【文章內容簡介】 電氣控制系統(tǒng)。 具體要求如下： 該控制系統(tǒng)應能使產品傳送與分揀自動生產線具有全線全自動和單機手動兩四種工作方式，且能 使各種工作方式不相互發(fā)生沖突；應能完成對產品的抓取 → 提升 → 旋轉 → 退回 →放下的循環(huán)動作的控制要求，并能完成對混雜在一起的三種高矮不同產品的分揀的控制要求；應具有啟動、預停、緊急停止、緊急后退和計數功能。并對拖動控制線路具有短路保護、過載保護、失壓保護功能。 第三章 硬件設計 167。 PLC 基本結構和工作原理 目前，可編程序控制器的產品很多，不同廠家生產的 PLC以及同一廠家生產的不同型號的 PLC，其結構各不相同，但就其基本組成和基本工作原理而言，是大致相同的。它們都是以微處理器為核心的結構，其功能的實現不僅 基于硬件的作用，更要靠軟件的支持。實際上可編程序控制器就是一種新型的工業(yè)控制計算機。 PLC硬件系統(tǒng)的基本結構框 6 如圖所示： 圖 31 PLC 硬件系統(tǒng)結構框圖 167。 設備選型 167。 氣動裝置選型 氣源選擇 FB— ，該空氣壓縮機具有噪音低、性能穩(wěn)定、工作安全可靠的特點 ，適合于材料分揀系統(tǒng)的要求。它的技術參數如下： 圖 31 靜音空氣壓縮機 表 31 FB— 7 功率 KW 壓力 MPa 排氣量L/min 轉速 噪音 dB(A) 儲氣罐容積 L 重量 Kg 外形尺寸 cm 48 2800 45 15 32 40x40x58 氣閥選用 SANWO（三和） — SVK0120型號的先導式電磁換向閥。采用它的優(yōu)點：（ 1）外漏堵絕，內漏易控，使用安全。（ 2）系統(tǒng)簡單，便接電腦，價格低廉。（ 3）動作快遞，功率微小，外形輕巧。該電磁閥的線圈為 DC24伏， 圈，電源來自分揀系統(tǒng)的內置電源，內置電源通過將 220伏轉化為 24伏電壓而來。它的技術參數如下表： 表 32 SANWO— SVK0120先導式電磁換向閥 接電方式 （ G）出線式 標準電源 交流： 110v,220v（ 50hz） 直流： 24V 絕緣及保護 額定電壓的 10%~+10% 功率 交流 啟動： 持續(xù)： 直流 圖 32 先導式電磁換向閥 167。 傳感器的選型 氣缸回位限位開關、氣缸動作限位開關都選用 D— C73型號的磁感應開關，控制功率高、作用距離大、結構簡單、成本低、工作穩(wěn)定可靠、壽命長。適合用于自動控制系統(tǒng)中，進行自動檢測、定位、保護等。 它的技術參數如下： 表 33磁感應開關 8 額定電壓 DC24V AC110V 額定電流 DC： 5~40mA AC: 5~20mA 而震程度 10~50HZ 使用溫度 0~60攝氏度 當傳感器感應到有材料通過時，輸出一個信號，這個信號通過 PLC實現對先導式電磁換向閥 的控制，先導式電磁換向閥又控制相對應的氣缸 來彈出材料到導料軌道。 每個氣缸上都有兩個磁感應開關，它們是有開關量輸入輸出的傳感器。分別作為氣缸回位限位開關、氣缸動作限位開關。磁感應開關是一種屬于金屬感應的線性器件，接通電源后，在傳感器的感應面將產生一個交變磁場，當金屬物體接近此感應面時，金屬中則產生渦流而吸取了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減，然后根據衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。當氣缸動作時動作限位開關斷開，氣缸快速彈出，此時先導式電磁閥復位，當氣壓太大時而氣缸沒有復位時氣缸復位限位開關感應動作從而關閉先導式電磁閥從而起到保護氣缸的作用。導料軌道主要作用是當氣缸推出材料時導出材料。轉接板上有相對應的指示燈，用于指示各個輸入輸出信號的指示以便于我們進一步控制。 電感式接近開關屬于有開關量輸出的位置傳感器，用來檢測金屬物體。它由 LC 高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產生電磁場的振蕩感應頭時，使物體內部產生渦流。這個渦流反作用于接近開關，使接近開關振蕩能力衰減，內部電路的參數發(fā)生變化。由此，可識別出有無金屬物體接近，進而控制開關的通或斷。本系統(tǒng)用該器件來檢測鐵質材料。 圖 32 電感式接近開關 9 電容傳感器也屬于具有開關量輸出的位置傳感器，是一種接近式開關。它的測量頭通常是構成電容器的一個極板 ,而另一個極板是待測物體的本身。當物體移向接近開關時，物體和接近開關的介電常數發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。由此，便可控制開關的接通和關斷。本裝置中電容傳感器是用于檢測鋁質材料。 圖 34 電容傳感器 控制器采用三菱 FX2N32MR型 PLC。它接受料槽光電傳感器、各材料傳感器、先導式電磁換向閥、單向感應電動機、氣缸位置傳感器的信號，根據要求分別控制輸送帶電機和各電磁閥動作。內置電源可以將 220交流電轉換成 24 伏的直流電供給各個傳感器與氣閥以及轉接板上的各個指示燈，同時也為單向感應電動機提供穩(wěn)定的 220伏電壓。 本 系統(tǒng)共設置了三個檢測材料的傳感器，同時預留了一個空余的氣閥與氣缸用來添加其它的傳感器。用戶可以根據自己的需求選擇相應的傳感器安裝即可。 167。 電動機與內置電源的選型 電機選擇 MRJ220A伺服 電動機，它具有功率效率高、功率消耗低、更低的噪聲以及在應用中更易控制的優(yōu)點。型號為 MRJ220A ，技術參數如下： 10 圖 35 伺服電動機 表 34 MRJ220A 伺服 電動機 功率 W 電壓 V 頻率 HZ 電流 A 極數 P 啟動轉矩 mN\.M() 額定轉矩 mN\.M() 額定 轉速 R/mim 電容 μF/VAC 6 220 0 4 39(400) 47 1380 1/450 內置電源為 DADONG MD3534型號的電源，具有易散熱，工作性能穩(wěn)定的特點。 技術參數如下： 表 35 DADONG MD35— 34 型號的電源 輸入電壓 AC220伏 177。 15% 輸出電壓 DC24伏 11 167。 分揀與存儲單元聯(lián)系 西門子 MM420（ MICROMASTER420） 是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列。 該系列有多種型號，從單相電源電壓，額定功 率 120W 到三相電源電壓，額定功率 11KW 可供用戶選用。 YL335A選用的 MM420訂貨號為 6SE64202UD175AA1， 額定 參數為： 電源電壓： 380V～ 480V，三相交流 額定輸出功率： 額定輸入電流： 額定輸出電流： 外形尺寸： A型 操作面板：基本操作板（ BOP） MM420變頻器 方框圖如圖 36所示。 12 圖 36 MM420 變頻器方框圖 167。 材料分揀系統(tǒng)的整個工作過程 本課題是基于區(qū)分材料的材質的不同而設計的材料分揀系統(tǒng)，主要是實現對鐵 質、鋁質、不同顏色的材料的自動分揀。具體控制過程為 :(1)接通電源，按下啟動開關，系統(tǒng)進入啟動狀態(tài)。 (2)系統(tǒng)啟動后，下料傳感器 (光電傳感裝置 )檢測到料槽有材料，每隔 2秒出料氣缸動作一次，將待測材料推到傳送帶上，待測物體開始在傳送帶上運行。如果下料傳感器沒有 13 感應到材料，傳送帶不運行。 (3)當鐵檢測傳感器檢測到鐵質材料時，鐵出料氣缸將待測物體推下。 (4) 當顏色檢測傳感器檢測到材料為黃色或者綠色時，顏色出料氣缸動作將被檢測到的材料推下。 (5)當鋁檢測傳感器檢測到鋁質材料時，鋁出料氣缸動作將待測物體推下。(6)剩余紅色非金屬材料落到傳送帶后方。 (7)當料槽無材料時，傳送帶須繼續(xù)運行一個行程后自動停機 。 167。 PLC 的選型 1 .根據材料分揀系統(tǒng)的工作過程由可知，系統(tǒng)的控制有輸入信號 13個，均為開關量。輸出信號有 8個，其中一個控制電動機，剩下的控制氣閥，也都是開關量 。 根據分揀系統(tǒng)的需要配置出 I/O對應功能， 36列表如下 表 36 分揀單元裝置側的接線端口信號端子的分配 輸入端口中間層 輸出端口中間層 端子號 設備符號 信號線 端子號 設備符號 信號線 2 DECO 旋轉編碼器 A相 2 1Y 推桿 1電磁閥 3 旋轉編碼器 B相 3 2Y 推桿 2電磁閥 4 旋轉編碼器 Z相 4 3Y 推桿 3電磁閥 5 SC1 進料口工件檢測 6 SC2 電感式傳感器 7 SC3 光纖傳感器 1 8 SC4 光纖傳感器 2 9 1B 推桿 1推出到位 10 2B 推桿 2推出到位 11 3B 推桿 3推出到位 PLC 選用三菱 FX2N32MR 主單元，共 16點輸入和 16 點繼電器輸出。由于工作任務中規(guī)定電動機的運行 頻率固定為 30Hz，可以只連接一