摘 要 針對(duì) YNL拉模機(jī) 電氣控制系統(tǒng)采用手動(dòng)操作， 存在操作復(fù)雜，操作要求高 ，需要專門操作人員等 缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了 PLC控制系統(tǒng)。給出了電機(jī)主回路、 PLC外圍接線圖 ； 編制了系統(tǒng)運(yùn)行梯形圖和指令表 ； 并對(duì)本系統(tǒng)所主要元件選型。 改進(jìn)后的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)制板過(guò)程的自動(dòng)化 ， 不但提高了生產(chǎn)效率，還節(jié)省了勞動(dòng)力，降低了生產(chǎn)成本，可以取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞： PLC，內(nèi)振拉模機(jī)，自動(dòng)控制 Abstract Uses the manual operation in view of the YNL draw die machine electric control system, the existence operation is complex, the operation requests high, needs specially shortcomings and so on operators, has designed PLC the control system. Has given the electrical machinery main return route, the PLC periphery wiring diagram; Has established the systems operation trapezoidal chart and the instruction list; And to this system key element shaping. After the improvement control system has realized the entire system board process automation, not only raised the production efficiency, but also has saved the labor force, reduced the production cost, may obtain a greater economic efficiency. Keywords： PLC, die within the vibration machine, Automatic Control 目 錄 1 緒論 . 1 2 控制方案的選擇 . 1 2.1 單片機(jī)的控制方案 . 1 2.2 微機(jī)的控制方案 . 1 2.3 PLC 的控制方案 . 2 3 PLC 控制方案設(shè)計(jì) . 3 3.1 拉模機(jī)的生產(chǎn)工藝流程 . 3 3.2 控制模式確定 . 4 4 控制電路設(shè)計(jì) . 5 4.1 主電路設(shè)計(jì) . 5 4.2.1 各工序控制要求 . 6 4.3 YNL 型內(nèi)振拉模機(jī)的 I/O 點(diǎn)數(shù)分配 . 9 5 硬件設(shè)計(jì) . 11 5.1PLC 的選型 . 11 5.2 繼電器的選擇 . 12 5.3 熔斷器的選擇 . 13 5.4 電磁鐵的選擇 . 13 6 控制程序設(shè)計(jì) . 15 7 結(jié)束語(yǔ) . 17 參考文獻(xiàn) . 18 1 1 緒論 YNL 型內(nèi)振拉模機(jī) 是目前混凝土預(yù)制圓孔板生產(chǎn)企業(yè)普遍使用 的機(jī)械設(shè)備。但該工藝過(guò)程存在操作復(fù)雜，操作要求高，需要多人操作等問(wèn)題， PLC 具有可靠性高、 抗干擾能力強(qiáng) 、 體積小 、 重量輕 、簡(jiǎn)單 易用 等優(yōu)點(diǎn)。為此，提出 YNL型內(nèi)振拉模機(jī) PLC 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。 2 控制方案的選擇 2.1 單片機(jī)的控制方案 單片機(jī)是在一塊芯片上集成了 CPU、 RAM、 ROM 存 儲(chǔ)器、 I/O 接口等而構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)。因?yàn)樗饕獞?yīng)用于工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域，因此單片機(jī)在出現(xiàn)時(shí)， intel公司就給單片機(jī)取名為嵌入式微控制器。單片機(jī)是以工業(yè)測(cè)控對(duì)象、環(huán)境、接口特點(diǎn)出發(fā)向著增強(qiáng)控制功能，提高工業(yè)環(huán)境下的可靠性方向發(fā)展。主要 特點(diǎn)如下： （ 1） 種類多，型號(hào)全。很多單片機(jī)廠家逐年擴(kuò)大適應(yīng)各種需要，有針對(duì)性地推出一系列型號(hào)產(chǎn)品，使系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工程師有很大的選擇余地。大部分產(chǎn)品有較好的兼容性，保證了已開(kāi)發(fā)產(chǎn)品能順利移植，較容易地使產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)換代 （ 2） 提高性能，擴(kuò)大容量，性能價(jià)格比高。集成度已經(jīng)達(dá)到 300 萬(wàn)個(gè)晶體管以上，總線速度達(dá)到數(shù)十微妙到幾百納秒，指令執(zhí)行周期已經(jīng)達(dá)到幾微妙到數(shù)十納秒，以往片外 XRAM 現(xiàn)已在物理上存入片內(nèi)， ROM 容量已經(jīng)擴(kuò)充達(dá) 32K， 64K，128K 以致更大的空間。價(jià)格從幾百到幾元不等。 （ 3）增加控制功能，向真正意 義上的“單片”機(jī)發(fā)展。把原本是外圍接口芯片的功能集成到一塊芯片內(nèi)，在一片芯片中構(gòu)造了一個(gè)完整的功能強(qiáng)大的微處理應(yīng)用系統(tǒng)。 （ 4）低功耗?，F(xiàn)在新型單片機(jī)的功耗越來(lái)越小，供電電壓從 5V降低到了 3.2V，甚至 1V，工作電流從 mA 降到 A 級(jí)， gz2 頻率從十幾兆可編程到幾十千赫茲。特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式，這些工作方式包括等待，暫停，睡眠，空閑，節(jié)電等。 （ 5） C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境，友好的人機(jī)互交環(huán)境。大多數(shù)單片機(jī)都提供基于 C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并提供大量的函數(shù)供使用，這使產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期、代碼可讀性、可移植性都大為提 高。 2.2 微機(jī)的控制方案 電子計(jì)算機(jī)通常按體積、性能和價(jià)格分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī) 2 和微型機(jī)五類。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理上說(shuō)，微型機(jī)和其他幾類計(jì)算機(jī)并沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別，所不同的是微型機(jī)廣泛采用了集成度相當(dāng)高的器件和部件，因此帶來(lái)以下一系列特點(diǎn)： 體積小，重量輕； 價(jià)格低；可靠性高，結(jié)構(gòu)靈活；應(yīng)用面廣；功能強(qiáng)，性能優(yōu)越。 但在小型機(jī)械加工中不如 PLC 實(shí)用。 2.3 PLC 的控制方案 (1) 靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn) 工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá) 30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從 PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具 有極高的可靠性也就不奇怪了。 (2) 功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái) PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 （ 3） 編程容易 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為 工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門。 (4) 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g， 3 功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 不同控制方案比較如下：見(jiàn)表 1-1 方案 PLC 單片機(jī) 微機(jī) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 模塊式 整體式 整體式 加工 無(wú)需加工直接用 需要加工 需要加工 測(cè)試 測(cè)試項(xiàng)目全優(yōu) 無(wú)法測(cè)試 較全優(yōu) 穩(wěn)定性 優(yōu) 一般 良好 工作環(huán)境要求 低 高 較低 擴(kuò)展性 號(hào) 一般 好 軟件擴(kuò)展性 好 一般 好 通訊 優(yōu) 一般 良好 成本 很高 低 較高 設(shè)計(jì)方案（結(jié)論） 優(yōu) 一般 良 表 1-1 根據(jù)拉模機(jī)的生產(chǎn)工藝，并且拉膜機(jī)是在露天環(huán)境下作業(yè)， 操作復(fù)雜，操作要求高 要求需要很高的可靠性和抗干擾能力、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少，通過(guò)以上對(duì)各種方案特點(diǎn)的分析比較很容易得出 PLC 是最優(yōu)的控制方案。 3 PLC 控制方案 設(shè) 計(jì) 3.1 拉模機(jī)的生產(chǎn)工藝 流程 YNL 型內(nèi)振拉模機(jī)的生產(chǎn)工藝流程如圖 1 所示： 4 圖 1 YNL 型內(nèi)振拉模機(jī)的工藝流程 其具體工作過(guò)程如下： （ 1）將新拌砼均勻地鋪滿槽內(nèi)后，使機(jī)器的檔位桿 4 搬入在振動(dòng)部位（電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)嚴(yán)禁搬動(dòng)操縱檔桿），若檔合不上時(shí)，應(yīng)點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān) 2，再次掛檔，等合上檔頭向中間踩平至表面漿提出后停振。 （ 2）開(kāi)始抽管時(shí)，應(yīng)將檔位桿搬在牽引的位置上，若合不上檔應(yīng)輕微轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)皮帶輪，使檔位桿 4 到位，然后向箭頭方向開(kāi)動(dòng)電機(jī)，將離合手柄 3 搬在大繩輪轉(zhuǎn)動(dòng)位 置（結(jié)合輪完全結(jié)合），使管平穩(wěn)抽出。 （ 3）模板等位出距已成型樓板的長(zhǎng)度約為 20-25cm 時(shí)停機(jī)，將后擋板 17復(fù)位，然后向開(kāi)動(dòng)電機(jī)，將手柄 3 搬在大繩輪轉(zhuǎn)動(dòng)位置上，大繩輪轉(zhuǎn)動(dòng)一下后，將長(zhǎng)繩輪的踩板 21 脫開(kāi)，然后，向反向開(kāi)動(dòng)電機(jī)，將離合器手柄 3 搬在小繩輪的位置上，使振管后退復(fù)位（在復(fù)位時(shí)，等機(jī)后退到碰鐵離前拉槽約 15mm 時(shí)要馬上停止，防止碰撞，支免拉壞減速機(jī)的主軸、拉彎。下邊接板、導(dǎo)輪架變形等，機(jī)器造成不應(yīng)有的損壞）將檔位桿 4 搬在振動(dòng)位置上若不動(dòng)位，輕微轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)皮帶輪檔位桿完全到位。 3.2 控制模式確定 在整 體方案設(shè)計(jì)中，若全為自動(dòng)程序設(shè)計(jì)，則在生產(chǎn)過(guò)程中，一旦出現(xiàn)故障，必須從第一個(gè)工序開(kāi)始重新工作，就會(huì)使先前的材料報(bào)廢。為了解決這一問(wèn)題，振 搗牽拉振管抽拉模具復(fù)位 5 該系統(tǒng)采用“手動(dòng)”和“自動(dòng)”兩種工作模式，由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行方式轉(zhuǎn)換選擇。 手動(dòng)控制時(shí)，每個(gè)分步可單獨(dú)用按鈕進(jìn)行操作。自動(dòng)控制時(shí)，可由自動(dòng)控制系統(tǒng)完成，各個(gè)工序不間斷，可實(shí)現(xiàn)整條生產(chǎn)線從開(kāi)機(jī)到出成品的全過(guò)程自動(dòng)控制。 4 控制電路設(shè)計(jì) 4.1 主電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中只有一臺(tái)電機(jī)為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。電機(jī)有兩種運(yùn)行狀態(tài)，即正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。其控制原理圖如圖 2 所示。電動(dòng)機(jī)采用正反轉(zhuǎn)控制：電動(dòng) 機(jī)正反轉(zhuǎn)的工作原理為： KM1 線圈得電并實(shí)現(xiàn)自鎖，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)需要反轉(zhuǎn)時(shí)，首先 KM1 線圈失電，然后 KM2 線圈得電并實(shí)現(xiàn)字鎖，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，按鈕 SB 是總啟動(dòng)按鈕。 圖 2 電機(jī)控制原理圖 6 4.2.1 各工序 控制要求 （ 1）振搗 查看混凝土是否均勻，顏色是否一致，和易性是否符合施工要求。然后將新拌砼均勻的鋪滿模板后 ,開(kāi)啟振動(dòng)系統(tǒng)的控制按鈕，使機(jī)器的檔位桿搬入振動(dòng)部位，若合不上時(shí) ,點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān) ,再次掛檔 ,等合上檔頭向中間踩平至表面漿提出后停振 ,時(shí)間為 90-120S.振搗時(shí)間須嚴(yán) 格掌握 ,以保證板底不露筋 ,板面平整 ,邊角密實(shí) ,副筋位置準(zhǔn)確。砼頂面趨于平整為止。 具體的操作過(guò)程如下： 生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的轉(zhuǎn)化。 電磁繼電器接通，從而 產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。線圈通電，使機(jī)器處于振動(dòng)狀態(tài)。在設(shè)定的 90-120S后重復(fù)移位 拉模板復(fù)位振動(dòng)這些動(dòng)作。 檔桿搬入振動(dòng)部位須人工手動(dòng)控制，振搗時(shí)間控制也由人工完成，工作量大，須專門看機(jī)人員。可采用自動(dòng)化元?dú)饧?duì)該工序進(jìn) 行自動(dòng)化控制。具體解決方案如下： （ 1）搬檔桿：由電磁鐵來(lái)完成吸合動(dòng)作； （ 2）時(shí)間控制：時(shí)間控制可由 PLC 定時(shí)器來(lái)控制。 （ 2）牽拉振管方案設(shè)計(jì) 振搗工序結(jié)束后，開(kāi)始牽拉振管時(shí) ,檔位桿放牽引，電機(jī)放正轉(zhuǎn)，離合器放高速。由電機(jī)帶動(dòng)減速器，減速器帶動(dòng)鉤子，完成拉振套芯的工作 ,管頭距離前擋頭 200 毫米時(shí)停止。 具體的操作過(guò)程如下： 開(kāi)始抽管時(shí)，先拉振套芯，電磁繼電器接通，從而 產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。線圈通電，使機(jī)器處于牽引狀 態(tài)。生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的轉(zhuǎn)化。正轉(zhuǎn)線圈接通，從而 線圈得電并實(shí)現(xiàn)自鎖，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。 電磁繼電器接通，處于高速位置，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)低速帶動(dòng)振套芯。 （ 1） 拉振套芯距離保證：為了使管頭能與前擋頭距離準(zhǔn)確 ,本設(shè)計(jì)采用行程開(kāi)關(guān)確定位置 ,以保證其距離準(zhǔn)確性 .原始狀態(tài)下即完成振搗時(shí)振套芯行程開(kāi)關(guān) 1 是放松的，若振套芯被抽離，即完成拉振套芯的工序后，行程開(kāi)關(guān) ES1 壓下， 7 開(kāi)始進(jìn)行下一步抽夾具的工序； （ 2） 搬檔位桿：由電磁鐵來(lái)完成吸合動(dòng)作； （ 3）離合器大小轉(zhuǎn)控制：電離合器來(lái) 控制。 （ 3）抽模板方案設(shè)計(jì) 抽模具時(shí)抽離的位置也設(shè)計(jì)為由行程開(kāi)關(guān)控制，原始狀態(tài)下即完成拉振套芯時(shí)是將行程開(kāi)關(guān)壓下的，若夾具被抽離，即完成抽夾具的工序后，行程開(kāi)關(guān)放松，開(kāi)始進(jìn)行下一步的工序。 具體的操作過(guò)程如下： 工件碰撞行程開(kāi)關(guān)， 行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的轉(zhuǎn)化。 線圈得電并實(shí)現(xiàn)自鎖，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的轉(zhuǎn)化。電磁繼電器接通，處于低速位置以拉出模板。 （ 4）復(fù)位方案設(shè)計(jì) 復(fù)位時(shí)模板等位出距已成型樓板長(zhǎng)度為 20 25 毫米時(shí)停機(jī)，將后擋板復(fù)位，然后正向開(kāi)動(dòng)電機(jī)，將離合放高速，轉(zhuǎn)動(dòng)一周后，將長(zhǎng)繩輪的踩板脫開(kāi)，然后，反向開(kāi)動(dòng)電機(jī)，將離合器放低速，使振管后退復(fù)位。在復(fù)位時(shí)，等機(jī)后退到碰鐵離拉槽約 15 毫米時(shí)，要馬上停止，防止碰撞，以免拉壞減速機(jī)主軸，拉彎下面接板，導(dǎo)致輪架變形等，造成機(jī)器不應(yīng)有的損壞。 具體的操作過(guò)程如下： 生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的轉(zhuǎn)化。 線圈得電并實(shí)現(xiàn)自鎖，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。生 產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的轉(zhuǎn)化， 踩板按鈕閉合。電動(dòng)機(jī) 高速動(dòng)作。踩板按鈕斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)低速反轉(zhuǎn)動(dòng)作。 生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的轉(zhuǎn)化。 電磁繼電器接通，使工件于振動(dòng)位置。 （ 1） 位置控制：為了能保證不碰撞，在碰鐵離拉槽約 15 毫米處放置一個(gè)行程開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)若放松，機(jī)器繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，若行程開(kāi)關(guān)被壓下，則立即停車； （ 2） 離合器大小轉(zhuǎn)控制：由電離合器來(lái)完成動(dòng)作。 根據(jù)上述各工序控制要求，設(shè)計(jì)出 PLC 8 端子分配圖 9 系統(tǒng)接線圖 4.3 YNL 型內(nèi)振拉模機(jī)的 I/O 點(diǎn)數(shù)分配 YNL 型內(nèi)振拉模機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng) 的控制核心是 PLC，哪 些信號(hào)需要輸入至 PLC， PLC 需要驅(qū)動(dòng)哪些負(fù)載 ,以及采用何種編程方式，都是需要認(rèn)真考慮的問(wèn)題，都會(huì)影響到其內(nèi)部 I/O 點(diǎn)數(shù)的分配。因此， I/O 點(diǎn)數(shù)的確定 ,是設(shè)計(jì)整個(gè) PLC 控制系統(tǒng)首先需要解決的問(wèn)題 ,決定著系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，也是系統(tǒng)軟件編寫的前提。 I/O 分配如表 1 所示。 本系統(tǒng)是為 YNL 型內(nèi)振拉模機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) ,根據(jù) PLC 的 I/O 節(jié)點(diǎn)使用原則 ,應(yīng)留出一定的 I/O 點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用。系統(tǒng)中實(shí)際需要輸入點(diǎn) 11 點(diǎn) ,輸出點(diǎn) 9 點(diǎn)。 各元件對(duì)應(yīng)關(guān)系如下 : SB:系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān) ; SB1:系統(tǒng)停 止開(kāi)關(guān) ; SB2:點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān) ; 10 SB3：復(fù)位開(kāi)關(guān)； SB4： 自動(dòng) /手動(dòng)； 行程開(kāi)關(guān) 1：管抽出時(shí)，管頭距離前堵頭 200 毫米處的行程開(kāi)關(guān) 1； 行程開(kāi)關(guān) 2：后擋板手柄開(kāi)關(guān)； 行程開(kāi)關(guān) 3： 在模板等位出距已成型樓板長(zhǎng)度的 20 25 毫米處的行程開(kāi)關(guān)2； 行程開(kāi)關(guān) 4：模板等位出距已成型樓板長(zhǎng)度 20 毫米處的行程開(kāi)關(guān) 3； KR1：過(guò)載保護(hù)； KR2：短路保護(hù)； Y00: 電機(jī)正轉(zhuǎn) ; Y01: 電機(jī)反轉(zhuǎn)； Y02: 離合器大轉(zhuǎn)； Y03： 離合器小轉(zhuǎn)； Y04: 離合器中位 Y05：電磁鐵吸合； Y07：復(fù)位信號(hào)； Y08：?jiǎn)?dòng)信號(hào)； Y09：報(bào)警 ； 系統(tǒng)接線圖是系統(tǒng)進(jìn)行可編程控制的前提，只有正確的接線圖才能保證程序在編制過(guò)程中的正確性。 輸入 輸出 X00 系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān) YOO 電機(jī)正轉(zhuǎn) X01 行程開(kāi)關(guān) 1 Y01 電機(jī)反轉(zhuǎn) X03 行程開(kāi)關(guān) 2 Y03 離合器大轉(zhuǎn) X04 行程開(kāi)關(guān) 3 Y04 離合器小轉(zhuǎn) X05 行程開(kāi)關(guān) 4 Y05 離合器中位 X06 停止按鈕 Y07 復(fù)位信號(hào) X07 復(fù)位按鈕 Y08 啟動(dòng)信號(hào) X08 過(guò) 載保護(hù) Y09 報(bào)警 X09 短路保護(hù) X11 手動(dòng) /自動(dòng) 表 1 I/O 分配表 11 5 硬件設(shè)計(jì) 在一個(gè)系統(tǒng)中，若只有軟件系統(tǒng)而沒(méi)有可靠的硬件支撐，則再好的軟件系統(tǒng)也是空談，整個(gè)系統(tǒng)也是沒(méi)有辦法運(yùn)作的。因此，硬件的選擇也是相當(dāng)必要的，若選擇的型號(hào)與所設(shè)計(jì)的軟件不相符或者所選電氣元件型號(hào)與系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速不相符則無(wú)法保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 5.1PLC 的選型 機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比的最優(yōu)化機(jī)型。在工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條 件較好（維修量較?。┑膱?chǎng)合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的。對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制以及以開(kāi)關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無(wú)須考慮，因此，選用帶轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求。而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中（如要實(shí)現(xiàn)運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來(lái)選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工 廠的自動(dòng)化等。 目前，各個(gè)廠家生產(chǎn)的 PLC 其 品種、規(guī)格及功能都各不相同。國(guó)外主要的PLC 廠家如表 3 所示 3 。 由于本系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)有一臺(tái)電機(jī)以及數(shù)量不是很多的其它被控對(duì)象，可以使用單臺(tái) PLC 進(jìn)行多個(gè)對(duì)象的控制，只要適當(dāng)?shù)倪x用高性能的 PLC，完全能夠勝任 4 。 由于本設(shè)計(jì)的需要我選擇了日本松下電工公司的 FP 系列 PLC，既 FP0。 FP0 公司名稱 國(guó)家 公司名稱 國(guó)家 AB 公司 美國(guó) MITSUBISHI 公司 日本 OMRON 公司 日本 GE 公司 美國(guó) 德州儀器 美國(guó) SIEMENS 德國(guó) 表 3 國(guó)外 PLC 廠家 是超小型 PLC，之所以選擇松下公司生產(chǎn)的 PLC，是因?yàn)槠洚a(chǎn)品有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1）豐富的指令系統(tǒng)，有將近 200 條指令。 （ 2）有強(qiáng)大通信功能。 （ 3） CPU 處理速度快。 12 （ 4）體積小，功能強(qiáng)，增加了一些大型機(jī)的功能和指令，如 PID 和 PWM指令，對(duì)于對(duì)控制器體積要求較高的應(yīng)用系統(tǒng)是一種很好的選擇。 （ 5）其編程口為 RS-232C，可以直接和編程器或者計(jì)算機(jī)連接，使用非常方便。 FP0 結(jié)構(gòu)小巧，其外形尺寸高 90mm， 長(zhǎng) 60mm，一個(gè)控制單元寬為 25mm， I/O擴(kuò)展到 128 點(diǎn)時(shí)的寬度只有 105mm，特別適合作為小型設(shè)備的控制器 12 。 根據(jù) PLC 的 I/O 節(jié)點(diǎn)使用原則 ,應(yīng)留出一定的 I/O 點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用。系統(tǒng)中實(shí)際需要輸入點(diǎn) 9 點(diǎn) ,輸出點(diǎn) 10 點(diǎn) ,因此我們選用松下 FP0 C16RS/C16RM 型PLC，其中 CPU 的型號(hào)選為 C16RS/C16RM，擴(kuò)展單元為 E16R/E16T/E16。 最終 PLC 的型號(hào)參數(shù)如表四所示。 表 4 PLC 的選型 5.2 繼電器的選擇 繼電器是自動(dòng)控制電路中常見(jiàn)的一種元件， 是根據(jù)某種輸入信號(hào)的變化，接通或斷開(kāi)控制電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和保護(hù)電力裝置的自動(dòng)電器。 繼電器的種類很多，按輸入信號(hào)的性質(zhì)分為：電壓繼電器、電流繼電器、時(shí)間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等；按工作原理可分為：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動(dòng)式繼電器、熱繼電器和電子 式繼電器等； 按輸出形式可分為：有觸點(diǎn)和無(wú)觸點(diǎn)兩類，按用途可分為：控制用與保護(hù)用繼電器等。 繼電器的觸點(diǎn)有三種基本形式 : （ 1）動(dòng)合型（ H 型）線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是斷開(kāi)的，通電后，兩個(gè)觸點(diǎn)就閉合。 （ 2）動(dòng)斷型（ D 型）線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是閉合的，通電后，兩個(gè)觸點(diǎn)就斷開(kāi)。 （ 3）轉(zhuǎn)換型（ Z 型）這是觸點(diǎn)組型，這種觸點(diǎn)組共有三個(gè)觸點(diǎn)，即中間是動(dòng)觸點(diǎn)，上下各一個(gè)靜觸點(diǎn)。線圈不通電時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)和其中一個(gè)靜觸點(diǎn)斷開(kāi)和另系列 規(guī)格 部件號(hào) FP0-C16 程序容量 I/O 點(diǎn) 連接方法 操作電壓 輸入類型 輸出類型 FP0-C16RM 2.7K 步 輸入 8 MOLEX 連接器型 24VDC 24VDC Sink/source 繼電器 輸出 8 13 一個(gè)閉合，線圈通電后，動(dòng)觸點(diǎn)就移動(dòng)，使原來(lái)斷開(kāi)的閉合，原來(lái)閉合的成斷開(kāi)狀態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。 繼電器的選擇 應(yīng)根據(jù)以下幾點(diǎn)進(jìn)行選擇 ： （ 1） 按使用環(huán)境選型； （ 2）輸入?yún)⒘康倪x定 .； （ 3）根據(jù)負(fù)載情況選擇繼電器觸點(diǎn)的種類和容量。 經(jīng)過(guò)查找各方面的資料，并結(jié)合本設(shè)計(jì)的需要，在本設(shè)計(jì)中選用 D 型繼電器，它 體積小 ;高功率，可靠性高；可用于報(bào)警系統(tǒng) ; 自動(dòng)設(shè)備 ; 家用設(shè)備等 本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)工作在室溫環(huán)境下，輸入電壓為 380V，功率為 4KW，激振頻率為 216060n/min。根據(jù)這些在本設(shè)計(jì)中選擇繼電器。 熱繼電器：電動(dòng)機(jī)額定電流 8.77A，由這一電流確定熱元件的等級(jí)為 11A，刻度電流調(diào)節(jié)范圍 6.8 11A， FR 應(yīng)選用 JR16B 20/3D 型熱繼電器，此繼電器帶斷相保護(hù)。 交流中間繼電器：由額定電壓 380V，根據(jù)觸電數(shù)和操作頻率，可選用 JZ7 44型交流中間繼電器。 5.3 熔斷器的選擇 熔斷器是一種過(guò)電流保護(hù)電器。廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)及用電設(shè)備中，作為短路及過(guò)電流保護(hù)。即在使用時(shí)，將熔斷器串聯(lián)于被保護(hù)電路中，當(dāng)被保護(hù)電路的電流超過(guò)規(guī)定值時(shí)，并經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，由熔體自身產(chǎn)生的熱量來(lái)熔斷熔體，使電路斷開(kāi)，起到保護(hù)作用。另外，熔斷器有兩個(gè)保護(hù)特性，一個(gè)是熔體熔斷時(shí)間，另一個(gè)是熔體電流的關(guān)系。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便 宜，所以在這里運(yùn)用熔斷器的目的就是對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)。 在選擇熔斷器的時(shí)候，主要選擇熔斷器的種類、額定電壓、熔斷器的額定電流等級(jí)和熔體的額定電流。熔體電流的選擇是熔斷器的核心。 熔斷器對(duì)電機(jī)進(jìn)行短路保護(hù)，容體電流為： IRIM/2.5= IMAX+led /2.5 （ 2） 因本設(shè)計(jì)中只有一臺(tái)電機(jī)，因此，只考慮這一臺(tái)電機(jī)可能出現(xiàn)的最大電流 IM。 IR=IM/2.5=8.777/2.5=24.556A 可選用 RLS 50 型熔斷器，配用 25A 的熔斷體。 5.4 電磁鐵 的選擇 基本類型 比例電磁鐵分為力控制型；行程控制型；位置調(diào)節(jié)型。 力控制型 ：輸入輸出特性：電流 -輸出力 與輸入電流成正比的是輸出力，在工作區(qū)內(nèi)與銜鐵位移無(wú)關(guān)，即具有水平吸力特性。使用場(chǎng)合：行程較短，用于先導(dǎo) 14 級(jí) 行程控制型：輸入輸出特性：電流 -力 -位移 與輸入電流成正比的是負(fù)載彈簧轉(zhuǎn)化的輸出位移。使用場(chǎng)合：輸出行程較大，多用于直控閥 位置調(diào)節(jié)型：輸入輸出特性：電流 -銜鐵位置 與輸入電流成正比的是銜鐵位移而與受反力無(wú)關(guān)，具體力的大小在最大吸力之內(nèi)根據(jù)負(fù)載需要定。使用場(chǎng)合：有銜鐵位置反饋閉環(huán)，用于控制精度要求較高的直控閥 。 電磁鐵的特點(diǎn)就是將電磁能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)能的裝置，通過(guò)電磁鐵的作用可以改變控制裝置的行程、位置、形態(tài)等。 -電磁鐵通電就會(huì)產(chǎn)生力量 ,在不同大小的行程位置力量的大小不同 ,通常規(guī)律是 ,行程越大 ,力量越小 . (追求的理想狀態(tài)是：電磁鐵可以產(chǎn)生的力量 /行程曲線 ,剛好滿足應(yīng)用需求的力量 /行程曲線 )電磁鐵的響應(yīng)時(shí)間定義：從給電磁鐵施加電壓開(kāi)始 ,到滑桿完成需要位移時(shí)的時(shí)間 .負(fù)載周期 Duty Cycle=通電時(shí)間 On time/(通電時(shí)間 On time斷電時(shí)間 Off time)X100%。電磁鐵的最長(zhǎng)通電時(shí)間 -電 磁鐵在通電激勵(lì)時(shí)發(fā)熱 ,負(fù)載周期或者最長(zhǎng)通電時(shí)間以及電磁鐵的功率決定了電磁鐵工作時(shí)的溫升 . -電磁鐵工作時(shí)的溫升 ,和工作時(shí)的環(huán)境溫度決定了電磁鐵材料絕緣等級(jí)的選擇 . (絕緣等級(jí)對(duì)應(yīng)溫度 ： A=105,E=120,B=130,F=155,H=180,N=200,C=220+) 類型 交流電磁鐵 品牌 樂(lè)清市華匯電氣 型號(hào) MQ8(SA)-4502 初吸力 58.80（ N） 用途 牽引電磁鐵 上是本設(shè)計(jì)中主要元件的選擇，其他各元件的型號(hào)選擇見(jiàn)附表。 符號(hào) 名稱 型號(hào) 規(guī)格 M 電動(dòng)機(jī) Y112M-4 4.0 KW380V Q 組合開(kāi)關(guān) HZ10-25/13 3 極 500V 25A KM1 KM2 交流接觸器 CJ10-10 20A 5.5KW KR 熱繼電器 JR16B-20/30 11A 6.8-11A FU1 FU2 熔斷器 RLS-50 50A 有效值 HLI HL2 信號(hào)燈 2SB-0 6.3V 紅色 YCI YC2 YC3 電離合器 DLM6-5AF 5AF 15 6 控制程序設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)的梯形圖如圖 5 所示。 16 17 7 結(jié)束語(yǔ) 采用了 FP0C16RS/C16RM型可編程控制器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制