【正文】 它一般采用積木式結(jié)構(gòu)，由按鈕帽、復(fù)為彈簧、橋式觸頭和外殼等組成。 為了標(biāo)明各個按鈕的作用，避免誤操作，通常將按鈕做成不同的顏色。如 紅色表示停止按鈕，綠色表示起動按 鈕等。 本設(shè)計中需要急停按鈕選型：本設(shè)計中急停按鈕設(shè)在 PLC 的 DC24V 輸入繼電器回路上，所以選擇 XB5AS542C 急停按鈕（ 1 個） 。 （ 2）行程開關(guān)、接近開關(guān) 行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動部件的碰撞來發(fā)出控制指令的主令電器。用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動方向、速度、行程大小或位置的一種自動控制器件。其結(jié)構(gòu)多種多樣，一般有三個主要部分：擺桿（操作機(jī)構(gòu)）；觸頭系統(tǒng)；外殼。 接近開關(guān)又稱無觸頭開關(guān)，它不僅可代替有觸頭行程開關(guān)完成行程控制和限位保護(hù)，還可用于高頻計數(shù)、測速、液面控制、加工程序的自動銜接 等的非接觸式開關(guān)。接近開關(guān)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。 （ a）本設(shè)計中接近開關(guān)包括鋼釘在軟管中通過時的金屬檢測傳感器 9 個和木板檢測傳感器 1 個，因為他們均設(shè)在 DC24V 回路中，且經(jīng)過對檢測設(shè)備作用的分析，再通過查歐姆龍相關(guān)產(chǎn)品手冊得到接近開關(guān)選擇歐姆龍的 E2E 8MD（檢測距離 8mm177。陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 16 10%） 9 個。 （ b）本設(shè)計中的限位開關(guān)包括排釘氣缸限位開關(guān)和橫梁限位開關(guān)和定位氣缸限位開關(guān)共 6 個，因為它們設(shè)在 PLC 輸入繼電器回路中，所以選擇限位開關(guān)為XCMD2110M12。如圖 35 所示 。 圖 35 限位開關(guān) 產(chǎn)品 列表 繼電器 熱繼電器在電氣控制過程中起到過載保護(hù)的重要功能，熱繼電器的選型原則是熱繼電器額定工作電流和電壓與負(fù)載額定工作電流和電壓相符，本設(shè)計中只有在液壓泵電機(jī)回路設(shè)有一個熱繼電器。 液壓泵電機(jī)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。 變頻器 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源，從而控制被控電機(jī)在希望的轉(zhuǎn)速下工作。 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(jī)。 （ 1）變頻器選型原則 （ a）變頻器類型選擇 變頻器可分為通用型和專用型，一般的機(jī)械負(fù)載和要求高過載情況，選擇通用型變頻器。專用型變頻器又可分為風(fēng)泵專用型、電梯專用型、張力控制專用型等。根據(jù)自身應(yīng)用環(huán)境加以選擇。 （ b）變頻器容量選擇 變頻器的容量選擇是最重要的，應(yīng)從負(fù)載的實際負(fù)荷電流、啟動轉(zhuǎn)矩、控制方式來合理選擇。如負(fù)載是風(fēng)機(jī)、水泵，則選擇風(fēng)泵 專用型與電機(jī)同功率即可；對羅茨風(fēng)機(jī)和 自動打釘機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 17 深井泵應(yīng)選擇風(fēng)泵專用型比電機(jī)功率大一檔的變頻器。啟動轉(zhuǎn)矩是容易忽視的選項，對大的慣量負(fù)載，變頻器可能要比電機(jī)功率加大數(shù)檔。 （ 2）變頻器選型計算 因為變頻器額定工作功率要與電機(jī)額定功率匹配，所以排釘電機(jī)變頻器額定工功率應(yīng)大于等于 ，輸送電機(jī)功率應(yīng)大于等于 。 具體型號為：排釘電機(jī)變頻器： 6SE70161EA61，輸送電機(jī)變頻器： 6SE70213EB61。 （ 3）變頻器電源過濾器選型計算 電源過濾器的額定工作電流大于等于電機(jī)額定電流，因為排釘電機(jī)額定電流 是，輸送電機(jī)額定電流時 ，據(jù)此結(jié)合產(chǎn)品規(guī)格表 36 選型 ［ 8］ 。 表 33 變頻器電源過濾器規(guī)格表 最終選擇排釘電機(jī)和輸送電機(jī)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） 。 電動機(jī) 自動打釘機(jī)由一個 11KW 油泵電動機(jī)，一個 輸送電動機(jī)和一個 搖釘電動機(jī)作為動力源 。 熔斷器 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 18 由于各種電氣設(shè)備都具有一定的過載能力，允許在一定條件下較長時間運(yùn)行；而當(dāng)負(fù)載超過允許值時，就要求保護(hù)熔體在 一定時間內(nèi)熔斷。定電流選擇偏大，負(fù)載在短路或長期過負(fù)荷時不能及時熔斷；選擇過小，可能在正常負(fù)載電流作用下就會熔斷，影響正常運(yùn)行，為保證設(shè)備正常運(yùn)行，必須根據(jù)負(fù)載性質(zhì)合理地選擇熔體額定電流 ［ 11］ 。 （ 1）電動機(jī)熔斷器選擇原則 （ a）單臺直接起動電動機(jī)，熔體額定電流 =(～ )電動機(jī)額定電流。 （ b）多臺直接起動電動機(jī)，總保護(hù)熔體額定電流 =(～ )各臺電動機(jī)電流之和。 （ c）降壓起動電動機(jī)，熔體額定電流 =(～ 2)電動機(jī)額定電流。 （ d）繞線式電動機(jī)，熔體額定電流 =(～ )電動機(jī)額定電流。 （ 2）本設(shè)計中熔斷器選型 根據(jù)電動機(jī)額定電流，參照表 34 進(jìn)行選擇 。 表 34 熔斷器廠家選型表 液壓泵電機(jī)處： NH00032A/400VACgGgL 排釘電機(jī)處： NH00010A/400VACgGgL 輸送電機(jī)處： NH00050A/400VACgGgL PLC 選型 PLC 的分類 (1)小型 PLC 小型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 128 點(diǎn)以下，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個硬件融為 自動打釘機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 19 一體，除了開關(guān)量 I/O 以外，還可以連接模擬量 I/O 以及其它各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計時、計數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。 (2)中型 PLC 中型 PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu)，其 I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 2561024 點(diǎn)之間。 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。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強(qiáng)，指令系統(tǒng)更豐富，內(nèi)存容量更大，掃描速度更快。 (3)大型 PLC 大型 PLC 1/O 點(diǎn)數(shù)一般在 1024 點(diǎn)以上。大型 PLC 的軟、硬件功能極強(qiáng)， 具有極強(qiáng)的自診斷功能 。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級通訊網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。大型 PLC 還可以采用三 CPU 構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器的可靠性更高。 PLC 選型 本設(shè)計中所選 PLC 要求具有運(yùn)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(diǎn)，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］ 。如表 35 所示。 表 35 S7200 技術(shù)指標(biāo) 根據(jù)設(shè)備功能的要求，只需用到輸入點(diǎn)數(shù)為 20 個點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為 16 個點(diǎn)，所以選陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 20 擇無需增設(shè)拓展模塊，即完成了控制 任務(wù) 又 節(jié)省了成本。 本設(shè)計 選擇 CPU 226， 24 輸入點(diǎn) /16 輸出點(diǎn)。 自動打釘機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 21 4 控制程序設(shè)計 總體 程序流程 PLC 上電，程序首次運(yùn)行，進(jìn)行所有輸入 /輸出、內(nèi)部位寄存器初始化。當(dāng)系統(tǒng)條件滿足： 自動手動模式開關(guān)處于手動 ， 排釘電機(jī)旋鈕 、 液壓泵啟動旋鈕 、 輸送電機(jī)運(yùn)行旋鈕 、 離合器閉合旋鈕 、 排釘電機(jī)運(yùn)行旋鈕 、 振動器卡旋鈕 、 排釘氣缸工作旋鈕 、 液壓升壓旋鈕 以及排釘電機(jī)接觸器開旋鈕處于關(guān)閉時，程序執(zhí)行手動 /自動切換并處于手動狀態(tài)；否則報警燈亮。 當(dāng)程序處于手動打釘 模式時， 按下橫梁上升按鈕，橫梁上升，松開后停止，再按下再次上升，知道上限位，按下橫梁下降按鈕，橫梁下降，松開后停止，再按下再次下降，知道下限位。點(diǎn)按排釘氣缸按鈕，排釘氣缸從左限位向右運(yùn)動到右限位位置，并保持，自動返回。按下手動定位按鈕，若橫梁在上限位且離合器分開，則定位氣缸下降，知道下限位停止，松手后定位氣缸返回上限位。當(dāng)機(jī)械處于原點(diǎn)位置時，點(diǎn)按手動進(jìn)料按鈕，離合器閉合，輸送線運(yùn)料，知道檢測到有木板時離合器分開，制動器制動，制動保持 后松開。 當(dāng)程序處于自動打釘模式時，首先檢查 9 個鋼釘 是否 全部 漏下， 若不夠，報警燈亮；若釘夠，報警燈不亮， 這時如果橫梁在下限位則開始上升，同時 后如果釘子未卡住，則排釘氣缸向右推釘，氣缸到了右限位后保持 ，之后返回左限位，這時如果橫梁處于上限位且釘夠且定位氣缸在上限位，且木板檢測信號存在，則橫梁下降打釘，到了下限為后，自動返回，同時如果釘未卡住，則排釘氣缸又一次推釘操作，此時如果鋼釘全部漏下，且木板檢測信號存在信號發(fā)生，則橫梁又一次下降打釘，如此往復(fù)。 關(guān)于報警程序， 剛開機(jī)時，只要開機(jī)條件有任意一項不滿足，則報警等亮，或者按下急停按鈕則報警，前者當(dāng)把開機(jī)條 件重新滿足時則報警消除，對后者，只要把開機(jī)條件滿足 時也可消除。 機(jī)器正常運(yùn)行過程中，若按下急停按鈕，則所有程序停止工作，并進(jìn)入初始化，報警燈亮，只有當(dāng)回復(fù)開機(jī)條件時報警燈熄滅，此時設(shè)備才可重新工作。 下面圖 41 是自動打釘機(jī)控制系統(tǒng) PLC 程序圖。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 22 圖 41 PLC 程序流程圖 程序梯形圖 初始化部分 初始化，排釘氣缸、定位氣缸、不動作，液壓旁路控制閥不關(guān)閉，橫梁不運(yùn)動，報警燈熄滅，液壓泵主接觸器斷開，振動器電磁閥 關(guān)閉，排釘電機(jī)接觸器斷開，輸送電機(jī)初始化 條件是否滿足 是 否 報警燈亮 報警燈亮 自動模式 釘是否夠 是 否 報警燈不亮 橫梁是否在上限位 是 是 ① 否 否 否 按下橫梁上升按鈕 橫梁下降并到下限位 橫梁等待 橫梁上升 是否釘夠，是否有木板 是否卡釘 排釘氣缸 等待 排釘氣缸向右運(yùn)動并到右限位后返回 輸送線運(yùn)行 輸送線停止 定位氣缸定位 排釘氣缸排釘一次 手動模式 橫梁上升 按下橫梁下降按鈕 橫梁下降 點(diǎn)按排釘氣缸按鈕 排釘一次 按下定位氣缸按鈕 下降定位 點(diǎn)按手動輸送按鈕 輸送線運(yùn)行 是 自動打釘機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 23 接觸器斷開，離合器接觸器斷開，制動器接觸器斷開星三角接觸器斷開，輸送電機(jī)和排釘電機(jī)變頻器不運(yùn)行 。 復(fù)位 至 中間繼電器 。 復(fù)位離合器按鈕接通標(biāo)志，輸送線木板檢測標(biāo)志，推釘卡住標(biāo)志，手動推釘標(biāo)志，排釘電機(jī)變頻運(yùn)行關(guān)標(biāo)志，輸送電機(jī)變頻運(yùn)行關(guān)標(biāo)志。復(fù)位按鈕開關(guān)開機(jī)復(fù)位標(biāo)志，按鈕開關(guān) 2 組，制動標(biāo)志，離合器結(jié)合標(biāo)志，制動復(fù)位標(biāo)志，液壓關(guān)標(biāo)志。復(fù)位手動氣缸動作標(biāo)志，離合斷開標(biāo)志，手動調(diào)整定位氣缸標(biāo)志。 圖 42 部分初始化部分梯形圖 漏釘檢測部分 送釘步 信號存在或手動推釘信號存在時復(fù)位 至 漏釘檢測標(biāo)志 表 41。 表 41 漏釘檢測信號地址分配 地址 注釋 釘 1 漏下標(biāo)志 釘 2 漏下標(biāo)志 釘 3 漏下標(biāo)志 釘 4 漏下標(biāo)志 釘 5 漏下標(biāo)志 釘 6 漏下標(biāo)志 釘 7 漏下標(biāo)志 釘 8 漏下標(biāo)志 釘 9 漏下標(biāo)志 釘夠 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 24 圖 43 漏釘檢測部分釘夠判斷程序 切換部分 PLC 送電開機(jī)后，只要開機(jī)時所有開機(jī)條件處于預(yù)設(shè)位 置狀態(tài)，切換程序進(jìn)入被調(diào)用執(zhí)行，橫梁如果在上限位且定位氣缸在上限位且排釘氣缸不排釘，則置位原點(diǎn)標(biāo)志，同時在如果模式選擇旋鈕在自動模式位置上且排釘電機(jī)正在運(yùn)行，且輸送電機(jī)開始轉(zhuǎn)動 3S 后且木板檢測信號存在，且液壓系統(tǒng)已經(jīng)處于高壓狀態(tài)，則自動允許標(biāo)志 置位，和手動允許標(biāo)志 復(fù)位，和自動模式初始化允許標(biāo)志 置位，如果模式開關(guān)處于手動模式位置，機(jī)器在原點(diǎn)位置，則手動允許標(biāo)志 置位和自動允許標(biāo)志