蔣靜瑚

（安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 淮南 232001）

隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的飛速增長(zhǎng)，光纖通信技術(shù)在通信領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。光纜在制造、運(yùn)輸、施工和使用過(guò)程中都會(huì)受到各種外機(jī)械力作用，其傳輸性能可能發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)斷纖現(xiàn)象。光纜在不同情況下所受到綜合型機(jī)械外力，不但大小不同，而且類(lèi)型也不同。綜合光纜各種受力狀態(tài)，可分解為：拉伸、壓扁、沖擊、反復(fù)彎曲、扭曲、曲撓和卷繞等七種典型受力狀態(tài)[1]。

目前光纖質(zhì)量基本相同，光纜機(jī)械性能是衡量光纜產(chǎn)品的質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)。光纜機(jī)械性能試驗(yàn)機(jī)是檢驗(yàn)光纜產(chǎn)品的機(jī)械性能的專(zhuān)用檢測(cè)設(shè)備。因此設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可靠、操作方便的曲撓試驗(yàn)機(jī)尤為必要。

1 曲撓試驗(yàn)機(jī)硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 曲撓試驗(yàn)機(jī)運(yùn)行過(guò)程

曲撓試驗(yàn)機(jī)運(yùn)行過(guò)程如圖1所示。滑塊在位置A開(kāi)始以低速向右運(yùn)動(dòng)，到達(dá)位置B時(shí)變?yōu)楦咚龠\(yùn)行，到達(dá)位置C變成低速，到達(dá)位置D時(shí)換向并以低速向左運(yùn)動(dòng)。向左到達(dá)C點(diǎn)時(shí)變?yōu)楦咚?，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)減速，到達(dá)A點(diǎn)時(shí)停車(chē)為一個(gè)周期。正常試驗(yàn)時(shí)將光纜的一端固定于滑塊上，設(shè)定需要運(yùn)行的周期次數(shù)，啟動(dòng)運(yùn)行。在未完成試驗(yàn)次數(shù)時(shí)不可中斷。待試驗(yàn)結(jié)束后測(cè)量光纜通信性能是否變化。

圖1 曲撓試驗(yàn)機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程

1.2 曲撓試驗(yàn)機(jī)硬件控制系統(tǒng)

早期的控制系統(tǒng)多由 80C51單片機(jī)，A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路、開(kāi)關(guān)電源、變頻器等構(gòu)成。系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，而且操作極不方便。本系統(tǒng)由西門(mén)子200PLC、smart700觸摸屏、ABB變頻器、開(kāi)關(guān)電源、交流接觸器、中間繼電器行程開(kāi)關(guān)等組成[2-3]。系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單、方便，便于試驗(yàn)人員使用?？刂葡到y(tǒng)框圖如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)通過(guò)觸摸屏設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)（如試驗(yàn)次數(shù)、速度微調(diào)等）。PLC接收行程開(kāi)關(guān)信號(hào)，從而斷定滑塊位置，判斷何時(shí)加減速及何時(shí)換向（換向通過(guò)PLC的數(shù)字量輸出控制，速度由PLC的模擬量控制）。

根據(jù)框圖及各部件接線標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)電氣原理圖如圖3動(dòng)力電源部分、圖4控制電源部分、圖5I/O接口部分。

圖3中QF1為總電源空開(kāi)，QF2為控制部件電源空開(kāi)，二者均起到保護(hù)作用。380V電源通過(guò)交流接觸器的常開(kāi)觸電接到變頻器電源輸入端。變頻器的輸出端經(jīng)過(guò)熔斷器接到電機(jī)，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速。圖4是PLC、開(kāi)關(guān)電源等的供電部分，急停按鈕使用常閉點(diǎn)接入，在出現(xiàn)故障時(shí)可以立刻切斷電源，保護(hù)設(shè)備不受損壞。開(kāi)關(guān)電源可以為觸摸屏提供直流24V電壓，保證觸摸屏正常運(yùn)行。

圖3 動(dòng)力電源部分

圖4 控制電源部分

圖5是PLC的數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸出與變頻器的連接圖，其中 Q0.1、Q0.3分別控制DI1、DI2是否通電，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，DI1通電時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，DI2通電時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)。觸摸屏通過(guò)485線與PLC連接，無(wú)需編寫(xiě)屏與PLC通信程序。PLC模擬量輸出0到10V電壓,控制電機(jī)0到50HZ旋轉(zhuǎn)。

圖5 I/O接口部分

2 曲撓試驗(yàn)機(jī)軟件設(shè)計(jì)

2.1 曲撓試驗(yàn)機(jī)PLC程序設(shè)計(jì)

圖6 主程序流程圖

由電氣原理圖及試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖6所示。初次運(yùn)行時(shí)進(jìn)行初始化，把各寄存器進(jìn)行清零，然后掃描 380V電源開(kāi)關(guān)。當(dāng)變頻器通上電后，可以手動(dòng)控制滑塊向左或者向右運(yùn)動(dòng)。設(shè)置好實(shí)驗(yàn)次數(shù)且滑塊處于位置A時(shí)，可以啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行，直到完成設(shè)定實(shí)驗(yàn)次數(shù)后程序結(jié)束。自動(dòng)運(yùn)行部分的 SFC圖如圖 7所示，M0.0為軟啟動(dòng)按鈕，Q0.1控制電機(jī)右行（正傳），Q0.3控制電機(jī)左轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）。I0.7是右保護(hù)限位，I0.2為左保護(hù)限位。

2.2 曲撓試驗(yàn)機(jī)觸摸屏程序設(shè)計(jì)

光纜試驗(yàn)要求曲撓試驗(yàn)要可以連續(xù)運(yùn)行一定的次數(shù)，故設(shè)計(jì)的觸摸屏界面應(yīng)有運(yùn)行次數(shù)的設(shè)定，運(yùn)行速度等。觸摸屏界面設(shè)計(jì)成圖8所示。速度可以根據(jù)需要自行設(shè)定0-32000中的任意整數(shù)。運(yùn)行次數(shù)由試驗(yàn)要求設(shè)置，最大試驗(yàn)次數(shù)為65535次。

圖7 SFC圖

3 曲撓試驗(yàn)機(jī)變頻器參數(shù)

通過(guò)變頻器的控制盤(pán)設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)。由于控制過(guò)程需要，設(shè)置變頻器參數(shù)9902為交變宏。根據(jù)電機(jī)銘牌設(shè)置的額定電壓、額定電流、額定功率等參數(shù)。為減少滑塊運(yùn)行時(shí)的慣性可設(shè)置剎車(chē)時(shí)間為較短時(shí)間。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文由試驗(yàn)要求設(shè)計(jì)光纜曲撓試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)框圖，然后綜合各因素繪制出硬件電氣原理圖并設(shè)計(jì)PLC程序及觸摸屏界面。系統(tǒng)使用成熟的電氣部件，使系統(tǒng)具有高可靠性。在精簡(jiǎn)系統(tǒng)、降低生產(chǎn)成本的前提下，使得設(shè)備達(dá)到了安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、操作簡(jiǎn)單的要求，屬于典型PLC應(yīng)用系統(tǒng)。

[1]廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.

[2]WinCC flexible用戶手冊(cè).2008.3.

[3]S7-200用戶編程手冊(cè).2008.3.