【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 些自動(dòng)化生產(chǎn)線上，經(jīng)常會(huì)遇到一臺(tái)送料車在生產(chǎn)線上根據(jù)要求，多地點(diǎn)隨機(jī)卸料；或是裝料車多地點(diǎn)搜集成品。在如圖 21 所示的卸料小車，可根據(jù)要求在五個(gè)位置卸料，因此，它有三個(gè)狀態(tài)：左行（電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)）、右行（電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)）、及停車。 SQ1~SQ5 為五個(gè)停車位置的行程開(kāi)關(guān)，小車壓上時(shí)為 ON,SB1~SB5 為選擇小車停車位置的 按鈕。 6 圖 21 運(yùn)料小車示意圖 控制要求 1. 如果所按選擇小車停車位置的按鈕號(hào)與小車所壓下的行程開(kāi)關(guān)號(hào)相等時(shí)，按下起動(dòng)按鈕 SB，小車仍停車。 2. 如果所按選擇小車停車位置的按鈕號(hào)大于小車所壓下的行程開(kāi)關(guān)號(hào)時(shí)，按下起動(dòng)按鈕 SB，小車右行，直到兩者相等時(shí)停車。 3. 如果所按選擇小車停車位置的按鈕號(hào)小于小車所壓下的行程開(kāi)關(guān)號(hào)時(shí)，按下起動(dòng)按鈕 SB，小車左行，直到兩者相等時(shí)停車。 設(shè)計(jì)步驟 1. 詳細(xì)分析被控對(duì)象并提出控制要求。 詳細(xì)分析被控制對(duì)象的工藝過(guò)程及工作特點(diǎn)，鏈接被控對(duì)象機(jī)， 點(diǎn)，液等等之間的配合，提出被控對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的控制要求，確定方案。 2. 確定輸入及輸出設(shè)備。 根據(jù)控制要求，確定系統(tǒng)所需的各種輸入和輸出的設(shè)備，從而進(jìn)一步確定設(shè)備，和 I/O 點(diǎn)數(shù)。 3. 分配 I/O 點(diǎn)并設(shè)計(jì)外圍硬件線路。 應(yīng)選合理的選用 PLC 的 I/O 點(diǎn)的數(shù)量以免浪費(fèi)，但也必須留有余量。分析硬件線路圖以保證設(shè)計(jì)的合理化。 4. 程序設(shè)計(jì)。 根據(jù)程序需要，采用合理的程序，完成制定功能。 7 5. 整理技術(shù)文件。 技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書、各種功能安裝圖、電氣原件明細(xì)表等。 第 3 章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 主 電路圖 主電路：是電氣控制線路中大電流通過(guò)的部分，包括從電源到電機(jī)之間相連的電器元件；一般由組合開(kāi)關(guān)、主熔斷器、接觸器主觸點(diǎn)、熱繼電器的熱元件和電動(dòng)機(jī)等組成，其電路標(biāo)號(hào)由文字標(biāo)號(hào)和數(shù)字組成。三相交流電源引入線采用 L L L3 標(biāo)號(hào)，下圖為本設(shè)計(jì)的主電路原理圖，如圖所示 31. 該電路圖有 KM1 和 KM2 兩個(gè)開(kāi)關(guān)，通過(guò)分別接通 KM1 和 KM2 來(lái)控制小車的正反轉(zhuǎn)。假設(shè)接通 KM1 為正轉(zhuǎn)，接通 KM2 為反轉(zhuǎn)。 K M 1K M 2F UL 1 L 2 L 3Q SF RM 圖 31 主電路圖 主要硬件設(shè)備 3. PLC 的選型 在此次的運(yùn)料小車的設(shè)計(jì)中主要根據(jù)工藝要求、控制對(duì)象、設(shè)備控制要求等方面選擇合適的 PLC，以獲得最佳的性能價(jià)格比，就一個(gè)控制系統(tǒng)而言， PLC 的選型原則和考慮因素如下： 8 1. PLC 一般用于開(kāi)關(guān)量控制為主兼有模擬量控制的系統(tǒng)，尤其適合與動(dòng)作頻繁、邏輯關(guān)系復(fù)雜、程序多變的系統(tǒng)。應(yīng)用于這樣的系統(tǒng)，將會(huì)最大限度發(fā)揮技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。 2. 是否與計(jì)算機(jī)連接，是否要求構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，以及對(duì)遠(yuǎn)程站的設(shè)置要求，是否需要中斷輸入、雙機(jī)設(shè)備、位置控制、高速計(jì)數(shù)器等特殊模塊和智能模塊。 3. 開(kāi)關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)、模 擬量 I/O 點(diǎn)數(shù)、電壓等級(jí)及輸出功率、內(nèi)存容量 ,I/O 點(diǎn)數(shù)直接關(guān)系到 PLC 輸入 /輸出模塊的選擇， I/O 點(diǎn)數(shù)一般要考慮 1— 2G 的余量，特別是開(kāi)關(guān)量輸入更應(yīng)考慮多些余量；適合的電壓等級(jí)可提高 PLC 的抗干擾能力；主機(jī)用戶內(nèi)存容量的大小對(duì)設(shè)備費(fèi)用的影響不大，故建議內(nèi)存容量可選大一些。 4. 其他考慮因素選擇 PLC 還要對(duì)其外型、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、設(shè)置條件、價(jià)格、技術(shù)服務(wù)、應(yīng)用業(yè)績(jī)等多項(xiàng)指標(biāo)綜合分析比較，然后才能確定理想的 PLC 產(chǎn)品。 5. 綜合以上的參考和計(jì)算需要，最終選擇西門子 S7200 系列的 PLC，此 PLC 在各方面 都能達(dá)到要求而且性價(jià)比比較高。 3. 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式分類：三相籠型異步電動(dòng)機(jī)和三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以下幾個(gè)方面選擇： 1. 功率的選擇 要為某一生產(chǎn)機(jī)械選配一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，首先考慮電動(dòng)機(jī)的功率需要選擇多大，合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。 在本次設(shè)計(jì)中運(yùn)料小車裝滿料重 500kg，小車的車輪半徑 ，小車與軌道之間的摩擦系數(shù)μ =，假設(shè)在啟動(dòng)階段加速時(shí)的加速度為，則勻速行駛的滾動(dòng)摩擦力矩 T=500kg 2. 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的選擇 因?yàn)橛玫氖侨嘟涣麟娫矗诮涣麟妱?dòng)機(jī)中，三相籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、維護(hù)方便、工作可靠、價(jià)格低廉；主要的弊端是調(diào)速困難，功率因數(shù)比較低，啟動(dòng)性能比較差，由于送料小車要求的機(jī)械特性比較硬而且沒(méi)有特殊的調(diào)速要求，所以可以采用籠型電動(dòng)機(jī)。 9 3. 結(jié)構(gòu)形式的選擇 生產(chǎn)機(jī)械的種類繁多，它們的工作環(huán)境也不盡相同。因此，有必要要保證在不同環(huán)境中能安全的可靠運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)常有下列幾種結(jié)構(gòu)型式： （ 1）開(kāi)啟式 在構(gòu)造上無(wú)特殊防護(hù)裝置，運(yùn)用于干燥、無(wú)塵 場(chǎng)所。通風(fēng)好。 （ 2）防護(hù)式 在機(jī)殼或端蓋下面有通風(fēng)罩，以防止雜物掉進(jìn)去。 （ 3）封閉式 封閉式電動(dòng)機(jī)外殼嚴(yán)密封閉，電動(dòng)機(jī)靠風(fēng)扇冷卻，并且在外殼帶有散熱片。使用在灰塵多、潮濕、鹽堿、腐蝕性強(qiáng)的場(chǎng)所。 （ 4）防暴式 整個(gè)電機(jī)嚴(yán)密的封閉，多用于礦井中。 綜上所述，運(yùn)料小車所處的環(huán)境而選擇封閉式的電動(dòng)機(jī)。 4. 電動(dòng)機(jī)電壓的選擇 Y 系列的電動(dòng)機(jī)的額定電壓只有 380V 一個(gè)等級(jí)。 5. 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定的。通常情況下轉(zhuǎn)速不低于 500r/min，異步電動(dòng)機(jī)通常采用 4 個(gè)極的，則 同步轉(zhuǎn)速 n o =1500r/min 的。見(jiàn)表 21 所示。 表 21 運(yùn)料小車電動(dòng)機(jī)的參數(shù) 符號(hào) 名稱 型號(hào) 規(guī)格 臺(tái)數(shù) M 三相異步電動(dòng)機(jī) Y160M12 功率 kw 額定電流 A 轉(zhuǎn)速 2930r/min 重量 68 kg 1 I/O 接線圖 S7200PLC 系列 CPU 提供一定數(shù)量的主機(jī)數(shù)量 I/O 點(diǎn)，當(dāng)主機(jī)點(diǎn)不夠或者處理的信息是模擬時(shí)，就必須使用寬展的接口塊。 S7200PLC 的接口模塊有數(shù)量模塊、模擬量模塊和智能模塊等 。 CPU 模塊采用整體式結(jié)構(gòu)， 10 它的體積小、價(jià)格低， CPU 模 塊、 I/O 模塊和電源裝在一個(gè)箱形機(jī)殼內(nèi)，前蓋下面有模式選擇開(kāi)關(guān)、模擬量電位器和擴(kuò)展模塊連接器。 I/O 模塊中輸入 8 點(diǎn)，輸出 10 點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高速輸入輸出響應(yīng)，內(nèi)部具有高速計(jì)數(shù)和中斷處理功能。 PLC 的輸入輸出端子均接到相應(yīng)的接線端子排，輸入輸出信號(hào)通過(guò)這些接線端子排可由其它地方直接引入，這些接線端子排的布置與 PLC 的輸入輸出端子以及電源端、接地端和公共端的實(shí)際位置一一對(duì)應(yīng)。I/O 模塊接口將輸入輸出信號(hào)引入到控制臺(tái)上。 PLC外部硬件接線圖如圖 32所示。 Q O . 0Q 0 . 1K M 2K M 1I 1 . 2I 1 . 3I 1 . 4I 1 . 5I 1 . 6I 0 . 0I 0 . 1I 0 . 5I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 11 LS 7 2 0 0 C NC P U 2 2 62 2 0 v2 L1 M2 MS B 6S B 7S B 1S B 2S B 3S B 4S B 5S Q 1S Q 2S Q 3S Q 4S Q 52 4 VF U 圖 32 I/O 接線圖 I/O 地址分配 數(shù)字量輸入模塊的每一個(gè)輸入點(diǎn)可接一個(gè)來(lái)自用戶設(shè)備的離散信號(hào)（ ON/OFF），典型的輸入設(shè)備有：按鈕、限位開(kāi)關(guān)、選擇開(kāi)關(guān)、繼電器接觸點(diǎn)等。每個(gè)輸入點(diǎn)與一個(gè)且僅一個(gè)輸入相連，通過(guò)輸入接口電路現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)信號(hào)變成 CPU 能接受的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 數(shù)字量輸出模塊的每一個(gè)輸出點(diǎn)能控制一個(gè)用戶的離散（ ON/OFF）負(fù)載。典型的負(fù)載包括：繼電器線圈、接觸器線圈、電磁閥 線圈、指示燈等。每一個(gè)輸出點(diǎn)與一個(gè)且僅與一個(gè)輸出電路相連，通過(guò)輸出電路把 CPU 運(yùn)算 11 處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種大功率開(kāi)關(guān)信號(hào)。 輸入和輸出設(shè)備 I/O 點(diǎn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表 32 所示。 表 32 PLC 的 I/0 分配表 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 啟動(dòng)按鈕 SB6 接觸器線圈KM1 停止按鈕 SB7 1