选择接触器线圈的额定电压。
根据以上原则,选择交流电磁式接触器,CJ12系列接触器适用于交流50HZ,额定工作电压至380V,额定电流至600A的电路中。拱远距离接通如分断电路及对电动机频繁进行等设备上。其型号为CJ12-600。
(8) 熔断器的选择
熔断器在电路中主要起短路保护的作用,用于保护线路,熔断器具有结构简单,体积小,重量轻,使用维护方便,价格低廉,分段能力较高,限流能力良好等优点,熔断器有NT、RT、RL、FA4、RLS2等型式的熔断器,RT系列为有填封实熔断器,可在500V以下交流系统中作为过载及短路保护用,这种熔断器为螺栓连接,可以直接连在母线排上,尤其适合开关熔断器组选用,RT15熔断器最大额定电流400A,额定分段能力为100KA。
(9) 电动机的选择
电动机是选交流的,而电动机分为异步电动机和同步电动机两类,异步电动机主要用作电动机,去拖动各类生产机械。由于异步电动机具有结构简单,制造使用方便,运行可靠,成本低,效率高等优点而得到广泛的运用。例如,在工业生产中,异步电动机用于拖动中小型轧钢设备,各种金属切削机床,轻工机械和矿山机械等;在农业生产中,异步电动机用于拖动水泵,粉碎机以及其他农副产品的加工机械;在农用电器方面的电风扇、洗衣机、电冰箱、空调机等也都是用异步电动机拖动的。所以电动机选择交流异步电动机为好,即选择YZ系列的三相异步电动机,为笼型异步电动机。
(10) 电磁阀的选择
根据设计要求选择2个双线圈电磁阀和单线圈电磁阀1个,根据电磁阀选择原则决定型号为VF3230和型号为VF3130。
综上分析,电气元件清单如表2-3所示。
表2-3 电气元件清单
项目代号 M1 SB SQ
型号 YZ LA25-D LX32-4S 名称 三相交流异步电动机 按钮 接近开关 规格 AC380V 4KW 1410r/min AC1000V·A/380 数量 1 10 5
SA FU YV YV RT15 VF3230 VF3130 选择开关 熔断器 双线圈电磁阀 单线圈电磁阀 AC220V DC24V 1 2 2 1 2.3.4 控制系统的电气原理图
图2-6 电气原理图
如图2-6所示为机械手控制系统的传统输入/输出电气原理图。由表2-2分析可知,该系统共18个输入和6个输出。结合图2-3控制面板布置图和该图一起使用,先选定工作方式(自动和手动)。自动工作方式下启动后,再设置相应运行模式,即自动方式下步进操作、自动方式下连续操作。手动工作方式下启动后,只需要操作面板上相应动作的按钮即可实现所需的机械手的动作过程。另外,为了保证在紧急情况下能及时停车,设置一个急停按钮I2.1。当出现紧急情况时,按急停按钮,切断了各个动作的控制线圈回路。而此时PLC仍然可以正常工作,以保证系统的可靠性控制。当紧急情况解除后,再按一下急停按钮,线圈通电,系统又恢复正常。
2.4 程序设计
2.4.1 PLC的程序设计思想
根据控制过程要求的复杂程度的差异,可以把程序结构形式分为基本程序和模块化程序。
基本程序:既可以作为独立程序控制简单的生产工艺过程,又可以作为组合中的单元程序。依据计算机程序的设计思想,基本程序的结构只有三种,即顺序结构、条件分支结构和循环结构。
模块化程序:把一个总的控制目标程序分成多个具有明确控制任务的程序模块,分别对其编写和调试,最后组合成一个完成总任务的完整程序。这种设计方法叫做哦快画程序设计。程序设计时常采用这种设计思想,因为各模块具有相对独立性,相互连接关系简单,程序易于调试修改,特别是用于复杂控制要求的生产过程。
根据机械手控制分析可以知道,在每一种工作方式下机械手的动作是按原点-下降-夹紧-上升-右移-下降-放松-上升-左移-原点这一过程来完成的,系统通过相应的限位开关来判断是否完成相应的动作,完全是按照动作先后顺序来控制机械手。因此,每种工作方式下的机械手的动作选用顺序机构控制,将各个工作方式下的控制动作模块组合在一起就实现了整个系统的控制功能。
由此可见,该控制系统的设计选用了基本程序中的顺序结构和模块化程序来编写系统软件。这样设计系统能较简便的实现系统的控制要求。
2.4.2系统的程序流程图
系统设计流程图是PLC程序设计的基础。只有设计出系统流程图,才可能顺利而便捷的写出梯形图或者语句表,最终完成程序的设计。所以绘制流程图是非常关键也是程序设计首先要做的任务。根据机械手顺序的动作过程,设计出机械手动作的流程图,如图2-7所示。
开始右工作台工件检测机械手停在原点Y右位有工作?机械手下降机械手下降YN下降到位?N下降到位?松开工件Y夹紧工件N工件松开?YN工件夹紧?机械手上升Y机械手上升N上升到位?NY上升到位?机械手左移Y机械手右移N左移到位?N右移到位?YYY循环操作?N结束
图2-7机械手动作流程图
软件设计的主要任务是根据要求将系统流程图转换为梯形图,这是PLC应用最关键的问题。程序的编写是软件设计的具体表现,简单合理的流程能使系统稳定高效运行,而且便于系统软件的设计,一个良好的软件设计是软件设计者控制程序的生科理解和把握,体现了设计者丰富的软件设计技巧和方法。在控制工程的运用中,良好的软件设计更方便工程设计人员理解、掌握、调试系统与日常系统维护。
SM0.1M0.0(R)S0.0(R)I1.0I1.1I1.2I1.2I0.7SBR-OENSBR-1ENSBR-2ENSBR-3EN手动操作控制子程序I0.7I0.7I0.7I0.7I0.0I0.6M1.1M2.0M2.4M3.0M3.4M4.0M4.4M1.0M2.2M2.5M3.2M3.5M4.2M4.5自动操作步进控制子程序自动操作单周期控制子程序自动操作连续控制子程序Q0.5( )原点指示M5.0(S)自动方式下启动1M5.0(R)自动方式下停止1( )下降控制M1.4M2.1M3.1M4.1M1.2M2.3I2.1Q0.3( )右移控制I2.1Q0.2夹紧控制( )I2.1I2.1Q0.1上升控制( )M3.3M4.3M1.3M2.6M3.6M4.6I2.1Q0.4左移控制( )
图2-8 机械手控制系统主程序