基于三菱FX2N-48MR的供絲小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

朱云開，郭建峰

（1.南通市廣播電視大學(xué) 機(jī)械工程系，江蘇 南通 226006；2.如皋職業(yè)教育中心校 中職部，江蘇 如皋 226500）

針對目前國內(nèi)一些卷煙廠的卷接車間所采用的供絲小車控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）整個(gè)系統(tǒng)的功率只有數(shù)十千瓦左右，能源消耗較少；

（2）由于采用滑軌運(yùn)行模式，電機(jī)運(yùn)行噪音較?。?/p>

（3）小車供絲大大減少了煙絲的燥碎率，幾乎不產(chǎn)生粉塵；

（4）小車供絲主要采用鋼結(jié)構(gòu)框架，對墻體要求不高。小車供絲控制系統(tǒng)在供絲過程中，無論從生產(chǎn)工藝上還是生產(chǎn)流程上，都完全符合實(shí)際生產(chǎn)要求。

本文采用三菱FX2N-48MR的可編程序控制器，對傳統(tǒng)的供絲小車控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，從而在保證控制精度的前提下，降低生產(chǎn)成本。

1 供絲小車電路設(shè)計(jì)及電氣原理

供絲小車主要由行走電機(jī)來驅(qū)動(dòng)小車在軌道上運(yùn)行，當(dāng)小車到達(dá)目的地的時(shí)候(機(jī)臺)，則主要由開關(guān)門電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)小車卸料。小車結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 供絲小車示意圖

供絲小車在軌道上的運(yùn)行，主要是通過小車控制柜控制行走電機(jī)的各種速度來驅(qū)動(dòng)，當(dāng)小車到達(dá)目的機(jī)臺后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)定位，通過開關(guān)門電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)小車卸料。

如圖1所示，在對小車進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要求小車的行走電機(jī)、開關(guān)門電機(jī)的動(dòng)作，主要由小車控制柜內(nèi)的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，其內(nèi)部的控制要求需達(dá)到以下目標(biāo)：

（1）行走電機(jī)運(yùn)用變頻器控制技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)行走速度的快慢、啟?？刂疲冾l器則主要由PLC來控制快慢速度、啟停的信號（通過KM1接觸器中間過渡，便于急停）；

（2）行走電機(jī)帶有交流制動(dòng)剎車裝置，由接觸器KM2驅(qū)動(dòng)剎車的動(dòng)作；

（3）開關(guān)門電機(jī)的開、關(guān)門動(dòng)作主要由KM3、KM4兩個(gè)互鎖的接觸器來實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作；

（4）以上接觸器 KM1、KM2、KM3、KM4 的線圈驅(qū)動(dòng)信號，都由PLC的輸出來控制；同時(shí)，為了避免對接觸器啟停信號的干擾，在每個(gè)接觸器線圈的兩側(cè)均連接一個(gè) R—C電路，（R 為 1000 Ω，C為 0.01μf）；

（5）PLC的輸出，不僅控制2個(gè)電機(jī)的動(dòng)作及制動(dòng)器的剎車，還要控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)指示燈、防碰撞指示燈、運(yùn)行狀態(tài)指示燈的亮滅，更主要的是要控制通訊發(fā)射光電開關(guān)（其主要和主控制柜的通訊）的得、失電狀況；

（6）小車自身備有的手動(dòng)動(dòng)作：運(yùn)行/維修、開門、關(guān)門、復(fù)位按鈕動(dòng)作，便于維修人員的操作。

根據(jù)以上的控制要求，設(shè)計(jì)了小車主控制電路，如圖2所示。

主電路中的電源控制斷路器QM1、PLC的電源、直流24V的電源、電源指示燈HL4均是由軌道上的交流220 V提供，如圖3所示。

圖2 主電路控制原理圖

圖3 主電路電氣原理圖

2 運(yùn)行小車的PLC控制與程序編寫

PLC的種類很多，性能、價(jià)格有1000多元到上萬元不等，價(jià)格的貴賤主要由PLC的CPU、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、輸入輸出方式等決定。所以在選型時(shí)，要從經(jīng)濟(jì)、適用的角度考慮。

由于小車的輸入由傳感器（開關(guān)量）、按鈕組成，輸出由開關(guān)量組成，在選用PLC的時(shí)候，只要滿足傳感器輸入給PLC的電平，就滿足輸入的要求。

輸出主要控制各個(gè)接觸器的吸合來開關(guān)門電機(jī)的動(dòng)作及給變頻器的速度、方向信號就可以；輸入點(diǎn)由15個(gè)傳感器信號及4個(gè)按鈕信號組成，共計(jì)19個(gè)輸入點(diǎn)，輸出由3個(gè)指示燈、1個(gè)通訊發(fā)射光電開關(guān)的得電、3個(gè)變頻器速度、2個(gè)方向、開關(guān)門電機(jī)的2個(gè)控制接觸器、1個(gè)制動(dòng)控制接觸器，合計(jì)13個(gè)輸出信號；根據(jù)前面介紹的原理、控制技術(shù)的要求，我們可以選用48點(diǎn)、觸點(diǎn)式的PLC，介于此，選用三菱FR—48MR的PLC，既經(jīng)濟(jì)又滿足要求。

2.1 供絲小車PLC的I/O功能分配

供絲小車PLC的I/O功能分配表如表1所列。

表1 供絲小車PLC的I/O功能分配表

2.2 小車運(yùn)行控制程序的編寫

小車的初始狀態(tài)必須是關(guān)門到位、鎖箱到位、料箱到位，小車才可以確保處于安全運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)；由于小車不論在運(yùn)行檔還是在維修檔，均要滿足此要求，方可以保證小車的行駛，所以，借助于M8002初始脈沖信號，該程序可以編寫為圖4。

圖4 小車關(guān)門程序

當(dāng)小車在軌道上運(yùn)行時(shí)，在每臺機(jī)臺對應(yīng)的軌道上方，均有磁鐵感應(yīng)小車上的磁力開關(guān)，磁力開關(guān)的作用，主要是讓小車識別自己已到幾號機(jī)臺，并與D200內(nèi)的起始數(shù)據(jù)相對應(yīng)，圖5為小車在行走過程中的各種速度控制程序。

圖5 小車在行走過程中的各種速度控制程序

圖6 小車到機(jī)臺后的執(zhí)行動(dòng)作程序

當(dāng)小車運(yùn)行到指定機(jī)臺時(shí)，先通過磁性開關(guān)感應(yīng)，判別自己是否到達(dá)對應(yīng)機(jī)臺，然后進(jìn)行減速（第三速度10Hz）運(yùn)行，并進(jìn)行定位、制動(dòng)、對接、開門卸料、關(guān)門、行駛等動(dòng)作，其中開門到位后，延時(shí)2 s（或根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行調(diào)試），確保煙絲自由落下到喂料機(jī)；小車的定位是在機(jī)臺的正上方軌道上，安裝一個(gè)感應(yīng)鐵，與小車上的電感接近開關(guān)對應(yīng)，程序如圖6所示。

當(dāng)小車接收的指令（D200＜3）時(shí)，小車需要經(jīng)過兩個(gè)彎道，因?yàn)闄C(jī)臺3與機(jī)臺1、2不在同側(cè)，所以運(yùn)行時(shí)要滿足機(jī)械條件，編寫小車在機(jī)臺卸完料后的執(zhí)行動(dòng)作程序如圖7所示。

圖7 小車在機(jī)臺卸完料后的執(zhí)行動(dòng)作程序

3 結(jié)束語

本文主要介紹供絲小車的電氣原理，編制PLC控制程序，根據(jù)所設(shè)計(jì)編制的PLC程序說明小車如何實(shí)現(xiàn)加料、出站、到對應(yīng)機(jī)臺卸料的控制過程。從理論上分析了供絲小車控制系統(tǒng)的可行性。

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