鄒楠

摘 要：為模擬光纜受彎曲和扭轉外力作用的試驗環(huán)境，本文使用西門子200PLC為控制核心，輔以接近開關、變頻器、觸摸屏設計了光纜彎-扭試驗機的控制系統(tǒng)。本文設計的控制系統(tǒng)簡單可靠，成本低廉，人機界面親和，操作方便。

關鍵詞：彎曲；扭轉；控制系統(tǒng)；觸摸屏

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.014

0 引言

隨著我國通信技術的發(fā)展，通過光纖實現(xiàn)電力調度、自動化、計算機聯(lián)網(wǎng)等的需求不斷增長，光纖電纜在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡建設中占據(jù)主要地位。目前光纖生產(chǎn)中檢驗產(chǎn)品質量的一個重要的技術指標是光纖的機械性能。因此光纜廠家需要定期對本廠所生產(chǎn)的各種型號的光纜做這種常規(guī)試驗，以便及時判斷光纜車間所生產(chǎn)的光纜產(chǎn)品的質量是否存在問題。光纜彎-扭試驗機可以提供扭轉力和反復彎曲力，成為檢驗光纜產(chǎn)品在這兩種不同的機械外力作用下是否能達到標準的專用試驗設備。所以設計一套結構簡單、運行可靠、成本低廉、易于操作的光纜扭-彎試驗機有著廣闊的市場前景。

1 彎-扭試驗機硬件控制系統(tǒng)設計

1.1 彎-扭試驗機運行過程

彎-扭試驗機模擬了反復彎曲和扭轉兩種光纜受力情況。彎-扭試驗機運行過程如圖1示意。反復彎曲試驗運行角度為90°，有30次每分鐘和10次每分鐘兩種；扭轉試驗有180°、360°兩種，其中180°要求每分鐘運行5次，360°要求每分鐘運行2次。做反復彎曲試驗時，需先將擺臂通過螺絲固定，使擺臂可與轉軸聯(lián)動，然后把光纜一端由A向B固定在擺臂上，擺臂可以在正負90度之間擺動。做扭轉試驗時，將擺臂與轉軸脫離，光纜一端通過扭轉夾頭固定，水平放置在C、D處。光纜可在轉軸的帶動下在正負180°、正負360°之間來回扭轉。轉軸上固定一個有12個槽的碼盤，碼盤隨轉軸轉動，接近開關便可以測得脈沖信號，一個脈沖信號對應轉軸旋轉30°。

1.2 彎-扭試驗機硬件系統(tǒng)

早期的設備大多采用單片機為控制核心，再加上變頻器為驅動設備，組成整個硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)設計比較復雜，操作時設定參數(shù)非常不方便，沒有經(jīng)過培訓基本不能使用。本方案硬件系統(tǒng)是由西門子的200PLC（有高速計數(shù)器）、smart700IE觸摸屏，ACS355變頻器等電氣部件來組成整個系統(tǒng)的電氣部分。由此組成的系統(tǒng)故障率低、調試安裝方便、人機界面清晰易懂方便操作，整個系統(tǒng)采用模塊化部件組成，方便后期維護。

PLC的模擬量輸出模塊的V端子與變頻器的模擬量輸入模塊的AI1端子相連，PLC模擬量模塊能夠輸出0到10伏電壓，控制電機以不同的轉速旋轉；由于設備高速運轉時，接近開關的輸出點必須接在有高速計數(shù)功能的PLC輸入端。

2 彎-扭試驗機軟件設計

根據(jù)電氣圖紙和彎-扭試驗機的工作狀態(tài)設計PLC的程序，程序的流程如圖2所示。在首次通電時對PLC的各個控制和狀態(tài)寄存器初始化（把各寄存器進行清零），然后檢測動力電源開關是否按下，按鈕按下后變頻器指示燈亮起，并且可以點動控制設備；若按鈕沒有按下則保持待機。然后需要設置要實驗的次數(shù)和運行的角度，當輸入的角度為90°時擺臂必須需處于垂直位置，然后才可以按下啟動按鈕。每運行一個反復或者扭轉周期運行次數(shù)減一，直到運行次數(shù)為0程序結束，設備停止。

3 彎-扭試驗機變頻器參數(shù)

變頻器用于控制標準感應電機的速度和轉矩，ABB標準變頻器的安裝、設置使用都很簡單。ABB變頻器為方便用戶的不同需求設計了不同的應用宏。本文需要用變頻器自帶的控制盤設置變頻器的一些參數(shù)，首先把參數(shù)9902設置為3（即把應用宏設置為交變宏），再把電機銘牌上的參數(shù)依次設定在電機的額定電壓UN、額定電流IN、額定功率PN參數(shù)下。其余參數(shù)在無其他特殊要求的情況下選擇默認即可。

4 結束語

本文針對光纜彎-扭機械性能的檢測要求，設計了光纜彎-扭試驗機的電氣控制系統(tǒng)。在查閱各個組成部件的典型接線圖和使用手冊之后，設計了系統(tǒng)接線圖；按照設備的使用要求設計PLC程序。系統(tǒng)采用模塊化成熟的電氣產(chǎn)品，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，而且后期的維護簡單方便，屬于典型PLC應用系統(tǒng)。