基于PLC的步进电机控制在茶叶揉捻机中的应用

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1、第22卷第1期江西电力职业技术学院学报Vo1．22No．12009年3月JournalofJiangxiVocationalandTechnicalCollegeofElectricityMar．2oo9基于PLC的步进电机控制在茶叶揉捻机中的应用赵春芳，金华强(1．浙江工业大学，浙江杭州310014；2．浙江广播电视大学缙云分校，浙江缙云321400)摘要：介绍了基于西门子s7系列PLC的步进电机控制在茶叶揉捻机中的应用．论述了控制系统的设计方案及其硬件的实现方法。关键词：茶叶揉捻机：PLC；步进电机中图分类号：TM301．2；TS27

2、2．3文献标识码：B文章编号：1673—0097(2009)01—0039—030引言冲数(即脉冲频率)成正比，其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。所以只要控制指令20世纪50年代以来，尤其是进入80年代以来．我脉冲的数量、频率及电机绕组通电的相序。便可控制国的茶叶加工技术快速向机械化方向发展．各种制步进电机的输出位移量、速度和方向。步进电机具有茶机械相继研制与开发成功，并逐步应用于生产。到较好的控制性能，其启动、停车、反转及其它任何运目前为止，我国的大宗茶已有90％实现了机械化加行方式的改变都可在少数脉冲内完成，且可获得较工

3、，名优茶也有5O％以上的加工实现了机械化。高的控制精度，因而得到了广泛的应用。我国制茶机械化作业技术虽然取得了长足发可编程控制器(ProgrammableLogicControler)展，但制茶机械的自动化和连续化程度仍然较低。与简称PLC，是以计算机技术为核心的通用自动控制食品工业的机械化相比存在较大差距。食品工业生装置，它的功能强、可靠性高、编程简单、使用方便、产技术的发展过程大体经历五个阶段．即机械化阶体积小巧，近年来在工业生产中得到了广泛的应用。段、初级自动化阶段、自动控制阶段、数据化阶段、高被誉为当代工业自动化的主要支柱之一。级

4、自动化阶段f无人化阶段)。目前国内食品加工技术利用PLC控制步进电机，其脉冲分配可以由软已处于第四阶段，国外茶叶加工已进入第三、第四阶件实现，也可由硬件组成。本文论述了采用硬件控段，如日本蒸青茶生产线和英国CTC生产线。而我国制的方法。步进电机压力控制系统以西门子S7—200的制茶技术总体上仍处于第一阶段，个别单机或生PLC为主控单元，以步进电机驱动器为驱动单元。以产线处于第二阶段，与国外相比尚存在巨大的差距。1．8。步距角的两相步进电机为执行单元。通过PLC鉴于此，本文介绍一种利用可编程控制器和步控制脉冲的发生个数，从而控制步进电机的运

5、转角进电机组成的控制系统来控制茶叶揉捻压力的装置。度，实现对压力的控制。1步进电机和可编程控制器概述2揉捻机作业原理步进电机是一种将脉冲信号转换成直线位移图1所示为茶叶揉捻机机械结构示意图。茶叶或角位移的执行元件。步进电机的输出位移量与输揉捻机的主要机构由揉盘与机架、揉桶与加压装置、入脉冲个数成正比。其速度与单位时间内输入的脉传动机构等组成。揉桶是装载揉捻叶的容器，它固定收稿日期：2008—10—12作者简介：赵春芳(1968一)，男，浙江缙云人，工程师江西电力职业技术学院学报第22卷于揉桶框架上．由曲臂带动运转。揉桶上部的揉桶盖一目一装

6、有加压装置．用以控制揉桶盖的上下位置，从而实现揉捻时对揉捻叶的加压。滑柱是一根中空的钢管．图2PLC控制步进电机的系统框图对着压盖的一侧开有一条平行于钢管中心线的竖直环行脉冲分配器将可编程控制器输出的控制长槽，钢管中心是一根丝杆，可以带动加压臂上的螺脉冲按步进电机的通电顺序分配到相应的绕组。环母沿着竖直长槽上下移动．进而带动揉桶盖上下移行脉冲分配器可分为软件环形分配器和硬件环形分动。在滑柱的根部装有一个手轮，用来转动丝杆。现配器。软件环形分配器，I~PPLC利用软件编程达到轮在，在手轮的位置上装一个步进电机，改手轮手动为流输出信号。采用软

7、件环形分配器占用的PLCI／O资步进电机带动丝杆转动。再在滑柱的顶部和根部分源较多，特别是步进电机绕组相数M>4时。对于大型别装上一个行程开关控制加压臂的上下限。生产线应该予以充分考虑。PLCI／O资源所用越多，成本越高。硬件环行分配器可以节省占用PLC的I／0口点数。现在市场上生产步进电机的厂商一般都提供相匹配的驱动器，包括环行脉冲分配器和步进电机功率驱动器。步进电机功率驱动器具有将PLC输出的控制脉冲放大到几十至上百伏特、几安至十几安的驱动能力。一般PLC的输出接口具有一定的驱动能力，而通常的晶体管直流输出接口的负载能力仅为十几至几十

8、伏特、几十至几百毫安。但对于功率步进电机则要求几十至上百伏特、几安至十几安的驱动能力，因此，应采用驱动器对输出脉冲进行放大。4步进电机在茶叶揉捻机中的具体应用根据揉捻机作业原理，步进电机压力控