【文章內(nèi)容簡介】 100 傳感器也 滿足冷卻裝置溫度檢測電路。設(shè)計中對于溫度的誤差要求為正負 2 度，所以 PT100的精度選擇為 B 型完全能符合設(shè)計要求，對于傳感器的探測頭大小沒有硬性的規(guī)定，所以這里確定為直徑為 4mm，長度為 50mm，引線的長度為了留有一定的余量，所以引線的長度確定為 2020mm，但是由于考慮到引線的長度會影響測量的精度，造成一定的誤差，所以在傳感器的接線方式上采用 3 線制，采用三線式接法可消除引線線路電阻帶來的測量誤差，所以傳感器選型確定為STTRA1B4C50D4E3 F2 G0 H0L2PBT 指定 W0S0。 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。并且變送器的電源最好與 PLC 的電源大小相同，省去不必要的電源模塊。而且變送器可以將非模擬量變?yōu)殡娏髁炕蛘唠妷毫?，考慮到設(shè)計的環(huán)境，電壓量的波動比較大，會造成 2 次誤差，電流量比較穩(wěn)定，適合設(shè)計的要求，所以變送器選型確定為 MIKPCT300,將 PT100的 3根接線接入到 MIKPCT300的接線口上 . A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 模數(shù)轉(zhuǎn)換器是連接模擬和數(shù)字世界的一個重要接口。 A/D 轉(zhuǎn)換器將現(xiàn)實世界的模擬信號變換成數(shù)字位流以進行處理、傳輸及其他操作。 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇是至關(guān)重要的。所選擇的 A/D 轉(zhuǎn)換器應(yīng)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。目前的高速 A/D 轉(zhuǎn)換器已被應(yīng)用于各種儀表、成像以及通信領(lǐng)域中。對用戶而言，所有這些應(yīng)用都有著相似的要求，即以較低的價格實現(xiàn)更高的性能。 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。 SAR 的架構(gòu)基于一個比較器。若要獲得 n 位的分辨率，逐次逼近轉(zhuǎn)換器就必須執(zhí)行 n 次比較器操作，并把每一次的結(jié)果都存儲在寄存器中。一個 12 位轉(zhuǎn)換器需要 12 個時鐘周期來完成 一次轉(zhuǎn)換。而且這種轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點是硅片尺寸小、功耗低且精度高。本設(shè)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(shè)備的電氣原理設(shè)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。 FX2N2AD 可混合使用電壓輸入和電流輸入， 2 個通道的輸入特性相同，之前選型的變送器為電流輸入。下圖 為 FX2N2AD 與 MIK PCT300以及 PT100 的接線圖。 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(yīng)關(guān)系，不同的溫度對應(yīng)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(yīng)的模擬量，整體提高了安全系數(shù)。 圖 三菱 PLC 與 FX2N2AD 的接線方式 圖 FX2N2AD與 PCT300以及 PT100的接線圖 M I K P C T 3 0 0+P T 1 0 0 F X 2 N 2 A DV I NI I NC O MV I NI I NC O MC H OC H 1M I K P C T 3 0 0+P T 1 0 0常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 9 上位機監(jiān)控 上位機俗稱 PC 機，上位機監(jiān)控的作用是用來顯示系統(tǒng)的工作情況，并把這些工作情況及時的反映到屏幕上，并且要發(fā)出控制指令?！坝押谩钡钠聊划嬅妫咝У闹鳈C處理能力，讓越來越多的工業(yè)所匹配。并且通過 MCGS 軟件可以制作各種讓人滿意的設(shè)備工作畫面。本系統(tǒng)需要將鉛爐的溫度以及冷卻裝置的溫度展現(xiàn)在屏幕上，設(shè)計可以通過 MCGS 軟件制作出符合工業(yè)標準的組態(tài)畫面，達到設(shè)計要求 ,最終確定上位機的型號為 IBM T61。 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(shè)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。本設(shè)計本設(shè)計氣動需要控制自動合閉操作門→模具加熱→極群焊接→刮鉛板刮鉛→模具冷卻→脫模入殼等系列流程。至少有 8 個動作，所以要配對 8 個氣缸和 8 個電磁閥。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(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動。 電磁閥的作用就是在控制系統(tǒng)中按照控制的要求來控制氣體的流動方向，可以通過不同定制的電磁閥來控制一個氣體多路的 運動方向，就如同三項電路中的繼電器線圈的通斷，只不過是動力源不同而已。而閥體是控制算法得以實現(xiàn)的重要設(shè)備。 但是不是所有的電磁閥都能與 PLC 進行相連，原因是要看電磁閥的線包電壓等級，再看線包的功率，再查查 PLC 模塊的帶負載能力，如果 PLC 的帶負載能力和輸出電壓等級和電磁閥的相匹配，那用 PLC 輸出直接驅(qū)動電磁閥4 2 0 m A ( 4 m A ) ( 1 8 m A )( 1 2 m A )( 6 m A )( 0 ℃ )溫 度 值模 擬 量( 2 0 m A )( 3 0 0 ℃ )( 6 0 0 ℃ )圖 溫 度值 /模擬量線性關(guān)系 第 3章 鉛酸電池電極鑄焊設(shè)備的電氣原理設(shè)計 10 就可以了，如果電壓等級不匹配或是 PLC 的帶負載能力不夠，那么電磁閥就不能直接與 PLC 進行相連。 為了解決這樣的問題可以加中間繼電器過渡一下， PLC 輸出信號控制繼電器線包，電磁閥的控制信號從繼電器的觸點上 取。 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(yīng)該是感應(yīng)開關(guān)，是用來感應(yīng)氣缸位置的，當感應(yīng)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(yīng)開關(guān)和 PLC觸點直連，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(yīng)開關(guān)與 PLC 的接線圖。氣缸活塞有 磁石，當活塞到達感應(yīng)開關(guān)位置時，感應(yīng)開關(guān)會給出反饋信號，傳到 PLC，進而程序會繼續(xù)下一步，實現(xiàn)自動化。 本設(shè)計中的有些氣缸需要雙向移動，不單單定向的移動，所以電磁閥的位數(shù)在考慮之中，本設(shè)計采用的 5SV1308B、 5SV41015B 該產(chǎn)品特性： 四口三位手轉(zhuǎn)閥，有三種中央功能可供選擇； 換向轉(zhuǎn)動輕盈，手感好，定位準確； 有效流通面積大，壓力損失?。? 有面板及底部兩種安裝形式可供選擇，面板安裝附安裝螺母 。 驅(qū)動電壓為直流 24V，所以不需要中間繼電器，節(jié)約成本。但是單純的電磁閥控制 氣缸會產(chǎn)生前后壓差變化，從而影響流量穩(wěn)定，所以本設(shè)計中必須配備調(diào)速閥，可以選擇 AS3201F0208S 和 AS4201F0410S。通過查詢可知電磁閥功率小可以直接與 PLC 配對，通過電磁閥的通斷來傳送氣體給氣缸，達到預期的效果?？諝鈮嚎s機的選擇必須勁量的滿足氣缸運動的負載動力，這里選擇的壓縮空氣壓力（恒壓 ），用氣量約為 立方米∕ min∕臺。壓縮氣體輸送管道：耐壓強度達到 Mpa 以上，無縫管管道，直徑≥φ 30mm。 如上圖 所示為氣動回路圖，因為設(shè)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(shè)計說明書 11 氣動回路器件明細表。 表 氣動回路明細表 序號 符號 名稱 型號 數(shù)量 1 Y1 門氣缸 SC50500S 1 2 Y Y3 模架氣缸 (左、右 ) SC50200S 2 3 Y4 刮鉛渣板氣缸 SC40250S 1 4 Y5 刮鉛板、頂出氣缸 SC50250S 1 5 Y6 夾具支架氣缸 SC100500S20 1 6 Y7 壓盒氣缸 SDSC10040S10 1 8 Y8 脫模頂出氣缸 SC50250S 1 9 GC 氣源處理三件套 GC60020 1 套 10 YV1 門氣缸電磁閥 5SV3108B 1 11 YV YV3 模架氣缸 (左、右 )電磁閥 5SV3108B 2 12 YV4 刮鉛渣板氣缸電磁閥 5SV3108B 1 13 YV5 刮鉛板、頂出氣缸電磁閥 5SV3108B 1 14 YV6 夾具支架氣缸電磁閥 5SV41015B 1 15 YV7 壓盒氣缸電磁閥 5SV41015B 1 17 YV8 脫模頂出氣缸電磁閥 5SV3108B 1 18 調(diào)速 閥 AS3201F0208S 10 19 調(diào)速閥 AS4201F0410S 4 冷卻裝置 冷去裝置用來將鑄焊完的電極迅速冷卻下來，能快速的進入到下次的加工工序中，提高整個工序的效率。目前的冷卻裝置有如下幾種： (1)冷卻水道的孔壁至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等，一般取 15~25mm。 (2)冷卻水道數(shù)量盡可能多，而且要便于加工。一般水道直徑選用 ， ，兩平行水道間距取 40~60mm。 (3)所有成型零部件均要求通冷卻水道，除非無位置。熱量聚集的部位強化冷卻 ，如電池兜、喇叭位、厚膠位、澆口處等。 A 板， B 板，水口板，澆口部分則視情況定。 (4)降低入水口與出水口的溫差。入水，出水溫差會影響模具冷卻的均勻性，故設(shè)計時應(yīng)標明入水，出水方向，模具制作時要求在模坯上標明。 .運水流程不應(yīng)過長，防止造成出入水溫差過大。 (5)盡量減少冷卻水道中“死水” (不參與流動的介質(zhì) )的存在。 第 3章 鉛酸電池電極鑄焊設(shè)備的電氣原理設(shè)計 12 (6)冷卻水道應(yīng)避免設(shè)在可預見的膠件熔接痕處。 (7)保證冷卻水道的最小邊距 (即水孔周邊的最小鋼位厚度 )，要求當水道長度小于 150mm 時，邊間距大于 3mm；當水道長度大于 150mm 時，邊間距大于 5mm。 (8)冷卻水道連接時要由“ O”型膠密封，密封應(yīng)可靠無漏水。 (9)對冷卻水道布置有困難的部位應(yīng)采取其它冷卻方式，如鈹銅、熱管等 (10)合理確定冷卻水接頭位置，避免影響模具安裝、固定。 本設(shè)計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。包括設(shè)于極群模具下方的冷卻水槽，冷卻水槽包括外冷卻槽和設(shè)于外冷卻槽內(nèi)的內(nèi)冷卻槽，內(nèi)冷卻槽上邊沿高于外冷卻槽上邊沿，內(nèi)冷卻槽連接進水管連續(xù)供水，外冷卻槽連接出水管連續(xù)排水。冷卻水槽采用內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中內(nèi)冷卻槽高于 外冷卻槽，內(nèi)冷卻槽進水管由水泵不停抽水，使內(nèi)冷卻槽一直保持滿水溢出狀態(tài)。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。冷卻裝置的動作必須通過 水流傳感器 來實現(xiàn)，根據(jù)流量和φ 20mm 的水管，最終確定型號為 L20 電磁閥。用它進行對冷卻裝置的控制，電磁閥得電之后冷卻裝置冷卻水通過，當電磁閥失電時，冷卻水斷開，額定電壓為直流 24V，所以不需要配對開關(guān)電源。如圖 所示為哈夫模的避空槽。 加熱及恒溫電路 加 熱電路用來快速的化解鉛料，便于之后的電極鑄焊，所以加熱裝置的溫度要達到 550 度左右。本設(shè)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(shè)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。恒溫電路用來保證鉛爐工作在制定的溫度下，提高整個系統(tǒng)的效率，而且在高于溫度的情況下，自動斷開電源，在低于溫度的情況下，自動打開電源，降低功耗，對于這樣的設(shè)計要求，可以通過三相調(diào)壓電路來進行實現(xiàn)，下圖 為三相調(diào)壓電路