【正文】 43 頁 圖 各式按鈕 行程開關(guān)： 行 程開關(guān)主要用于將機(jī)械位移轉(zhuǎn)變成電信號，使電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)得以改變，從而控制機(jī)械動作或用作程序控制。 行程開關(guān)真正的用武之地是在工業(yè)上，在那里它與其它設(shè)備配合，組成更復(fù)雜的自動化設(shè)備。 機(jī)床 上有很多這樣的行程開關(guān)，用它控制工件運(yùn)動或自動進(jìn)刀的行程，避免發(fā)生碰撞事故。有時利用行程開關(guān)使被控物體在規(guī)定的兩個位置之間 自動換向，從而得到不斷的往復(fù)運(yùn)動。比如自動運(yùn)料的小車到達(dá)終點(diǎn)碰著行程開關(guān)，接通了翻車機(jī)構(gòu)，就把車?yán)锏奈锪戏钩鰜?，并且退回到起點(diǎn)。到達(dá)起點(diǎn)之后又碰著起點(diǎn)的行程開關(guān)，把裝料機(jī)構(gòu)的電路接通，開始自動裝車?？偸沁@樣下去，就成了一套自動生產(chǎn)線，用不著人管，日以繼夜地工作，節(jié)省了人的體力勞動。 它有觸點(diǎn)式和無觸點(diǎn)式兩種類型。有觸點(diǎn)行程開關(guān)又分為直動式、杠桿式、微動式、組合式，常用的型號有： LX LX1 JLXKJXW、 LXK X2 如圖 。 無觸點(diǎn)行程開關(guān)有接近開關(guān)、干簧管開關(guān)、霍爾開關(guān)等。 圖 JLXK1 系列行程開關(guān)實物圖 第 11 頁 共 43 頁 接觸器： 接觸器 (Contactor)是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通電后，會產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動觸頭動作：常閉觸頭斷開；常開觸頭閉合，兩者是聯(lián)動的。當(dāng)線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復(fù)原：常閉觸頭閉合；常開觸頭斷開。 在電工學(xué)上，因為可快速切斷交流與直流主回路和可 頻繁地接通與大電流控制 (某些型別可達(dá) 800 安培 )電路的裝置，所以經(jīng)常運(yùn)用于電動機(jī)做為控制對象﹐也可用作控制工廠設(shè)備﹑電熱器﹑工作母機(jī)和各樣電力機(jī)組等電力負(fù)載，接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護(hù)作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制。是自動控制系統(tǒng)中的重要元件之一。 本次設(shè)計選用主觸頭參數(shù)如表 ，實物圖如圖 。 表 主觸頭的 參數(shù) 圖 CJ1020 接觸器 型號 額定電流 額定操作頻率（次 /小時） 可控制電動機(jī)最大容量（ kW） 主觸點(diǎn) 輔助 觸點(diǎn) 220V 380V 500V CJ1020 20 5 600 10 10 第 12 頁 共 43 頁 熱繼電器：用于對異步電動機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)的熱繼電器有雙金屬片時和電子式兩種。電子式熱繼電器保護(hù)性能好，適用于重要電動機(jī)的保護(hù)。如果電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)采用自動開關(guān)，不必再采用熱繼電器；對負(fù)載恒定、過載可能性很小的電動機(jī)，如冷卻泵電機(jī)，可不設(shè)熱繼電器。 選擇熱繼電器時，要根據(jù)電動機(jī)的額定電流來確定其額定電流及熱元件的電流等級。對星形連接電動機(jī)，可使用兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，對三角形連接的電動機(jī)可采用斷相保護(hù)的熱繼電器。 熱元件的額定整定電流值通常按電動機(jī)的額定電流的 ~ 倍選用 ，各型號熱元件電流參數(shù)如表 ，本次設(shè)計采用的 JR16B20/3D 繼電器 實物圖如圖 。 表 熱繼電器的型號參數(shù) 型 號 額定電流 （ A） 熱元件等級 熱元件額定電流 電流調(diào)節(jié)范圍（ A） JR16B20/3 JR16B20/3D 20 5 11 16 22 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~5 ~ ~11 10~16 14~22 第 13 頁 共 43 頁 圖 JR16B20/3D 繼電器 熔斷器主要類型有：插入式、螺旋式、填料封閉管式等。常用的有 RL1 系列。 選擇熔斷器時，應(yīng)根據(jù)電流的特點(diǎn)及參數(shù)求出熔體電流，再根據(jù)熔體電流大小選擇熔斷器的額定電流并確定其型號。 ① 對負(fù)載電流穩(wěn)定的電氣設(shè)備，如照明燈、電阻爐等，可按額定電流選用。 ② 對具有沖擊電流的電氣設(shè)備如異步電動機(jī)，可按以下方法確定： 單臺電動機(jī)長期工作時： Ir=(2~3)Ied 電 動機(jī)頻繁起動時，上式的系數(shù)為 3~4。 本次設(shè)計采用熔斷器主要參數(shù)如表 ,實物如圖 。 表 熔斷器 RL115 主要參數(shù) 型號 熔斷器 額定電流（ A） 熔體額定 電流等級（ A） 交流 380V時極限分?jǐn)嗄芰Γ?A，有效值） RL115 15 15 2021 第 14 頁 共 43 頁 圖 RL115 熱熔斷器 四 電氣控制方案的確定 電氣控制方案的合理性直接影響機(jī)械設(shè)備工作的可靠性、易維修性以及經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計電氣控制系統(tǒng)時必須綜合考慮，在 保證機(jī)械設(shè)備要求的工作可靠性和易維修性的前提下，應(yīng)采用簡單、經(jīng)濟(jì)的電氣控制方案。 機(jī)械設(shè)備電氣控制系統(tǒng)通常包括電氣調(diào)速系統(tǒng)、邏輯控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)。 電氣邏輯控制裝置有繼電器 接觸器控制屏、順序控制器和 PLC。 繼電器 接觸器控制屏的電路結(jié)構(gòu)簡單，直觀易懂，輸出功率大，價格便宜。其缺點(diǎn)是觸頭容易產(chǎn)生電磨損，工作時有機(jī)械振動，容易造成觸頭松動。這幾種情況的發(fā)生都會降低控制系統(tǒng)的工作可靠性，一旦出現(xiàn)故障，檢查和維修很不方便。 順序控制器是一種介于繼電器 接觸器控制屏和 PLC 之間 的一種控制裝置。它具有改變 容易的特點(diǎn)，尤其是采用插銷板編程時，改變插銷的位置就可以改變程序，使用很方便。這種控制裝置適用于動作順序不太復(fù)雜的控制系統(tǒng)，特別適用于需要經(jīng)常改變工作順序的生產(chǎn)機(jī)械的自動控制。但是這種控制系統(tǒng)由于插銷比較多，接觸不良的故障時有發(fā)生，可靠性不太高，而且這種產(chǎn)品由于沒有專業(yè)廠生產(chǎn)，所以目前已很少應(yīng)用。 PLC 具有通用性強(qiáng)、應(yīng)用控制系統(tǒng)設(shè)計組裝周期短、編程簡單、修改容易、調(diào)試直觀、 第 15 頁 共 43 頁 維護(hù)方便、可靠性高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，目前以廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)機(jī)械設(shè)備的自動控制。但與繼電器 接觸器控 制屏相比， PLC 的價格比較貴。 如果機(jī)械設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較少，工作程序和控制要求比較簡單，無論采用電氣傳動還是液壓傳動或氣壓傳動，其控制系統(tǒng)宜采用繼電器 接觸器控制屏。 對于執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較多、工作程序和控制要求比較復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，其控制裝置應(yīng)采用 PLC。 有些機(jī)械設(shè)備雖然執(zhí)行機(jī)構(gòu)少，工作程序也不復(fù)雜，但工作程序要求經(jīng)常變動，這種設(shè)備應(yīng)采用 PLC 控制 。 控制方式通常有行程控制、時間控制和其他物理量（壓力、流量、電流、速度等）控制。 行程控制方式是利用機(jī)械設(shè)備運(yùn)動部件上的碰塊或感應(yīng)頭，觸發(fā)在固 定位置安裝的行程開關(guān)或無觸頭行程開關(guān)，以此發(fā)出行程信號來實現(xiàn)位置控制。凡是要求進(jìn)行位置控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)都應(yīng)采用行程控制方式。 時間控制方式是利用時間繼電器或 PLC 的定時器，使控制系統(tǒng)按工藝要求的不同時段進(jìn)行程序步切換，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。因此，機(jī)械設(shè)備的工作程序如果要求要求延續(xù)一般時間后才切換的則應(yīng)采用時間控制方式。對于要求實現(xiàn)位置控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如果其行程很短，無法安裝行程開關(guān)。在運(yùn)動速度比較穩(wěn)定的情況下，根據(jù)運(yùn)動速度與時間的乘積等于行程的原理，也可以采用時間控制方式來實現(xiàn)位置控制。 起動：起動時為了避免在前段運(yùn)輸皮帶上造成物料堆積，要求逆物料流動方向按一定時間間隔順序起動。其起動順序為： 停止：停止時為了使運(yùn)輸皮帶上不殘留物料，要求順物料流動方向按一定時間間隔順序停止。其停止順序為： 第 16 頁 共 43 頁 緊急停止：緊急情況下無條件地把 PD PD YV 全部同時停止。 故障停止：運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng) M1 過載時，應(yīng)使 PD PD YV 同時停止。當(dāng) M2過載時，應(yīng)使 PD YV 同時停止； PD— 1 在 PD2 停止后延遲 10s 后停止。 M1 和 M2 電機(jī)功率都是 。 I/O 點(diǎn)數(shù)及 PLC 的選型 伴隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展， PLC 的成本不斷下降，因為促進(jìn)了PLC 的應(yīng)用。但并不是所有的控制都必須使用 PLC，可以使用計算機(jī)控制或繼電接觸器控制。 在確定控制系統(tǒng)方案時，首先應(yīng)明確是否有必要采用 PLC 控制。如果控制系統(tǒng)非常簡單，所需 I/O 點(diǎn)很少，或者雖然 I/O 點(diǎn)需要較多，但控制關(guān)系非常簡單，各部分之間聯(lián)系很少，可以考慮不用 PLC，而采用傳統(tǒng)的繼電接觸器控制。除此之外，只要滿足下列情況之一，應(yīng)該首選 PLC。 1）系統(tǒng)所需 I/O 點(diǎn)數(shù)較多（比如在十幾個點(diǎn)以上）， 控制要求比較復(fù)雜。 2）現(xiàn)場處于工業(yè)環(huán)境，而又要求控制系統(tǒng)具有較高可靠性。 3）系統(tǒng)的工藝流程可能經(jīng)常發(fā)生變化，輸入、輸出控制量需經(jīng)常調(diào)整。 4）要求完成多種定時、計數(shù)、甚至復(fù)雜的邏輯、算術(shù)運(yùn)算，以及對模擬量的控制。 5）需要完成與其他設(shè)備實現(xiàn)通信或聯(lián)網(wǎng)。 6）系統(tǒng)體積很小，要求控制設(shè)備嵌入系統(tǒng)設(shè)備之中等。 輸入、輸出設(shè)備的數(shù)量 根據(jù)示意圖和控制要求可知，該系統(tǒng)需要 5 個輸入點(diǎn)和 3 個輸出點(diǎn)。 PLC 的選擇 此控制系統(tǒng)只有簡單的開關(guān)量控制，沒有模擬量的輸入或輸出，對系統(tǒng)的響應(yīng)時間也沒有特殊的要求，時間繼電器的定時也是固定的，小型 PLC 即可滿足要求。因系統(tǒng)需要 5 個輸入點(diǎn)和 3 個輸出點(diǎn)，可選用三菱公司的整體式小型 PLCF120M，它具有 12個輸入點(diǎn)和 8 個輸出點(diǎn)，完全滿足要求。 F 系列 PLC 一共有三種不同單元，即基本單元、擴(kuò)展單元和特殊單元。基本單元內(nèi)有中央處理器（ CPU）、存貯器和輸入 /輸出接口電路等，每個控制系統(tǒng)必須有一個基本單元。要增加 I/O 的點(diǎn)數(shù)，可連接擴(kuò)展單元。要增加控制功能，則可連接相應(yīng)的特殊單元，如高速計數(shù)單元、模擬量單元等。 ① F 系列 PLC 的型號 ,表 為 F 系列 PLC 總體技術(shù)特性數(shù)據(jù)表 為了滿足用戶的不同要求， F 系列 PLC 有多種型號規(guī)格，表示方法如下： F— ①②③④，其中：①表示輸入 /輸出總點(diǎn)數(shù)；②表示本單元的類型： M 為基本單元， E 為擴(kuò)展 第 17 頁 共 43 頁 單元；③表示輸出類型： R 為繼電器輸出， T 為晶體管輸出， S 為晶閘管輸出；④表示電源電壓種類： V 為 100/110V 交流， E 為 220/240V 交流， D 為 24V 直流。 本次設(shè)計選用的 F120M PLC 實物如圖 。 表 F 系列 PLC 總體技術(shù)特性數(shù)據(jù) 表 項 目 F— 20M F— 40M 電 源 功 耗 11VA 25VA 電 壓 AC100~110V， AC200~220V 50/60Hz 計 時 點(diǎn) 數(shù) 8 點(diǎn) 16 點(diǎn) 設(shè)定位數(shù) 2 位 3 位 設(shè)定范圍 ~99s ~999s 計 數(shù) 點(diǎn) 數(shù) 8 點(diǎn) 16 點(diǎn) 設(shè)定方式 設(shè)定范圍 1~99 1~999 輔助繼電器 64 個（其中 16個有掉電保護(hù)功能） 192 個（其中64 個有掉電保持功能） 用戶存貯器容量 數(shù) 制 八進(jìn)制 十進(jìn)制 數(shù) 量 477 890 運(yùn) 算 指 令 繼電器符號 速 度 100ms/步序（平均） 45ms/步序（平均） 可 靠 性 施 和 情 況 電池保護(hù) 鋰電池，可連續(xù)使用五年，保持RAM 程序 瞬時停電補(bǔ)償 20ms 瞬間停電可不出錯繼續(xù)運(yùn)行 抗電平干擾能力 1000V， 1ms 耐振動能力 10~55Hz,最大 2g（重力加速度） 第 18 頁 共 43 頁 CPU 出錯自診斷 程序監(jiān)視器，求和檢驗 電池電壓監(jiān)視 電壓不足指示燈顯示 一 般 環(huán)境溫度 0~+55℃（儲存溫度 15~+65℃） 環(huán)境濕度 85%RH 以下（無結(jié)露） 絕緣電阻 5MW（ DC500V） 絕緣耐壓 AC1500V 1min 外形尺 255mm 80mm 100mm 305mm110mm 110mm 重 量 圖 F120M ② 常用 PLC 的編程指令系統(tǒng) （ 1） LD 指令 LD（ Load）：取指令，適用于梯形圖中與左母線相連的第一個常開觸點(diǎn) ，表示一個邏輯行的開始。 （ 2） LDN 指令 LDI（ Load Inverse）：取反指令，適用于梯形圖中與左母線相連的第一個常閉觸點(diǎn)。 第 19 頁 共 43 頁 （ 3） OUT 指令 OUT（ Out）：線圈驅(qū)動指令（又叫輸出指令），適用于將運(yùn)算結(jié)果驅(qū)動輸出繼電器、輔助繼電器、定時器和計數(shù)器的線圈，但不能用于輸入繼電器。 OUT指令用于計數(shù)器和定時器時，必須有常數(shù) K 值緊跟， K 分別表示定時器時間