電動(dòng)機(jī)運(yùn)料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

林俊耀

(順德區(qū)胡寶星職業(yè)技術(shù)學(xué)校,廣東 佛山 528325)

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電動(dòng)機(jī)運(yùn)料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

林俊耀

(順德區(qū)胡寶星職業(yè)技術(shù)學(xué)校,廣東 佛山 528325)

摘要：本文通過(guò)介紹如何利用PLC設(shè)計(jì)出一個(gè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)料系統(tǒng)，系統(tǒng)介紹如何利用三菱PLC內(nèi)部的軟繼電器S進(jìn)行步進(jìn)編程，在每一步完成一個(gè)動(dòng)作，另介紹如何實(shí)現(xiàn)按下停止按鈕控制系統(tǒng)不能馬上停止，必須讓整個(gè)工作流程完成以后才能停止的程序。同時(shí)給出完整的原理圖及PLC控制程序的指令表及變頻器參數(shù)表。

關(guān)鍵詞：過(guò)載；循環(huán)；PLC

1電動(dòng)機(jī)運(yùn)料系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制要求

我公司要設(shè)計(jì)一個(gè)運(yùn)料系統(tǒng)，其動(dòng)作位置如圖1所示，其控制要求如下：按下啟動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)料系統(tǒng)，按下停止按鈕用來(lái)手動(dòng)停止運(yùn)料小車，運(yùn)料小車運(yùn)行到位用左右行程開(kāi)關(guān)來(lái)判斷其是否到位，運(yùn)料小車的移動(dòng)由變頻器來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)其向左或向右運(yùn)行，底門電動(dòng)機(jī)和翻門電動(dòng)機(jī)為普通電機(jī)。其工藝流程如下：按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)運(yùn)料系統(tǒng)啟動(dòng)，小車從左限位開(kāi)關(guān)位置啟動(dòng)，第一次向右行駛，要求控制運(yùn)料小車電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n為1300r/min，使小車一直向右運(yùn)行直到碰到右限位行程開(kāi)關(guān)后停止；小車在右限位位置停10秒用于裝料，此進(jìn)料斗下面的料斗倉(cāng)門打開(kāi)，往運(yùn)料小車裝料；10秒后，小車返回左限位位置，在返回的過(guò)程中要求控制小車運(yùn)行變頻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為800r/min，直到碰到左限位行程開(kāi)關(guān)停止，此時(shí)開(kāi)始卸料，打開(kāi)運(yùn)料小車上卸料倉(cāng)門，使小車卸料8秒后完成一次裝料和卸料任務(wù)。然后，小車開(kāi)始第二次裝料和卸料，再次向右行駛，在向右行駛的過(guò)程中要求控制運(yùn)料小車運(yùn)行變頻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為700r/min，使運(yùn)料小車一直向右運(yùn)行，直到碰到右限位行程開(kāi)關(guān)停止，小車在右限位位置停10秒用于裝料，此進(jìn)料斗下面的料斗倉(cāng)門打開(kāi)，往運(yùn)料小車裝料；10秒后，小車返回左限位位置，在返回的過(guò)程中要求控制小車運(yùn)行變頻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為500r/min，直到碰到左限位行程開(kāi)關(guān)停止，此時(shí)開(kāi)始卸料，打開(kāi)運(yùn)料小車上卸料倉(cāng)門，使小車卸料8秒后完成第二次裝料和卸料任務(wù)。然后按工藝流程連續(xù)運(yùn)行，直到按下停止按鈕，但小車必須完成一個(gè)周期完成二次裝料和卸料才能停止下來(lái)。另外運(yùn)料小車沒(méi)有壓住左限位行程開(kāi)關(guān)不能啟動(dòng)，如小車不在原位，按停止按鈕可回到左限位行程開(kāi)關(guān)。同時(shí)要求：小車第一次向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，變頻器升速時(shí)間為3s，停止時(shí)的減速時(shí)間為2s；第二次向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，升速時(shí)間為2s，到料斗處停止，減速時(shí)間為1s。向左運(yùn)動(dòng)及下料不做要求。任意一個(gè)電動(dòng)機(jī)過(guò)載，則小車控制系統(tǒng)馬上停止動(dòng)作，報(bào)警指示燈亮，過(guò)載故障排除后，按下停止按鈕，則報(bào)警指示燈滅。

圖1　電動(dòng)機(jī)運(yùn)料系統(tǒng)動(dòng)作位置示意圖

2電動(dòng)機(jī)運(yùn)料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1根據(jù)項(xiàng)目的控制要求，本設(shè)計(jì)采用PLC為核心控制器，去控制三臺(tái)電動(dòng)機(jī)1M和2M為普通電機(jī)，而3M電動(dòng)機(jī)為變頻電機(jī)。最終PLC的I/O分配如表1所示：

表1　電動(dòng)機(jī)運(yùn)料系統(tǒng)設(shè)計(jì)的I/O分配表

2.2電動(dòng)機(jī)運(yùn)料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC電氣原理圖

分析電動(dòng)機(jī)運(yùn)料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制要求可知，控制料斗倉(cāng)門和卸料倉(cāng)門的電動(dòng)機(jī)只要有一個(gè)方面的運(yùn)動(dòng)，而控制運(yùn)料小車電動(dòng)機(jī)要有正反轉(zhuǎn)，且在動(dòng)作過(guò)中，轉(zhuǎn)速會(huì)不斷變化，所以選擇變頻電動(dòng)機(jī)來(lái)控制。完整的電氣原理圖如圖2所示。

2.3變頻器參數(shù)的設(shè)定

在控制系統(tǒng)要求當(dāng)中，變頻器要有四個(gè)頻率輸出分別為1300r/min、800r/min、700r/min和500r/min。我選用的四極電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y2-160M-4，它的額定轉(zhuǎn)速為1460r/min，所以我們算出和這個(gè)轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的頻率。根據(jù)下面公式可以求出該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。

2.4電動(dòng)機(jī)運(yùn)料系統(tǒng)的PLC控制程序

依據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求我編寫(xiě)出下面的PLC控制程序，由于篇幅限制，梯形圖沒(méi)有提供，而提供實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)要求參考程序的指令表如表3所示。

3電動(dòng)機(jī)運(yùn)料系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC電氣原理圖分析

3.1保護(hù)功能

在圖1所給出PLC電氣原理圖中，按鈕和接觸器都是和PLC連接在一起的，另外利用幾個(gè)PLC輸出點(diǎn)去控制變頻器，再利用變頻器控制變頻電動(dòng)機(jī)多段速度輸出。我利用斷路器給PLC、普通電動(dòng)機(jī)和變頻電動(dòng)機(jī)提供電源。利用熔斷器給PLC和電動(dòng)機(jī)以及變頻器提供短路保護(hù)。

3.2過(guò)載保護(hù)功能

1M和2M電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)由熱繼電器FR1和FR2來(lái)提供，而3M變頻電動(dòng)機(jī)是變頻器B1C1端子提供信號(hào)，通過(guò)設(shè)置變頻器參數(shù)Pr195為3來(lái)實(shí)現(xiàn)，這三個(gè)常閉信號(hào)通過(guò)串聯(lián)和PLC的X5端子連接，通過(guò)PLC程序來(lái)讓所有電動(dòng)機(jī)停止下來(lái)。

圖2　電動(dòng)機(jī)運(yùn)料系統(tǒng)設(shè)計(jì)電氣原理圖

序號(hào)參數(shù)設(shè)定值功能說(shuō)明序號(hào)參數(shù)設(shè)定值功能說(shuō)明1Pr73第一加速時(shí)間6Pr624低速24Hz2Pr82第二減速時(shí)間7Pr2417四速17HzRL,RM3Pr793操作模式選擇8Pr442第二加速時(shí)間4Pr444高速44Hz9Pr451第二減速時(shí)間5Pr528中速28Hz10Pr1953ABC1端子功能選擇

表3　參考PLC程序的指令表

4電動(dòng)機(jī)運(yùn)料控制系統(tǒng)PLC程序簡(jiǎn)要分析

當(dāng)把PLC程序下載到控制器當(dāng)中去，一運(yùn)行PLC，首先進(jìn)入到S0步，在這一步當(dāng)進(jìn)行自復(fù)位，并對(duì)運(yùn)料小車進(jìn)行判斷是不是壓住左限位行程開(kāi)關(guān)處，若沒(méi)有壓住，則進(jìn)入到S20步執(zhí)行，按下X1則回到左限位；回到左限位后，按下啟動(dòng)按鈕X0，則運(yùn)料小車以1300r/min的速度向右行駛，碰到右限位進(jìn)入到S32步；在S32步內(nèi)執(zhí)行停10秒，并進(jìn)行裝料到小車，時(shí)間一到進(jìn)入S33步；在S33步內(nèi)執(zhí)行以800r/min速度向左行駛，碰到左限位進(jìn)入S34步；在S34步內(nèi)執(zhí)行停8秒，并對(duì)運(yùn)料小車進(jìn)行卸料；時(shí)間一到斡旋S35步，在S35步運(yùn)料小車執(zhí)行第二次向右移動(dòng)，速度為700r/min，碰到右限位進(jìn)入到S36步；在S36步內(nèi)執(zhí)行停10秒，并對(duì)運(yùn)料小車進(jìn)行裝料，時(shí)間一到進(jìn)入S37步；在S37步內(nèi)執(zhí)行以500r/min速度向左行駛，碰到左限位進(jìn)入S38步；在S38步內(nèi)執(zhí)行停8秒，并對(duì)運(yùn)料小車進(jìn)行卸料，在這一步同時(shí)也在等停止信號(hào)，若停止按鈕在周期動(dòng)作過(guò)程被按下，則運(yùn)料小車卸料完成后停止，若停止沒(méi)有被按下，運(yùn)料小車按這樣動(dòng)作規(guī)律進(jìn)行循環(huán)工作。在任何一個(gè)動(dòng)作過(guò)程中，只要有過(guò)載，則程序就要進(jìn)入到SO步進(jìn)行復(fù)位，同時(shí)報(bào)警燈亮起，直到按下停止按鈕。

5總結(jié)

按照上面圖紙做好控制柜，同時(shí)設(shè)好變頻器參數(shù)，把PLC程序下載到PLC中去，進(jìn)行實(shí)際電路的驗(yàn)證，所有設(shè)計(jì)要求都符合廠家設(shè)計(jì)要求。

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(編輯趙欣宇)

The Design of Electromotor Material Transport System

LIN Junyao

(Hubaoxing Vocational Technical School of Shunde, Foshan 528325, China)

Abstract：By introducing how to use PLC to design an electromotor material transport system, this article systematacially introduces how to use internal soft relay S inside the mitsubishi PLC to go on step programming, and to complete an action at each step, and introduces how to realize that the control system will not immediately stop by pressing the stop button. And it must stop after the completion of the whole work process. At the same time, gives the whole principle diagram, instruction sheet of PLC control program and the parameter list of inverter.

Keywords：overload; cycle; PLC

中圖分類號(hào)：G712

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編碼：1672-0601(2016)02-0092-04

作者簡(jiǎn)介：林俊耀(1976-)，本科，中學(xué)一級(jí)教師。主要研究方向：電工電氣領(lǐng)域研究。

收稿日期：2015-10-23