【文章內(nèi)容簡介】 PLC的輸出信號增大，變頻器的輸出頻率增大，皮帶驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速增大，使流量穩(wěn)定在設(shè)定值。第三章 自動配料系統(tǒng)的硬件設(shè)計 系統(tǒng)主要配置的選型自動配料系統(tǒng)主要包括皮帶驅(qū)動電動機(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。下面對這些設(shè)備進(jìn)行選型。 皮帶驅(qū)動電動機(jī)的選型在滿足生產(chǎn)機(jī)械對拖動系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)特性要求的前提下，電動機(jī)種類選擇要力求結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可行、維護(hù)方便、價格低廉?？紤]到電機(jī)的工作環(huán)境，可能會出現(xiàn)較多灰塵、水汽、鐵屑等，因此選擇封閉式的三相異步電動機(jī)，即Y系列電動機(jī)。Y系列電機(jī)具有效率高、能耗少、噪聲低、振動小、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。根據(jù)本設(shè)計要求，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)動電機(jī)選用Y100L14型，3皮帶驅(qū)動電機(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)計系統(tǒng)的工藝流程的特點和應(yīng)用要求。同時綜合考慮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。其用戶存儲器容量可擴(kuò)展到16 K步，I/O點最大可擴(kuò)展到256點，它有27條基本指令，其基本指令的執(zhí)行速度超過了很多大型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是模擬量，變頻器要求PLC輸出模擬信號，而PLC的CPU只能處理數(shù)字量。因此PLC需要擴(kuò)展一個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，需要一個模擬量輸出模塊將經(jīng)過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)模擬量信號輸入數(shù)量，選擇有4個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頻率的改變實現(xiàn)對皮帶驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，從而改變瞬時流量。變頻器的選擇必須根據(jù)皮帶驅(qū)動電機(jī)的功率和電流進(jìn)行選擇，要實現(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，采用加大電動機(jī)和變頻器容量的方法，以提高低速轉(zhuǎn)矩來實現(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現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)速。對于要求精度高、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)采用一對一的形式，即一臺變頻器拖動一臺電動機(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)時所需的變頻器容量（KVA）的計算式計算 () () ()式中 —電動機(jī)的額定功率； —電動機(jī)的效率（）； —電動機(jī)的功率因數(shù)（）； —電動機(jī)的額定電壓（V）； —電動機(jī)額定電流（A）； —電流系數(shù)，PWM方式時一般取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，應(yīng)同時滿足三個算式。三菱公司提供了FRE540系列變頻器與該公司的標(biāo)準(zhǔn)點擊相匹配時的技術(shù)參數(shù)，按照這些技術(shù)參數(shù)及上式計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。對傳感器等級的選擇必須滿足傳感器的輸出信號必須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度值，且要滿足整臺電子稱準(zhǔn)確度的要求。同時在選擇傳感器的型號時，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為標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號，因此在選擇傳感器時應(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與外力成正比的電壓信號，并不是標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，需要給傳感器配備一個變送器，通過其將力學(xué)量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號，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。 稱重傳感器內(nèi)部接線圖綜合以上因素，本設(shè)計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)大于或等于電動機(jī)的額定電流：，為電動機(jī)額定電流。對于電動機(jī)回路，熱繼電器的整定電流應(yīng)等于電動機(jī)的額定電流。因此1皮帶驅(qū)動電機(jī)熱繼電器選擇JR2016 2S，3皮帶驅(qū)動電機(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)電源開關(guān)，其主回路控制對象為電感性負(fù)載交流電動機(jī)。，送料電動機(jī)為以下，啟動電流較小，:由于斷路器的脫扣電流應(yīng)大于計算值，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、停止、緊急停止按鈕，啟動、停止按鈕可以加以顏色區(qū)分，因此，選擇啟動按鈕型號為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，要確定這個閥時控制什么的，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額定電流： 或 K為經(jīng)驗系數(shù)，取1~。因此，交流接觸器選擇：AC 220V DJX20910型。（7）信號燈選型信號燈選型可根據(jù)所指示信號表達(dá)的系統(tǒng)工作情況選定。因此，電源指示燈、送料電動機(jī)運(yùn)行指示燈、皮帶電動機(jī)運(yùn)行指示燈可選用施耐德生產(chǎn)的AC220V綠色，型號為XB2BVM3LC的塑料指示燈；變頻器故障指示燈