【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 傳感器也滿(mǎn)足冷卻裝置溫度檢測(cè)電路。設(shè) 計(jì)中對(duì)于溫度的誤差要求為正負(fù) 2 度，所以 PT100的精度選擇為 B 型完全能符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)于傳感器的探測(cè)頭大小沒(méi)有硬性的規(guī)定，所以這里確定為直徑為 4mm，長(zhǎng)度為 50mm，引線(xiàn)的長(zhǎng)度為了留有一定的余量，所以引線(xiàn)的長(zhǎng)度確定為 20xxmm，但是由于考慮到引線(xiàn)的長(zhǎng)度會(huì)影響測(cè)量的精度，造成一定的誤差，所以在傳感器的接線(xiàn)方式上采用 3 線(xiàn)制，采用三線(xiàn)式接法可消除引線(xiàn)線(xiàn)路電阻帶來(lái)的測(cè)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(shí)別的模擬量，上面所選的傳感器的接線(xiàn)方式為 3 線(xiàn)制，所以變送器必須有 3 線(xiàn)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(jì)的環(huán)境，電壓量的波動(dòng)比較大，會(huì)造成 2 次誤差，電流量比較穩(wěn)定，適合設(shè)計(jì)的要求，所以變送器選型確定為 MIKPCT300,將 PT100 的 3 根接線(xiàn)接入到 MIKPCT300的接線(xiàn)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(gè)重要接口。 A/D 轉(zhuǎn)換器將現(xiàn)實(shí)世界的模擬信號(hào)變換成數(shù)字位流以進(jìn)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(hào)在數(shù)字位流中被準(zhǔn)確地表示，并提供一個(gè)具有任何必需的數(shù)字信號(hào)處理功能的平滑接口，這一點(diǎn)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(duì)用戶(hù)而言，所有這些應(yīng)用都有著相似的要求，即以較低的價(jià)格實(shí)現(xiàn)更高的性能。 A/D 轉(zhuǎn)換器的種類(lèi)很多，如 SAR 型 A/D 轉(zhuǎn)換器、閃存型 A/D 轉(zhuǎn)換器、流水線(xiàn)型 A/D 轉(zhuǎn)換器，由于考慮到溫度是 500 度，轉(zhuǎn)換為 2 進(jìn)制為 9 位，因?yàn)?SAR 型 A/D 通常具有 10～ 16 位的分辨率。 SAR 的架構(gòu)基于一個(gè)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(chǔ)在寄存器中。一個(gè) 12 位轉(zhuǎn)換器需要 12 個(gè)時(shí)鐘周期來(lái)完成一次轉(zhuǎn)換。而且這種轉(zhuǎn)換器的優(yōu) 點(diǎn)是硅片尺寸小、功耗低且精度高。本設(shè)計(jì)的溫度為 500 度 550 度，轉(zhuǎn)換為 2 進(jìn)制為 10 位，三菱 PLC 有獨(dú)立的 AD 模塊，分辨率為 12 進(jìn)制的高精度模擬量輸入，匹配度高，而且可選的型號(hào)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(jì) 8 輸入通道相關(guān)，考慮溫度檢測(cè)電路需要 2 個(gè)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(gè)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(xiàn)圖。 因?yàn)?FX2N2AD 與 FX2N2DA 與三菱 PLC 的接線(xiàn)方式是一樣的，都是通過(guò)延伸電纜進(jìn)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(duì)應(yīng)關(guān)系，不同的溫度對(duì)應(yīng)不同的電流值，因?yàn)?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(wèn)題，將 20mA 作為 600 度對(duì)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(xiàn)方式 圖 FX2N2AD 與 PCT300 以及 PT100 的接線(xiàn)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(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 上位機(jī)監(jiān)控 上位機(jī)俗稱(chēng) PC 機(jī)，上位機(jī)監(jiān)控的作用是用來(lái)顯示系統(tǒng)的工作情況，并把這些工作情況及時(shí)的反映到屏幕上，并且要發(fā)出控制指令?！坝押谩钡钠聊划?huà)面，高效的主機(jī)處理能力，讓越來(lái)越多的工業(yè)所匹配。并且通過(guò) MCGS 軟件可以制作各種讓人滿(mǎn)意的設(shè)備工作畫(huà)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(jì)可以通過(guò) MCGS 軟件制作出符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)畫(huà)面，達(dá)到設(shè)計(jì)要求 ,最終確定上位機(jī)的型號(hào)為 IBM T61。 氣動(dòng)回路 氣動(dòng)回路是用來(lái)為蓄電池電極鑄焊提供動(dòng)作，整個(gè)設(shè)備的加工動(dòng)作離不來(lái)氣動(dòng) 回路，不同的氣動(dòng)回路會(huì)產(chǎn)生不同的動(dòng)作。本設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)氣動(dòng)需要控制自動(dòng)合閉操作門(mén)→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(gè)動(dòng)作，所以要配對(duì) 8 個(gè)氣缸和 8 個(gè)電磁閥。但是 PLC與氣缸是不能直接相連的，必須通過(guò)電磁閥來(lái)控制氣缸的行動(dòng)的方向，首先先介紹下電磁閥：在氣動(dòng)系統(tǒng)中，電磁閥是用來(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng)。 電磁閥的作用就是在控制系統(tǒng)中按照控制的要求來(lái)控制氣體的流動(dòng)方向，可以通過(guò)不同定制的電磁閥來(lái)控制一個(gè)氣體多路的運(yùn)動(dòng)方向，就如同三項(xiàng)電路中的 繼電器線(xiàn)圈的通斷，只不過(guò)是動(dòng)力源不同而已。而閥體是控制算法得以實(shí)現(xiàn)的重要設(shè)備。 但是不是所有的電磁閥都能與 PLC 進(jìn)行相連，原因是要看電磁閥的線(xiàn)包電壓等級(jí)，再看線(xiàn)包的功率，再查查 PLC 模塊的帶負(fù)載能力，如果 PLC 的帶負(fù)載能力和輸出電壓等級(jí)和電磁閥的相匹配，那用 PLC 輸出直接驅(qū)動(dòng)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(xiàn)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(jì) 10 就可以了，如果電壓等級(jí)不匹配或是 PLC 的帶負(fù)載能力不夠，那么電磁閥就不能直接與 PLC 進(jìn)行相連。 為了解決這樣的問(wèn)題可以加中間繼電器過(guò)渡一下， PLC 輸出信號(hào)控制繼電器線(xiàn)包，電磁閥的控制信號(hào)從繼電器的觸點(diǎn)上取。 具體的實(shí)現(xiàn)的方法是利用電磁閥是用來(lái)控制氣缸的， PLC 程序可以通過(guò)電磁閥線(xiàn)圈的電信號(hào)來(lái)反饋，氣缸的可以滑動(dòng)的指示燈應(yīng)該是感應(yīng)開(kāi)關(guān)，是用來(lái)感應(yīng)氣缸位置的，當(dāng)感應(yīng)到氣缸到達(dá)極限時(shí)給 PLC 信號(hào)，讓 PLC 控制下一步動(dòng)作，為了讓感應(yīng)開(kāi)關(guān)和 PLC觸點(diǎn)直連，感應(yīng)開(kāi)關(guān)必須是小功率、小電流，最終確定感應(yīng)開(kāi)關(guān)的型號(hào)為 DA93磁性開(kāi)關(guān) ，最大開(kāi)關(guān)電流為 100mA，最大容量為 10W，符合設(shè)計(jì)要求，因?yàn)橄到y(tǒng)需要 8 個(gè)氣缸，每個(gè)氣缸需要 2 個(gè)磁性開(kāi)關(guān)，所以需要配備 16 個(gè) DA93 磁性開(kāi)關(guān)，圖 為感應(yīng)開(kāi)關(guān)與 PLC 的接線(xiàn)圖。氣缸活塞有磁石，當(dāng)活塞到達(dá)感應(yīng)開(kāi)關(guān)位置 時(shí)，感應(yīng)開(kāi)關(guān)會(huì)給出反饋信號(hào)，傳到 PLC，進(jìn)而程序會(huì)繼續(xù)下一步，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 本設(shè)計(jì)中的有些氣缸需要雙向移動(dòng)，不單單定向的移動(dòng)，所以電磁閥的位數(shù)在考慮之中，本設(shè)計(jì)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(dòng)輕盈，手感好，定位準(zhǔn)確； 有效流通面積大，壓力損失?。? 有面板及底部?jī)煞N安裝形式可供選擇，面板安裝附安裝螺母 。 驅(qū)動(dòng)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(huì)產(chǎn)生前后壓差變化，從而影響流量穩(wěn)定，所以本設(shè)計(jì)中必須配備調(diào)速閥，可以選擇 AS3201F0208S 和 AS4201F0410S。通過(guò)查詢(xún)可知電磁閥功率小可以直接與 PLC 配對(duì)，通過(guò)電磁閥的通斷來(lái)傳送氣體給氣缸，達(dá)到預(yù)期的效果?？諝鈮嚎s機(jī)的選擇必須勁量的滿(mǎn)足氣缸運(yùn)動(dòng)的負(fù)載動(dòng)力，這里選擇的壓縮空氣壓力（恒壓 ），用氣量約為 立方米∕ min∕臺(tái)。壓縮氣體輸送管道：耐壓強(qiáng)度達(dá)到 Mpa 以上，無(wú)縫管管道，直徑≥φ 30mm。 如上圖 所示為氣動(dòng)回路圖，因?yàn)樵O(shè)計(jì)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(dòng) 回路，表 為圖 氣動(dòng)回路圖 P L CC O MX iD A 9 3圖 DA93 與 PLC 接線(xiàn)圖 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 氣動(dòng)回路器件明細(xì)表。 表 氣動(dòng)回路明細(xì)表 序號(hào) 符號(hào) 名稱(chēng) 型號(hào) 數(shù)量 1 Y1 門(mén)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(mén)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(lái)將鑄焊完的電極迅速冷卻下來(lái)，能快速的進(jìn)入到下次的加工工序中，提高整個(gè)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(wú)位置。熱量聚集的部位強(qiáng)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(huì)影響模具冷卻的均勻性，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)標(biāo)明入水，出水方向，模具制作時(shí)要求在模坯上標(biāo)明。 .運(yùn)水流程不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，防止造成出入水溫差過(guò)大。 (5)盡量減少冷卻水道中“死水” (不參與流動(dòng)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(jì) 12 (6)冷卻水道應(yīng)避免設(shè)在可預(yù)見(jiàn)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(dāng)水道長(zhǎng)度小于 150mm 時(shí)，邊間距大于 3mm；當(dāng)水道長(zhǎng)度大于 150mm 時(shí)，邊間距大于 5mm。 (8)冷卻水道連接時(shí) 要由“ O”型膠密封，密封應(yīng)可靠無(wú)漏水。 (9)對(duì)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(jì)所采用的冷卻裝置為哈夫模冷卻，哈夫塊上開(kāi)設(shè)冷卻水道，模坯上開(kāi)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(jìn)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(jì)，其中內(nèi)冷卻槽高于外冷卻槽，內(nèi)冷卻槽進(jìn)水管由水 泵不停抽水，使內(nèi)冷卻槽一直保持滿(mǎn)水溢出狀態(tài)。設(shè)備冷卻系統(tǒng)采用自來(lái)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(dòng)作必須通過(guò) 水流傳感器 來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)流量和φ 20mm 的水管，最終確定型號(hào)為 L20 電磁閥。用它進(jìn)行對(duì)冷卻裝置的控制，電磁閥得電之后冷卻裝置冷卻水通過(guò)，當(dāng)電磁閥失電時(shí)，冷卻水?dāng)嚅_(kāi)，額定電壓為直流 24V，所以不需要配對(duì)開(kāi)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(lái)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(dá)到 550 度左右。本設(shè)計(jì)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(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 樣，因?yàn)橐獙U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(shí)間 20min，確定電阻絲的功率為 3KW，電流為 8A。恒溫電路用來(lái)保證鉛爐工作在制定的溫度下，提高整個(gè)系統(tǒng)的效率，而且在高于溫度的情況下，自動(dòng)斷開(kāi)電源，在低于溫度的情況下，自動(dòng)打開(kāi)電源，降低功耗，對(duì)于這樣的設(shè)計(jì)要求，可以通過(guò)三相調(diào)壓電路來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，下圖 為三相調(diào)壓