卷簧机的电气控制系统设计 - 图文

卷簧机的电气控制系统设计

6．卷簧机的PLC控制系统设计

6.1 PLC软件设计方法

可编程序控制器（PLC）主要应用于逻辑控制场合。PLC的最初应用目的是代替传统的继电器控制系统，主要面向对传统继电器控制系统比较熟悉的电气工程技术人员，因此大多沿用设计继电器控制电路图的方法来设计PLC控制系统，形成独具特色的编程语言：梯形图逻辑语言。与目前微机控制生产过程所使用的其他计算机语言（如PASCAL、V、ASM等）相比，梯形图编程逻辑语言更容易被控制工程师理解和接受，实际使用起来比较方便。

长期以来，梯形逻辑程序的设计还是基于硬件电路设计经验的方法，没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，设计质量与设计者经验有很大关系，因此被称为经验设计方法，只能用于简单的控制场合。

随着PLC在自动化控制领域的应用日益广泛，控制对象越来越复杂，编程量越来越大，传统经验设计法的局限性也日益突出，已无法适应现代控制的需要。而梯形图顺序控制设计法的出现，有效解决了经验设计法所带来的问题。同时，模块化的编程思想已成为当今软件开发的主流。继承顺序控制的思想，引入模块化编程思路，结合可编程序控制器的特点，是进一步提高梯形图逻辑软件开发效率的重要途径。 PLC技术的发展也进一步推动了梯形逻辑语言的丰富和扩展。三菱公司的FX系列所提供的梯形图语言中，不仅包含了基本的触点 线圈、定时器、计数器与逻辑与、或、非关系、还包括了基本数学运算、寄存器运算、数据传递、数据转换、存储器块操作等数据操作功能。此外还提供了步进指令，为编制复杂的顺序控制程序提供了必要条件。

6.2系统控制要求

一、手动控制要求

1．准备工作

⑴ 电源开关：指向开档(电源指示灯亮)。

⑵ 工作方式开关：指向手动档，手动指示灯亮。

2．按下启动按钮，卷簧机按照操作台上各开关位置执行相应的动作。 3．改变开关位置，卷簧机按照操作台上改变后各开关的位置执行相应动作。 二、自动控制要求 1．准备工作

⑴ 电源开关：指向开档(电源指示灯亮)。

⑵ 工作方式开关：指向自动档，自动指示灯亮。

⑶ 弹簧类型开关：根据具体生产工艺要求指向左旋或者右旋。 ⑷ 调节变频器输入电压，使数字表头显示与要求对应的螺距数值。

⑸ 根据弹簧高度、料径、等参数分别进行限位开关A、B、C、D的位置设置。具体设置依据如下。

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限位开关A：使送料时芯轴露出基座的距离略大于料径。

限位开关B：使限位开关A和限位开关B之间的距离等于弹簧高度。 限位开关C：保证芯轴退到这个位置时弹簧能够完全自由落下。 限位开关D: 设置支撑座的后退位置。

2．按下启动按钮，卷簧机自动处于 “工作准备状态”。 “工作准备状态”为：

[1] 芯轴处于限位开关A处。

[2] 支撑座前进，直至抵上芯轴。 [3] 插销插入支撑座。

3．人工送入卷簧原料后踩下脚踏开关，卷簧机自动按顺序进行如下操作。

[1]咬嘴咬紧；

[2]夹料夹紧；

[3]芯轴根据弹簧旋向转动四分之三圈后，按设置的螺距前进； [4] 芯轴前进至有顶尖压下的位置后，顶尖压下；

[5] 芯轴前进至限位开关B的位置，停止前进，原地转动一圈后停止转动； [6] 夹料松开； [7] 顶尖翻起； [8]咬嘴松开；

[9] 插销插入支撑座; [10] 芯轴以与原相反方向转动，后退到限位开关C的位置；支撑座后退。 [11] 回到“工作准备状态”，等下一次人工送入原料，踩下脚踏开关后，

重复⑴—[11]的动作。

三、急停控制要求

急停操作是当机器在运转过中遇到紧急情况时进行的操作，要求任何时候，不管是在手动控制下，还是在自动控制下，只要按下急停按钮，都必须执行以下操作：

[1] 离合器断开； [2] 芯轴停止转动； [3]支撑座停止前进； 四、机器部件间的互锁要求

为了防止机器部件在机器运行过程中因不当操作或其他原因导致部件损坏，要求执行以下互锁操作。

[1]芯轴转动与插销插入互锁； [2] 支撑座前进与顶尖压下互锁；

6.3可编程序控制器的程序设计

在工业控制系统中，PLC执行顺序控制、定时、计数、逻辑判断、算术运算等功能。PLC解决工业控制系统中大量开关量的控制问题，取代体积大、耗能多、故障率高的继电器控制系统，消除由于硬接线所造成的故障，提高系统的可靠性。 6.3.1PLC系统配置的主要依据

1. 工艺要求。熟悉工艺要求，包括生产工艺和设备工艺。

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2. 存储器容量按下式计算，再增加25%备用量，以便随时增加用户程序。 存储器=离散量输入数*10+离散量输出数*5+模拟量通道数*100。

3. 对于以开关量为主的控制系统，不用考虑扫描速度，一般机型都能满足要求，对于有模拟量控制的系统就要考虑扫描速度。

4. 要考虑PLC的输出形式，较常用的有可带交流或直流的继电器输出型，还有适用于直流负载的晶体管输出型和适用于交流负载的晶闸管输出型，它

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们属于无触点输出型。 卷簧机的控制方式是点位控制，其数字输入量输入点数为27个，数字量输出点数为14个，用户程序字数约为20*10+14*5=270，因为是以开关量为主的控制系统，不用考虑扫描速度，所以可以选择三菱生产的FX系列FX2N—48MR可编程控制器（电源电压：AC100/200伏,DC24伏）

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作为系统的控制设备。本机自带的数字量输

入点数和数字量输出点数分别为24和24，满足系统的控制点数，不需要增加数字量输入模块和数字量输出模块就满足了系统的控制要求。 （1） 系统硬件构成

表6.1 系统的输入/输出单元表 I/O点号 X0 X1 X2 X5 X6 外设元件 咬嘴水平开关 支承座限位开关 长度限位开关 选择开关 选择开关 功能 判断咬嘴位置 设定支承座后退位置 设置弹簧长度 选择自动工作方式 选择弹簧类型

续表

X7 X10 X11 X12 X13 选择开关 选择开关 选择开关 选择开关 启动开关 芯轴正转 芯轴反转 变频器正转 变频器反转 控制插销动作 第 30 页 共 43 页

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X14 X15 X16 X17 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 X27 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6

启动开关 启动开关 启动开关 选择开关 选择开关 启动开关 启动开关 原点接近开关 原点接近开关 启动按钮 选择开关 脚踏开关 接触器 接触器 接触器 接触器 接触器 控制夹料动作 控制咬嘴动作 控制离合器动作 控制支承座后退动作 控制支承座前进动作 控制顶尖动作 控制急停动作 设工作原点 设工作点 控制启动工作流程动作 选择手动工作方式 控制卷簧工作开始动作 变频器控制电机启动 （如未设定变频控制电机反转，则启动即正转即芯轴座后退） 变频器控制电机反转，芯轴座前进 芯轴控制电机正转 芯轴控制电机反转 接通变频器电源 续表

Y7 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 气阀 气阀 气阀 气阀 离合器 气阀 插销动作 夹料动作 咬嘴动作 顶尖动作 合上电机转动，断开电机空转 使支撑座后退 第 31 页 共 43 页