【正文】 用的方法：主 要有經(jīng)驗設計法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法、順序控制設計法、邏輯設計法等。 因為考慮到是本人是剛開始學習 PLC，沒有過于嫻熟的設計經(jīng)驗，所以第一種設計法排除，對于第二種繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法，由于設計的動力源采用的是壓縮機，所有動作都是依靠氣缸先后動作完成，所以綜上分析本次設計采用順序控制設計法 蓄電池電極鑄焊設備 的 流程圖 因為考慮到鉛液的加熱的溫度很高，并且鉛液達到溫度的時間有點長，所以當設備不工 作時加熱裝置是停止加熱，為了避免電池加工中出現(xiàn)鉛液問題，因此將鉛液的加熱模塊作為另一個程序模塊，一旦這一塊完成要求時方可進行電池的加工，現(xiàn)在的小型加工中心設備中都有初始化模塊，所以第一塊程序稱為初始化程序，用來進行對溫度的檢測與調(diào)控，并且將工作的情況反映到觸摸屏上。 然后是鉛液量判斷程序，當鉛液量不足時報警程序開啟，警鈴報警，并且開啟閃爍燈，當鉛液量符合時進入下一步程序，閃爍燈采 用的是 PLC 的指令 M8013，如圖 為鉛液量判斷程序。 圖 模式選擇 圖 手動程序 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 24 自動程序是將整個工序循環(huán)，在生產(chǎn)領域中提高產(chǎn)業(yè)效率，在這里用的是 SFC 指令編寫，方便可靠。在出來的對話框里點擊用戶窗口。 該圖用來及時顯示出鉛液溫度和冷卻機的溫度，并且以曲線的形式表現(xiàn)出來。在這里用 GX developer 仿真軟件對設計好的程序進行調(diào)試。 可以看見軟元件下面的 強制 ON 和強制 OFF 以及強制 ON/OFF 取反，點擊你所要的開關(guān)效果。 模擬調(diào)試程序 首先打開工程，然后調(diào)出 MAIN 函數(shù)，整個程序都能出現(xiàn)在窗口，方便程序的修改以及調(diào)試。 點擊工具箱上的報警顯示，在屏幕上拖出 2 合適的窗口，分別將基 本屬性中的數(shù)據(jù)對象分別對應鉛液溫度和冷卻裝置溫度，如圖 所示。如圖 所示。 圖 自動程序 圖 MCGS 的組成 第 4 章 程序設 計 27 組態(tài)軟件的設計要求 本系統(tǒng)由工控機和構(gòu)成上下位機系統(tǒng)，在組態(tài)界面 中實現(xiàn)如下功能： (1)工藝流程顯示：通過組態(tài)軟件窗口可以形象顯示溫度控制系統(tǒng)的工藝流程； (2)實時監(jiān)測功能：運行時溫度變化有溫度顯示； (3)故障報警顯示：溫度高限報警、低限報警。如圖 為模式選擇。并且初始化用來設定鉛爐的溫度值程序，以及采樣鉛爐溫度和冷卻裝置溫度，氣缸不動作，用 ZRST 指令初始化氣缸，如圖 所示。 ：根據(jù)功能流程圖，以步為核心，從起 始步開始一步一步地設計下去，直至完成。 輸出端 DC24V 的正極接 L+端。鉛液量不足需要進行報警，需要一 個報警鈴，也需要 1個輸出點。系統(tǒng)操作站配高分辨率的監(jiān)視器 ； PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。 N /N 39。通過控制雙向開關(guān)的通斷控制輸出的三相交流電壓。設備冷卻系統(tǒng)采用自來水，最好采用去離子水，直徑φ 20mm 的水管接入口，用水量約為 ∕ min。 (5)盡量減少冷卻水道中“死水” (不參與流動的介質(zhì) )的存在。 (2)冷卻水道數(shù)量盡可能多，而且要便于加工。 驅(qū)動電壓為直流 24V，所以不需要中間繼電器，節(jié)約成本。但是 PLC與氣缸是不能直接相連的，必須通過電磁閥來控制氣缸的行動的方向，首先先介紹下電磁閥：在氣動系統(tǒng)中，電磁閥是用來控制流體的自動化基礎元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動。 因為 FX2N2AD 與 FX2N2DA 與三菱 PLC 的接線方式是一樣的，都是通過延伸電纜進行鏈接，下圖 可理解為為 FX2N2AD 與三菱 PLC 的連接圖 如圖 為溫度值 /模擬量對應關(guān)系，不同的溫度對應不同的電流值，因為 PT100 的上限為 850 度且 FX2N2AD 模塊的輸入模擬電流上限為 40mA,考慮到安全問題，將 20mA 作為 600 度對應的模擬量，整體提高了安全系數(shù)。 A/D 轉(zhuǎn)換器的種類很多，如 SAR 型 A/D 轉(zhuǎn)換器、閃存型 A/D 轉(zhuǎn)換器、流水線型 A/D 轉(zhuǎn)換器，由于考慮到溫度是 500 度，轉(zhuǎn)換為 2 進制為 9 位，因為 SAR 型 A/D 通常具有 10～ 16 位的分辨率。 變送器的選擇 變送器的作用就是讓傳感器輸出的非模擬量變?yōu)榭梢宰R別的模擬量，上面所選的傳感器的接線方式為 3 線制，所以變送器必須有 3 線接口，能與傳感器配接。溫度傳感器的種類繁多，如熱電偶傳感器、熱敏電阻傳感器、電阻溫度檢測器 (RTD)傳感器和 IC 溫度傳感器以及 PT 傳感器。 將己經(jīng)包片好 的極群由極群盒內(nèi)取出，放入夾具內(nèi)，然后再把夾具放入刷耳、切耳機上，由刷耳及切耳，一次成型。如圖 22 所示 結(jié)論：第一個方案優(yōu)先排除，接下來的兩個方案進行對比比較， PLC 控制系統(tǒng)和單片機控制系統(tǒng)相比，用單片機比用 PLC，其成本要低一些（大約能省 80%左右）。 方 案 2 首先先簡單介紹下單片機： 單片機 是一種集成系統(tǒng) 電路 芯片 ，它采用了 超大規(guī)模集成電路 技術(shù)將具 有數(shù)據(jù)處理能力的 中央處理器 CPU 隨機存儲器RAM、 只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和 中斷系統(tǒng) 、定時器 /計時器 等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、 脈寬調(diào)制 電路、模擬多路 轉(zhuǎn)換器 、 A/D 轉(zhuǎn)換器 等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的 微型計算機系統(tǒng) ，在工業(yè)控制領域的廣泛應用。利用預先制定的鑄焊槽可以方便的達到預期的電極排列，其次鑄焊各個極板之間的電流關(guān)系，達到之前要求制定的電壓等級，并且插入電極棒，用于外電路的正負接入，最后通入稀硫酸 ，封裝完成整個鉛酸電池的制造流程。可編程元件的智能化常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 2 的電極鑄焊設備控制系統(tǒng)可以大大的提高傳統(tǒng)機械傳動中出現(xiàn)的元器件老化，控制精度低的問題，不但能使控制系統(tǒng)簡單化，并且可以如期的保證產(chǎn)量與質(zhì)量。雖然設備相同，但是操作人員不同，環(huán)境不同，所得到的結(jié)果也不相同。 傳統(tǒng)的鉛酸電池電極鑄造采用機械傳動作為控制核心，但受到不同環(huán)境的差異以及機械元器件的壽命和靈敏可靠性的一系列問題，所以很難保證蓄電池的質(zhì)量以及生產(chǎn)的效率，因此需要通過一種更可靠的控制系統(tǒng)以及新的流程來解決傳統(tǒng)機械傳統(tǒng)中所暴露出等等問題，大大的化解龐大系統(tǒng)的復雜度，新型的控制很多，本設計主要提到單片機、 PLC 這兩種可編程控制系統(tǒng)，目前這兩種方式在各大產(chǎn)業(yè)中使用，具有可靠性高、編程簡單、能耗低、功能強調(diào)試方便等優(yōu)點。因其低廉的價格、易得的原料、可靠的性能、容易回收以及適合大電流放點等特點，高效產(chǎn)量的鉛酸電池已經(jīng)解決了目前鉛酸電池在市場的需求，但是許多停滯的工業(yè)化企業(yè)仍保留傳統(tǒng)的制造方法，由于市面上的大多鉛酸電池面臨目前鉛酸電池電極鑄焊是一種多工序、多物料、復雜的作業(yè)，因此造成生產(chǎn)過程中的因素會很多，特別是在一些工序在生產(chǎn)中貨收到環(huán)境特性的變化，比如說溫度、濕度、震度等等，因此在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制會受到人員、設備、環(huán) 境、材料、方法等因素，只有保證每一工序都滿足質(zhì)量的要求，才能保證整個生產(chǎn)過程的最終質(zhì)量。全自動鑄焊機的缺點是工效不高，應當加以改進，增加多頭夾具，提高自動化水平以增加生產(chǎn)效率。對于鉛爐來說溫度的高低主要取決于環(huán)境溫度的高低以及設備自身的穩(wěn)定性。 因為 繼電器控制是依靠機械觸點的吸合動作來完成控制的繼電器控制系統(tǒng) , 工作頻率低 , 工作速度慢，與此同時繼電器控制是利用時間繼電器的滯后動作來完成時間上的順序控制。它采用一類可編程的 存儲器 ，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行 邏輯運算 ，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。圖 PLC 系統(tǒng)框圖 P L CA D 模 塊氣 缸按 鈕變 送 器溫 控 傳 感器加 熱 恒 溫電 路冷 卻 裝 置指 定 動 作上 位 機第 3 章 鉛酸電池電極鑄焊設備的電氣原理設計 6 第 3 章 鉛酸電池電極鑄焊設備的電氣原理 設計 本次設計是以 PLC 為核心組成的鉛酸電池電極鑄焊設備，系統(tǒng)中必須有前向通道作為電信號的輸入通道，用來采集輸入信息。首先必須有一個溫度傳感器，用來測量鉛爐的溫度，然后將 傳感器接入到變送器中，將非模擬量變?yōu)榭梢宰R別的模擬量，其次需要一個轉(zhuǎn)換電路，因為傳感器所測量到的信號為模擬信號，需要將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號傳送到 PLC 中。 ,PT100 是 200 至 850度 ,PT1000 是 50 至 300 度 ,PT1000 無法測量 500 度范圍的溫度， ,所以綜上考慮采用 PT100 溫控傳感器能更好的適用設計要求。所選擇的 A/D 轉(zhuǎn)換器應能確保模擬信號在數(shù)字位流中被準確地表示，并提供一個具有任何必需的數(shù)字信號處理功能的平滑接口，這一點很重要。本設計的溫度為 500 度 550 度，轉(zhuǎn)換為 2 進制為 10 位，三菱 PLC 有獨立的 AD 模塊，分辨率為 12 進制的高精度模擬量輸入，匹配度高，而且可選的型號與模擬量的第 3 章 鉛酸電池電極鑄焊設備的電氣原理設計 8 輸入通道相關(guān)，考慮溫度檢測電路需要 2 個通道，所以 AD 模塊的選型確定為FX2N2AD。 氣動回路 氣動回路是用來為蓄電池電極鑄焊提供動作，整個設備的加工動作離不來氣動 回路，不同的氣動回路會產(chǎn)生不同的動作。 具體的實現(xiàn)的方法是利用電磁閥是用來控制氣缸的， PLC 程序可以通過電磁閥線圈的電信號來反饋，氣缸的可以滑動的指示燈應該是感應開關(guān)，是用來感應氣缸位置的，當感應到氣缸到達極限時給 PLC 信號，讓 PLC 控制下一步動作，為了讓感應開關(guān)和 PLC觸點直連，感應開關(guān)必須是小功率、小電流，最終確定感應開關(guān)的型號為 DA93磁性開關(guān) ，最大開關(guān)電流為 100mA，最大容量為 10W，符合設計要求，因為系統(tǒng)需要 8 個氣缸，每個氣缸需要 2 個磁性開關(guān)，所以需要配備 16 個 DA93 磁性開關(guān)，圖 為感應開關(guān)與 PLC 的接線圖。 如上圖 所示為氣動回路圖，因為設計中所用的電磁閥和氣缸都是單相的，因此下圖可以反映其它氣動 回路，表 為圖 氣動回路圖 P L CC O MX iD A 9 3圖 DA93 與 PLC 接線圖 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 11 氣動回路器件明細表。 (4)降低入水口與出水口的溫差。 本設計所采用的冷卻裝置為哈夫模冷卻，哈夫塊上開設冷卻水道，模坯上開設出水、入水管道的避空槽。本設計選用的是用電阻絲加熱電路，原理和電阻爐一圖 哈夫模 的避空槽 夫模冷卻裝置 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 13 樣，因為要將鉛加溫到 550 度左右，電壓采用三相的 380V 電壓，初溫 10℃，終溫 550℃，升溫時間 20min，確定電阻絲的功率為 3KW，電流為 8A。由于該三相交流調(diào)壓器的工作電壓為 5V，所以必須為該調(diào)壓器配對一個直流開關(guān)電源，型號為 JCA105，輸入電壓為 220V，輸出電壓為5V。 PLC 簡介 PLC 即可編程控制器（ Programmable logic Controller，是指以計算機技術(shù)為基礎的新型工業(yè)控制裝置。處理模擬量； 手動操作：需要有 7 組上升和下降開關(guān)， 2 組左移和右移開關(guān)，需要 16 個輸入端子 自動工作：尚需啟動、正常停止、緊急停止 3 個按鈕，也需要 3 個輸入端子。通過通信擴展板或特殊適配器可實現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。 ：經(jīng)驗設計法即在一些典型的控制電路程序的基礎上，根據(jù)被控制對象的具體要求，進行選擇組合，并多次反復調(diào)試和修改梯形圖，有時需增加一些輔助觸點和中間編程環(huán)節(jié)，才能達到控制要求。等待初始化結(jié)束，溫度達到指定的要求時方可對電池進行鑄焊加工。 圖 鉛液量判斷程序 圖 鉛爐加熱程序 第 4 章 程序設 計 23 手動和自動用來選擇模式，自動按鈕按下就直接開始循環(huán)工作，適合加工現(xiàn)場，手動程序用來逐步工作，可以