【正文】 用的方法：主 要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法、順序控制設(shè)計(jì)法、邏輯設(shè)計(jì)法等。 因?yàn)榭紤]到是本人是剛開始學(xué)習(xí) PLC，沒有過于嫻熟的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，所以第一種設(shè)計(jì)法排除，對(duì)于第二種繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法，由于設(shè)計(jì)的動(dòng)力源采用的是壓縮機(jī)，所有動(dòng)作都是依靠氣缸先后動(dòng)作完成，所以綜上分析本次設(shè)計(jì)采用順序控制設(shè)計(jì)法 蓄電池電極鑄焊設(shè)備 的 流程圖 因?yàn)榭紤]到鉛液的加熱的溫度很高，并且鉛液達(dá)到溫度的時(shí)間有點(diǎn)長，所以當(dāng)設(shè)備不工 作時(shí)加熱裝置是停止加熱，為了避免電池加工中出現(xiàn)鉛液?jiǎn)栴}，因此將鉛液的加熱模塊作為另一個(gè)程序模塊，一旦這一塊完成要求時(shí)方可進(jìn)行電池的加工，現(xiàn)在的小型加工中心設(shè)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(jìn)行對(duì)溫度的檢測(cè)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(dāng)鉛液量不足時(shí)報(bào)警程序開啟，警鈴報(bào)警，并且開啟閃爍燈，當(dāng)鉛液量符合時(shí)進(jìn)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(dòng)程序 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 自動(dòng)程序是將整個(gè)工序循環(huán)，在生產(chǎn)領(lǐng)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(duì)話框里點(diǎn)擊用戶窗口。 該圖用來及時(shí)顯示出鉛液溫度和冷卻機(jī)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(duì)設(shè)計(jì)好的程序進(jìn)行調(diào)試。 可以看見軟元件下面的 強(qiáng)制 ON 和強(qiáng)制 OFF 以及強(qiáng)制 ON/OFF 取反，點(diǎn)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(gè)程序都能出現(xiàn)在窗口，方便程序的修改以及調(diào)試。 點(diǎn)擊工具箱上的報(bào)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(duì)象分別對(duì)應(yīng)鉛液溫度和冷卻裝置溫度，如圖 所示。如圖 所示。 圖 自動(dòng)程序 圖 MCGS 的組成 第 4 章 程序設(shè) 計(jì) 27 組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)要求 本系統(tǒng)由工控機(jī)和構(gòu)成上下位機(jī)系統(tǒng)，在組態(tài)界面 中實(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能：運(yùn)行時(shí)溫度變化有溫度顯示； (3)故障報(bào)警顯示：溫度高限報(bào)警、低限報(bào)警。如圖 為模式選擇。并且初始化用來設(shè)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(dòng)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(shè)計(jì)下去，直至完成。 輸出端 DC24V 的正極接 L+端。鉛液量不足需要進(jìn)行報(bào)警，需要一 個(gè)報(bào)警鈴，也需要 1個(gè)輸出點(diǎn)。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(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)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(shè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)的方向，首先先介紹下電磁閥：在氣動(dòng)系統(tǒng)中，電磁閥是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng)。 因?yàn)?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(jìn)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(duì)應(yīng)關(guān)系，不同的溫度對(duì)應(yīng)不同的電流值，因?yàn)?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(duì)應(yīng)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(jìn)制為 9 位，因?yàn)?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(shí)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(cè)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(jī)上，由刷耳及切耳，一次成型。如圖 22 所示 結(jié)論：第一個(gè)方案優(yōu)先排除，接下來的兩個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比比較， PLC 控制系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)相比，用單片機(jī)比用 PLC，其成本要低一些（大約能省 80%左右）。 方 案 2 首先先簡(jiǎn)單介紹下單片機(jī)： 單片機(jī) 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(jī)存儲(chǔ)器RAM、 只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和 中斷系統(tǒng) 、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器 等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)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(gè)小而完善的 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。利用預(yù)先制定的鑄焊槽可以方便的達(dá)到預(yù)期的電極排列，其次鑄焊各個(gè)極板之間的電流關(guān)系，達(dá)到之前要求制定的電壓等級(jí)，并且插入電極棒，用于外電路的正負(fù)接入，最后通入稀硫酸 ，封裝完成整個(gè)鉛酸電池的制造流程?？删幊淘闹悄芑Ｖ莨W(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 的電極鑄焊設(shè)備控制系統(tǒng)可以大大的提高傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)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(jiǎn)單化，并且可以如期的保證產(chǎn)量與質(zhì)量。雖然設(shè)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(jī)械傳動(dòng)作為控制核心，但受到不同環(huán)境的差異以及機(jī)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(jī)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(fù)雜度，新型的控制很多，本設(shè)計(jì)主要提到單片機(jī)、 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(jiǎn)單、能耗低、功能強(qiáng)調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。因其低廉的價(jià)格、易得的原料、可靠的性能、容易回收以及適合大電流放點(diǎn)等特點(diǎn)，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(chǎng)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(fù)雜的作業(yè)，因此造成生產(chǎn)過程中的因素會(huì)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(huì)受到人員、設(shè)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(gè)生產(chǎn)過程的最終質(zhì)量。全自動(dòng)鑄焊機(jī)的缺點(diǎn)是工效不高，應(yīng)當(dāng)加以改進(jìn)，增加多頭夾具，提高自動(dòng)化水平以增加生產(chǎn)效率。對(duì)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(shè)備自身的穩(wěn)定性。 因?yàn)?繼電器控制是依靠機(jī)械觸點(diǎn)的吸合動(dòng)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(shí)繼電器控制是利用時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作來完成時(shí)間上的順序控制。它采用一類可編程的 存儲(chǔ)器 ，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行 邏輯運(yùn)算 ，順序控制，定時(shí)，計(jì)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(jī)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(dòng) 作上 位 機(jī)第 3 章 鉛酸電池電極鑄焊設(shè)備的電氣原理設(shè)計(jì) 6 第 3 章 鉛酸電池電極鑄焊設(shè)備的電氣原理 設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)是以 PLC 為核心組成的鉛酸電池電極鑄焊設(shè)備，系統(tǒng)中必須有前向通道作為電信號(hào)的輸入通道，用來采集輸入信息。首先必須有一個(gè)溫度傳感器，用來測(cè)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(shí)別的模擬量，其次需要一個(gè)轉(zhuǎn)換電路，因?yàn)閭鞲衅魉鶞y(cè)量到的信號(hào)為模擬信號(hào)，需要將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后將數(shù)字信號(hào)傳送到 PLC 中。 ,PT100 是 200 至 850度 ,PT1000 是 50 至 300 度 ,PT1000 無法測(cè)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(shè)計(jì)要求。所選擇的 A/D 轉(zhuǎn)換器應(yīng)能確保模擬信號(hào)在數(shù)字位流中被準(zhǔn)確地表示，并提供一個(gè)具有任何必需的數(shù)字信號(hào)處理功能的平滑接口，這一點(diǎn)很重要。本設(shè)計(jì)的溫度為 500 度 550 度，轉(zhuǎn)換為 2 進(jìn)制為 10 位，三菱 PLC 有獨(dú)立的 AD 模塊，分辨率為 12 進(jìn)制的高精度模擬量輸入，匹配度高，而且可選的型號(hào)與模擬量的第 3 章 鉛酸電池電極鑄焊設(shè)備的電氣原理設(shè)計(jì) 8 輸入通道相關(guān)，考慮溫度檢測(cè)電路需要 2 個(gè)通道，所以 AD 模塊的選型確定為FX2N2AD。 氣動(dòng)回路 氣動(dòng)回路是用來為蓄電池電極鑄焊提供動(dòng)作，整個(gè)設(shè)備的加工動(dòng)作離不來氣動(dòng) 回路，不同的氣動(dòng)回路會(huì)產(chǎn)生不同的動(dòng)作。 具體的實(shí)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(hào)來反饋，氣缸的可以滑動(dòng)的指示燈應(yīng)該是感應(yīng)開關(guān)，是用來感應(yīng)氣缸位置的，當(dāng)感應(yīng)到氣缸到達(dá)極限時(shí)給 PLC 信號(hào)，讓 PLC 控制下一步動(dòng)作，為了讓感應(yīng)開關(guān)和 PLC觸點(diǎn)直連，感應(yīng)開關(guān)必須是小功率、小電流，最終確定感應(yīng)開關(guān)的型號(hào)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(shè)計(jì)要求，因?yàn)橄到y(tǒng)需要 8 個(gè)氣缸，每個(gè)氣缸需要 2 個(gè)磁性開關(guān)，所以需要配備 16 個(gè) DA93 磁性開關(guān)，圖 為感應(yīng)開關(guān)與 PLC 的接線圖。 如上圖 所示為氣動(dòng)回路圖，因?yàn)樵O(shè)計(jì)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(dòng) 回路，表 為圖 氣動(dòng)回路圖 P L CC O MX iD A 9 3圖 DA93 與 PLC 接線圖 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 氣動(dòng)回路器件明細(xì)表。 (4)降低入水口與出水口的溫差。 本設(shè)計(jì)所采用的冷卻裝置為哈夫模冷卻，哈夫塊上開設(shè)冷卻水道，模坯上開設(shè)出水、入水管道的避空槽。本設(shè)計(jì)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(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 樣，因?yàn)橐獙U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(shí)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(duì)一個(gè)直流開關(guān)電源，型號(hào)為 JCA105，輸入電壓為 220V，輸出電壓為5V。 PLC 簡(jiǎn)介 PLC 即可編程控制器（ Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。處理模擬量； 手動(dòng)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(gè)輸入端子 自動(dòng)工作：尚需啟動(dòng)、正常停止、緊急停止 3 個(gè)按鈕，也需要 3 個(gè)輸入端子。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。 ：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法即在一些典型的控制電路程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控制對(duì)象的具體要求，進(jìn)行選擇組合，并多次反復(fù)調(diào)試和修改梯形圖，有時(shí)需增加一些輔助觸點(diǎn)和中間編程環(huán)節(jié)，才能達(dá)到控制要求。等待初始化結(jié)束，溫度達(dá)到指定的要求時(shí)方可對(duì)電池進(jìn)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(shè) 計(jì) 23 手動(dòng)和自動(dòng)用來選擇模式，自動(dòng)按鈕按下就直接開始循環(huán)工作，適合加工現(xiàn)場(chǎng)，手動(dòng)程序用來逐步工作，可以