【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 PLC的輸出信號(hào)增大，變頻器的輸出頻率增大，皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速增大，使流量穩(wěn)定在設(shè)定值。第三章 自動(dòng)配料系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主要配置的選型自動(dòng)配料系統(tǒng)主要包括皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、可編程控制器（PLC）、模擬量輸入輸出模塊、稱重傳感器及變頻器。下面對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行選型。 皮帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型在滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性要求的前提下，電動(dòng)機(jī)種類選擇要力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可行、維護(hù)方便、價(jià)格低廉?？紤]到電機(jī)的工作環(huán)境，可能會(huì)出現(xiàn)較多灰塵、水汽、鐵屑等，因此選擇封閉式的三相異步電動(dòng)機(jī)，即Y系列電動(dòng)機(jī)。Y系列電機(jī)具有效率高、能耗少、噪聲低、振動(dòng)小、重量輕、體積小、性能優(yōu)良、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，1，額定電壓為380V，額定電流為5A，3，額定電壓為380V，轉(zhuǎn)速為1420r/min，調(diào)速范圍為120~1200r/min。選用Y系列電機(jī)。1皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用Y100L14型，3皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用Y80M14型。 PLC及其擴(kuò)展模塊的選型（1）PLC選型PLC選型的主要依據(jù)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求。同時(shí)綜合考慮PLC的指令執(zhí)行速度、指令豐富程度、內(nèi)存空間、通訊接口及協(xié)議、帶擴(kuò)展模塊的能力和編程軟件的方便與否等多方面因素。因此選用日本三菱公司FX2N系列PLC。FX2N系列是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程序控制器。其用戶存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到16 K步，I/O點(diǎn)最大可擴(kuò)展到256點(diǎn)，它有27條基本指令，其基本指令的執(zhí)行速度超過(guò)了很多大型PLC。它有多種特殊功能模塊，如模擬量輸入/輸出模塊、脈沖輸出模塊、位置控制模塊等。它還有多種RS232C/RS422/RS485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板，使用特殊功能模塊和功能擴(kuò)展板，可實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。根據(jù)控制系統(tǒng)實(shí)際所需端子數(shù)目，考慮PLC端子數(shù)目要有一定的留量，因此選用FX2N32MRUA1/UL。PLC端子圖如下圖所示： PLC端子圖（2）PLC擴(kuò)展模塊選型本系統(tǒng)中稱重傳感器輸入的壓力信號(hào)是模擬量，變頻器要求PLC輸出模擬信號(hào)，而PLC的CPU只能處理數(shù)字量。因此PLC需要擴(kuò)展一個(gè)模擬量輸入模塊將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，需要一個(gè)模擬量輸出模塊將經(jīng)過(guò)PID調(diào)節(jié)的數(shù)字輸出量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電壓或直流電流去控制變頻器。由于選用了三菱公司FX2N系列的PLC，模擬量輸入輸出模塊同樣考慮選用三菱公司FX系列產(chǎn)品。FX系列有多種模擬量輸入輸出模塊。根據(jù)系統(tǒng)模擬量信號(hào)輸入數(shù)量，選擇有4個(gè)12位模擬量輸入通道的FX2N4AD模擬量輸入模塊，其配線圖如下圖所示。 FX2N4AD配線圖相應(yīng)的，選擇有相同模擬量輸出通道的FX2N4DA模擬量輸出模塊，將經(jīng)PID調(diào)節(jié)后的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量控制輸出變頻器，其配線圖如下圖所示。 FX2N4DA配線圖 變頻器的選型變頻器通過(guò)頻率的改變實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，從而改變瞬時(shí)流量。變頻器的選擇必須根據(jù)皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率和電流進(jìn)行選擇，要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，所以變頻器還應(yīng)具備通訊功能。根據(jù)控制功能，通用變頻器分為3種類型：普通功能型U/f控制變頻器，具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型U/f控制變頻器和矢量控制高性能型變頻器。變頻器類型的選擇主要根據(jù)負(fù)載的要求來(lái)進(jìn)行。傳送帶屬于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載，既可采用普通功能型變頻器，采用加大電動(dòng)機(jī)和變頻器容量的方法，以提高低速轉(zhuǎn)矩來(lái)實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；也可采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)速。對(duì)于要求精度高、響應(yīng)快的生產(chǎn)機(jī)械采用矢量控制高性能通用變頻器是很好的選擇。由于本系統(tǒng)采用一對(duì)一的形式，即一臺(tái)變頻器拖動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，因此變頻器參數(shù)應(yīng)滿足以下關(guān)系式：按連續(xù)恒負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的變頻器容量（KVA）的計(jì)算式計(jì)算 () () ()式中 —電動(dòng)機(jī)的額定功率； —電動(dòng)機(jī)的效率（）； —電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)（）； —電動(dòng)機(jī)的額定電壓（V）； —電動(dòng)機(jī)額定電流（A）； —電流系數(shù)，PWM方式時(shí)一般取1~； —變頻器的額定容量（KVA）； —變頻器的額定電流（A）選擇變頻器容量時(shí)，應(yīng)同時(shí)滿足三個(gè)算式。三菱公司提供了FRE540系列變頻器與該公司的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)擊相匹配時(shí)的技術(shù)參數(shù)，按照這些技術(shù)參數(shù)及上式計(jì)算得到的變頻器容量，可選出1，3。下圖所示為變頻器接線原理圖： 變頻器接線原理圖 稱重傳感器的選型稱重傳感器被喻為電子衡器的心臟，它的性能在很大程度上決定了電子衡器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。對(duì)傳感器等級(jí)的選擇必須滿足傳感器的輸出信號(hào)必須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度值，且要滿足整臺(tái)電子稱準(zhǔn)確度的要求。同時(shí)在選擇傳感器的型號(hào)時(shí)，還要考慮傳感器的適用范圍。由于FX2N4AD模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)，因此在選擇傳感器時(shí)應(yīng)選擇內(nèi)置變送器的稱重傳感，或另選變送器。在第二章中，已介紹稱重傳感器的稱重原理，考慮選用CX系列傳感器。其中CXH128型懸臂梁式傳感器適用于電子皮帶秤系統(tǒng)。由于CHX128型傳感器僅僅是從輸出端獲得一個(gè)與外力成正比的電壓信號(hào)，并不是標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，需要給傳感器配備一個(gè)變送器，通過(guò)其將力學(xué)量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)，直接與PLC的模擬量輸入模塊通信。北京福特鑫公司生產(chǎn)的CXH128型懸臂梁式傳感器如下圖所示，在出廠前已將傳感器與變送器相連，傳感器輸送的是標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)。 稱重傳感器內(nèi)部接線圖綜合以上因素，本設(shè)計(jì)選用北京福特鑫公司生產(chǎn)的CXH128型懸臂梁式傳感器。下圖為福特鑫公司生產(chǎn)的CXH128型傳感器的技術(shù)指標(biāo)。 CXH128型傳感器技術(shù)指標(biāo) 其他設(shè)備選型（1）送料電動(dòng)機(jī)選型根據(jù)系統(tǒng)要求，送料電機(jī)選擇小型交流電動(dòng)機(jī)即可。因此考慮選用L10050S型，額定功率100w，額定轉(zhuǎn)速1450r/min，額定電壓220/380V（2）熱繼電器選型熱繼電器電流應(yīng)大于或等于電動(dòng)機(jī)的額定電流：，為電動(dòng)機(jī)額定電流。對(duì)于電動(dòng)機(jī)回路，熱繼電器的整定電流應(yīng)等于電動(dòng)機(jī)的額定電流。因此1皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)熱繼電器選擇JR2016 2S，3皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)熱繼電器選擇JR2010 7R，送料電機(jī)熱繼電器選擇JR2010 4R。（3）斷路器選型斷路器為系統(tǒng)電源開(kāi)關(guān)，其主回路控制對(duì)象為電感性負(fù)載交流電動(dòng)機(jī)。，送料電動(dòng)機(jī)為以下，啟動(dòng)電流較小，:由于斷路器的脫扣電流應(yīng)大于計(jì)算值，因此選用C45AD型斷路器，其脫扣電流為10A。（4）按鈕選型按鈕分啟動(dòng)、停止、緊急停止按鈕，啟動(dòng)、停止按鈕可以加以顏色區(qū)分，因此，選擇啟動(dòng)按鈕型號(hào)為XB2EA135；停止按鈕為XB2EA142。緊急停止按鈕選擇施耐德生產(chǎn)的XB2BS542。（5）電磁閥選型選擇電磁閥時(shí)，要確定這個(gè)閥時(shí)控制什么的，根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)所需要的力，再選擇需要多少功率的電磁閥。根據(jù)本系統(tǒng)要求，選擇亞德客生產(chǎn)的4V21008A型電磁閥。（6）交流接觸器選型接觸器主觸點(diǎn)額定電流： 或 K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取1~。因此，交流接觸器選擇：AC 220V DJX20910型。（7）信號(hào)燈選型信號(hào)燈選型可根據(jù)所指示信號(hào)表達(dá)的系統(tǒng)工作情況選定。因此，電源指示燈、送料電動(dòng)機(jī)運(yùn)行指示燈、皮帶電動(dòng)機(jī)運(yùn)行指示燈可選用施耐德生產(chǎn)的AC220V綠色，型號(hào)為XB2BVM3LC的塑料指示燈；變頻器故障指示燈