【正文】 載體，是最基本的物流單元化器具。沒有標準托盤的應用，就沒有現(xiàn)代物流的進步。 木托盤加工 目前木托盤加工以傳統(tǒng)的手動設備最為常見 ［ 3］ ，但近年來也出現(xiàn)了自動化設備的使用，他們的優(yōu)缺點見表 11。它不僅可以提高生產(chǎn)效率，并且還同時提高了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品的加工精度等。 自動化系統(tǒng)有 3 臺電 機、 2 個氣缸、 1 個液壓缸等多個輔助部件構成，基于 PLC 的系統(tǒng)可以同時實現(xiàn)對 3 臺電機、氣缸和液壓缸的控制。 課題設計目標 本論文主要完成以下工作：論文先對低壓電器、電纜（電力、控制、通信）以及控制柜裝置進行學習，并了解了各種低壓電器的使用方法和控制原理 。其中還詳細繪出了各種低壓電器、伺服電機、觸摸屏以及各功能模塊的 實際接線電路。搖釘盒上安有一個振動器，振動器的作 用是為了輔助排釘，讓釘子在釘盒中來回擺動，不讓釘子卡住，增大釘子落到排釘槽的概率，幫助讓釘子順利的拍到釘槽中。釘子被打下后都自動落到打釘槽中，一次排釘完整結(jié)束。當木板已經(jīng)定位好并且檢測到輸送線上有木板，同步氣缸已經(jīng)復位（處于上位），橫梁處于上限位時，釘槽中的釘子都排好時在不缺釘?shù)那闆r之下，執(zhí)行打釘操作，液壓驅(qū)動橫梁由上限位向下限位打下，完成打定操作，將釘子打入木板中。推釘氣缸繼續(xù)重復循環(huán)推釘，輸送線繼續(xù)重 復循環(huán)輸送木板，再將木料準確定位。離合器是用來控制輸送線的前行運轉(zhuǎn)，輸送線是間歇運動的而不是連續(xù)運動的，所以采用離合器來控制，當有木料運送過來時，離合器斷開，輸送線和電動機結(jié)合，電機帶動輸送線（負載）向前運動，將木板輸送到指定位置，離合器斷 開 秒以后不能立即制動，再延時 秒后開始制動，制動持續(xù) 秒以后制動結(jié)束 ［ 5］ 。 木板定位就是將木板準確定位到打釘位置，為執(zhí)行打釘操作做好準備。在木板準確停止處安裝一組檢測開關，這組傳感器是檢測木板準停，在距離準停為止 10 毫米處再安裝一組檢測開關，這組傳感器是讓定位氣缸開始動作，當木板通過第一組檢測開關時，定位氣缸不動作，當?shù)诙M檢測開關被觸發(fā)時，定位氣缸開始動作，將木板推到指定位置（檢測開關 2），實現(xiàn)木板準確定位。 當漏釘檢測傳感器檢測到釘子沒有全部漏下時，推釘氣缸到達右限位后停留 秒后退回到左限位為，再一次從左限位到右限位，來回重復從左限位到右限位， 直到釘子全部漏下為止，但是，這個動作不是無休止的進行，當重復十次以后，傳感器檢測到釘子還是沒有全部漏下，此時報警，自動模式停止，手動模式啟動，人工查找故障原因并解決，當故障排除以后，報警解除，機器正常運行，自動有效，打釘機繼續(xù)正常工作。 (2)振動器 振動器的 動力源是氣源，氣體通過電磁閥作用振動器，讓釘子在釘盒中來回擺動，不讓釘子卡住，增大釘子落到排釘槽的概率，幫助讓釘子順利的拍到釘槽中。 (4)定位氣缸 當木板檢測器檢測到輸送帶上有木板時，定位氣缸用來把輸送帶上木板推到理想打釘位置，然后返回，其行程上、下端各設有一個限位器。液壓缸的壓力能由液壓泵和液壓泵電機提供。正常工作時，輸送帶電機長期運行，離合器通過分開和閉合控制輸送帶間歇運行，實現(xiàn)打釘時停止運送以及打完釘后和沒有木板時開始運行的運送物料目的，在離合器和輸送帶之間設有制動器，用于在輸送帶需要停止時制動輸送帶。 總體 控制 方案 S7200 PLC 是整個控制系統(tǒng)的核心部分，液壓驅(qū)動的橫梁是完成打釘操作的執(zhí)行元件，離合器和制動器是控制輸送線的間歇運轉(zhuǎn)和木料的準確定位，變頻器是控制輸送電機和搖釘電機的轉(zhuǎn)速，振動器是輔助搖釘盒讓釘子快速落到排釘槽中，增加釘子落到排釘槽中的概率，漏釘檢測傳感器是檢測釘子是否都漏下，定位檢測傳感器是檢測木板是否準確定位，檢測開關是用來檢測橫梁位置和推釘氣缸的位置。通過繼電器來控制電機的啟停，電磁閥的通斷，以及離合器和制動器的接通和斷開。 自動打釘機控制系統(tǒng)設計 7 圖 22 總體控制方案圖 控制原理 控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)兩種工作模式，即自動工作模式和手動工作模式。 排釘氣缸：橫梁到達下限位碰到下限位器后，如無卡釘現(xiàn)象則推釘氣缸向右運動，直到碰觸右限位器，停止一段時間，保證準確將鋼釘推下，之后自動返回，到左限位位置，當橫梁到達下限位信號發(fā)生后再次向右運動進行推釘操作，如此往復。等待新的定位信號，當再次檢測到上述信號后則又重新下降實現(xiàn)木板定位操作，如此往復。 手動模式 手動模式啟動后，按下橫梁下降按鈕，橫梁下降，松開按鈕橫梁停止運行，再次按下再次運行，直到橫梁碰觸到下限位器，可實現(xiàn)打釘操作。 按排釘氣缸按鈕，排釘氣缸在左限位移動到右限位，保持 后，則立即自動返回，實現(xiàn)一次排釘操作。 當機械在原點位置（上橫梁處于上限位且定位氣缸在 上限位且排釘氣缸不動作），點按手動進料按鈕，離合器閉合，輸送線運行，輸送線開始運送木板，當木板檢測器檢測到木板時，離合器分開，一段時間后制動器開始制動，制動保持一段時間，然后停止制動，完成木料運行?？刂齐娐酚山佑|器線圈、繼電器等電器元件組成（電流?。?。 控制 線路圖及說明 (1)電源電路 如圖 31 所示，供電系統(tǒng)的變配電所中承擔受電、變壓、輸送和分配電能任務的電路，分別為 PLC、離合器、制動器、主回路、二次回路供電。 圖 31 電源電路 圖 (2)主回路 如圖 32 所示，制動器及離合器采用普通接線法。油泵電機采用星三角形啟動方式。陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 10 圖 32 主回路線路圖 (3)二次回路 如圖 32 所示，二次電路是為保證一次電路正常、安全、經(jīng)濟運行而裝設的控制、保護、測量、監(jiān)察、指示及自動裝置的電路。電路保護為具有延時動作的限流保護器 FR?；\型感應電動機的啟動電流按 8~15 倍額定電流計算； （ f）漏電保護斷路器需選擇合理的漏電動作電流和漏電不動作電流。 （ 2）電機斷路器的選擇計算 液壓泵電機額定工作電 壓 U=380V，功率 P=11KW，則額定工作電流： I=P/（ U COS(Ф ) η =11000/(380 )= 電機的啟動電流： Ist=（ 5～ 7）倍的電機額定電流 = 6 = 所以 QF1 選擇正泰斷路器 3VT8100N50TMA/3P+MX。 同理，輸送電機額定工作電流 I=5500/（ 380 ） = Ist= 6 = 所以 QF3 選擇正泰斷路器 3VT8100N25TMA/3P+MX。 自動打釘機控制系統(tǒng)設計 13 制動器制動扭矩選 擇大于等于 3 倍的電機工作轉(zhuǎn)矩，即 3 = 以上。三相交流系統(tǒng)一般選用三極接觸器，當需要同時控制中性線時，則選用四極交流接觸器，單相交流和直流系統(tǒng)中則常有兩極和三極并聯(lián)的情況。 （ b）主電路參數(shù)的確定 主電路參數(shù)的確定主要是額定工作電流、額定工作電壓、額定通斷能力和耐受過載電流能力。 （ d）電壽命和使用類別的選擇 根據(jù)具體需要來選用。 （ b）排釘電機接觸器 KM4 選型計算 同理，接觸器額定工作電流 I= = 據(jù)此選擇接觸型號為 LC 1D12 10 Q 5C， 線圈電壓 AC110V 50HZ （ 1 臺） （ c）輸送電機接觸器 KM5 選型計算 接觸器額定電流 I= = 所以選擇接觸器型號為 LC 1D32 10 Q 5C， 線圈電壓 AC110V 50HZ （ 1 臺） （ d）電磁離合器、電磁制動器接觸器選型計算 根據(jù)計算結(jié)果，可以根據(jù)正泰選型手冊選擇離合器和制動器的接觸器型號為CJX19 線圈電壓 AC110V 50HZ （ 2 個） 。 （ 2）直流開關電源選型計算 根據(jù)計算結(jié)果，制動器功率和離合器功率分別 13W、 6W，另外還有接近開關（ 9個）和 PLC 輸入輸出繼電器需要改電源提供電能，但不能準確計算出上述兩項所需功率，所以從不影響工作的角度估計所需的供電總功率為 40W。 圖 34 ABL1REM24025 開關電源型號說明 自動打釘機控制系統(tǒng)設計 15 控制變壓器 考慮變壓器所要帶動的后續(xù)電器是 7 個接觸器線圈，和 3 個指示燈 ， 經(jīng)查手冊每個接觸器線圈功率最大為 5W，指示燈 ，總計功率為 5 7+3 = 所需變壓器容量 P/COS（∮） =據(jù)此查正泰控制變壓器手冊得到變壓器型號為 NDK100 輸入 AC380V 輸出AC110V。 主令電器 （ 1）控制按鈕 控制按鈕是一種結(jié)構簡單，應用十分廣泛的主令電器?？刂瓢粹o的結(jié)構種類很多，可分為普通掀鈕式、蘑菇頭式、自鎖式、自復位式、旋柄式、帶指示燈式和鑰匙式等，它一般采用積木式結(jié)構，由按鈕帽、復為彈簧、橋式觸頭和外殼等組成。如 紅色表示停止按鈕，綠色表示起動按 鈕等。 （ 2）行程開關、接近開關 行程開關又稱限位開關，是一種利用生產(chǎn)機械某些運動部件的碰撞來發(fā)出控制指令的主令電器。其結(jié)構多種多樣，一般有三個主要部分：擺桿（操作機構）；觸頭系統(tǒng)；外殼。接近開關按其工作原理可分：高頻振蕩式、霍爾式、差動線圈式、電容式等，其中高頻振蕩式最為常用。陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 16 10%） 9 個。如圖 35 所示 。 液壓泵電機的額定工作電流是 ，所以選擇熱繼電器型號是 LRD32C 整定電流 2332A。 現(xiàn)在使用的變 頻器主要采用交 — 直 — 交方式（ VVVF 變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。專用型變頻器又可分為風泵專用型、電梯專用型、張力控制專用型等。 （ b）變頻器容量選擇 變頻器的容量選擇是最重要的，應從負載的實際負荷電流、啟動轉(zhuǎn)矩、控制方式來合理選擇。啟動轉(zhuǎn)矩是容易忽視的選項，對大的慣量負載，變頻器可能要比電機功率加大數(shù)檔。 具體型號為：排釘電機變頻器： 6SE70161EA61，輸送電機變頻器： 6SE70213EB61。 表 33 變頻器電源過濾器規(guī)格表 最終選擇排釘電機和輸送電機的電源過濾器型號分別為 YC10T1（額定電流 10A，AC380V）和 YC20T1（額定電流 20A， AC380v） 。 熔斷器 陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 18 由于各種電氣設備都具有一定的過載能力，允許在一定條件下較長時間運行；而當負載超過允許值時，就要求保護熔體在 一定時間內(nèi)熔斷。 （ 1）電動機熔斷器選擇原則 （ a）單臺直接起動電動機，熔體額定電流 =(～ )電動機額定電流。 （ c）降壓起動電動機，熔體額定電流 =(～ 2)電動機額定電流。 （ 2）本設計中熔斷器選型 根據(jù)電動機額定電流，參照表 34 進行選擇 。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應用指令。 I/O 的處理方式除了采用一般 PLC 通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過程中，直接讀輸入，刷新輸出。 (3)大型 PLC 大型 PLC 1/O 點數(shù)一般在 1024 點以上。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構成三級通訊網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。 PLC 選型 本設計中所選 PLC 要求具有運行穩(wěn)定，使用簡單方便，價格便宜，很適用于小型控制系統(tǒng)等優(yōu)點，所以選擇了市場上性價比較高的典型的西門子 S7200 系列產(chǎn)品 ［ 9］ 。 表 35 S7200 技術指標 根據(jù)設備功能的要求，只需用到輸入點數(shù)為 20 個點，輸出點數(shù)為 16 個點，所以選陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 20 擇無需增設拓展模塊，即完成了控制 任務 又 節(jié)省了成本。 自動打釘機控制系統(tǒng)設計 21 4 控制程序設計 總體 程序流程 PLC 上電，程序首次運行，進行所有輸入 /輸出、內(nèi)部位寄存器初始化。 當程序處于手動打釘 模式時， 按下橫梁上升按鈕，