【文章內(nèi)容簡介】 電氣控制系統(tǒng)。 具體要求如下： 該控制系統(tǒng)應(yīng)能使產(chǎn)品傳送與分揀自動生產(chǎn)線具有全線全自動和單機(jī)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(yīng)能完成對產(chǎn)品的抓取 → 提升 → 旋轉(zhuǎn) → 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(chǎn)品的分揀的控制要求；應(yīng)具有啟動、預(yù)停、緊急停止、緊急后退和計(jì)數(shù)功能。并對拖動控制線路具有短路保護(hù)、過載保護(hù)、失壓保護(hù)功能。 第三章 硬件設(shè)計(jì) 167。 PLC 基本結(jié)構(gòu)和工作原理 目前，可編程序控制器的產(chǎn)品很多，不同廠家生產(chǎn)的 PLC以及同一廠家生產(chǎn)的不同型號的 PLC，其結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，其功能的實(shí)現(xiàn)不僅 基于硬件的作用，更要靠軟件的支持。實(shí)際上可編程序控制器就是一種新型的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。 PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框 6 如圖所示： 圖 31 PLC 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 167。 設(shè)備選型 167。 氣動裝置選型 氣源選擇 FB— ，該空氣壓縮機(jī)具有噪音低、性能穩(wěn)定、工作安全可靠的特點(diǎn) ，適合于材料分揀系統(tǒng)的要求。它的技術(shù)參數(shù)如下： 圖 31 靜音空氣壓縮機(jī) 表 31 FB— 7 功率 KW 壓力 MPa 排氣量L/min 轉(zhuǎn)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(dǎo)式電磁換向閥。采用它的優(yōu)點(diǎn)：（ 1）外漏堵絕，內(nèi)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(nèi)置電源，內(nèi)置電源通過將 220伏轉(zhuǎn)化為 24伏電壓而來。它的技術(shù)參數(shù)如下表： 表 32 SANWO— SVK0120先導(dǎo)式電磁換向閥 接電方式 （ G）出線式 標(biāo)準(zhǔn)電源 交流： 110v,220v（ 50hz） 直流： 24V 絕緣及保護(hù) 額定電壓的 10%~+10% 功率 交流 啟動： 持續(xù)： 直流 圖 32 先導(dǎo)式電磁換向閥 167。 傳感器的選型 氣缸回位限位開關(guān)、氣缸動作限位開關(guān)都選用 D— C73型號的磁感應(yīng)開關(guān)，控制功率高、作用距離大、結(jié)構(gòu)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(jìn)行自動檢測、定位、保護(hù)等。 它的技術(shù)參數(shù)如下： 表 33磁感應(yīng)開關(guān) 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(dāng)傳感器感應(yīng)到有材料通過時，輸出一個信號，這個信號通過 PLC實(shí)現(xiàn)對先導(dǎo)式電磁換向閥 的控制，先導(dǎo)式電磁換向閥又控制相對應(yīng)的氣缸 來彈出材料到導(dǎo)料軌道。 每個氣缸上都有兩個磁感應(yīng)開關(guān)，它們是有開關(guān)量輸入輸出的傳感器。分別作為氣缸回位限位開關(guān)、氣缸動作限位開關(guān)。磁感應(yīng)開關(guān)是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，接通電源后，在傳感器的感應(yīng)面將產(chǎn)生一個交變磁場，當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時，金屬中則產(chǎn)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(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。當(dāng)氣缸動作時動作限位開關(guān)斷開，氣缸快速彈出，此時先導(dǎo)式電磁閥復(fù)位，當(dāng)氣壓太大時而氣缸沒有復(fù)位時氣缸復(fù)位限位開關(guān)感應(yīng)動作從而關(guān)閉先導(dǎo)式電磁閥從而起到保護(hù)氣缸的作用。導(dǎo)料軌道主要作用是當(dāng)氣缸推出材料時導(dǎo)出材料。轉(zhuǎn)接板上有相對應(yīng)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(jìn)一步控制。 電感式接近開關(guān)屬于有開關(guān)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(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。由此，可識別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。本系統(tǒng)用該器件來檢測鐵質(zhì)材料。 圖 32 電感式接近開關(guān) 9 電容傳感器也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種接近式開關(guān)。它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個極板 ,而另一個極板是待測物體的本身。當(dāng)物體移向接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)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(guān)的接通和關(guān)斷。本裝置中電容傳感器是用于檢測鋁質(zhì)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(dǎo)式電磁換向閥、單向感應(yīng)電動機(jī)、氣缸位置傳感器的信號，根據(jù)要求分別控制輸送帶電機(jī)和各電磁閥動作。內(nèi)置電源可以將 220交流電轉(zhuǎn)換成 24 伏的直流電供給各個傳感器與氣閥以及轉(zhuǎn)接板上的各個指示燈，同時也為單向感應(yīng)電動機(jī)提供穩(wěn)定的 220伏電壓。 本 系統(tǒng)共設(shè)置了三個檢測材料的傳感器，同時預(yù)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(jù)自己的需求選擇相應(yīng)的傳感器安裝即可。 167。 電動機(jī)與內(nèi)置電源的選型 電機(jī)選擇 MRJ220A伺服 電動機(jī)，它具有功率效率高、功率消耗低、更低的噪聲以及在應(yīng)用中更易控制的優(yōu)點(diǎn)。型號為 MRJ220A ，技術(shù)參數(shù)如下： 10 圖 35 伺服電動機(jī) 表 34 MRJ220A 伺服 電動機(jī) 功率 W 電壓 V 頻率 HZ 電流 A 極數(shù) P 啟動轉(zhuǎn)矩 mN\.M() 額定轉(zhuǎn)矩 mN\.M() 額定 轉(zhuǎn)速 R/mim 電容 μF/VAC 6 220 0 4 39(400) 47 1380 1/450 內(nèi)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(diǎn)。 技術(shù)參數(shù)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(jī)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(shù)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(zhì)的不同而設(shè)計(jì)的材料分揀系統(tǒng)，主要是實(shí)現(xiàn)對鐵 質(zhì)、鋁質(zhì)、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(guān)，系統(tǒng)進(jìn)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(yùn)行。如果下料傳感器沒有 13 感應(yīng)到材料，傳送帶不運(yùn)行。 (3)當(dāng)鐵檢測傳感器檢測到鐵質(zhì)材料時，鐵出料氣缸將待測物體推下。 (4) 當(dāng)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(dāng)鋁檢測傳感器檢測到鋁質(zhì)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(dāng)料槽無材料時，傳送帶須繼續(xù)運(yùn)行一個行程后自動停機(jī) 。 167。 PLC 的選型 1 .根據(jù)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(guān)量。輸出信號有 8個，其中一個控制電動機(jī)，剩下的控制氣閥，也都是開關(guān)量 。 根據(jù)分揀系統(tǒng)的需要配置出 I/O對應(yīng)功能， 36列表如下 表 36 分揀單元裝置側(cè)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(shè)備符號 信號線 端子號 設(shè)備符號 信號線 2 DECO 旋轉(zhuǎn)編碼器 A相 2 1Y 推桿 1電磁閥 3 旋轉(zhuǎn)編碼器 B相 3 2Y 推桿 2電磁閥 4 旋轉(zhuǎn)編碼器 Z相 4 3Y 推桿 3電磁閥 5 SC1 進(jìn)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(diǎn)輸入和 16 點(diǎn)繼電器輸出。由于工作任務(wù)中規(guī)定電動機(jī)的運(yùn)行 頻率固定為 30Hz，可以只連接一