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        基于三菱FX2N-48MR的供絲小車控制系統(tǒng)設(shè)計

        2011-06-23 03:02:10朱云開郭建峰
        裝備制造技術(shù) 2011年12期
        關(guān)鍵詞:開關(guān)門機(jī)臺指示燈

        朱云開,郭建峰

        (1.南通市廣播電視大學(xué) 機(jī)械工程系,江蘇 南通 226006;2.如皋職業(yè)教育中心校 中職部,江蘇 如皋 226500)

        針對目前國內(nèi)一些卷煙廠的卷接車間所采用的供絲小車控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn),其具有以下優(yōu)點(diǎn):

        (1)整個系統(tǒng)的功率只有數(shù)十千瓦左右,能源消耗較少;

        (2)由于采用滑軌運(yùn)行模式,電機(jī)運(yùn)行噪音較小;

        (3)小車供絲大大減少了煙絲的燥碎率,幾乎不產(chǎn)生粉塵;

        (4)小車供絲主要采用鋼結(jié)構(gòu)框架,對墻體要求不高。小車供絲控制系統(tǒng)在供絲過程中,無論從生產(chǎn)工藝上還是生產(chǎn)流程上,都完全符合實(shí)際生產(chǎn)要求。

        本文采用三菱FX2N-48MR的可編程序控制器,對傳統(tǒng)的供絲小車控制系統(tǒng)進(jìn)行改造,從而在保證控制精度的前提下,降低生產(chǎn)成本。

        1 供絲小車電路設(shè)計及電氣原理

        供絲小車主要由行走電機(jī)來驅(qū)動小車在軌道上運(yùn)行,當(dāng)小車到達(dá)目的地的時候(機(jī)臺),則主要由開關(guān)門電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)小車卸料。小車結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

        圖1 供絲小車示意圖

        供絲小車在軌道上的運(yùn)行,主要是通過小車控制柜控制行走電機(jī)的各種速度來驅(qū)動,當(dāng)小車到達(dá)目的機(jī)臺后,自動實(shí)現(xiàn)定位,通過開關(guān)門電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)小車卸料。

        如圖1所示,在對小車進(jìn)行設(shè)計時,要求小車的行走電機(jī)、開關(guān)門電機(jī)的動作,主要由小車控制柜內(nèi)的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn),其內(nèi)部的控制要求需達(dá)到以下目標(biāo):

        (1)行走電機(jī)運(yùn)用變頻器控制技術(shù),來實(shí)現(xiàn)行走速度的快慢、啟??刂?,而變頻器則主要由PLC來控制快慢速度、啟停的信號(通過KM1接觸器中間過渡,便于急停);

        (2)行走電機(jī)帶有交流制動剎車裝置,由接觸器KM2驅(qū)動剎車的動作;

        (3)開關(guān)門電機(jī)的開、關(guān)門動作主要由KM3、KM4兩個互鎖的接觸器來實(shí)現(xiàn)其動作;

        (4)以上接觸器 KM1、KM2、KM3、KM4 的線圈驅(qū)動信號,都由PLC的輸出來控制;同時,為了避免對接觸器啟停信號的干擾,在每個接觸器線圈的兩側(cè)均連接一個 R—C電路,(R 為 1000 Ω,C為 0.01μf);

        (5)PLC的輸出,不僅控制2個電機(jī)的動作及制動器的剎車,還要控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)指示燈、防碰撞指示燈、運(yùn)行狀態(tài)指示燈的亮滅,更主要的是要控制通訊發(fā)射光電開關(guān)(其主要和主控制柜的通訊)的得、失電狀況;

        (6)小車自身備有的手動動作:運(yùn)行/維修、開門、關(guān)門、復(fù)位按鈕動作,便于維修人員的操作。

        根據(jù)以上的控制要求,設(shè)計了小車主控制電路,如圖2所示。

        主電路中的電源控制斷路器QM1、PLC的電源、直流24V的電源、電源指示燈HL4均是由軌道上的交流220 V提供,如圖3所示。

        圖2 主電路控制原理圖

        圖3 主電路電氣原理圖

        2 運(yùn)行小車的PLC控制與程序編寫

        PLC的種類很多,性能、價格有1000多元到上萬元不等,價格的貴賤主要由PLC的CPU、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、輸入輸出方式等決定。所以在選型時,要從經(jīng)濟(jì)、適用的角度考慮。

        由于小車的輸入由傳感器(開關(guān)量)、按鈕組成,輸出由開關(guān)量組成,在選用PLC的時候,只要滿足傳感器輸入給PLC的電平,就滿足輸入的要求。

        輸出主要控制各個接觸器的吸合來開關(guān)門電機(jī)的動作及給變頻器的速度、方向信號就可以;輸入點(diǎn)由15個傳感器信號及4個按鈕信號組成,共計19個輸入點(diǎn),輸出由3個指示燈、1個通訊發(fā)射光電開關(guān)的得電、3個變頻器速度、2個方向、開關(guān)門電機(jī)的2個控制接觸器、1個制動控制接觸器,合計13個輸出信號;根據(jù)前面介紹的原理、控制技術(shù)的要求,我們可以選用48點(diǎn)、觸點(diǎn)式的PLC,介于此,選用三菱FR—48MR的PLC,既經(jīng)濟(jì)又滿足要求。

        2.1 供絲小車PLC的I/O功能分配

        供絲小車PLC的I/O功能分配表如表1所列。

        表1 供絲小車PLC的I/O功能分配表

        2.2 小車運(yùn)行控制程序的編寫

        小車的初始狀態(tài)必須是關(guān)門到位、鎖箱到位、料箱到位,小車才可以確保處于安全運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài);由于小車不論在運(yùn)行檔還是在維修檔,均要滿足此要求,方可以保證小車的行駛,所以,借助于M8002初始脈沖信號,該程序可以編寫為圖4。

        圖4 小車關(guān)門程序

        當(dāng)小車在軌道上運(yùn)行時,在每臺機(jī)臺對應(yīng)的軌道上方,均有磁鐵感應(yīng)小車上的磁力開關(guān),磁力開關(guān)的作用,主要是讓小車識別自己已到幾號機(jī)臺,并與D200內(nèi)的起始數(shù)據(jù)相對應(yīng),圖5為小車在行走過程中的各種速度控制程序。

        圖5 小車在行走過程中的各種速度控制程序

        圖6 小車到機(jī)臺后的執(zhí)行動作程序

        當(dāng)小車運(yùn)行到指定機(jī)臺時,先通過磁性開關(guān)感應(yīng),判別自己是否到達(dá)對應(yīng)機(jī)臺,然后進(jìn)行減速(第三速度10Hz)運(yùn)行,并進(jìn)行定位、制動、對接、開門卸料、關(guān)門、行駛等動作,其中開門到位后,延時2 s(或根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行調(diào)試),確保煙絲自由落下到喂料機(jī);小車的定位是在機(jī)臺的正上方軌道上,安裝一個感應(yīng)鐵,與小車上的電感接近開關(guān)對應(yīng),程序如圖6所示。

        當(dāng)小車接收的指令(D200<3)時,小車需要經(jīng)過兩個彎道,因?yàn)闄C(jī)臺3與機(jī)臺1、2不在同側(cè),所以運(yùn)行時要滿足機(jī)械條件,編寫小車在機(jī)臺卸完料后的執(zhí)行動作程序如圖7所示。

        圖7 小車在機(jī)臺卸完料后的執(zhí)行動作程序

        3 結(jié)束語

        本文主要介紹供絲小車的電氣原理,編制PLC控制程序,根據(jù)所設(shè)計編制的PLC程序說明小車如何實(shí)現(xiàn)加料、出站、到對應(yīng)機(jī)臺卸料的控制過程。從理論上分析了供絲小車控制系統(tǒng)的可行性。

        [1]蒙永革.淺談回路式單軌小車自動送絲系統(tǒng)的應(yīng)用[R].柳州:柳州卷煙廠技改辦,2003.

        [2]張子鵬,吳兆敏.羅克維爾監(jiān)控軟件在打葉復(fù)烤線的應(yīng)用[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2009,(10):127-131.

        [3]日本三菱公司.MELSEC-FX2N使用手冊[K].日本:日本三菱公司,2001.

        [4]常文平.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2006.

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