楊軍軍，武建新

(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)機(jī)械學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051)

0 引言

生產(chǎn)流水線(xiàn)中，傳送成品、材料、機(jī)件等的傳輸裝置就是生產(chǎn)線(xiàn)傳送帶。其中對(duì)于皮帶輸送線(xiàn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、家電、注塑、郵電、食品等各行業(yè)中，還包括物件的組裝、檢測(cè)、調(diào)試、包裝及運(yùn)輸?shù)取，F(xiàn)代工業(yè)加工系統(tǒng)中，生產(chǎn)線(xiàn)傳送帶是其迅速發(fā)展的一個(gè)重要組成部分，優(yōu)點(diǎn)是減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約時(shí)間、消除差錯(cuò)、提高運(yùn)輸自動(dòng)化水平及管理水平和提高物流效率等。和輸入元件的信息，通過(guò)程序的控制做出合理的工控安排，輸出指令到各執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)零件在皮帶上的運(yùn)行。具體原理方框圖如圖1所示。

1 傳送帶控制整體方案設(shè)計(jì)

1．1 傳送帶整體布局

1．2 皮帶傳送機(jī)的控制原理

整個(gè)皮帶傳送機(jī)運(yùn)行過(guò)程采用開(kāi)環(huán)控制方式，PLC為控制元件，交流電機(jī)為執(zhí)行元件來(lái)驅(qū)動(dòng)皮帶的運(yùn)行，來(lái)完成零件的傳送功能，其傳動(dòng)部件為鏈傳動(dòng)。運(yùn)行時(shí)PLC會(huì)按照編制好的程序，讀取各執(zhí)行元件

圖1 傳送帶的原理圖

1．3 轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)的控制原理

轉(zhuǎn)角輸送機(jī)，是可升降并旋轉(zhuǎn)一定角度的機(jī)構(gòu)帶動(dòng)一段皮帶或者滾筒輸送機(jī)形成。轉(zhuǎn)角輸送機(jī)用于對(duì)工件在輸送機(jī)運(yùn)輸過(guò)程中換向。這樣避免采用彎道輸送機(jī)，造成空間浪費(fèi)及結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)主要的動(dòng)力來(lái)源是兩個(gè)氣缸和一個(gè)直流電機(jī)。其中兩個(gè)氣缸都是處于收縮的狀態(tài)，就是旋轉(zhuǎn)氣缸完全伸出，所以皮帶剛好旋轉(zhuǎn)90°。

轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn):當(dāng)有零件運(yùn)行到皮帶上后，頂起氣缸的活塞桿伸出并保持伸出狀態(tài)，接著旋轉(zhuǎn)氣缸的活塞桿伸出并保持伸出狀態(tài)，當(dāng)活塞桿完全伸出后，頂起氣缸的活塞桿就應(yīng)該就該縮回了，當(dāng)完全縮回后，直流電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)零件完全運(yùn)走以后，頂起氣缸和旋轉(zhuǎn)氣缸按照和上述相反的順序動(dòng)作。轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)回到原始狀態(tài)，等待下一個(gè)零件到來(lái)。繪制原理圖如圖2。

圖2 轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)原理圖

在系統(tǒng)通電的狀態(tài)下，光電開(kāi)關(guān)感應(yīng)零件是否到達(dá)皮帶上，當(dāng)有零件到來(lái)，光電開(kāi)關(guān)將變化的信號(hào)傳入的PLC，PLC經(jīng)過(guò)內(nèi)部程序的計(jì)算，輸出控制指令到電磁閥YV1，電磁閥YV1通電，頂起氣缸作用，當(dāng)頂起氣缸運(yùn)行到極限位置后，并保持在極限位置同時(shí)氣缸的內(nèi)部磁環(huán)使上限位磁性開(kāi)關(guān)CA2閉合，接通信號(hào)傳入PLC，再由PLC發(fā)出指令使電磁閥YV2通電，旋轉(zhuǎn)氣缸作用，當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣缸旋轉(zhuǎn)90°后并保持，同時(shí)氣缸的內(nèi)部磁環(huán)使磁性開(kāi)關(guān)CA4接通，接通信號(hào)傳入到PLC，再由PLC發(fā)出指令使電磁閥YV1斷電，頂起氣缸回落，當(dāng)下限位磁性開(kāi)關(guān)CA1，閉合接通信號(hào)傳入PLC，再由PLC發(fā)出指令使接觸器KA2接通，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)，把零件運(yùn)送出去，當(dāng)零件完全運(yùn)走以后，電機(jī)斷電，電磁閥電磁閥YV1通電，頂起氣缸再次頂起，到了極限位置以后，磁性開(kāi)關(guān)CA2接通，電磁閥YV2斷電，轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)回到原始角度后，磁性開(kāi)關(guān)CA3接通后，電磁閥YV1斷電，轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)下落到原始位置。

2 硬件部分

2．1 主要電氣元件的簡(jiǎn)介和型號(hào)選擇

2．1．1 變頻器型號(hào)選擇

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源(50 Hz或60 Hz)變換為另一頻率的電能控制裝置。在本套控制系統(tǒng)中選用具有恒轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器。根據(jù)選用原則和已經(jīng)確定的電機(jī)參數(shù)(型號(hào)為YS90－60)對(duì)變頻器進(jìn)行選擇。變頻器型號(hào)選為VFD002L21A。

2．1．2 接觸器型號(hào)選擇

通過(guò)接觸器控制整個(gè)系統(tǒng)中用電設(shè)備的的通斷。其中包括變頻器和直流電動(dòng)機(jī)。還需考慮安全，所以交流和直流要分開(kāi)流通。還有就是本套控制系統(tǒng)中，通過(guò)一個(gè)接觸器控制五個(gè)變頻器的電源，其中可能多個(gè)變頻器同時(shí)接通。本控制系統(tǒng)電路選用正泰電器生產(chǎn)的CJX2－0901－F4－D22交流接觸器。

3.強(qiáng)化企業(yè)財(cái)務(wù)人員的綜合管理能力。企業(yè)應(yīng)即大力度對(duì)企業(yè)財(cái)務(wù)人員進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)，不斷要體現(xiàn)到ERP系統(tǒng)的管理員的設(shè)置，還要由決策層定期更換管理員密碼，最大程度確保信息安全。財(cái)務(wù)管理人員需要適時(shí)轉(zhuǎn)變管理思想，熟練掌握新的財(cái)務(wù)管理工作方式。在精通財(cái)務(wù)知識(shí)的同時(shí)還必須了解相應(yīng)計(jì)算機(jī)知識(shí)，樹(shù)立正確安全的管控理念，在進(jìn)行重要數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，更能做到整體管理。可以進(jìn)行資源的合理分配，充分發(fā)揮人的積極因素配合ERP的初步分析，整合公司的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)做到合理預(yù)測(cè)，給予決策層更多的選擇范圍，提升管理效率。

2．1．3 光電開(kāi)關(guān)型號(hào)選擇

在選用光電開(kāi)關(guān)時(shí)需要注意使用電壓范圍和光電開(kāi)關(guān)的邏輯極性?？紤]到光電開(kāi)關(guān)需要跟PLC進(jìn)行連接，這需要考慮PLC信號(hào)輸入形式。綜合考慮整體使用要求，確定光電開(kāi)關(guān)型號(hào)為G12－3C3NA4。

2．1．4 PLC 型號(hào)選擇

對(duì)于選擇PLC，應(yīng)該綜合考慮PLC的機(jī)型、電源模塊、I/O模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn):①合理的結(jié)構(gòu)型式;②安裝方式的選擇;③相應(yīng)的功能要求;④響應(yīng)速度要求;⑤系統(tǒng)可靠性的要求;⑥機(jī)型盡量統(tǒng)一;還應(yīng)考慮PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。綜合考慮上述原則并結(jié)合考慮本控制系統(tǒng)的實(shí)際情況。選用三菱系列FX2N－32MR和FX2N－32ER作為本套控制系統(tǒng)的核心控制元件。

2．2 控制柜的布局

綜合考慮各個(gè)零件的安裝要求，繪制控制柜布局圖如圖3。

3 控制程序的編制

在硬件接線(xiàn)完成以后，剩下的工作就是編制與硬件和工作要求相對(duì)應(yīng)的控制程序，本套控制程序是參考圖4完成的。本套設(shè)備的轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)是順時(shí)針轉(zhuǎn)，所以這時(shí)轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)上的直流電機(jī)只需正傳即可。

編寫(xiě)控制注意的就是轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)的旋轉(zhuǎn)氣缸的旋轉(zhuǎn)方向，本套設(shè)備中的轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)的皮帶只需按一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)即可。

3．1 編寫(xiě)控制程序

編程的整體思路是順序運(yùn)動(dòng)。即第一段皮帶動(dòng)作，接著第二段皮帶動(dòng)作，接著轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)一動(dòng)作，接著第三段皮帶動(dòng)作，接著轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)二動(dòng)作，接著第四段皮帶動(dòng)作，接著第五段皮帶動(dòng)作。

圖3 控制柜布局圖

圖4 整體布局圖

3．1．1 I/O 分配

根據(jù)系統(tǒng)接線(xiàn)圖繪制I/O分配圖如表1。

3．1．2 編制控制程序

圖5為部分PLC梯形圖程序。

圖5 部分PLC梯形圖程序

表1 I/O設(shè)備及I/O點(diǎn)分配

4 結(jié)論

介紹了皮帶傳送機(jī)和轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程。首先，設(shè)計(jì)了皮帶運(yùn)輸機(jī)和轉(zhuǎn)角運(yùn)輸機(jī)的控制原理。然后，根據(jù)控制原理圖和各個(gè)元件的使用要求擇出各個(gè)元件的具體型號(hào)，并繪制各零件之間的連線(xiàn)圖。最后，根據(jù)傳送帶運(yùn)送模型編寫(xiě)了控制程序。

［1］ 吳 麗，梅 楊．電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002．

［2］ 張選正，張金遠(yuǎn)．變頻器應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)［M］．北京:中國(guó)電力出版社，2006．

［3］ 王仁祥．常用低壓電器原理及其控制技術(shù)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002．

［4］ 廖常初．可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)［M］．重慶:重慶大學(xué)出版社，2004．

［5］ 吳 麗，黃江峰．電氣控制與PLC應(yīng)用［M］．北京:中國(guó)電力出版社，2004．