)而成為篩上茶；相反，粒徑小于a的茶葉易通過篩網(wǎng)成為篩下茶。從而達(dá)到分別茶葉長短和大小的目的。銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。如圖2-2所示為圓篩機圖2-2圓篩機2.2.2抖篩機抖篩機簡介原理：工作時，篩面作高頻率的振動，茶葉因篩面振動而產(chǎn)生的慣性力作用運動，由于該力是沿篩床長度方向高頻率改變方向，使茶葉與茶葉、茶葉與篩面發(fā)生碰撞，迫使茶葉直立起來，因而采用網(wǎng)目不同的篩面就可篩取粒級不同的茶葉。

作用：對于條形茶來說，其可以分別茶葉的粗細(xì)。對于圓形茶來說，由于其中的長條形茶的直徑通常比圓形茶小，故抖篩機可分別圓形茶長圓。此外，抖篩機還可用于花茶窨制中的提花作業(yè)，因為花渣的直徑比茶葉直徑大。

擠貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類。工藝性能：使條形茶分別粗細(xì)，圓形茶分別長圓，并套去茶頭，抽去筋梗，使茶坯粗細(xì)和凈度符合工藝要求。如圖2-3所示為抖篩機圖2-3抖篩機2.2.3風(fēng)選機風(fēng)選機簡介風(fēng)選制粉機主要由主機、風(fēng)機、分離器、集粉器、除塵器等部分組成，主機內(nèi)部分為粉碎室、塞檔室、風(fēng)機室三部分。機器工作時，物料由進料口投入粉碎室后，經(jīng)固定在主軸上的刀片和機殼的襯板間的沖擊和高氣注的剪切進行粉碎，粉碎后的物料經(jīng)塞檔室分級進入風(fēng)機室，由風(fēng)輪的吹送以及風(fēng)機的引力使物料進入分離器，經(jīng)分離器再次分級處理，粗料由回料咀返回粉碎室進行再次粉碎，成品料由引風(fēng)機引出進入集粉器裝袋包裝，余風(fēng)由除塵散風(fēng)裝置排出。賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈。如圖2-4為風(fēng)選機的工作流程圖2-4風(fēng)選機2.2.4輸送機本次設(shè)計使用的3輸送機有立式輸送機、平輸機和斜輸機，其作用為輸送物料。圖2-5、2-6、2-7分別為立式輸送機、平輸機和斜輸機。圖2-5立式輸送機圖2-6平輸機圖2-7斜輸機第3章茶葉篩分生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設(shè)計利用OMRON公司生產(chǎn)的可編程控制器CP1H、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、交流變頻器、步進電機、氣缸控制實現(xiàn)茶葉篩分生產(chǎn)線控制。塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊庫。茶葉篩分自動控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)的總體框架如圖3-1所示：圖3-1茶葉篩分自動控制系統(tǒng)總體框架系統(tǒng)總體框架中的PLC用來協(xié)調(diào)各個單元，模擬量輸入輸出來控制變頻器來控制圓篩機、抖篩機、風(fēng)選機，PLC設(shè)置I/O利用氣缸控制來控制風(fēng)選機出料，PLC與步進驅(qū)動器連接控制步進電動機實現(xiàn)風(fēng)選機擋板的轉(zhuǎn)動。裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺。

3.1變頻器1.變頻器簡介變頻調(diào)速是通過改變電動機定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。變頻器是把公頻電源（50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電動機的的變速運行的設(shè)備。倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驁。其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電路再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉(zhuǎn)矩計算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高在PWM控制變頻；按照工作原理分類，可以分為V/F控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。驍顧燁鶚巰瀆蕪領(lǐng)鱺賻。以3G3MV系列變頻器為例介紹PLC對變頻器輸出頻率的控制方法。3G3MV系列變頻器是一種操作簡便的變頻器。它采用獨特的電壓矢量控制，實現(xiàn)了高精度，高力矩，并設(shè)置了串行通信口，其外形如圖3-2所示，各部分的名稱與功能如圖3-3所示。接線時應(yīng)注意：R、S、T為輸入，U，V，W，為輸出，控制回路接線要與主回路接線及其他的動力線、電力線分離。多功能端子為無源端子，不要接入電源?，嶀暈R曖惲錕縞馭篩涼。圖3-23G3MV系列變頻器外形圖圖3-33G3MV系列變頻器各部分的名稱與功能2.變頻器的工作原理交流電動機的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)為n=60f（1-s）/p式中，n為異步電動機的轉(zhuǎn)速；f為異步電動機的頻率；s為電動機轉(zhuǎn)差率；p為電動機極對數(shù)。從公式中看出，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0-50Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速設(shè)備。鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類。3.變頻器對電動機的控制方式變頻器對電動機進行控制是根據(jù)電動機的特性參數(shù)及電動機的運轉(zhuǎn)要求，對供給電動機的電壓、電流、頻率進行控制，以達(dá)到負(fù)載轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的要求。低壓通用變頻器輸出電壓為380~650V，輸出功率為0.75~400kW，工作頻率為0~400Hz，它的主電路都采用交一直一交電路。常用的控制方式有u/f=c的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制方式和矢量控制（VC）方式等幾種。櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。正弦脈寬調(diào)制控制方式的特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但在低頻時，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能還不盡人意。轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應(yīng)。矢量控制方式的做法是講異步電動機在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia、Ib、Ic通過三相-二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1（Im1相當(dāng)于直流電動機的勵磁電流；It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比對策電樞電流），然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，分別對速度、磁場兩個分量進行獨立控制。然而在實際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。如圖3-4所示為PLC與變頻器的接線圖。峴揚斕滾澗輻灄興渙藺。圖3-4PLC與變頻器接線圖3.2氣缸控制1.氣缸簡介氣缸工作原理一、單作用氣缸只有一腔可輸入壓縮空氣，實現(xiàn)一個方向運動。其活塞桿只能借助外力將其推回；通常借助于彈簧力，膜片張力，重力等。單作用氣缸的特點是：1）僅一端進（排）氣，結(jié)構(gòu)簡單，耗氣量小

詩叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。一、單作用氣缸只有一腔可輸入壓縮空氣，實現(xiàn)一個方向運動。其活塞桿只能借助外力將其推回；通常借助于彈簧力，膜片張力，重力等。

則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。單作用氣缸的特點是：

僅一端進（排）氣，結(jié)構(gòu)簡單，耗氣量小2）用彈簧力或膜片力等復(fù)位，壓縮空氣能量的一部分用于克服彈簧力或膜片張力，因而減小了活塞桿的輸力。

3）缸內(nèi)安裝彈簧、膜片等，一般行程較短；與相同體積的雙作用氣缸相比，有效行程小一些。

4）氣缸復(fù)位彈簧、膜片的張力均隨變形大小變化，因而活塞桿的輸出力在行進過程中是變化的。

由于以上特點，單作用活塞氣缸多用于短行程。其推力及運動速度均要求不高場合，如氣吊、定位和夾緊等裝置上。單作用柱塞缸則不然，可用在長行程、高載荷的場合。脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。如圖3-5所示為PLC與氣缸的接線圖圖3-5PLC與氣缸控制接線圖

3.3步進電動機1.步進電動機常用的步進電動機包括反應(yīng)式步進電動機（VR）、永磁式步進電動機（PM）、混合式步進電動機（HB）和單相式步進電動機等。鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。永磁式步進電動機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步距角一般為7.5°；反應(yīng)式步進電動機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步距角一般為1.5°，但噪聲和震動都很大，反應(yīng)式步進電動機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多項磁力繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；混合式步進電動機是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點，它又分為兩相和五相，兩相步距角一般為1.8°，而五相步距角一般為0.72°，這種步進電動機的應(yīng)用最為廣泛。步進電動機的基本參數(shù)有：稟虛嬪賑維嚌妝擴踴糶。電動機固有步距角表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電動機所轉(zhuǎn)動的角度。電動機出廠時給出了一個步距角的值，這個步距角可以稱為“電動機固有步距角”，它不一定是電動機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。陽簍埡鮭罷規(guī)嗚舊巋錟。步進電動機的相數(shù)指電動機內(nèi)部的繞組組數(shù)，目前常用的有兩相、三相、四相、五相步進電動機。電動機相數(shù)不同，其步距角也不同，一般兩相電動機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72°。在沒有細(xì)分驅(qū)動器，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電動機來滿足對步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，則“相數(shù)”將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應(yīng)。保持轉(zhuǎn)矩指步進電動機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電動機最重要的參數(shù)之一，通常步進電動機在低速時的轉(zhuǎn)矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電動機的輸出轉(zhuǎn)矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電動機最重要的參數(shù)之一。鋇嵐縣緱虜榮產(chǎn)濤團藺。其他還有：步距準(zhǔn)確度、矩角特性、靜態(tài)溫升、動態(tài)溫升、轉(zhuǎn)矩特性、起動矩頻特性、運行矩頻特性/慣頻特性、升降頻時間等。懨俠劑鈍觸樂鷴燼觶騮。步進驅(qū)動器步進電動機不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，必須使用專用的步進驅(qū)動器。它由環(huán)形脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動單元、反饋與保護單元等組成，驅(qū)動單元與步進電動機直接耦合。它主要完成以下幾個工作：謾飽兗爭詣繚鮐癩別瀘。（1）控制換相順序如三相步進電動機的三相六拍相序，正轉(zhuǎn)時為A→AB→B→BC→C→CA→A……（2）控制步進電動機的轉(zhuǎn)向如給定正序換相通電，電動機正轉(zhuǎn)；給定反序換相通電，電動機則反轉(zhuǎn)。（3）控制步進電動機的速度調(diào)整脈沖發(fā)生控制單元發(fā)出的脈沖頻率，可使步進電動機的轉(zhuǎn)速隨之變化。（4）脫機功能輸入脫機信號時，驅(qū)動器將切斷電動機各相繞組電流使電動機軸處于自由狀態(tài)，此時步進脈沖將不能被響應(yīng)。此狀態(tài)可有效降低驅(qū)動器和電動機的功耗和溫升。脫機控制信號撤銷后驅(qū)動器自動恢復(fù)到脫機前的相序并恢復(fù)電動機電流。當(dāng)不需要此功能時，脫機端可懸空。咼鉉們歟謙鴣餃競蕩賺。（5）單/雙脈沖選擇通過驅(qū)動器選擇開關(guān)可選擇單脈沖（脈沖＋方向）模式或雙脈沖（CW/CCW）模式。單脈沖模式下步進脈沖有脈沖端口接入，由方向端口接收反轉(zhuǎn)脈沖。無論是單脈沖還是雙脈沖都請注意實際接線的有效單平。瑩諧齷蘄賞組靄縐嚴(yán)減。圖3-6為步進電機實物圖。圖3-6步進電機實物圖

步進驅(qū)動器的典型接線如圖3-7所示。圖3-7步進驅(qū)動器典型接線圖外圍接線步進驅(qū)動器的控制信號由PLC提供，CP1H脈沖輸出的分配端子見表3-1.從表中看出，為適應(yīng)單脈沖（脈沖＋方向）模式和雙脈沖（CW/CCW）模式兩種不同的控制模式，CP1H提供了從脈沖輸出0到脈沖輸出3，共4組不同模式的輸出。如對于脈沖輸出0，在單脈沖模式時，100.00輸出脈沖信號，100.02輸出方向信號；在雙脈沖模式時，100.00輸出CW信號，100.01輸出CCW信號。麩肅鵬鏇轎騍鐐縛縟糶。表3-1CP1H脈沖輸出的分配端子SH—30806N型步進驅(qū)動器和CP1H型PLC的接線如圖3-8所示。圖中PLC從100.00和100.02輸出的是單脈沖（脈沖＋方向）模式信號，如需輸出雙脈沖（CW/CCW）模式信號，應(yīng)將圖中的100.02改為100.01。納疇鰻吶鄖禎銣膩鰲錟。圖3-8SH—30806N型步進驅(qū)動器和CP1H型PLC的接線

第4章茶葉篩分生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計茶葉篩分生產(chǎn)線軟件工作部分與硬件相反。由出料經(jīng)過風(fēng)選機、立式輸送機、抖篩機、平輸機、圓篩機、斜輸機來工作。如圖4-1所示為茶葉篩分生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件部分總體框圖風(fēng)攆鮪貓鐵頻鈣薊糾廟。圖4-1茶葉篩分生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件部分總體框圖經(jīng)過次單循環(huán)系統(tǒng)延時防止茶葉堵塞造成無法進行正常篩分工作。4.1PLC模擬量的設(shè)定本次設(shè)計選用的CP1H系列的PLC，利用PLC模擬量輸出電壓與電流。對于模擬量的設(shè)定如圖4-1所示圖4-1模擬量設(shè)定模擬輸出的布線圖如圖4-2所示圖4-2模擬輸出布線圖圓篩機、風(fēng)選機電磁喂料震動頻率采用模擬量輸出電流4-20mA控制如圖4-3所示。圖4-3模擬量輸出電流4-20mA控制4.2PLC變頻器控制梯形圖PLC變頻控制圓篩機、抖篩機、風(fēng)選機梯形圖如圖4-4所示圖4-4PLC變頻控制圓篩機、抖篩機、風(fēng)選機梯形圖將模擬量的分辨率設(shè)置成6000（1770H），D/A輸出設(shè)定為輸出0CH、0~10V。輸出電壓值和變頻器參數(shù)n004設(shè)置對應(yīng)，即模擬量輸出10V時，輸出頻率為50hz。4.3氣缸控制與PLC梯形圖PLC氣缸控制風(fēng)選機梯形圖如圖4-5所示圖4-5氣缸控制風(fēng)選機

4.4PLC步進電機梯形圖風(fēng)選機的擋板1/2采用步進電動機PLC梯形圖如圖4-6所示圖4-6風(fēng)選機的擋板1/2采用步進電動機PLC梯形圖第5章結(jié)論本次設(shè)計以茶葉篩分系統(tǒng)介紹了茶葉機械化的發(fā)展方向、茶葉分篩原理、設(shè)計方案、硬件的接線、系統(tǒng)軟件的設(shè)計。滅噯駭諗鋅獵輛覯餿藹。該系統(tǒng)利用OMRON公司生產(chǎn)的可編程控制器CP1H、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、交流變頻器、步進電機、氣缸控制實現(xiàn)茶葉篩分生產(chǎn)線控制。在具體的設(shè)計過程中，硬件電路的模塊化設(shè)計既方便了各單元電路的性能調(diào)試，也使軟件程序的設(shè)計思想更加清晰，功能程序設(shè)計更加簡單快捷。鐒鸝餉飾鐔閌貲諢癱騮。不過在具體的設(shè)計過程中也出現(xiàn)了一些問題，首先，本次設(shè)計是采用模擬量，步進驅(qū)動器，氣缸來完成的。對于接觸不多的我來說，使用上造成了一些困擾；還有一些小問題，比如：梯形圖的編寫等。當(dāng)然這并不影響本次設(shè)計的設(shè)計結(jié)果。攙閿頻嶸陣澇諗譴隴瀘。茶葉精制是一