【文章內(nèi)容簡介】 品檢測區(qū)，當(dāng)有次品通過次品檢測區(qū)時(shí)，次品檢測接近開關(guān)發(fā)給PLC一個(gè)信號(hào)，并由此啟動(dòng)次品推動(dòng)裝置及次品傳送帶，分離出次品后，主傳送帶恢復(fù)運(yùn)行。3啤酒灌裝傳送帶調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 近年來，社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步對(duì)各行各業(yè)提出了越來越高的要求。機(jī)械化加工企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率和市場競爭力，采用了機(jī)械化流水線作業(yè)的生產(chǎn)方式，對(duì)不同的產(chǎn)品分別組成了自動(dòng)流水線。產(chǎn)品不斷地更新?lián)Q代，也同時(shí)要求相應(yīng)的控制系統(tǒng)隨之改，提高產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。在這種情況下，硬連接方式的繼電接觸式控制系統(tǒng)就不能滿足經(jīng)常更新的要求了。這是因?yàn)椋皇浅杀靖?，二是周期長。在早期還出現(xiàn)過矩陣式順序控制器和晶體管邏輯控制系統(tǒng)，由于這些裝置體積大，功能少，本身存在很多不足，雖然在能夠提高控制系統(tǒng)的通用性和靈活性，但均未得到廣泛應(yīng)該。 隨著大規(guī)模集成電路和微處理器的發(fā)展和應(yīng)用，在上世紀(jì)60年代出現(xiàn)了能夠以軟件手段來實(shí)現(xiàn)各種控制功能的革命性控制裝置—可編程邏輯控制器（PLC）。它把計(jì)算機(jī)的功能完備、通用性和靈活性好等優(yōu)點(diǎn)和繼電接觸式控制系統(tǒng)的操作方便、簡單易懂、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來了，因此它是一種能夠完全適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置。PLC和原來的控制系統(tǒng)相比，增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、過程控制、數(shù)據(jù)通信等功能，能夠很方便的完成大型而復(fù)雜的任務(wù)?？删幊绦蚩刂破髯鳛楣I(yè)自動(dòng)化的支柱之一，在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域占有十分重要的地位。 眾所周知，變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，變頻調(diào)速是異步電動(dòng)機(jī)控制的一種比較合理和理想的調(diào)速方法，它通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，在調(diào)速過程中從高速到低速都能可以保持有限的轉(zhuǎn)差率，因而具有高效率、寬范圍和高精度的調(diào)速性能，能夠很好地提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。在許多工業(yè)控制中，由于對(duì)生產(chǎn)效率的需要，要求電動(dòng)機(jī)能夠調(diào)速。過去由于交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速困難，調(diào)速性能要求高的場合一般都采用直流調(diào)速，而直流電冬季結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，維修困難，因此隨著變頻調(diào)速技術(shù)的成熟，交流調(diào)速正逐步取代直流調(diào)速，往往需要進(jìn)行矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制，來滿足各種生產(chǎn)工藝的要求。利用變頻器拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流小，可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)、多段速調(diào)速和無級(jí)調(diào)速，方便的進(jìn)行加減速控制，是電動(dòng)機(jī)獲得高性能，大幅度地節(jié)約電能，因而變頻器在工業(yè)生產(chǎn)和生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。隨著電力電子元件的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速的應(yīng)用己越來越廣泛，而且中、小功率的變頻器都有定型產(chǎn)品，無需用戶進(jìn)行主回路參數(shù)計(jì)算，即可以按機(jī)械設(shè)備的工藝要求直接選用變頻器。如能正確使用，其壽命可達(dá)10年以上,消耗的功率也大大下降，因此節(jié)能潛力非常大，最有效的節(jié)能措施就是采用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)流量，應(yīng)用變頻器節(jié)電率為20%～50%，效益顯著。 綜合上述可編程控制器和變頻器控制的諸多優(yōu)點(diǎn)，我們將二者結(jié)合起來，通過可編程控制器輸出來控制變頻器的多段速調(diào)速，讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨檢測的反饋信號(hào)而變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌裝啤酒傳送帶速度的自動(dòng)控制，使其與灌裝機(jī)的速度相匹配，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。本次設(shè)計(jì)將可編程控制器和變頻器控制進(jìn)行了充分的結(jié)合運(yùn)用，將可編程控制器的開關(guān)量輸出端直接與變頻器的開關(guān)輸入端相連，體現(xiàn)了由新的控制器帶來新的控制理念的思想。 罐裝傳送帶調(diào)速系統(tǒng)工藝流程 系統(tǒng)工藝流程圖啟動(dòng)開始狀態(tài)手動(dòng)選擇速度檔位光電開關(guān)檢測瓶流速度進(jìn)入PLC計(jì)數(shù)低速報(bào)警L2高速報(bào)警L1啟動(dòng)低速啟動(dòng)高速啟動(dòng)中速切斷電源是否大于16是否在區(qū)間1216內(nèi)是否在區(qū)間48內(nèi)是否在區(qū)間812內(nèi)變頻器是否故障是否小于4模式選擇 Y Y N N N NY Y Y Y罐裝傳送帶控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的是利用PLC和變頻器控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)，然后將要灌裝的瓶傳送給灌裝機(jī)，達(dá)到瓶流速度和灌裝速度的協(xié)調(diào)，從而提高工作效率。，系統(tǒng)啟動(dòng)后按下電機(jī)正轉(zhuǎn)開關(guān)，若電機(jī)出現(xiàn)異常馬上切斷工作電源進(jìn)行保護(hù)，若電機(jī)情況正常則電開始下一步工作。電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)，待灌裝的瓶子在皮帶的傳動(dòng)作用下經(jīng)過光電傳感器，傳感器對(duì)瓶子進(jìn)行計(jì)數(shù)送往PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后得到的瓶流速度和PLC存儲(chǔ)器里面設(shè)定的值進(jìn)行比較，判斷是否需要進(jìn)行調(diào)速，如果不需要調(diào)速電機(jī)按照原來的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，如果需要進(jìn)行調(diào)速，則PLC輸出控制信號(hào)給變頻器多段速調(diào)速控制端，變頻器接受到PLC傳送過來的控制信號(hào)后經(jīng)內(nèi)部處理，輸出特定頻率的電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的變頻調(diào)速。變頻器異常輸出端反饋信號(hào)給PLC輸入，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的保護(hù)。 根據(jù)系統(tǒng)的功能需要，本系統(tǒng)的輸入信號(hào)主要有10個(gè)，分別是啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、自動(dòng)、手動(dòng)切換按鈕、檢測頻率輸入信號(hào)端、變頻器突發(fā)信號(hào)進(jìn)入端。啟動(dòng)按鈕用于啟動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)開始工作，停止按鈕用于結(jié)束調(diào)速系統(tǒng) ，自動(dòng)按鈕用于控制電機(jī)自動(dòng)調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)，手動(dòng)按鈕用于手動(dòng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，頻率信號(hào)輸入端是用于將光電傳感器傳來的脈沖信號(hào)傳入PLC，由PLC進(jìn)行邏輯處理，突發(fā)信號(hào)進(jìn)入端用于檢測變頻器的異常以便于及時(shí)進(jìn)行處理，防止變頻器因此而損壞。： 輸入元件符號(hào)名稱端子號(hào)作用SA選擇開關(guān)X0手動(dòng)X1自動(dòng)SB按鈕開關(guān)X2啟動(dòng)SB按鈕開關(guān)X3停止SB按鈕開關(guān)X5高速SB按鈕開關(guān)X6中速SB按鈕開關(guān)X7低速SB按鈕開關(guān)X10停止報(bào)警A變頻器故障反饋信號(hào)X11反饋保護(hù)IC光電檢測信號(hào)X4計(jì)數(shù)檢測 輸入端口列表圖 輸出信息分析 根據(jù)系統(tǒng)的功能需要，本系統(tǒng)的輸出信號(hào)主要有7個(gè)，其中Y0、YY2用于設(shè)定頻率控制信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)的低、中、高速運(yùn)轉(zhuǎn)。Y3用于實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的過快報(bào)警，Y4用于實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的過慢報(bào)警，Y5用于當(dāng)變頻器發(fā)生異常故障時(shí)斷開變頻器電源，Y6用于啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)運(yùn)行，： 輸出端口列表 輸出元件名稱名稱端子號(hào)作用RL低速輸入Y0起動(dòng)低速運(yùn)行RM中速輸入Y1起動(dòng)中速運(yùn)行RH高速輸入Y2起動(dòng)高速運(yùn)行L1報(bào)警燈L1Y3過速報(bào)警L1L2報(bào)警燈L2Y4慢速報(bào)警L2KM1接觸器Y5變頻器反饋保護(hù)STF正轉(zhuǎn)輸入Y6正轉(zhuǎn)運(yùn)行 輸出端口列表 灌裝生產(chǎn)線系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)總圖如下所示： 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖4用PLC 實(shí)現(xiàn)灌裝壓蓋機(jī)的自動(dòng)控制飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)整個(gè)灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)如圖圖圖3所示。整個(gè)流水線由主傳送帶、次品傳送帶、灌裝裝置、次品推動(dòng)裝置、定位傳感器、次品檢測傳感器等組成。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，灌裝裝置向上、向下移動(dòng)和灌裝，次品的檢測、推動(dòng)都是由PLC控制的。流水線由傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控，由PLC控制，控制準(zhǔn)確，自動(dòng)化程度高。圖1 灌裝流水線基本結(jié)構(gòu)圖圖2 灌裝流水線基本結(jié)構(gòu)圖圖3 灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)圖選擇電器元件（1）電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)M1型號(hào)為Y132M4，額定電壓為交流380V，額定電流為15A，頻率為50HZ，轉(zhuǎn)速為1440r/min。電動(dòng)機(jī)M2型號(hào)為Y90S4，額定電壓為交流380V，頻率為50HZ，轉(zhuǎn)速為1440r/min。電動(dòng)機(jī)M3選與電動(dòng)機(jī)M2一樣的型號(hào)即可。（2）斷路器的作用：斷路器的作用是切斷和接通負(fù)荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴(kuò)大，保證安全運(yùn)行。而高壓斷路器要開斷1500V，電流為15002000A的電弧，這些電弧可拉長至2m仍然繼續(xù)燃燒不熄滅。故滅弧是高壓斷路器必須解決的問題。 吹弧熄弧的原理主要是冷卻電弧減弱熱游離，另一方面通過吹弧拉長電弧加強(qiáng)帶電粒子的復(fù)合和擴(kuò)散，同時(shí)把弧隙中的帶電粒子吹散，迅速恢復(fù)介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度。 斷路器選用原則；1）空開額定工作電壓大于等于線路額定電壓2）空開額定電流大于等于線路負(fù)載電流3）空開電磁脫扣器整定電流大于等于負(fù)載最大峰值電流（負(fù)載短路時(shí)電流值達(dá)到脫扣器整定值時(shí)，空開瞬時(shí)跳閘。一般D型代號(hào)的空開出廠時(shí)，電磁脫扣器整定電流值為額定電流的812倍。）也就是說短路跳閘而電機(jī)啟動(dòng)電流是可以避開的。 根據(jù)三個(gè)電動(dòng)機(jī)的額定電流，選擇斷路器QFQFQF3的型號(hào)如表 所示。并根據(jù)PLC和變壓器選擇QF4和QF5的型號(hào)。（3）熱繼電器FRFRFR3主電動(dòng)機(jī)M1的額定電流15A，F(xiàn)R1可以選用JR16，熱元件電流為20A，電流整定范圍為14~22A工作時(shí)將額定電流調(diào)整為15A。同理，F(xiàn)R2可選用JR1010型熱繼電器，熱元件電流為2A，~。FR3的型號(hào)和FR2相同。（4）微波液位儀微波液位儀原理圖如圖4所示：相距為S的發(fā)射天線和接收天線，相互構(gòu)成一定角度。波長為λ的微波從被測液面反射后進(jìn)入接受天線。接收天線接收到的微波功率將隨著被測液面的高低不同而異。接受天線接收到的功率為 式中， 為發(fā)射天線的發(fā)射功率；為發(fā)射天線的增益；為接收天線的增益；d為兩天線與被測表面間的垂直距離。當(dāng)發(fā)射功率、波長、增益均恒定時(shí)，上式可改寫為 圖4 微波液位儀原理圖式中， 為取決于發(fā)射功率、天線增益與波長的常數(shù)；為取決于天線安裝方法和安裝距離的常數(shù)。由上式可知，只要測到接收功率，就可得到被測液面的高度。（5）紅外發(fā)光二極管常用的紅外發(fā)光二極管（如SE303PH303），其外形和發(fā)光二極管LED相似，發(fā)出紅外光（ m ）。當(dāng)紅外線接收管受到紅外線的照射時(shí)，其本身的電阻很小，呈低阻值，電路導(dǎo)通。當(dāng)紅外發(fā)射頭與接收頭中間沒有物品擋住時(shí)紅外接收到紅外線照射，呈現(xiàn)低電阻，發(fā)出一個(gè)高電平信號(hào)。當(dāng)有物體經(jīng)過紅外發(fā)射與接收的中間時(shí)，由于紅外線被擋住，紅外接收管呈現(xiàn)大的阻值，電路斷開，這時(shí)紅外接收管發(fā)出一個(gè)低電平信號(hào)。當(dāng)物體過完之后又回到原來的狀態(tài)。電器元件及其型號(hào)如表1所示。表 1 電器元件明細(xì)表符 號(hào)名 稱型 號(hào)數(shù) 量M1主傳送帶電動(dòng)機(jī)Y132M—41M2灌裝裝置電動(dòng)機(jī)Y90S—41M3次品傳送帶電動(dòng)機(jī)