自动送料装车系统控制设计

1、自动送料装车系统控制设计专业:电气工程及其自动化 姓名:马宁 指导老师:刘明华摘 要 送料装车控制系统在冶金、采矿运输、和生产制造等许多 领域中都得到了普遍的应用,它通过自动输送设备实现物料的传输、 接收、装运、处理、装配和存储的自动化,把工厂的各个生产部门、 各个储存点联系起来。送料装车控制系统的工作环境通常比较恶劣, 设备所处环境一般粉尘较大、 操作分散, 所以对送料装车控制系统工 作的安全性、 可靠性、 维护简便性要求比较高。 用可编程控制器 (PLC 控制的自动送料装车动作稳定, 具备连续可靠的工作的能力。 本文以 日本三菱 FX2N 系列 PLC 为主控制器控制运料小车的自动往返顺序

2、的 控制,实现了送料车的装料、送料、卸料的功能。次系统主要是由基 本设备、 运料存储装置和控制系统三大部分组成, 重点研究自动化生 产线的控制。关键词 自动送料装车, PLC ,控制系统ABSTRACTKey Words:1绪论送料装车设备广泛地应用于建材、冶金、煤炭、电力、化工、 轻工等工业生产部门。老式送料装车设备因为没有计量而存在多装、 少装的问题。特别是在运输的过程中,不允许车辆超载,多装了,得 卸掉,少装了,得进行二次装车,使得装车工作进行非常缓慢。 随着当今社会科学技术的发展, 各类物料输送的生产线对自动化 程度的要求越来越高, 原有的生产送装料设备已经远远的不能满足当 前高度自动

3、化的需要。 由于控制系统的不断发展和革新, 使得生产线 的运输控制也将得到不断的改善和生产效率的不断提高, 送料装车的 控制经历了以下几个阶段:1. 手动控制:在 20世纪 60年代末 70年代初期,便有一些工业 生产采用 PLC 来实现送料装车的控制, 但是限于当时的技术还不够成 熟, 只能采用手动的控制方式来控制机器设备, 而且早期送料装车控 制系统多为继电器和接触器所组成的复杂控制系统, 这种系统存在设 计周期长、体积大、成本高等缺陷,几乎无数据处理和通信功能,必 须要有专人负责操作。2. 自动控制:在 20世纪 80年代,由于计算机的价格普遍下降, 这时的大型工控企业将 PLC 充分的

4、与计算机相结合,通过机器人技 术, 自动化设备终于实现了 PLC 在送料装车控制系统中自动控制方面 的应用。3. 全自动控制:现阶段,由于 PLC 技术向高性能、高速度、大容量发展, 大型 PLC 大多数采用多 CPU 结构, 不断向高性能、 高速度、 大容量方向发展。 将 PLC 运用到送料装车控制系统中, 可实现送料装 车的全自动控制,降低了系统的运行费用。 PLC 控制的送料装车自动 控制系统具有连线简单、 控制速度快、 精度高、 可靠性和可维护性好、 维修和改造方便等优点。在国内,大多数还是还是人工管理,智能控制及需普及,国外工 程机械产品以电子、 信息技术为先导, 开发出各种工程机械

5、相匹配的 软、硬件系统,使工程机械向信息化、智能化前进。国外大多数 PLC 品牌都有与之相应的开发平台和组态软件, 软件 和硬件的相互结合使系统的性能大幅度的提高,人机界面更加的友 好。 通讯技术的发展、 现场总线的发展及以太网的发展时通讯能力大 大加强。在国外的送料装车控制系统中已经广泛的应用 PLC 控制系统, 而采用可靠性比较高的 FX 2N 系列 PLC 软件来控制该系统 , 实现送料 装车系统的自动控制过程 , 满足了系统可靠性、 稳定性和实时性的要 求。送料装车控制系统的工作环境通常比较恶劣 , 设备周围所处的 环境一般粉尘比较大、空气湿度相对高且操作分散 , 所以对送料装车 控制

6、系统工作的安全性、 可靠性、 维护简便性要求比较高。在早期的送料装车控制中通常都采用继电器逻辑控制 , 继电器控制系统中大多数采用分立的继电器、 接触器等电器元件作为控制元 件 , 其控制系统复杂、 操作难度大 , 并且安装接线时工作量大、 修改 控制策略难、 维护量大等问题,严重影响了正常的工业生产。 PLC 所控制的系统可以方便地通过改变用户程序,以实现各种控 制功能, 从根本上解决了电器控制系统控制电路难以改变的问题。 同 时, PLC 控制的系统不仅能够实现逻辑运算,还具有数值运算及过程 控制等复杂的控制功能。对于复杂的控制系统, 使用 PLC 后, 可以减少大量的中间继电器 和时间继

7、电器, 小型 PLC 的体积相当于几个继电器大小, 因此可将开 关柜的体积缩小到原来的 1/21/10。PLC 的配线比继电器控制系统的配线要少得多,从而可以节省下 大量的配线和附件, 减少了大量的安装接线工作时, 可以减少大量费 用。PLC 不仅用于开关量控制,还可用于模拟量及数字量的控制,可 采集与存储数据,还可对控制系统进行监控;还可联网、通讯,实现 大范围、跨地域的控制与管理。 PLC 已日益成为工业控制装置家族中 一个重要的角色。2. 自动送料装车控制系统设计本文设计中的自动送料装车系统由送料小车、 轨道、 料斗等设备 装置组成,来完成对物料的运料、传输、卸料的过程。这类系统的控 制

8、需要运料小车能够实现加速、减速、运行平稳等特性,具有连续可 靠的工作能力。 通过 3条轨道和一台运料小车配合, 才能稳定有效率 地进行自动送料装车过程。系统示意图如图 2-1所示: 料斗SQ4卸料仓库图 2-1 自动送料装车控制系统示意图可编程控制器(Programmable Controller, PC 由于和个人计 算机(Personal Computer, PC 混淆,故人们仍习惯地用 PLC 作为 可编程序控制器的简称。PLC 是一种数字运算操作电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、 顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并

9、通过数字的、模 拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC 采用了典型的计算机结构 , 主要由 CPU 、 存储器、 采用扫描方 式工作的 I/O接口电路和电源等组成,如图 2-1所示: 按钮 继电器 触电行程开关接触器 电磁阀图 2-2 PLC硬件系统结构框图PLC 采用循环扫描工作方式,集中进行输入采样,集中进行输出 刷新。 I/O映像区分别存放执行程序之前的各输入状态和执行过程中 各结果的状态。PLC 循环扫描工作方式一般包括五个阶段:内部处理与自诊断、 与外设进行通信处理、 输入采样、 用户程序执行、 输出刷新五个阶段, 如图 2-2所示: 图 2-3 PLC循环扫描的工作过

10、程当 PLC 投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入 采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称 作一个扫描周期。在整个运行期间, PLC 的 CPU 以一定的扫描速 度重复执行上述三个阶段。目前, PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建 材、 机械制造、 汽车、 轻纺、 交通运输、 环保及文化娱乐等各个行业, 使用情况主要分为如下几类:1. 开关量逻辑控制取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单 台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷 机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2. 工业过程控制在工业生

11、产过程当中,存在一些如温度、压力、流量、液位和速 度等连续变化的量(即模拟量 , PLC 采用相应的 A/D和 D/A转换模 块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量,完成闭环控制。 PID 调 节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶 金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。3. 运动控制PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动 控制模块,如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模 块,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4. 数据处理PLC 具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算 、数据 传送、 数据转换、 排序、 查表、

12、位操作等功能, 可以完成数据的采集、 分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大 型控制系统。5. 通信及联网三相交流异步电动机是一种将电能转化为机械能的电力拖动装 置。它主要由定子、转子和它们之间的气隙构成。对定子绕组通往三 相交流电源后,产生了旋转磁场并切割转子,就获得转矩。三相交流异步电动机具有结构简单、 运行可靠、 价格便宜、 过载能力强及使用、 安装、维护方便等优点 , 被广泛应用于各个领域。 图 2-4 三相异步电动机 T = f(s 曲线 图 2-5 三相异步电动机 n = f(T 曲线传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出 信号的器件或装置,通

13、常由敏感元件和转换元件组成。其中,敏感元 件是指传感器中直接感受被测量的部分, 转换元件是指传感器能将敏 感元件的输出转换为适于传输和测量的电信号部分。传感器输出信号有很多形式,如电压、电流、频率、脉冲等,输 出信号的形式由传感器的原理确定。通常, 传感器由敏感元件和转换元件组成。 但是由于传感器输出 信号一般都很微弱, 需要有信号调节与转换电路将其放大或变换为容 易传输、处理、 记录和显示的形式。随着半导体器件与集成技术在传 感器中的应用, 传感器的信号调节与转换可以安装在传感器的壳体里 或与敏感元件一起集成在同一芯片上。 因此, 信号调节与转换电路以 及所需电源都应作为传感器的组成部分。如

14、图 2-6所示: 图 2-6 传感器组成框图变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流 电动机调速目的的技术。大家知道,从大范围来分,电动机有直流电 动机和交流电动机。由于直流电动机调速容易实现,性能好,因此, 过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流电动机固有的缺点是, 由于采用直流电源,它的滑环和碳刷要经常拆换,故费时费工,成本 高,给人们带来不少的麻烦。因此人们希望,让简单可靠价廉的笼式 交流电动机也能像直流电动机那样调速。 这样就出现了定子调速、 变 极调速、转子串电阻调速和串极调速等交流调速方式。直到 20世纪 80年代,由于电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展,才出

15、 现了变频调速技术。 它的出现就以其优异的性能逐步取代其他交流电 动机调速方式,乃至直流电动机调速系统,而成为电气传动的中枢。自动送料装车系统是由电机、运料轨道、限位开关等来控制的。 本系统的设计要求:1. 本系统有三个不同的轨道(轨道 1与轨道 2、轨道 2与轨道 3之间都相差 30度角 , 运料小车运料时要对轨道进行选择。 故本设计 采用了在运料小车上增加一个步进电机来控制运料小车的转向。 2. 要求运料小车运三种物料时每次装车重量要相同 (500kg 。 一 般可以采用定时、 电子秤或称重传感器等方法。 本设计中采用了在小 车底部安装一个称重传感器来测量所装的物料重量。3. 要求小车在每

16、个运料轨道上都可以往复运动, 即要求电动机的 正反转。4. 要求系统为一个循环系统,运料小车先在轨道 1上运物料 1, 再在轨道 2上运物料 2,接着在轨道 3上运物料 3,如此循环往复直 到停止按钮发出指令,整个系统停止运作。5. 特别要求运料小车运料过程中小车要稳,加速、稳速、减速要 严格控制,即对调速系统要求比较高。本设计采用了变频调速技术。 6. 三种物料都卸放到同一个卸料仓库, 且卸料时要由一个卸料油 泵提供。7. 对于运料小车在运送轨道上的运行要求要有行程开关的控制, 以确定小车的准确到位。8. 对于运料装车系统要有一个照明及信号显示系统, 当系统装料 或者是卸料时,信号显示系统会

17、给我们提示。3自动送料装车控制系统的硬件设计3.1.1送料装车控制系统 PLC 的选择目前市场上的 PLC 产品众多, 国内外众多的生产厂家提供了多种 系列功能各异的 PLC 产品,使用户眼花缭乱、无所适从。除国产品牌 外,国外有:日本的 OMRON 、 MITSUB 、 ISHI 、 FUJI 、 ANASONIC ,德国 的 SIEMENS ,韩国的 LG 等。一般选择机型要以满足系统功能需要为 宗旨,不要盲目贪大求全, 以免造成投资和设备资源的浪费。机型的 选择具体可以从一下 12个方面来考虑:1. 选择自己熟悉的机种和机型若已有设备(或产品上已经用了某一种型号的 PLC ,再要选用 P

18、LC 开发新的产品,在满足工艺条件的前提下,建议还是选用已经用 过的 PLC 为好,这样就可以做到资源共享。2. 不要大材小用什么样的规模设计任务就选用什么样的规模的 PLC ,避免造成太 多的硬件资源浪费。3. 具体的控制对象具体选择根据不同的设计任务,来选择 PLC 的机型。4. 选用易采购的机型5. 经常了解 PLC 产品的发展动态6. 对 I/O点的选择要先弄清控制系统的 I/O点的总点数, 再按实际所需要的总点数的 15%20%留出备用量后确定所需 PLC 的点数。7. 对存储容量的选择对用户存储容量只能做粗略的估算。 在仅对开关量进行控制的系 统中,可以用输入总点数乘 10字 /点

19、 +输出总点数×5字 /点来估算; 计数器 /定时器按(35字 /个估算:有运算处理时按(510 字 /个估算:在有模拟量 I/O出的系统中,可以按每输入(或输出 一路模拟量约需(80100字左右的存储量来估算:有通信处理时 按每个接口 200字以上的数量粗略估算。8. 对 I/O响应时间的选择PLC 的 I/O响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工 作方式引起的时间延迟(一般在 23个扫描周期等。9. 根据输出负载的特点选型根据 PLC 输出所带的负载是直流型还是交流型、 是大电流还是小 电流以及 PLC 输出点动作的频率等, 从而确定输出端采用继电器输出 还是晶体管输出。

20、10. 对 PLC 结构形式的选择在相同功能和相同 I/O点数的情况下,整体式比模块式价格低。 11. 选择性能相当的机型PLC 选型中还有一个重要问题就是性能要相当。12. 选择新机型由于 PLC 产品更新换代很快,所以选用相应的新机型很有必要。在本次设计由于输入量基本是开关量,而对于 PLC 的开关量输 入回路,日本三菱公司的比较好,其主要原因是三菱公司做了些优 化设计:1、采用漏输入,输入端本来就设计为对地短路就引发断开输 入有效,不会对电源系统构成危害,最多只影响到自己的回路。也 不会由于电源故障而影响其他输入回路的正常工作,而很多欧美 PLC 采用源输入方式,有一定弊端(当然有的 P

21、LC 可选择源、漏输 入。2、采用源输入,是共电源输入端。在工程实际应用中往往有 太多的电缆,你可能无法保证电缆的相互接触、破损,说不定共电 源的开关量线路会无意的接触到设备地、外壳、其他低电位。因此 可能造成短路电源供应回路。造成电源损坏或者烧掉保险,从而可 能影响其他输入回路的正常工作。除非,每个输入回路加保险,而 这样的应用成本较高也容易出现其他故障。FX2N 系列 PLC 是 FX 系列 PLC 中最先进的超级微型 PLC 。 FX2N 系 列 PLC 拥有非常高的运行速度、 高级的功能逻辑选件以及定位控制等 特点。FX2N 系列 PLC 是从 16路到 256路 I/O的多种应用的选

22、择方案。 FX2N 系 列 PLC 的 控 制 规 模 为 16256点 (基 本 单 元 :16/32/48/64/80/128点 FX2N 系列 PLC 编程元件有输入输出继电器(X 和 Y 、辅助继电 器 (M 、 状态继电器 (S 、 定时器 (T 、 计数器 (C 、 数据寄存器 (D 、和指针(P 、 I 、 N 等七大类。具有灵活的配置、高速运算、突出的 寄存器容量、丰富的器件资源、较强的数学指令集。选用 FX2N-32MR ,输入 16点(X0-X17 ,输出 16点(Y0-Y17 , 可扩展 2432点数。电动机按转子结构形式分类:三相笼型异步电动机和三相绕线型 异步电动机。

23、电动机型号根据以下几个方面选择:1. 功率的选择要为某一生产机械选配一台电动机, 首先考虑电动机的功率需要 选择多大,合理选择电动机的功率具有重大的经济意义。2. 电动机结构的选择因为用的是三相交流电源, 在交流电动机中, 三相笼型异步电动 机结构简单、坚固耐用、维护方便、工作可靠、价格低廉;主要的弊 端是调速困难,功率因数比较低,启动性能比较差,由于送料小车要 求的机械特性比较硬而且没有特殊的调速要求, 所以可以采用笼型电 动机。3. 结构形式的选择生产机械的种类繁多,它们的工作环境也不尽相同。因此,有必要要保证在不同环境中能安全的可靠运行。 电动机常有下列几种结构 型式:(1开启式 在构造

24、上无特殊防护装置,运用于干燥、无尘场 所。通风好。(2 防护式 在机壳或端盖下面有通风罩, 以防止杂物掉进去。(3 封闭式 封闭式电动机外壳严密封闭, 电动机靠风扇冷却, 并且在外壳带有散热片。使用在灰尘多、潮湿、盐碱、腐蚀性强的场 所。(4防暴式 整个电机严密的封闭,多用于矿井中。综上所述,运料小车所处的环境而选择封闭式的电动机。4. 电动机电压的选择Y 系列的电动机的额定电压只有 380V 一个等级。5. 电动机转速的选择电动机的额定转速是根据生产机械的要求而选定的。 通常情况下转速 不低于 500r/min,异步电动机通常采用 4个极的,则同步转速 n o =1500r/min的。表 3

25、-1 运料小车电动机的参数 步进电动机又称为脉冲电动机, 是数字控制系统中的一种执行元 件。 其功用是将脉冲电信号变换为相应的角位移或直线位移,即给 一个脉冲电信号,电动机就转动一个角度或前进一步,如图 1-3所 示: 步进电动机 图 1-3 步进电机的功用步进电动机的角位移量 或线位移量 s 与脉冲数 k 成正比, 如 图 1-4(a所示; 它的转速 n ,或线速度 v 与脉冲频率 f 成正比,如 图 1-4(b所示。 在负载能力范围内这些关系不因电源电压、负载 大小、 环境条件的波动而变化。 因而可适用于开环系统中作执行元件, 使控制系统大为简化。 步进电动机可以在很宽的范围内通过改变脉冲

26、 频率来调速;能够快速启动、反转和制动。它不需要变换能直接将数 字脉冲信号转换为角位移,很适合采用微型计算机控制。 重量传感器又称称重传感器, 是将压力信号转换成电压或电流控 制信号。其输出格式是标准的控制信号类型: 010VDC , -1010VDC , 420mA , 020mA 。有的智能称重传感器也能输出开关量信号, 但是其动作量(检 测到的压力信号是可调的。本次设计中称重传感器选择 CS-20型。 2. 霍尔传感器的选择本次设计选用 HAL 815可编程线性霍尔传感器, 其可用于角度或 距离测量。HAL815是一个可编程的霍尔传感器, 内置 DSP , 可设置的比例电 压输出, 具有

27、高精度, 多个可编程磁特性存储在具有冗余和锁定功能 的非易失性存储器(EEPROM ,多种保护功能如:开路 (地和电源线突 变检测 、过压和欠压检测,保证了传感器的高可靠性,可逐个编程 或通过选择拉低输出脚来编几个并联在相同供电电压上的传感器, 温度特性可编程可匹配所有常见的磁性材料。 可编程的特性方便了客户 的设计。本次设计采用日本三菱变频器:FR500系列通用型 FR-E540,其 变频器参数的确定和设置表 3-3所示参数号 参数名称 设定值Pr1 上限频率 45HzPr2 下限频率 5 HzPr7 加速时间 3sPr8 减速时间 3sPr13 起动频率 5 HzPr14 适应负荷选择 0

28、Pr15 点动频率 5 HzPr16 点动加减速时间 1sPr20 加减速基准频率 45HzPr79 操作模式选择 2继电器是一种根据特定形式的输入信号而发生动作的自动控制 电器。它与接触器不同,主要用于反应控制信号,其触点一般接在控 制电路中。继电器的种类有很多,分类的方法也很多,常用的分类方 法有:1. 按输入量的物理性质可分为电压继电器、 电流继电器、 功率继电器、时间继电器和温度继电器等;2. 按动作原理可分为电磁式继电器、 感应式继电器、 电动式继电 器、热继电器和电子式继电器等;3. 按动作时间可分为快速继电器、延时继电器和一般继电器;4. 按执行环节作用原理可以分为有触点继电器和

29、无触点继电器;5. 按用途可分为电器控系统用继电器和电力系统用继电器。 继电器的主要特性是输入、输出特性、继电器的返回系数、吸合 时间、 释放时间。 吸合时间是从线圈接收型号到衔铁完全吸和时所需 要的时间,释放时间是从线圈失电导衔铁完全释放时所需要的时间。 一般继电器的吸合时间与释放时间为 0.050.15s ,它的大小会影响 继电器的操作频率。接触器是用来接通或者切断电动机或其他负载主电路的一种控 制电器。 它通常可分为交流接触器和直流接触器。 接触器的基本参数 有主触点的额定电流、主触点的允许切断电流、触点数、线圈电压、 操作频率、动作时间、机械寿命和电寿命。选用接触器时通常是交流负载的选

30、择交流接触器 , 直流负载选用 直流接触器, 但由于交流负载频繁动作时可采用直流吸引线圈的接触 器。通常选用的是直流 110V 、 220V ,交流 220V 、 380V 。直流接触器 断开时产生的过电压可达 1020倍,故不宜采用高电压等级(440V 的已经停止生产。而电压太低时,接通此线圈用的继电器或接触器的联锁触点不可靠(如灰尘或由层存在。额定操作频率是指每小时接通的次数。交流接触器最高可达 600次每小时;直流接触器可高达 1200次 /小时。综上所述, 接触器的选择可按下列步骤进行:根据负载性质确定 工作任务类型; 并根据类型确定接触器系列; 根据负载额定电压确定 接触器的额定电压

31、; 根据负载电流确定接触器的额定电流, 并根据外 界实际田间加以修正。 本次的设计中所选用的接触器型号为:交流接 触器 CJ10-20。行程开关又叫限位开关,是用于控制机械设备的行程和限位保 护。在实际生产应用中,将行程开关安装在预先要设置的位置,当装 于生产机械运动部件上的模块撞击到行程开关时, 行程开关的触点动 作,就实现了电路的切换。 因此,行程开关是一种根据运动部件模块 的行程位置而切换电路的电器, 它的作用原理与按钮有些类似。 行程 开关广泛应用于各类机床和起重机械, 用以控制其行程、 进行终端限 位保护。 在电梯的控制电路中, 还利用行程开关来控制开关轿门的速 度、自动开关门的限位

32、,轿厢的上、下限位保护。行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式。 本次设计我选用 LX1-11型限位开关。参数如表 1-6 名称 型号及规格 数量M1 三相异步电动机 Y90S-411KW 、 380V 、 22.6A 、 1400r/min1M2 反应式步进电机 36BF013相、额定电压 27V 、步距角 3度、 静态电流 0.5A 、 空载启 动频率 1800Hz1SB1-SB3 启动控制按钮 LA-2绿色3SB4、 SB5 停止控制按钮 LA-2红色2 QS 组合开关 HZ10-25/3三极, 500V , 25A1 KM1-KM3 交流接触器 CJ10-40 3 K1-

33、K4 中间继电器 J27-445A ,线圈电源 127V4 FR1 热继电器 JR0-401FR2 热继电器 JR0-401FU 熔断器 RL1-15 1 T 三相变压器 NDK380/27V1 SQ1-SQ4 行程限位开关 LX1-11 4 EL 照明灯 JC236V 、 40W1 HL1-HL4 指示灯 ZSD-06.3V ,绿、橙、黄、红4自动送料装车控制系统它的主电路图主要由运料小车主电动机、 转向步进电动机、 变频器、 组合开关、 三相电源组成。 如图 3-3所示:QS U V W图 3-3 自动送料装车系统的主电路图根据设计的要求选用两个电动机,三相异步电动机 M1是主电动 机,反

34、应式步进电动机 M2为转向电动机。运料小车的运行由电动机 M1来控制,电动机 M1的正反转由接触器 KM1、 KM2来控制,电动机 M1由变频器调速。对于电动机 M1设置了过载保护(FR1 。步进电动 机 M2的起停由接触器 KM3来控制,对于电动机 M2设置了过载保护 (FR2 。3.4自动送料装车系统 I/O通道分配表表 3-4 输入信号分配表信号名称 端号 功能说明启动按钮 SB1 X0 使电动机 M1正转运行 启动按钮 SB2 X1 使电动机 M1反转运行 启动按钮 SB3 X2 使步进电机 M2运行 停止按钮 SB4 X3 使电动机 M1停止运行 停止按钮 SB5 X4 使步进电机

35、M2停止运行 限位开关 SQ1 X5 对小车进行行程保护 限位开关 SQ2 X6 对小车进行行程保护 限位开关 SQ3 X7 对小车进行行程保护 限位开关 SQ4 X10 对小车进行行程保护 称重传感器 WS X11 对小车装料料重进行检测 霍尔传感器 HS X12 对步进电动机转向进行检测 开关按钮 S X13 对照明灯 EL 进行检测表 输出信号分配表信号名称 端号 功能说明接触器 KM1 Y0 使电动机 M1正转运行 接触器 KM2 Y1 使电动机 M1反转运行 接触器 KM3 Y2 使步进电机 M2运行 中间继电器 K1 Y3 对物料 1进行检测 中间继电器 K2 Y4 对物料 2进行

36、检测 中间继电器 K3 Y5 对物料 3进行检测 中间继电器 K4 Y6 对卸料油泵的控制 照明灯 EL Y7 对系统进行照明 指示灯 HL1 Y10 对小车装物料 1时的显示 指示灯 HL1 Y11 对小车装物料 2时的显示 指示灯 HL1 Y12 对小车装物料 3时的显示 指示灯 HL1 Y13 对小车装卸料的显示3.5自动送料装车控制系统 PLC 控制接线图 U V WFU4自动送料装车控制系统的软件设计本次设计的自动送料装车系统先对小车轨道进行判断, 然后进入 既定轨道开始正转运行,再通过限位开关使运料小车停车并开始装 料, 当小车装料到位后就开始反转运行, 再通过限位开关使运料小车

37、停车并开始卸料, 当卸料结束后再由步进电机进行小车轨道判断, 又 进行下一次的送料装车过程,如此循环下去。如图 4-1所示: 图 4-1 自动送料装车系统的总流程图 图 4-2 自动送料装车系统状态转移图图 4-2 中 M300:M1正转变频调速; M301: M1正转继续减速; M302:M1停车并装料 1; M303:M1停车并装料 2 ; M304:M1停车并 装料 3; M305:M1反转变频调速; M306: M1反转继续减速; M307:M1停车并卸料; M308:卸料完毕 M2启动; M11:称重传感器与 500kg 值比较,若相等则启动辅助继电器 M11。 M31:霍尔传感器与

38、步进电 机转向值比较,若相等则启动辅助继电器 M31。运料小车电动机 M1:当按下启动控制按钮 SB1(X0时,电动机 M1正转运行;当按下启动控制按钮 SB2(X1时,电动机 M1反转运 行;当按下停止控制按钮 SB4(X3时,电动机 M1停止运行。步进电机 M2:当按下启动控制按钮 SB3(X2时,步进电机 M2启动;当按下停止控制按钮 SB5(X4时,步进电机 M2停止运行。运料小车启停控制如图 4-3 所示:X0 Y0 X2Y2X1Y1图 4-3 运料小车启停控制当电动机上电时或卸料完毕步进电机转向后, 运料小车开始正转 运行,进行变频调速,直到碰到限位开关 SQ1(X5 、 SQ2(

39、X6 、 SQ3(X7 电动机停止运行,此时小车开始装料;当小车装料完毕后开 始反转运行,直到碰到限位开关 SQ4(X10电动机停止运行,此时 小车开始卸料。运料小车正反转控制如图 4-4所示:(图中 M31:霍尔传感器的 值与步进电机转向值比较若相等则启动辅助继电器 M31M300M308M31 M300 M300T0 M301M305 M305T1 M306M305图 4-4 运料小车正反转控制本次设计对运料小车电动机进行了变频调速控制, 如表 3-3所示 对变频器的参数进行设定。上限频率 45Hz ,下限频率 5Hz ,加速时 间 3s ,减速时间 3s ,由 PLC 设定的 T0定时时

40、间为 10s 10,则电动机 的调速如图 4-5所示: 45f/H53710t/s图 4-5 电动机 M1的变频调速本次设计对电动机变频器调速设置了 10s 的定时时间,在这 10s 内完成运料小车的加速、稳速、减速运行。在卸料时也采用了时间控 制设计,卸料时设置了 3s 的定时时间,使系统更加方便、简单,利 于控制,使运料系统自动化程度提高。本次设计中, 当运料小车变频调速后继续减速时, 会碰到限位开 关来控制运料小车, 使小车停止运行并开始装料或卸料。 当小车碰到 限位开关 SQ1(X5时,运料小车开始装物料 1;当小车碰到限位开 关 SQ2(X6时,运料小车开始装物料 2;当小车碰到限位开关 SQ3(X7时,运料小车开始装物料 3;当小车碰到限位开关 SQ4(X10 时,运料小车开始卸料。其中 127V 给接触器 KM1、 KM2、 KM3和中间继电器 K1、 K2、 K3、 K4进行供电, 36V 给 EL 照明电路供电, 6.3V 给信号显示系统供电, 如图 4-6所示:M302 M303 M307 X13M304 图 4-6 照明和信号显示系统控制当运料小车装物料 1(M302时,信号灯 HL1(Y10灯(绿色 亮;当运料小车装物料 2(M