[小学教育]野比大雄的生化危机 无理改造4 图文攻略23

基于变频器调速的石材麻面加工机械控制系统的 第二十六卷第六期 2011年6月 楚雄师范学院 JOURNALOFCHUXIONGNORMALUNIVERSrrY Vo1.26NO.6 基于变频器调速的石材麻面加工机械 控制系统的设计 钱延进黄兆波一李晓燕刘丽梅高璐杨万伦 (云南农业大学工程技术学院,云南昆明650201) 摘要:本文主要介绍了基于变频器调速的麻面石加工机械的控制系统的设计.该设计主要为 满足麻面石加工机械的单机自动化加工要求,根据其加工的工艺流程进行设计,设计主要包括PLC 的I/0端口分配,控制面板的设计,初始化的设计,手动部分的设计和自动循环部分的设计等.所 设计的控制系统经过试验模拟,各项控制功能达到设计要求.一 关键词:麻面石加工机械;自动控制系统;变频器;PLC 中图分类号:$24文章标识码:A文章编号:1671—7406(2011)06—0080—06 1.引言 目前国内市场的麻面石加工方法,主要是以人力加工为主,没有成套的机械自动加工设备,存 在生产效率低,劳动强度大,作业现场粉尘飞扬污染严重等缺点,不仅影响了麻面石加工的效率和 质量,还影响了工人的健康,麻面石加工机械就是基于此目的设计的.本文是在麻面石加工机械的 基础上设计其自动控制系统. 2.麻面石加工机械的介绍 麻面石加工机械设备简图如下图1所示.其工作过程是:把未加工的石材用电机1带动传送带 输送到工作台加工位后,适当的考虑除尘,停止电机1;夹紧装置夹紧石材,同时喷雾装置打开进行 散热和降尘;空气锤3下降按预定轨迹开始x方向和Y方向对石材加工,最后停止在加工终点;喷 雾装置停止,夹紧装置松开,气锤上升,加工好的麻面石通过传送带送出工作平台到达下料工位, 空气锤3回原位. 7 1.石料输送装置2.机架支撑装置3.气锤水平移动装置4.石料定位夹紧装置 图1麻面石材加工设备简图 收稿日期:2011—04—10 通讯作者:黄兆波(1970一),男,云南文山人,讲师,主要从事农业电气化及其自动 化方面的教学与研究工作. ? 80? 楚雄师范学院2011年第6期 钱延进黄兆波李晓燕等:基于变频器调速的石材麻面加工机械控制系统的设计 3.麻面石加工机械控制部分的介绍 控制部分主要包括强电部分的设计,PLC的I/0端口分配,控制面板的设计,初始化的设计, 手动部分的设计和自动循环部分的设计等.首先通过了解麻面石加工机械的机械部分,大致了解麻 面石加工的基本步骤,提炼出麻面石加工的工艺流程,由工艺流程来对控制系统的各个部分进行 设计. 3.1工艺流程 麻面石加工机械系统加工的流程主要分为进料,夹紧定位,加工,送料四个步骤.其具体过程 为:石料放到传送带上,电机1启动,石料到达加工工位时,输送带停止.靠近工人操作方向的一 个固定挡板为一个定位面,出料口方向的气缸推动挡块向下形成另一定位面,与这两个定位面相对 的两个气缸推动楔块加紧石块.石料被夹紧定位后,气锤以距两定位面20mm交点为加工原点,气 锤以0.2m/s做长方向加工;以26.7mm/s做短方向加工,长短方向各需加工15次,共需时间73.5 秒.石料加工完成后,气锤上提,三个可动气缸松开挡块,输送带运动送出石料.下块石头经过1 秒后进入加工工位,输送带停,自动加紧加工,经过73.5秒后再送料.如此进行麻面石的反复加 工,其工艺流程图如图2. 图2麻面石加工的工艺流程图 3.2强电电路的设计 强电部分为系统提供动力,该设计使用三相四线制电源,电源等级为AC380V50HZ.强电电路图 见图3:(1)入口处的断路器对电动机进行过载保护,熔断器(FU)分别对三台电机进行过电流保 护…,热继电器对电机进行过电压保护;(2)利用接触器对电动机的启停进行控制;(3)三台变频器 分别对三台电机进行变频调速;(4)L1上接PLC,对PLC进行接地保护,对熔断器进行短路保护. 『『ll『『 √u4\0F40F40Fu \\\\1\11…\\,jI亨蛙PLC 电机l(4kW)电机2(1.5Rw)电机3(1_5RW) 图3控制系统的强电图 ? 81? 楚雄师范学院2011年第6期 楚雄师范学院2011年第6期 3.3自动控制部分主要设备的选型 3.3.1三相异步电机的选型 麻面石加工机械系统上所用到的三台三相异步电机都是小容量电动机.Y系列笼型异步电动机, 笼型异步电动机转子结构简单,成本低,运行可靠,适用于小容量异步电动机.Y系列电动机的 技术数据如表1. 表1Y系列电动机的技术数据 由图2可知麻面石加工机械系统上电动机1的容量是4KM,电动机2和3的容量是1.5KM.由 表1可知:传送带异步电动机可选用Y112M一2型电动机.带动气锤X轴Y轴运动的异步电动机可 选用Yg0s一2电动机. 3.3.2变频器的选型 变频器的容量选择: 轻载起动或连续性时变频器容量的计算:I≥1.1I.(2—1) 公式中:I.:电动机的额定电流;I:变频器的额定输出电流. SAMIGS系列变频器的技术数据见表2: 表2SAMIGS系列变频器的技术数据… 由表1可知电动机1的额定电流I为8.2A,所以由式(2一1)所选变频器的额定输出电流I应 大于9.02A.由表2可知电动机1所使用的变频器型号是ACSS01—006—3. 电动机2和3所使用的变频器应选用西门子MicroMaster420基本型标准变频器,该型变频器采用 模块化设计,采用全新的IGBT技术.通讯功能强,控制精确,可靠性高,电源三相交流(380～ 480)V(±10%,0.37kW～11kW). 3.3.3PLC的选型 根据工艺流程,设计出了PLC的I/O端口接线图.该控制系统需PLC输入点35个,输出点40 个.根据输入输出点数确定PLC的型号是FX一80MR. 3.4PLC的I/O端口分配 根据工艺流程,分析系统的输入输出,编制出I/O分配接线图,输入输出点分配见表3.输入点 有电机的启停,主轴挡板原末位,夹紧装置原末位,气锤下移原末位,x方向Y方向原末位等.输 出点有气锤动作,主轴挡板下移上提,夹紧装置夹紧松开,复位指示灯,紧停按钮指示灯,手动指 示灯,自动指示灯,电机正传反转指示灯等. 表3PLC的I/O端口分配表 ? 82? 楚雄师范学院2011年第6期 钱延进黄兆波李晓燕等:基于变频器调速的石材麻面加工机械控带JJ系统的设计 3.5控制面板的设计 控制面板图有控制面板效果图和控制面板接线图.控制面板的接线图反映的是面板效果图中各 个按钮及指示灯的接线路径,即PLC的输入输出端口;控制面板效果图中主要由控制按钮和指示灯 构成.本设计中用到的控制按钮包括电机起停按钮,点动选择,点动前进,点动后退,自动回原, 自动开始,自动停止和报警按钮,其中,1号电机采用单键启停按钮并带有指示灯,自动开始,自 动停止和紧停按钮中也内带指示灯,自动档与手动档选用三位转换开关,中间位为回原位档. 3.6初始化的设计 初始化的梯形图如图4所示:M0代表NO—M7八个软元件(也可直接是PLC输入点),对应着 手动,回原点,单步,单周期,自动循环,回原点启动,自动循环启动,自动循环停止的八项功能, 若其中某个软元件接通,则跳转入相应的步进程序,每当18000由OFF变为ON时,下列元件自动 受控;若其后执行条件18000变为OFF,这些元件的状态仍然保持不变. 3.7手动部分的设计 手动控制一般采用点动控制,当转换开关打到手动模式时,系统进入手动运行状态S0,该设计 巧妙运用了PLC内部的位左移指令SFrL,使用7个指示灯分别代表所控制的各个设备,在控制面 板上设置三个按钮:X31(项目选择按钮),X32(点动进按钮),X33(点动退按钮).项目选择按 钮用于选择各个设备,依次按下该按钮,7个指示灯循环向右依次点亮. 手动指示灯 伺服手动速度模式 自动指示灯 广-_< L—原位指示灯 —_T网 图4初始化的梯形图 }_善;-j军j气锤×轴方向回原 {L<(互锁条件:气锤不能在×轴原位,电枇和电机3不能转动) 卜}-毒翠军T《气-锤v轴方向加工 }L@(互锁,f条件:气锤不能在v轴耒位,电机1和电机3不能转动 H弭-一;j气锤\/轴方向回原 L@(互磊条件气锤不能在y轴原位,电机1和电机3不能转动) 图5手动控制的梯形图 . 83? 楚雄师范学院2011年第6期 楚雄师范学院2011年第6期 对应设备名称上的指示灯被点亮时,代表此时控制的是该设备,按下点动进按钮可以对对应设 备进行点动上提,夹紧或喷雾等操作,按下点动退按钮可以对对应设备进行点动下移,松开或停喷 雾等操作.另外,在该自动控制系统中,还设置相应的一些互锁条件,以保证机械设备的正常运行. 如:(1)当夹紧装置夹紧时,控制皮带运动的电机不能转动,否则夹紧装置不能将石块夹紧;(2)气锤 在进行x轴正方向加工时,必须保证气锤没有到达x轴末位,控制皮带运动和控制Y方向加工的电 机都不能转动,否则将会加工出不合规格的石块,甚至破坏机械设备,危害人身安全等.手动部分 的梯形图见图5. 3.8自动循环部分的设计 在自动模式下,转换开关被置于自动挡,按下自动开始运行按钮后,程序转移到第一步s2进入 自动循环,程序转移至$20步运行J,接通Y03使得主轴挡板下移,同时电动机1带动皮带轮运动, 把石料输送到加工工位,然后主轴挡板下移,当挡板到达下移末位x6处Y03被断开,程序转移至 $21步运行,夹紧装置启动夹紧石块,此时气锤下移开打,同时喷雾系统打开,带动气锤x方向运 动的电动机2启动,当碰到x方向末尾后停止,电动机3启动,带动气锤Y方向运动,执行完成标 志M8029被接通,程序转移至$25,此时电动机2反转,带动气锤x轴反向加工石材,气锤到达x 轴方向原位X15停止,再次运行电机3带动气锤在Y轴方向上运动,最终加工完一块石材共需x轴 加工15次,Y轴加工l4次,随后进入$28步,该步执行的命令是松开夹紧装置,气锤上提,同时主 轴挡板上提,转移条件为夹紧装置原位,挡板原位,然后输送出石块,完成整个自动循环的过程. 自动循环的SFC图见图6. 电机l停 夹紧 图6自动循环的SFC 4.存在的问题及解决 存在问题:本设计所介绍的麻面石方法只能加工固定大小的石块(即800×600ram),不能满足 市场的需求. 解决方案:在气锤四周加四个传感器,挡板和石块的夹紧装置上装四个接近开关,气锤在进行 x轴和Y轴方向加工时当加工到原位或末位时都会停止并且上移一格再进行反方向加工,只有同时 加工到x轴方向和Y轴方向的末位时气锤才停止加工,这样就能解决加工任意石块的问题. 5.结语 该设备能够提高麻面石加工的生产效率,降低劳动强度,在一定程度上改善了加工石材的工作 环境.通过本设计能够实现了麻面加工机械的单机自动化,符合该设备的加工工艺流程要求,经过 ? 84? 楚雄师范学院2011年第6期 钱延进黄兆波李晓燕等:基-3=变频器调速的石材麻面加工机械控制系统的设计 试验模拟,各项控制功能达到设计要求. 参考文献: [1]漆汉宏.PLC电气控制技术[M].北京:机械工业出版社,2010. [2]胡虔生.电机学[M].北京:中国电力出版社,2005. [3]刘光源.电工电子使用手册[M].北京:电子工业出版社,2008. [4]方大千.电动机速查速算手册[M].北京:电子工业出版社.2004. [5]曲洪波.PLC移位语句在装瓶厂的应用[J].工业控制计算机,2002,02:65_70 [6]陈在平.可编程序控制器(PLC)系统设计[M].北京:电子工业出版社,2007. (责任编辑刘洪基) TheDesignofControlSystemfortheStoneSurfaceProcessingMachinery WhichBasedonInverterControl QIANYen-jin;HUANGZhao—-bo;LIXiao—?yen;LIULi—-mei;GAOLu;YANGWan—-iun (SchoolofEngineeringandTechnology,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China) Abstract:Thispapermainlyintroducesthedesignforpitsstoneprocessingmachinerybasedonspeed govemingcontrolsystem.Thisdesignmainlyaimstomeetthesinglepitsstoneprocessingmachineryautoma’ tionprocessingrequirements.Accordingtothedesignofprocessflow,thedesignincludestheI/OportofPLC distribution,controlpaneldesign,Initializationdesign,thedesignofmanualpartandthedesignofautomatic cyclepart,etc.Throughtheexperimentalsimulationofcontrolsystem,allthecontrolfunctionsmeetthede- signrequirements. Keywords:pitsstoneprocessingmachinery;automaticcontrolsystem;inverter;PLC ? 85? 楚雄师范学院2011年第6期