【正文】 由 以下部件構(gòu)成： 它是對箱體的夾緊機(jī)構(gòu)，內(nèi)有加熱絲。 滾輪。 實(shí)現(xiàn)發(fā)泡模具的起降。 (2) 輸送小車 當(dāng)發(fā)泡 機(jī)有入 箱 信號 請求時，輸送小車從拼裝生 產(chǎn) 線上接一臺箱體，然后送入空的發(fā)泡機(jī)中；當(dāng)發(fā)泡機(jī)有出箱請求時，輸送小車前往該工位把箱體拉出送到裝配生產(chǎn)線上。 (3) 注射槍頭 注射槍頭是對要發(fā)泡的箱體注射發(fā)泡劑，它主要由槍頭入管路、槍頭及相應(yīng)的電磁四工位冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計 3 機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。 冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)工藝流程 共有四臺冰箱箱體發(fā)泡機(jī)，每臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制方法完全相同。發(fā)泡機(jī) 主 有由夾具和輸送輥道組成，箱體后背朝下平躺著進(jìn)入發(fā)泡機(jī)。 注射槍頭為懸掛輸送機(jī)構(gòu)，平行安放在四臺發(fā)泡機(jī)的上前方，槍頭入管路由電機(jī)和旋轉(zhuǎn)編碼器來帶動控制，當(dāng)有箱體要料時，通過計算行程，準(zhǔn)確地停在該發(fā)泡機(jī)的上方，并下移，然后再水平快速移動，槍頭準(zhǔn)確插入箱體注射空中，打開兩種混料閥門，通過延時，關(guān)閉閥門，退出槍頭，槍頭上行后，繼續(xù)判斷是否有箱體要料，否則返回原位等待。 當(dāng)箱體注料 完畢后，模具開始加熱一定時間，時間到，即箱體和夾具由傾斜位回到水平位，松開夾具，發(fā)出出箱信號，待小車有空時來接箱，小車把箱體接出，運(yùn)行到裝配生產(chǎn)線上去。 （ 2）發(fā)泡機(jī)能正確發(fā)出入箱、出箱和注劑請求信號。 （ 4）輸送小車響應(yīng)入箱請求信號優(yōu)先，當(dāng)處理完入箱事件后才去處理出箱。 （ 6）注射槍頭能自動判斷運(yùn)行方向，并能準(zhǔn)確停止在相應(yīng)工位處。 （ 8）不能有箱體注料沖突或進(jìn)出箱沖空發(fā)生。 （ 9）系統(tǒng)運(yùn)行中具有相應(yīng)的指示信號。 (1) 輸送小車 輸送小車在運(yùn)行中要根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍的需求，需要進(jìn)行調(diào)速，采用變頻器可方便地實(shí)現(xiàn)小車的快慢速運(yùn)行。 (2) 注射槍頭 槍頭的快慢速控制同小車相同，均采用變頻器控制。 (3) 發(fā)泡機(jī) 各工位發(fā)泡機(jī)是固定不動的部分， PLC 通過控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成它的 控制過程。 控制結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)控制要求， PLC 接收現(xiàn)場的各種開關(guān)和傳感器等發(fā)出的信號進(jìn)行處理，然后輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。 圖 2 系統(tǒng) 控制結(jié)結(jié)構(gòu)圖 4 箱體發(fā)泡電氣控制系統(tǒng) 設(shè)計 系統(tǒng)主電路設(shè)計 該電路主要對電機(jī)部分進(jìn)行設(shè)計。系統(tǒng)電氣原理圖如 圖 3 所示。為了提高變頻器的效率和減少高次諧波對變頻器的影響，在變頻器的入線端裝設(shè)有電抗器，線路中增加低壓斷路器對變頻器進(jìn)行過載、短路、欠壓等保護(hù)。 PLC 選型及接線圖 PLC 的選型 可編程控制器是整個控制系統(tǒng)的核心部件，正確、合理的選擇機(jī)型對于保證整個系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。 對于工藝過程比較固定，環(huán)境條件較好 (維修量小 )的場合，選用整體式結(jié)構(gòu) PLC 比較合適，其他情況選用模塊式結(jié)構(gòu) PLC 比較合適。 (1) PLC 的機(jī)型選擇 本 研究課題主要 以開關(guān)量控制為主 ，結(jié)合學(xué)校的實(shí)驗條件同時根據(jù) PLC市場的應(yīng)用情況，選擇德國 SIEMENS公司在 20世紀(jì)末推出的 SIMATIC S7300系列 PLC。 同時 S7300系列 PLC是模塊式結(jié)構(gòu)，各種模板 如 CPU模板、信號模板 SM、功能模板 FM、通信模板 CP、電源模板 PS等及人機(jī)界面（ HMI），可以根據(jù)控制要求進(jìn)行廣泛的組合和擴(kuò)展。一般說來，用戶程序存儲器的內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、開關(guān)量 I/O 總數(shù)、模擬量 I/O 點(diǎn)數(shù)及設(shè)計者的編程水平有關(guān)。此外還有各種按鈕及信號指示等。 表 1 I/O 點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計表 輸入點(diǎn)數(shù) 輸出點(diǎn)數(shù) 行程開關(guān) 17 電機(jī)接觸器線圈 10 按鈕 13 電磁閥線圈 21 光電傳感器 2 加熱絲 4 選擇開關(guān) 3 連變頻器、信號指示 25 合計 35 合計 60 本系統(tǒng)只考慮開關(guān)量控制， 根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計表可估算出所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)： 內(nèi)存字?jǐn)?shù) =開關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù) 10 =95 10=950 在此基礎(chǔ)上要考慮系統(tǒng)功能的增加、規(guī)模的擴(kuò)大及編寫程序的長短等，要留有足夠大內(nèi)存空間。 系統(tǒng)配置如表 2 所示。 圖 4 輸入模板接線圖 輸出模板接線圖如圖 5所示。模塊化、無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、易于 實(shí)現(xiàn)分布式的配置以及易于掌握等特點(diǎn)，使得 S7300 成為一種既經(jīng)濟(jì)又切合實(shí)際的解決方案。循環(huán)周期短、處理速度高 產(chǎn)品設(shè)計緊湊、可用于空間有限的場合 有不同檔次的 CPU、各種各樣的功能 無需電池備份，免維護(hù) STEP 7 包 含了自動化項目中從項目的啟動、實(shí)施到測試以及服務(wù)，每一階段所需的全部功能。 SIMATIC管理器，用于集中管理所有工具以及自動化項目數(shù)據(jù) 符號編程器，用于管理全局變量 硬件診斷，用于診斷自動化系統(tǒng)的組態(tài) 采用變頻器 對交流電動機(jī)實(shí)施矢量控制，可以得到基本 轉(zhuǎn)速以下的恒轉(zhuǎn)矩特性。 MM440變頻器是一種集多種功能于一體的變頻器，其恒定轉(zhuǎn)矩控制方式的額定功率范圍為 120W～ 200KW，可變轉(zhuǎn)矩控制方式的額定功率可達(dá) 250KW，它適用于電動機(jī)需要調(diào)速的場合。 四工位冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計 11 變頻器容量的選擇 變頻器 的 容量可從 以下 三個角度表述 ： 額定電流、可用電動機(jī)功率和額定容量。選擇變頻器時，只有變頻器的額定電流是一個反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量。 由于 變頻器供給電動機(jī)的是脈動電流，電動機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下，用變頻器供電與用工頻電網(wǎng)供電相比電流要大，所以選擇變頻器電流或功率要比電動 機(jī)電流或功率大一個等 級。 變頻器參數(shù)設(shè)置 (1) 輸送小車 變頻器參數(shù)設(shè)置 輸送小車采用兩段速控制：快速運(yùn)行頻率為 50Hz，慢速運(yùn)行頻率為 30Hz。 表 2 變頻器數(shù)字輸入及對應(yīng) PLC 輸出變量約定表 變頻器端口 對應(yīng) PLC輸出點(diǎn) 對應(yīng)參數(shù) 說明 5 P0701 固定 頻率 1 6 P0702 固定頻率 2 7 P0703 正向運(yùn)行 8 P0704 反向運(yùn)行 輸送小車實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速 控制接線圖如圖 6 所示。 ● 電動機(jī)參數(shù)設(shè)置 為了使電動機(jī)與變頻器相匹配，需設(shè)置電動機(jī)參數(shù)。電動機(jī)參數(shù)設(shè)置如表 3 所示。 表 4 固定頻率控制參數(shù)表 參數(shù)號 出廠缺省值 設(shè)置值 說明 P0003 1 1 用戶訪問級為標(biāo)準(zhǔn)級 P0004 0 7 參數(shù)過濾，命令和數(shù)字 I/O P0700 2 2 命令源選擇“由端子排輸入” P1080 0 0 電動機(jī)運(yùn)行的最低頻率（ Hz） P1082 50 50 電動機(jī)運(yùn)行的最高頻率（ Hz） P1120 10 1 上升時間（ S） P1121 10 1 下降時間（ S） P0003 1 2 用戶訪問級為擴(kuò)展級 P0004 0 7 參數(shù)過濾，命令和數(shù)字 I/O P0701 1 15 數(shù)字輸入 1的功能，選擇固定頻率 P0702 1 15 數(shù)字輸入 2的功能，選擇固定頻率 P0703 1 1 數(shù)字輸入 3的功能，正轉(zhuǎn) P0704 1 12 數(shù)字輸入 4的功能，反轉(zhuǎn) 四工位冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計 13 續(xù)表 4 參數(shù)號 出廠缺省值 設(shè)置值 說明 P0003 1 1 用戶訪問級為標(biāo)準(zhǔn)級 P0004 0 10 參數(shù)過濾，設(shè)定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器 P1000 2 3 選擇固定頻率設(shè)定值 P0003 1 2 用戶訪問級為擴(kuò)展級 P0004 0 10 參數(shù)過濾，設(shè)定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器 P1001 0 50 固定頻率 1（ Hz） P1002 5 30 固定頻率 2（ Hz） (4) 注射槍頭變頻器參數(shù)設(shè)置 注射槍頭與輸送小車一樣采用兩段速控制：快速運(yùn)行頻率為 50Hz，慢速運(yùn)行頻率為30Hz。 表 5 變頻器數(shù)字輸入及對應(yīng) PLC 輸出變量約定表 變頻器端口 對應(yīng) PLC輸出點(diǎn) 對應(yīng)參數(shù) 說明 5 P0701 固定頻率 1 6 P0702 固定頻率 2 7 P0703 正向運(yùn)行 8 P0704 反向運(yùn)行 注射槍頭實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速控制接線圖如圖 7 所示。 四工位冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計 14 旋轉(zhuǎn)編碼器 工 作原理及應(yīng)用 旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理 增量式 旋轉(zhuǎn)編碼器是一種集光、機(jī)、電于一體的角度檢測裝置，由安裝在轉(zhuǎn)軸上的光柵碼盤和光電檢測裝置組成。 光柵碼盤 是在一個碼道上開出三條碼道，由內(nèi)向外分別為 A、 B、 Z，如圖 8 所示。 的電信號 第三條碼道 。在碼盤的兩側(cè)分別安裝光源和光敏元件 輸出，碼盤上有多少縫隙，就會有多少個脈沖輸出，將這些脈沖整形后，輸出的脈沖信號如圖 9 所示。從而可方便 地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而 Z 相為每轉(zhuǎn)一個脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。 四工位冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計 15 該編碼器具有以下主要特點(diǎn)： 實(shí)現(xiàn)徑向 30N、推力向 20N。 導(dǎo)線斜式引出方式。 技術(shù)參數(shù)如下： 消耗電流： 80mA 以下 輸出狀態(tài)： PNP 集電極開路輸出 連接器如圖 11 所示。 表 6 X2 連接器 端子分配 編號 名 稱 計數(shù)模式下含義 編號 名 稱 計數(shù)模式下含義 1 1L+ 輸入的 24V電源 21 2L+ 輸 出 的 24V電源 2 DI+ 通道 0：軌跡 A/脈沖 22 DO+ 通道 0：輸出 3 DI+ 通道 0：軌跡 B/方向 23 DO+ 通道 1：輸出 4 DI+ 通道 0：硬件門 24 DO+ 通道 2：輸出 5 DI+ 通道 1：軌跡 A/脈沖 25 DO+ 通道 3：輸出 6 DI+ 通道 1：軌跡 B/方向 26 DO+ 未使用 7 DI+ 通道 1：硬件門 27 DO+ 未使用 8 DI+ 通道 2：軌跡 A/脈沖 28 DO+ 未使用 9 DI+ 通道 2：軌跡 B/方向 29 DO+ 未使用 10 — 未使用 30 2M 外殼接地 11 — 未使用 31 3L+ 輸 處 的 24V電源 12 DI+ 通道 2：硬件門 32 DO+ 未使用 13 DI+ 通道 3：軌跡 A/脈沖 33 DO+ 未使用 14 DI+ 通道 3：軌跡 B/方向 34 DO+ 未使用 15 DI+ 通道 3：硬件門 35 DO+ 未使用 16 DI+ 通道 0：鎖存器 36 DO+ 未使用 17 DI+ 通道 1：鎖存器 37 DO+ 未使用 18 DI+ 通道 2：鎖存器 38 DO+ 未使用 19 DI+ 通道 3：鎖存器 39 DO+ 未使用 20 1M 外殼接地 40 3M 外殼接地 E6B2CWZ5B 型編碼器與 CPU314C2DP 的連接如 圖 12 所示。 冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線程序主要由輸送小車、注射槍頭和發(fā)泡機(jī)等三部分組成。 控制系統(tǒng)資源配置 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，共需數(shù)字量輸入點(diǎn) 35 個，輸出點(diǎn) 60 個。 圖 13 系統(tǒng)的硬件組態(tài) 四工位冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計 18 輸入模塊的地址分配表見表 7。 表 8 輸出模塊的地址分配表 序號 編號 設(shè)備 說明 序號 編號 設(shè)備 說明 1 變頻器 5端 小車快速 31 YV9 1升電磁閥 2 變頻器 6端 小車慢速 32 YV10 1降電磁閥 3 變頻器 7端 小車右行 33 YV11 2升電磁閥 4 變頻器 8端 小車左行 34 YV12 2降電磁閥 5 變頻器 5端 槍頭快速 35 YV13 3升電磁閥 6 變頻器 6端 槍頭慢速 36 YV14 3降電磁閥 7 變頻器 7端 槍頭右行 37 YV15 4升電磁閥 8 變頻器 8端 槍頭左行 38 YV16 4降電磁閥 9 KM1 車滾輪正轉(zhuǎn) 39 YV17 槍頭下 電磁閥 10 KM2 車滾輪反轉(zhuǎn) 40 YV18 槍頭上 電磁閥 11 KM3 1滾 輪正轉(zhuǎn) 41 YV19 槍頭伸 電磁閥 四工位冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計 19 續(xù)表 8 序號 編號 設(shè)備 說明 序號 編號 設(shè)備 說明 12 KM4 1滾輪反轉(zhuǎn) 42 YV20 槍頭退 電磁閥 13 KM5 2滾輪正 轉(zhuǎn) 43 YV1 注劑電磁閥 14 KM6 2滾輪反轉(zhuǎn) 44 HL1 1入箱指示 15 KM7 3滾輪正轉(zhuǎn) 45 HL2 2入箱指示 16 KM8 3滾輪反轉(zhuǎn) 46 HL3 3入箱指示