(湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南 長沙 410200) 石玉明(1973—),
男,湖南長沙人,大學(xué)本科,實(shí)驗(yàn)師,高級(jí)技師,研究方向?yàn)殡姎夤こ汤碚撆c應(yīng)用。
基金項(xiàng)目:湖南省職業(yè)技術(shù)教育培訓(xùn)課題《以就業(yè)為導(dǎo)向電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)教學(xué)模式改革》(項(xiàng)目編號(hào):HNLDT—2005019)
可編程控制器是70年代以來,計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展在工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)樞蚩刂朴兄卮笠饬x的一種新興技術(shù),由于它編程直接,方便,抗干擾能力強(qiáng),工業(yè)控制中幾乎所有的順序控制都可簡單地由它完成,因而其應(yīng)用愈來愈廣泛。電動(dòng)行車是現(xiàn)代化生產(chǎn)中用于物料輸送的重要設(shè)備,傳統(tǒng)的控制方式下,大都采用人工操縱的半自動(dòng)控制方式,在許多場合,為了提高工作效率,促進(jìn)生產(chǎn)自動(dòng)化和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,往往需要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)行車的自動(dòng)化控制,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,可以使行車能夠按照預(yù)定順序和控制要求,自動(dòng)完成一系列的工作。本文介紹了工廠電鍍車間的電鍍專用行車,利用PLC構(gòu)成一套自動(dòng)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)電鍍專用行車的自動(dòng)控制過程。
1 工作過程分析
電鍍專用行車采用遠(yuǎn)距離控制,起吊重量500kg以下,起重物品是有待進(jìn)行電鍍或表面處理的各種產(chǎn)品零件。根據(jù)電鍍加工工藝的要求,電鍍專用行車的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作流程如圖1所示,其中1 槽為電鍍槽,槽中裝有電鍍液,2槽為回收槽,3槽為清水槽,實(shí)際生產(chǎn)中電鍍槽的數(shù)量由電鍍工藝要求決定,電鍍的種類越多,槽的數(shù)量越多。
圖1 電鍍專用行車的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作流程圖
電鍍專用行車的工作過程如下:
(1) 在電鍍生產(chǎn)一側(cè),工人將待加工的零件裝入吊籃,發(fā)出控制信號(hào),行車自動(dòng)上升,并逐段前進(jìn),根據(jù)工藝要求在需要停留的槽位停止。
(2) 行車停留在某個(gè)槽位上面后,自動(dòng)下降,停留一定的時(shí)間(各槽停留的時(shí)間根據(jù)工藝要求預(yù)先設(shè)定),再自動(dòng)上升并繼續(xù)前行。
(3) 如此完成電鍍工藝規(guī)定的各道工序,直至生產(chǎn)的末端。然后,自動(dòng)返回原位,由工人卸下處理好的零件。
至此,一次循環(huán)加工完成,可見,電鍍專用行車加工過程的控制是順序控制,由吊籃前進(jìn)、下降、延時(shí)停留、上升、后退等工序組成。
2 拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
專用行車的前后和升降運(yùn)動(dòng)由三相交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),根據(jù)電鍍行車的起吊重量,選用兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)。
主電路拖動(dòng)控制系統(tǒng)如圖2所示,其中,行車的前進(jìn)和后退,吊鉤的上升和下降控制分別通過兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1、M2的正、反轉(zhuǎn)來控制。
圖2 主電路拖動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖
圖2中,接觸器KM1,KM2控制電動(dòng)機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)行車的前進(jìn)和后退,接觸器KM3,KM4控制電動(dòng)機(jī)M2的正、反轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)吊鉤的上升和下降。
3 PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 PLC選型及地址分配
根據(jù)該專用行車的控制要求,其輸入/輸出及控制信號(hào)共有13 個(gè),其輸入信號(hào)9個(gè),輸出信號(hào)4個(gè),實(shí)際使用時(shí),系統(tǒng)的輸入都為開關(guān)控制量,加上10%-15%的余量就可以了,并無其他特殊控制模塊的需要,擬采用三菱公司FX2N-24MR型PLC,輸入/輸出信號(hào)地址分配見表1。
表1 輸入/輸出信號(hào)地址分配表
作用 名稱 地址 啟動(dòng)按鈕 SB1 X001 原位限位開關(guān) SQ4 X002 清水槽限位開關(guān) SQ3 X003 回收波槽限位開關(guān) SQ2 X004 鍍槽限位開關(guān) SQ1 X005 下限位開關(guān) SQ6 X006 上限位開關(guān) SQ5 X007 行車點(diǎn)動(dòng)進(jìn) SB2 X010 行車點(diǎn)動(dòng)退 SB3 X011 |
作用 名稱 地址 行車前進(jìn) KM1 Y001 行車后退 KM2 Y002 吊鉤上升 KM3 Y003 吊鉤下降 KM4 Y004 |
3.2 PLC控制電路設(shè)計(jì)
圖3 PLC控制系統(tǒng)I/O端口接線圖
圖3為電鍍專用行車的控制系統(tǒng)I/O端口接線圖,需注意的是,圖中對(duì)輸入的常閉觸點(diǎn)進(jìn)行了處理,即常閉觸點(diǎn)改用了常開觸點(diǎn)。
4 PLC軟件設(shè)計(jì)
4.1 控制系統(tǒng)梯形圖編制
根據(jù)控制要求和I/O地址編制,繪出控制系統(tǒng)梯形圖如圖4。
圖4 PLC控制系統(tǒng)梯形圖
梯形圖工作原理分析:
電鍍生產(chǎn)線采用專用行車,行車架上裝有可升降的吊鉤,行車和吊鉤各由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),行車的進(jìn)/退和吊鉤的升/降均由相應(yīng)的限位開關(guān)SQ定位,流程如下:
(1)按啟動(dòng)按鈕SB1,X001閉合,狀態(tài)S0被置位,Y003得電,KM3工作,吊鉤提起工件,開始上升,當(dāng)碰到上限位開關(guān)SQ5時(shí)停止,X007接通,S0復(fù)位,吊鉤停止上升,狀態(tài)S1被置位,M20得電,Y001工作,KM1工作,行車開始向下一道工序前行。
(2)當(dāng)行車前行至鍍槽限位開關(guān)SQ1時(shí),X005動(dòng)作,S1復(fù)位,行車停止前行,狀態(tài)S2被置位,Y004得電,KM4工作,吊鉤剛好在鍍槽的上方開始下降。
(3)當(dāng)?shù)蹉^下降至下限位開關(guān)SQ6時(shí),X006動(dòng)作,吊鉤下降停止,工件浸入鍍液槽中,并開始定時(shí)。
(4)定時(shí)280秒后,狀態(tài)S3被置位,Y003工作,KM3工作,電鍍結(jié)束,吊鉤提起工件,開始上升,當(dāng)碰到上限位開關(guān)SQ5時(shí)停止,X007接通,吊鉤停止上升,并在鍍槽上方停留28秒,讓鍍波滴回槽中。
(5)當(dāng)行車在鍍槽上方停留28秒后,狀態(tài)S4被置位,M20得電,Y001工作,KM1工作,行車?yán)^續(xù)向下一道工序前行,直到碰壓回收波槽限位開關(guān)SQ2時(shí),X004動(dòng)作,狀態(tài)S5被置位,Y004得電,KM4工作,行車停止前行,并且吊鉤剛好在回收波槽的上方開始下降。
(6)當(dāng)?shù)蹉^下降至下限位開關(guān)SQ6時(shí),X006動(dòng)作,吊鉤下降停止,工件被放置回收波槽中,并開始定時(shí)。
(7)定時(shí)30秒后,狀態(tài)S6被置位,Y003工作,KM3工作,吊鉤又開始上升,當(dāng)碰到上限位開關(guān)SQ5時(shí)停止,X007接通,吊鉤停止上升,并定時(shí)停留15秒。
(8)當(dāng)15秒定時(shí)到后,狀態(tài)S7被置位,M20得電,Y001工作,KM1工作,行車?yán)^續(xù)向下一道工序前行,直到碰壓清水槽限位開關(guān)SQ3時(shí),X003動(dòng)作,行車停止前行,并且在清水槽上方停留15秒。
(9)定時(shí)15秒后,狀態(tài)S8被置位,Y004工作,KM4工作,吊鉤開始下降,當(dāng)?shù)蹉^下降至下限位開關(guān)SQ6時(shí),X006動(dòng)作,吊鉤下降停止,工件置于清水槽中,并開始定時(shí)清洗30秒。
(10)定時(shí)清洗30秒后,狀態(tài)S9被置位,Y003得電,KM3工作,吊鉤提起工件,開始上升,當(dāng)碰到上限位開關(guān)SQ5時(shí)停止,X007接通,吊鉤停止上升,并定時(shí)停留15秒。
(11)定時(shí)15秒后,狀態(tài)S10被置位,M21得電,Y002工作,KM2工作,行車開始后退,當(dāng)后退至原位限位開關(guān)SQ4時(shí),X002動(dòng)作,狀態(tài)S11被置位,Y004工作,KM4工作,行車停止后退,吊鉤開始下降,當(dāng)?shù)蹉^下降至下限位開關(guān)SQ6時(shí),X006動(dòng)作,吊鉤下降停止, 鍍好的工件被取下來。
(12)按下按鈕SB2或SB3,能實(shí)現(xiàn)行車的點(diǎn)動(dòng)進(jìn)/退控制。
至此,整個(gè)電鍍生產(chǎn)完成一個(gè)工作循環(huán),當(dāng)再次按下起動(dòng)按鈕SB1時(shí),則開始第二個(gè)工作循環(huán)。
5 結(jié)束語
文中采用PLC對(duì)電鍍專用行車進(jìn)行自動(dòng)控制,簡化了電氣控制系統(tǒng)的硬件和接線,減小了控制器的體積,提高了控制系統(tǒng)的靈活性,同時(shí),PLC有較完善自診斷和自保護(hù)能力,可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力,提高系統(tǒng)的可靠性,應(yīng)用表明,PLC在舊電動(dòng)行車的自動(dòng)化改造和新型電動(dòng)行車的設(shè)計(jì)中,有廣泛的應(yīng)用前景。
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