多功能帶式輸送機(jī)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例報(bào)告目錄TOC\o"1-3"\h\u23482多功能帶式輸送機(jī)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例報(bào)告 137081.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 1105601.1.1PLC核心控制模塊 1325841.1.2傳輸裝置模塊 330431.1.3主電路設(shè)計(jì) 4299321.1.4開(kāi)關(guān)的選擇 472831.1.5繼電器、接觸器選擇 542021.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 6321491.2.1控制系統(tǒng)主程序 62091.2.2按鈕控制子程序設(shè)計(jì) 7258751.2.3變頻器控制子程序設(shè)計(jì) 71.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1.1.1PLC核心控制模塊（1）PLC型號(hào)的選擇可編程控制器(PLC)是專為工業(yè)環(huán)境、數(shù)字電子操作和操作系統(tǒng)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)使用可編程內(nèi)存存儲(chǔ)邏輯、順序、時(shí)間、計(jì)數(shù)、算術(shù)等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬輸入和輸出控制各種機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。發(fā)源于20世紀(jì)70年代的美國(guó)，現(xiàn)已在現(xiàn)場(chǎng)控制中得到廣泛應(yīng)用。由于其功能強(qiáng)大，可靠性高，可靈活配置，操作簡(jiǎn)便，且體積小，重量輕，已迅速成為工業(yè)自動(dòng)化制造業(yè)的支柱產(chǎn)品。本文設(shè)計(jì)的運(yùn)輸線采用了各模塊之間的通訊方式，各設(shè)備單元通過(guò)數(shù)據(jù)交換形成一個(gè)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的執(zhí)行能力和穩(wěn)定性，為現(xiàn)代柔性制造提供了有力的支持，實(shí)現(xiàn)“集中加工，分散控制”。該多功能皮帶輸送機(jī)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)選擇了三菱FX2N-48MR型

PLC，輸入輸出軟元件10個(gè)，輸出8個(gè)。MRPLC的基本硬件結(jié)構(gòu)包括中央處理器（CPU），存儲(chǔ)器，I/O接口電路，通信接口電路，擴(kuò)展接口電路和電源電路?？删幊炭刂破骶哂?4個(gè)輸入點(diǎn)和24個(gè)輸出點(diǎn)，采用繼電器輸出（接觸式，帶有AC和DC負(fù)載），并且內(nèi)部裝有DC5V電源模塊。內(nèi)置的DC24V電源可用于外部輸入設(shè)備，繼電器類型的輸出點(diǎn)可直接連接到接觸線圈、音頻、信號(hào)燈等負(fù)載。FX2N-48MR的各種功能如下：一般技術(shù)指標(biāo)：1）環(huán)境溫度：使用：0~55℃，儲(chǔ)存：-20~+70℃；2）環(huán)境濕度：35%-89%RH使用時(shí)；3）抗震：JISC0911標(biāo)準(zhǔn)10~55Hz0.5mm（最大2G）3軸方向各2h4）抗沖擊：JISC0912標(biāo)準(zhǔn)10G3軸方向各3次；5）抗噪聲干擾：PLC在30~100

Hz周期內(nèi)，利用噪聲模擬器產(chǎn)生1000Vp-p的電壓、ls的噪聲和ls的噪聲脈沖，工作正常；6）耐壓：AC1500V/1min；7）接地：不能接地時(shí)，亦可浮空；8）使用環(huán)境：無(wú)腐蝕性氣體，無(wú)塵埃；9）電源電壓：AC100~240V50/60Hz；（2）I/O地址分配根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，定義PLC控制系統(tǒng)的輸入和輸出，定義每個(gè)輸入和輸出接口的含義，分配i/O地址。圖4-1PLCI/O分配圖1.1.2傳輸裝置模塊本主題研究的輸送裝置主要由變頻器，三相交流電動(dòng)機(jī)，小型皮帶和輥?zhàn)拥冉M成。物料到達(dá)輸送裝置后，PLC控制變頻器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，然后將物料送入輸送裝置。被運(yùn)送到生產(chǎn)區(qū)域。為了最大化生產(chǎn)效率，對(duì)不同的貨物采用不同的運(yùn)輸速度。此時(shí)，通過(guò)變頻器調(diào)整電動(dòng)機(jī)的速度，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸速度的選擇。在輸送系統(tǒng)的實(shí)際工作中，通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)輸送裝置或輸送裝置的速度，以提高生產(chǎn)效率。對(duì)于不同的貨物運(yùn)輸，必須調(diào)整不同的速度，例如可以相應(yīng)地改善較輕的貨物運(yùn)輸，以使運(yùn)輸系統(tǒng)的承載能力達(dá)到最大。變頻器通過(guò)改變電源頻率來(lái)控制交流電機(jī)，從而調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。由于變頻器具有過(guò)流、過(guò)電壓、過(guò)載等保護(hù)功能，在電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生較大的起動(dòng)電流，可能會(huì)損壞電機(jī)的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備。變頻器提供的軟啟動(dòng)功能可以消除這些影響，因此本文選擇變頻器來(lái)控制三相異步電動(dòng)機(jī)的速度。進(jìn)行一定比較，最終選擇的是三菱變頻器，具體型號(hào)為FR-E740-1.5K-CHT。在實(shí)際使用中，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器的頻率，可以實(shí)現(xiàn)低速，中速，高速三速調(diào)節(jié)。1.1.3主電路設(shè)計(jì)從控制要求的角度來(lái)看，這種多功能皮帶輸送機(jī)的實(shí)現(xiàn)是由電機(jī)對(duì)輸送設(shè)備的左右，上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，實(shí)際上是電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。圖4-2給出了其主要電路圖。圖4-2系統(tǒng)的PLC控制主電路圖1.1.4開(kāi)關(guān)的選擇（1）按鈕的選擇根據(jù)使用場(chǎng)合、用途、控制要求和工作狀態(tài)指示要求，

PLC設(shè)備上的按鈕可分為幾大類。取決于使用情況，可將按鈕分為開(kāi)啟式、放水式、緊急式按鈕；在使用時(shí)，在選擇右鍵時(shí)，有按鈕式，急救型，燈泡類型等，具體取決于系統(tǒng)循環(huán)，確定了不同類型的按鈕，如單點(diǎn)式、雙點(diǎn)式、三點(diǎn)式、多點(diǎn)式等；還可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作狀態(tài)選用需要顏色的按鈕。（2）行程開(kāi)關(guān)的選擇行程開(kāi)關(guān)，也稱為限位開(kāi)關(guān)，屬于一種位置開(kāi)關(guān)。它是一種控制元件，開(kāi)關(guān)是通過(guò)生產(chǎn)機(jī)器的可移動(dòng)部件之間的碰撞所產(chǎn)生的接觸作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。從結(jié)構(gòu)上可分為直動(dòng)式、滾動(dòng)式、微動(dòng)式和組合式。直動(dòng)式開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，但容易燒斷觸頭。滾動(dòng)式開(kāi)關(guān)雖然不易燒斷觸頭，但是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且昂貴。微型開(kāi)關(guān)體積小，動(dòng)作靈敏，適合中小型號(hào)設(shè)備使用，本文研究的運(yùn)輸設(shè)備屬于大型機(jī)構(gòu)，因此選用直動(dòng)式行程開(kāi)關(guān)。（3）接近開(kāi)關(guān)的選擇接近開(kāi)關(guān)是一種位置開(kāi)關(guān)，不需要與活動(dòng)部件直接接觸即可連接電路。當(dāng)物體距離開(kāi)關(guān)的感應(yīng)表面一定距離時(shí)，開(kāi)關(guān)可以在沒(méi)有機(jī)械接觸或壓力的情況下工作。該產(chǎn)品具有行程開(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)，具有感應(yīng)，動(dòng)作可靠，防腐等優(yōu)點(diǎn)。它可以分為感應(yīng)型，電容型，光電型，霍爾式，超聲波，交，直流。光電子近近開(kāi)關(guān)是利用光電效應(yīng)，將發(fā)光器件與光電子裝在一起，當(dāng)被測(cè)物體接近時(shí)，可變觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)；霍爾接近開(kāi)關(guān)主要用于磁場(chǎng)，磁場(chǎng)檢測(cè)；超聲波接近開(kāi)關(guān)適用于檢測(cè)無(wú)法到達(dá)或無(wú)法到達(dá)的物體以及控制不受環(huán)境干擾的物體。本文選用霍爾接近開(kāi)關(guān)X6檢測(cè)設(shè)備中是否有物料存在。（4）轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的選擇變頻器的多速切換、多觸點(diǎn)、多路控制，可用于小容量電機(jī)的啟動(dòng)、倒轉(zhuǎn)、調(diào)速、正、負(fù)控制等，常用的變流器開(kāi)關(guān)LW2，LW5，LW6，LW8等系列，在帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中的運(yùn)行方式為手動(dòng)，單周期，連續(xù)。（5）刀開(kāi)關(guān)的選擇切刀開(kāi)關(guān)是一種帶有移動(dòng)觸點(diǎn)（切刀）的手動(dòng)電器，該觸點(diǎn)通過(guò)楔入（或分離）底座上的固定觸點(diǎn)（切刀支架）來(lái)連接（或斷開(kāi)）電路。為便于操作，選用

HD型單刀式開(kāi)關(guān)，分為1級(jí)，2級(jí)，3級(jí)。1.1.5繼電器、接觸器選擇（1）時(shí)間繼電器的選擇時(shí)鐘繼電器主要用于控制時(shí)間，利用電磁原理精確控制時(shí)間，它有多種類型，空氣阻尼型，電氣型，電子型等。系統(tǒng)中可以根據(jù)需要選擇合適的時(shí)間繼電器。（2）接觸器的選擇接觸器是一種工業(yè)電器，線圈通過(guò)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，觸點(diǎn)閉合以進(jìn)行控制。它可以用于電源，配電和電源。接觸器的選擇取決于系統(tǒng)的不同要求。（3）熔斷器的選擇熔斷器是一種電器，當(dāng)電流超過(guò)規(guī)定值時(shí)，熔斷器因自身加熱而斷開(kāi)，斷路器電路斷開(kāi)，廣泛應(yīng)用于高壓、低壓配電系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和電氣設(shè)備，如短路和過(guò)電保護(hù)器，是最常用的保護(hù)裝置之一。分螺旋熔斷器(RL)、帶填料管(RT)、帶填料管(RM)、帶填料管(RT)、帶填料管(RM)、帶開(kāi)口管(RT)和半密封熔斷器。密封管式熔斷器在交流系統(tǒng)中可做500V的過(guò)載和短路保護(hù)，采用螺栓連接，適合與開(kāi)關(guān)熔斷器配合使用，本文選用額定分?jǐn)嗳萘?00

KA的RT15熔斷器，最大額定電流400A。（4）電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)是系統(tǒng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)元件，電動(dòng)機(jī)分交流電機(jī)和直流電機(jī)，一般電力系統(tǒng)采用交流電，因此常用交流電機(jī)。交流電機(jī)又有同步電機(jī)和異步電機(jī)之分。異步電機(jī)應(yīng)用較為廣泛，因其運(yùn)行可靠性高、效率高，廣泛應(yīng)用與工業(yè)機(jī)械、金屬加工設(shè)備、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和家用電器中。在這種設(shè)計(jì)中，要實(shí)現(xiàn)和輸送設(shè)備上下，左右移動(dòng)，因此需要能夠?qū)崿F(xiàn)正負(fù)交流異步電動(dòng)機(jī)。（5）電磁閥的選擇電磁閥是利用電磁原理實(shí)現(xiàn)控制的部件，是流體控制常用的基本元件，但它不僅限于液壓，氣動(dòng)等行業(yè)。電磁閥可與不同的電路耦合，達(dá)到所需的控制效果，常用的有單閥，安全閥，方向控制閥，速度控制閥等。在選擇電磁閥時(shí)，應(yīng)首先遵循以下四項(xiàng)原則:安全性、可靠性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。1.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1.2.1控制系統(tǒng)主程序本文設(shè)計(jì)的多功能帶式輸送機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的梯形圖如下所示：圖4-3自動(dòng)程序梯形圖1.2.2按鈕控制子程序設(shè)計(jì)關(guān)鍵控制要求：按下啟動(dòng)按鈕，綠燈亮起，設(shè)備開(kāi)始工作;按下停止按鈕，紅燈亮起，所有設(shè)備停止工作;按下重啟按鈕，打開(kāi)黃色指示燈，等待設(shè)備運(yùn)行;表4-3按鈕控制I/O端口分配表輸入繼電器作用輸出繼電器控制對(duì)象X1啟動(dòng)按鈕Y1綠燈X2停止按鈕Y2紅燈X3復(fù)位按鈕Y3黃燈Y4電動(dòng)機(jī)M編寫(xiě)相應(yīng)的PLC控制程序，如果按下啟動(dòng)按鈕，則常開(kāi)觸點(diǎn)X1將從線圈Y1和Y4獲取電源，也就是說(shuō)，引擎將開(kāi)始工作，綠燈將同時(shí)亮起。由于Y4的自鎖，釋放X1并同時(shí)串聯(lián)連接Y2和X3，這樣線圈Y1和Y4總是通電。按下按鈕X3進(jìn)行復(fù)位操作，電動(dòng)機(jī)停止，黃燈點(diǎn)亮，綠燈熄滅。圖4-4按鈕控制梯形圖1.2.3變頻器控制子程序設(shè)計(jì)變頻器控制要求：變頻器控制部分由三相交流減速電機(jī)，傳動(dòng)帶和三菱E740變頻器組成。按啟動(dòng)按鈕，轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，然后馬達(dá)驅(qū)