【正文】 圖 32 小型異步電動(dòng)機(jī) Y 系列 IP44 型電動(dòng)機(jī) 由于電動(dòng)機(jī)需要安裝在運(yùn)料小車上，所以 在結(jié)構(gòu)上要首先滿足結(jié)構(gòu)尺寸上的要求，下面是該型號(hào)電動(dòng)機(jī)的 異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)表 如表 32。根據(jù)三種基本安裝結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)的安裝型式又分為臥式安裝或立式安裝和輸出 軸伸向上或向下，即 B B3 B V V15 等安裝方式。 小車的底部開(kāi)了一個(gè)遮護(hù)的槽，把小型電動(dòng)機(jī)裝置在這個(gè)槽內(nèi)，在車底 部利用電鉆， 鉆 出一定數(shù)量的 螺栓孔，電動(dòng)機(jī)就在這里通過(guò)螺栓的連接，與小車連為一體，與運(yùn)料小車一起向前移動(dòng)。 關(guān)于皮帶輪的選取，現(xiàn)在已經(jīng)有很多型號(hào)的皮帶輪可供選擇， 可以根據(jù)具體的工程需要，選擇合適的皮帶。 3） 冷卻方式 Y 系列電機(jī)基本是靠周圍空氣來(lái)循環(huán)冷卻。 Y 系列 IP44 三相異步 電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中內(nèi)部損耗（鐵損、銅損、機(jī)械損耗）產(chǎn)生的熱量全部傳遞到電機(jī)表面，通過(guò)安裝在非軸的伸端的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)周圍空氣連續(xù)吹拂電機(jī)表面，華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 帶走上述熱量，達(dá)到冷卻電機(jī)的目的。 表 32 Y 系列 IP44 型電動(dòng)機(jī) 機(jī)座號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)表 b 電動(dòng)機(jī) 額定功率的計(jì)算 在選擇電動(dòng)機(jī)的時(shí)候，要根據(jù)容量、效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)選擇電動(dòng)機(jī)，如果容量選擇過(guò)小 ， 就會(huì)發(fā)生長(zhǎng)期過(guò)載現(xiàn)象，影響電動(dòng)機(jī)壽命甚至燒毀。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率是隨著負(fù)載變化的。電動(dòng)的功率可以由下面的公式求出。P1－生產(chǎn)機(jī)械功率 (KW)。η － 電動(dòng)機(jī)效率 。在該設(shè)計(jì)中，假定小車每次可以運(yùn)送的貨物重量每次不超過(guò) 100 公斤，那么 小車 的功率最大不超過(guò) 。 由上述公式可得出，電動(dòng)機(jī)的功率大約為 KW， 因此可以選擇功率為 KW 的 80 1 型號(hào)的電動(dòng)機(jī)。這些元器件很多都是已高度標(biāo)準(zhǔn)化了的零件，因此在選擇的時(shí)候，主要考慮到實(shí)際的用途和經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行選擇。利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)?控制電路，達(dá)到一定的控制目的。 在 電氣控制系統(tǒng) 中，位置開(kāi)關(guān)的作用是實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測(cè)。構(gòu)造：由操作頭、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼組成。因此，行程開(kāi)關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程 位置而切換電路的電器，它的作用原理與 按鈕 類似。 少者用幾個(gè)兒十個(gè) ， 多者可達(dá)上百個(gè)。所以 , 行程開(kāi)關(guān)的運(yùn)行好壞 , 直接影響到生產(chǎn)機(jī)械的開(kāi)動(dòng)率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此 , 如何正確選擇華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 和使用行程開(kāi)關(guān)是一個(gè)值得重視的問(wèn)題。當(dāng)滾輪上的擋鐵 塊被移開(kāi)后，復(fù)位彈簧就使行程開(kāi)關(guān)復(fù)位。而雙輪旋轉(zhuǎn)式行程開(kāi)關(guān)不能自動(dòng)復(fù)原，它是依靠運(yùn)動(dòng)機(jī)械反向移動(dòng)時(shí)，擋鐵 塊 碰撞另一滾輪將其復(fù)原。當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械返回時(shí)，在復(fù)位彈簧 的作用下，各部分動(dòng)作部件復(fù)位。 在本設(shè)計(jì)中，用到了比較多的行程開(kāi)關(guān)，在選擇的時(shí)候，考慮到作用效果和實(shí)際工況，選擇以微動(dòng)式的行程開(kāi)關(guān)為主。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 圖 32 電磁繼電器原理示意圖 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 電磁繼電器還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動(dòng)化控制。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨 之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的 反作用力 返回原來(lái)的位置 ，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。對(duì)于繼電器的 “ 常開(kāi)、常閉 ” 觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈 未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為 “ 常 開(kāi) 觸點(diǎn) ” ；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為 “ 常 閉 觸點(diǎn) ” 。 綜合以上的硬件選型，可以將硬件接線圖畫出，如下圖 33 所示。梯形圖與電氣控制的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制。 PLC 梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元，（軟繼電器），每一個(gè)軟繼電器與 PLC 存儲(chǔ)器中映像寄存器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。則表示梯形圖中對(duì) 應(yīng)軟繼電器線圈“通電”，通常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，稱這種狀態(tài)時(shí)軟繼電器的“ 1”或“ ON”狀態(tài)。 梯形圖兩側(cè)的公共線稱為母線（ Bus bar），在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線 (左母線和右母線 )之間有一個(gè)左正 、右負(fù)的 直流電源電壓，母線之間有“能流”，從左向右流動(dòng)。 運(yùn)料小車梯形圖程序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)流程圖 本設(shè)計(jì)中小車主要需要實(shí)現(xiàn)的功能是小車在兩個(gè)位置的裝料、卸料以及小車拐彎時(shí)的加減速控制，具體的程序流程圖如圖 所示。其輸入輸出地址分配如表 1 所示，輸入輸出接口電路如圖 2 所示。 表 41 PLC輸入輸出口分配 輸入 輸出 啟動(dòng)按鈕 SB1（ ） 甲處綠燈 Y1() 停止按鈕 SB2（ ） 乙處綠燈 Y2() 急停按鈕 SB3（ ） 卸料處綠燈 Y3() 行程開(kāi)關(guān) 1 SQ1（ ） 報(bào)警燈 Y4() 行程開(kāi)關(guān) 2 SQ2（ ） 報(bào)警鈴 Y5() 行程開(kāi)關(guān) 3 SQ3（ ） 卸料電磁線圈 Y6() 行程開(kāi)關(guān) 4 SQ4（ ） 變頻器高頻 Y10() 行程開(kāi)關(guān) 5 SQ5（ ） 變頻器低頻 Y11() 行程開(kāi)關(guān) 6 SQ6（ ） 行程開(kāi)關(guān) 7 SQ7（ ） 行程開(kāi)關(guān) 8 SQ8（ ） 行程開(kāi)關(guān) 9 SQ9（ ） 行程開(kāi)關(guān) 10 SQ10（ ） 行程開(kāi)關(guān) 11 SQ11（ ） 行程開(kāi)關(guān) 12 SQ12（ ） 行程開(kāi)關(guān) 13 SQ13（ ） 行程開(kāi)關(guān) 14 SQ14（ ） 運(yùn)料小車工作流程圖 本設(shè)計(jì)的小車行 程如上圖 所示，小車在裝料地點(diǎn)甲和裝料地點(diǎn)乙處分別裝載不同的物料，然后沿著既定的軌道走到對(duì)面就，在卸料點(diǎn) 9 處進(jìn)行卸料作業(yè)。整個(gè)過(guò)程是在 PLC 的自動(dòng)控制下完成的，小車在正常的情況下進(jìn)行的是一種自動(dòng)運(yùn)行方式下的循環(huán)作業(yè)方式。 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 行程開(kāi)關(guān) 1 行程開(kāi)關(guān) 2 行程開(kāi)關(guān) 3 行程開(kāi)關(guān) 4 行程開(kāi)關(guān) 5 行程開(kāi)關(guān) 6 行程開(kāi)關(guān) 7 行程開(kāi)關(guān) 8 行程開(kāi)關(guān) 9 行程開(kāi)關(guān) 10 行程開(kāi)關(guān) 11 行程開(kāi)關(guān) 12 行程開(kāi)關(guān) 13 行程開(kāi)關(guān) 14 準(zhǔn)備進(jìn)行下一循環(huán) 圖 42 運(yùn)料小車工作流程圖 本文的軟件設(shè)計(jì)是在西門子 S7200 的編程軟件上進(jìn)行的。在上 表 41 所示 ，根據(jù)輸入輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，首先進(jìn)行各變量的對(duì)應(yīng)和定義。這樣的話，每個(gè)輸入在編程軟件中就都由相應(yīng)的虛擬存儲(chǔ)地址對(duì)應(yīng)。 圖 程序設(shè)計(jì)中的 I/O 分配表 減速 停止。燈 1 亮。 隨后自啟動(dòng)，加速行駛 減速 停止。燈 2 亮。 隨后自啟動(dòng)，加速行駛 減速 加速 加速 減速 加速 減速 停止。燈 3 亮，車門打開(kāi)，時(shí)間 25s。 圖 運(yùn)料小車的 PLC 控制程序梯形圖 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 程序語(yǔ)句： LDN LPS LD O O O O O O O O ALD AN AN AN AN AN AN AN AN AN = LRD LD O O O O O O T37 ALD AN AN 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 AN AN AN AN AN AN AN = LRD A = TON T37, 200 LRD A = TON T37, 200 LPP A = = TON T37, 250 END_ORGNIZATION _BLOCK 程序仿真 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)軟件模擬實(shí)際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)調(diào)試、改造都大量應(yīng)用仿真技術(shù) [6]。 目前，在可編程序控制器 (PLC)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試中，越來(lái)越多地使用計(jì)算機(jī)仿華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 真技術(shù)。 其基本思想是利用計(jì)算機(jī)來(lái)構(gòu)造一個(gè)虛擬的 PLC， 使得幾乎所有在實(shí)際 PLC 上做的事情，在虛擬 PLC 上都可以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)， PLC 仿真為 PLC 程序的調(diào)試提供強(qiáng)有力的手段和工具，為校驗(yàn) PLC 控制系統(tǒng)提供了完美的虛擬環(huán)境。 在系統(tǒng)上電以前，整個(gè)程序是不工作的。表示停止?fàn)顟B(tài)的紅燈亮。 圖 45 系統(tǒng)初始化 當(dāng)上電以后 ，此時(shí)的系統(tǒng)已經(jīng)為工作做好了準(zhǔn)備，但是此時(shí)也還沒(méi)有輸入和輸出的變化，只是整個(gè)系統(tǒng)處于上電啟動(dòng)狀態(tài)。 圖 46 系統(tǒng)啟動(dòng)狀態(tài) 當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕 SB1，電機(jī)開(kāi)始在低轉(zhuǎn)速下向前運(yùn)轉(zhuǎn)。在這種情況下，變頻器低速運(yùn)行，控制著電機(jī)低速運(yùn)行。這種狀態(tài)維持 20S，在定時(shí)器的控制下，當(dāng)時(shí)間超過(guò)了預(yù)置的時(shí)間時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)加速的線圈，也就是，此時(shí)對(duì)應(yīng)的是變頻器的加速調(diào)節(jié)檔位。當(dāng)定時(shí)器的時(shí)間超過(guò)了給定值以后，綠燈滅，然華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 后小車車門關(guān)閉，隨后接通控制變頻器高速的線圈 。 圖 運(yùn)料小車停車卸料 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 5 總結(jié)與展望 設(shè)計(jì)總結(jié) 本文 主要進(jìn)行了基于 PLC 控制的運(yùn)料小車的運(yùn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)。但是，所謂運(yùn)料小車并不一定就是小車的形狀，它可以根據(jù)生產(chǎn)的產(chǎn)品的種類，設(shè)計(jì)成漏斗狀的盒子或者小的平臺(tái)，只要在它的下面安裝一個(gè)負(fù)責(zé)控制的 PLC單元和 一個(gè)帶動(dòng)行走部件的電機(jī)，即可統(tǒng)稱為運(yùn)料小車。 整個(gè)運(yùn)料周期可根據(jù)產(chǎn)量進(jìn)行調(diào)整，載料小車的運(yùn)行模式通過(guò)主令控制器和 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)，速度變化通過(guò)改變變頻器的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。 本文在運(yùn)料小車的控制設(shè)計(jì)方面，圍繞著以下幾個(gè)方面做了比較詳細(xì)的分析設(shè)計(jì)研究： （ 1）首先通 過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，在掌握目前工廠里運(yùn)料小車的實(shí)際工作情況的前提下，規(guī)劃了整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程。在三維建模軟件 solid works2020 的幫助下，實(shí)現(xiàn)了小車運(yùn)行軌跡設(shè)計(jì)的模型可視化，最大程度的滿足了小車工藝流程的需要。 （ 3） 通過(guò)運(yùn)用 S7200 的編程軟件，對(duì)運(yùn)料小車的運(yùn)行控制進(jìn)行了軟件編程，并利用仿真軟件對(duì)程序進(jìn)行仿真。在此基礎(chǔ)上，給出了詳細(xì)的仿真過(guò)程，為后續(xù)的實(shí)踐應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。由于本人的水平有限，加上現(xiàn)實(shí)條件的限制，本次的設(shè)計(jì)對(duì)運(yùn)料小車的設(shè)計(jì)進(jìn)行了有限的探索，如果條件允許，今后還需要在以下幾個(gè)方面展 開(kāi)工作。那么如果要能夠?qū)崿F(xiàn)這種目的的話， 在這個(gè)設(shè)計(jì)上，還華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 要考慮對(duì)小車的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行在線的監(jiān)測(cè)，對(duì)小車在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障等問(wèn)題，進(jìn)行及時(shí)的反饋和處理。如果以后條件允許的話，應(yīng)該在實(shí)踐中把整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)物平臺(tái)搭建起來(lái)，通過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)，不斷地進(jìn)行設(shè)計(jì)的優(yōu)化。 根據(jù)運(yùn)料小車的 運(yùn)動(dòng)控制要求，在選取適當(dāng)?shù)碾姎庠幕A(chǔ)上，畫出主要的接線原理示意圖。利用這款軟件，可以把設(shè)計(jì)中用到的各種電氣元件，按照它們各自的工作原理，很好的展現(xiàn)出硬件的接線原理，為后續(xù)的實(shí)踐操作提供良好的技術(shù)資料。在沒(méi)有進(jìn)行硬件組裝的時(shí)候。下面是根據(jù)小車 運(yùn)行的