生產(chǎn)線上運(yùn)輸升降機(jī)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)正文

1、在工廠中經(jīng)?？匆娨恍┥禉C(jī)械，這些升降機(jī)械很多由工頻電機(jī)直接帶動(dòng)運(yùn)行，電氣控制部分一般都很簡(jiǎn)單，多數(shù)采用人工手動(dòng)控制或采用繼電器控制方式。這些升降機(jī)械存在一些明顯的問題，如啟動(dòng)停止和運(yùn)行不平穩(wěn)，升降運(yùn)動(dòng)過程動(dòng)作不可靠，自動(dòng)化程度不高，故障率較高，設(shè)備能耗高，無法應(yīng)急運(yùn)行，存在安全隱患等等?；谶@些問題使得這些升降機(jī)械很難在工廠生產(chǎn)中發(fā)揮高效率的作用，同時(shí)也使得國內(nèi)這些生產(chǎn)的升降機(jī)械無法與進(jìn)口的通過本次簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)過程，可以了解到在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的基本控制思想。認(rèn)識(shí)到若要達(dá)到所設(shè)計(jì)的目的，不僅要做到知識(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)，還要綜合考慮所可能遇到的各種情況以及所處的環(huán)境。在運(yùn)行的過程中，由于環(huán)境的不同可能得到不同的結(jié)

2、果。因此，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過程中，要全面考慮設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目的，最重要的還要將環(huán)境與所設(shè)計(jì)結(jié)合起來，才能可能達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。1. 1可編程序控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用1. PLC的應(yīng)用早期的可編程序控制器(ProgrammableLogicController,PLC),主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡(jiǎn)單、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動(dòng)控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。制器由分離元件和中小規(guī)模集成電路組成，主要

3、功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。70年代初期，體積小、功能強(qiáng)和價(jià)格便宜的微處理器被用于PLC使得PLC的功能大大增強(qiáng)。在機(jī)械系統(tǒng)方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊和各種特殊功能模塊。在軟件方面，PLC采用極易為電氣人員掌握的梯形圖編程語言，除了保持原有的邏輯運(yùn)算等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。進(jìn)入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片，大大提高了PL

4、C軟、機(jī)械系統(tǒng)功能。2. PLC的特點(diǎn)在發(fā)達(dá)工業(yè)國家，PLC已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門。據(jù)“美國市場(chǎng)信息”的世界PLC以及軟件市場(chǎng)報(bào)告稱，1995年全球PLC及其軟件的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模約50億美元5。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能得到大大的增強(qiáng)，具有以下特點(diǎn)：(1)可靠性高。PLC的高可靠性得益于軟、機(jī)械系統(tǒng)上一系列的抗干擾措施和它特殊的周期循環(huán)掃描工作方式。(2業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。(3)采用模塊化結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PL

5、C均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。(4)編程簡(jiǎn)單易學(xué)。PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。(5)安裝簡(jiǎn)單，維修方便。PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。在設(shè)計(jì)過程中要注意的一些細(xì)節(jié)：1. 2如何選購PLC

6、產(chǎn)品1、系統(tǒng)規(guī)模首先應(yīng)確定系統(tǒng)用PLC單機(jī)控制，還是用PLC形成網(wǎng)絡(luò)，由此計(jì)算PLC輸入、輸出點(diǎn)。數(shù)，并且在選購PLC時(shí)要在實(shí)際需要點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上留有一定余量(10%。2、確定負(fù)載類型根據(jù)PLC輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，未發(fā)現(xiàn)各公司之間完全兼容的產(chǎn)品。各個(gè)公司的開發(fā)軟件都不相同，而用戶程序的存儲(chǔ)容量和指令的執(zhí)行速度是兩個(gè)重要指標(biāo)。一般存儲(chǔ)容量越大、速度越快的PLC價(jià)格就越高，但應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的大小合理選用PLC產(chǎn)品。4、編程器的選購PLC編程可采用三種方式：(1)是用一般的手持編程器編程，它只能用商家規(guī)定語句表中的語句編程。這種方式效率低，但對(duì)于系統(tǒng)容量小，用量小的產(chǎn)

7、品比較適宜，并且體積小，易于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，造價(jià)也較低。(2)是用圖形編程器編程，該編程器采用梯形圖編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內(nèi)就可應(yīng)用自如，但該編程器價(jià)格較高。(3)是用舊M個(gè)人計(jì)算機(jī)加PLC軟件包編程，這種方式是效率最高的一種方式，但大部分公司的PLC開發(fā)軟件包價(jià)格昂貴，并且該方式不易于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。因此，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的大小與難易，開發(fā)周期的長短以及資金的情況合理選購PLC產(chǎn)品。5、盡量選用大公司的產(chǎn)品其質(zhì)量有保障，且技術(shù)支持好，一般售后服務(wù)也較好，還有利于你的產(chǎn)品擴(kuò)展與軟件升級(jí)1. 3輸入回路的選擇特點(diǎn)1、電源回路PLC供電電源一般為AC85240V（也有DC24V,適應(yīng)電源范圍較寬，但為了

8、抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化元件（如電源濾波器、1:1隔離變壓器等）。2、PLC上DC24Vt源的使用各公司PLC產(chǎn)品上一般都有DC24Vt源，但該電源容量小，為幾十毫安至幾百毫安，用其帶負(fù)載時(shí)要注意容量，同時(shí)作好防短路措施（因?yàn)樵撾娫吹倪^載或短路都將影響PLC的運(yùn)行）。端以及“COM端相連，否則會(huì)影響PLC的運(yùn)行。4、輸入的靈敏度各廠家對(duì)PLC的輸人端電壓和電流都有規(guī)定，如日本三菱公司F7n系歹PLC的輸入值為：DC24V7mA啟動(dòng)電流為4.5mA關(guān)斷電流小于1.5mA因此，當(dāng)輸入回路用有二極管或電阻（不能完全啟動(dòng)），或者有并聯(lián)電阻或有漏電流時(shí)（不能完全切斷），就會(huì)有誤動(dòng)作，靈敏度下降，對(duì)此應(yīng)采取

9、措施。另一方面，當(dāng)輸入器件的輸入電流大于PLC的最大輸入電流時(shí)，也會(huì)引起誤動(dòng)作，應(yīng)采用弱電流的輸入器件，并且選用輸人為共漏型輸入的PLC,Bp輸入元件的公共點(diǎn)電位相對(duì)為負(fù)，電流是流出PLC的輸入端。2. 4輸出回路的選擇特點(diǎn)1、各種輸出方式之間的的比較（1）繼電器輸出：優(yōu)點(diǎn)是不同公共點(diǎn)之間可帶不同的交、直流負(fù)載，且電壓也可不同，帶負(fù)載電流可達(dá)2A/點(diǎn)；但繼電器輸出方式不適用于高頻動(dòng)作的負(fù)載，這是由繼電器的壽命決定的。其壽命隨帶負(fù)載電流的增加而減少，一般在幾十萬次至Jl百萬次之間，有的公司產(chǎn)品可達(dá)1000萬次以上，響應(yīng)時(shí)間為10ms（2）晶閘管輸出：帶負(fù)載能力為0.2A/點(diǎn)，只能帶交交流負(fù)載，可

10、適應(yīng)高頻動(dòng)作，響應(yīng)時(shí)間為1ms（3）晶體管輸出：最大優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)于高頻動(dòng)作，響應(yīng)時(shí)間短，一般為0.2ms左右，但它只能帶DC5-30V的負(fù)載，最大輸出負(fù)載電流為0.5A/點(diǎn)，但每4點(diǎn)不得大于0.8A。當(dāng)你的系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6次以下時(shí)，應(yīng)首選繼電器輸出，因其電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，抗干擾和帶負(fù)載能力強(qiáng)。當(dāng)頻率為10次/min以下時(shí)，既可采用繼電器輸出方式；也可采用PLC輸出驅(qū)動(dòng)達(dá)林頓三極管（510A）,再驅(qū)動(dòng)負(fù)載，可大大減小。2、抗干擾與外部互鎖當(dāng)PLC輸出帶感性負(fù)載，負(fù)載斷電時(shí)會(huì)對(duì)PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對(duì)直流感性負(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對(duì)交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護(hù)

11、PLG當(dāng)兩個(gè)物理量的輸出在PLC內(nèi)部已進(jìn)行軟件互鎖后，在PLC的外部也應(yīng)進(jìn)行互鎖，以加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。3、“GOM點(diǎn)的選擇不同的PLC產(chǎn)品，其“COM點(diǎn)的數(shù)量是不一牛¥的，有的一個(gè)“COM點(diǎn)帶8個(gè)輸出點(diǎn)，有的帶4個(gè)輸出點(diǎn)，也有帶2個(gè)或1個(gè)輸出點(diǎn)的。當(dāng)負(fù)載的種類多，且電流大時(shí)，采用一個(gè)“COM點(diǎn)帶12個(gè)輸出點(diǎn)的PLC產(chǎn)品；當(dāng)負(fù)載數(shù)量多而種類少時(shí)，采用一個(gè)“COM點(diǎn)帶48個(gè)輸出點(diǎn)的PLC產(chǎn)品。這樣會(huì)對(duì)電路設(shè)計(jì)帶來很多方便，每個(gè)“COM點(diǎn)處加一熔絲，12個(gè)輸出時(shí)加2A的熔絲，48點(diǎn)輸出的加510A的熔絲，因PLC內(nèi)部一般沒有熔絲。4、PLC外部驅(qū)動(dòng)電路對(duì)于PLC輸出不能直接帶動(dòng)負(fù)載的情況下

12、，必須在外部采用驅(qū)動(dòng)電路：可以用三極管驅(qū)，也可以用固態(tài)繼電器或晶閘管電路驅(qū)動(dòng)，同時(shí)應(yīng)采用保護(hù)電路和浪涌吸收電路，且每路有顯示二極管（LED指示。印制板應(yīng)做成插拔式，易于維修。5、PLC的輸入輸出布線也有一定的要求，請(qǐng)看各公司的使用說明書。1.5軟件編制在編制軟件前，應(yīng)首先熟悉所選用的PLC產(chǎn)品的軟件說明書，待熟練后再編程。若用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應(yīng)先畫出梯形圖，然后編程，這樣可少出錯(cuò)，速度也快。編程結(jié)束后先空調(diào)程序，待各個(gè)動(dòng)作正常后，再在設(shè)備上調(diào)試。1.6優(yōu)化選擇在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機(jī)的起停，電磁閥的開閉，產(chǎn)品

13、的計(jì)數(shù)，溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的這些自動(dòng)控制問題，若采用可編程序控制器（PLQ來解決自動(dòng)控制問題已成為最有效的工具之一，目前市場(chǎng)上的PLC產(chǎn)品眾多，除國產(chǎn)品牌外，國外有：日本的OMRONMITSUBISH1FUJJ、anasonic,德國的SIEMENS韓國的LG等。近幾年，PLC產(chǎn)品的價(jià)格有較大的下降，其性價(jià)比越來越高，這是眾多技術(shù)人員選用PLC的重要原因，所以在一些小型簡(jiǎn)單的自動(dòng)化生產(chǎn)線上，廠家考慮其性價(jià)比還是選用PLC改造傳統(tǒng)電氣回路。同時(shí)西門子PLC可以根據(jù)要求選用不同的模塊，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)程序以達(dá)到所設(shè)計(jì)的功能，這種形式目前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最為廣泛。另外它的電源模塊

14、也是集各大公司工業(yè)控制的經(jīng)驗(yàn)而特別設(shè)計(jì)的，抗干擾性特別是抗電源干擾能力有很大提高，即使在電源很差和變頻調(diào)速的干擾下仍能正常工作。還有要增加一個(gè)功能只要增加相應(yīng)的模塊和修正對(duì)應(yīng)的程序，而PLC的編程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，這樣對(duì)于開發(fā)周期會(huì)縮短。除此以外它本身有很強(qiáng)的自診斷功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，根據(jù)自診斷很容易診斷出故障元件，即使非專業(yè)人員也能維修，如果故障由于程序設(shè)計(jì)不合理引起，由于它提供完善的調(diào)試工具，要找出故障也較為簡(jiǎn)單。所以應(yīng)用西門子S7-200PLC和西門子MM42度頻器組成的升降機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以完成對(duì)升降機(jī)自動(dòng)運(yùn)行的智能化控制和管理，可以根據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)際生產(chǎn)需要和具體工藝要求自動(dòng)調(diào)整升

15、降方向和速度快慢。也可以在變頻器發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)將發(fā)生故障的電機(jī)切換到工頻狀態(tài)應(yīng)急工作，系統(tǒng)設(shè)有西門子TP170期蟲摸屏，可以向工作人員提示設(shè)備的狀態(tài)和故障信息。整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，應(yīng)用范圍廣，可以在多個(gè)行業(yè)與國內(nèi)外各型生產(chǎn)線配套使用。第二章運(yùn)輸升降機(jī)系統(tǒng)概述運(yùn)輸升降機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的組成運(yùn)輸升降機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)由升降機(jī)入口和出口傳輸機(jī)構(gòu)，轎箱內(nèi)部吊籃傳輸機(jī)構(gòu)，轎箱開降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)廳門安全機(jī)構(gòu)和升降電機(jī)安全抱閘機(jī)構(gòu)組成。升降機(jī)入口和出口傳輸機(jī)構(gòu)用于將生產(chǎn)線上的產(chǎn)品向升降機(jī)內(nèi)或升降機(jī)外傳送。轎箱內(nèi)部吊籃傳送機(jī)構(gòu)用于將產(chǎn)品傳入或傳出轎箱。轎箱升降機(jī)構(gòu)用于提升升降機(jī)轎箱或下降升降機(jī)轎箱。升降機(jī)廳門安全機(jī)構(gòu)用于

16、在升降機(jī)轎箱升降過程中關(guān)閉升降機(jī)井廳門入口，防止安全事故發(fā)生。升降電機(jī)安全抱閘機(jī)構(gòu)用于在升降機(jī)轎箱停止運(yùn)動(dòng)時(shí)抱住升降電機(jī)主軸，防止升降機(jī)轎箱在停止運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生上下滑動(dòng)，避免由此而產(chǎn)生的安全事故。運(yùn)輸升降機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成運(yùn)輸升降機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)由程序邏輯控制器PLC外部光電傳感器，觸摸屏，變頻驅(qū)動(dòng)器，聲光報(bào)警燈和檢修手動(dòng)盒等元?dú)饧M成。程序邏輯控制器PLC采集外部輸入點(diǎn)的輸入信號(hào)，如啟動(dòng)停止信號(hào)，各個(gè)光電傳感器的狀態(tài)信號(hào)，各限位開關(guān)的輸入信號(hào)，人機(jī)界面上的輸入信號(hào)，經(jīng)過邏輯判斷和運(yùn)算后輸出相應(yīng)輸出信號(hào)，控制電氣系統(tǒng)中的相應(yīng)交流接觸器和變頻器動(dòng)作。來完成將一層樓的產(chǎn)品自動(dòng)的轉(zhuǎn)移到另外一層樓的生

17、產(chǎn)線上。運(yùn)輸升降機(jī)的工作原理和控制要求運(yùn)輸升降機(jī)的工作狀態(tài)分為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)和檢修操作狀態(tài)，兩個(gè)工作狀態(tài)相互獨(dú)立彼此分開。當(dāng)升降升降機(jī)處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，要求檢修操作盒的所有按鈕無效，同樣當(dāng)設(shè)備處于檢修狀態(tài)下時(shí)要求來自系統(tǒng)外部的控制信號(hào)無效，此時(shí)系統(tǒng)只能通過檢修手動(dòng)盒點(diǎn)動(dòng)檢在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)要求升降機(jī)能夠?qū)⒁粚訕堑漠a(chǎn)品自動(dòng)的傳送到另外一層樓的生產(chǎn)輸送帶上，并自動(dòng)返回到出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行下一個(gè)工作周期。這個(gè)過程當(dāng)中要求PLC能根據(jù)外部生產(chǎn)線的速度自動(dòng)調(diào)節(jié)升降機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。要求升降機(jī)的轎箱能夠準(zhǔn)確平層，能夠判斷進(jìn)出口堵塞情況的發(fā)生，能夠自動(dòng)的連續(xù)點(diǎn)動(dòng)正反轉(zhuǎn)，以自動(dòng)消除進(jìn)出口的堵塞現(xiàn)象，減少不必要的停機(jī)發(fā)生。同時(shí)

18、要求升降系統(tǒng)能夠多樓層多順序的傳送運(yùn)行，能根據(jù)生產(chǎn)需求調(diào)整傳送方向。要求系統(tǒng)有可靠的安全保護(hù)，能避免設(shè)備安全事故的發(fā)生。要求設(shè)備具有應(yīng)急運(yùn)行功能，減少因設(shè)備故障造成的生產(chǎn)線停機(jī)。在操作上要求通過人機(jī)界面能夠方便地修改參數(shù)，記錄生產(chǎn)情況和報(bào)警信息，要求在觸摸屏上復(fù)位報(bào)警和點(diǎn)動(dòng)功能。能夠設(shè)置管理人員密碼，能夠記錄生產(chǎn)批次和生產(chǎn)數(shù)量，具有歷史數(shù)據(jù)查詢功能。第三章運(yùn)輸升降機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1運(yùn)輸升降機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)的組成運(yùn)輸升降機(jī)的傳輸機(jī)構(gòu)分為入口輸送帶，出口輸送帶和升降機(jī)轎箱吊籃傳送帶。分別與各樓層的生產(chǎn)線輸送帶連接。見圖1-1。反光板,樓車間生產(chǎn)流水線傳送帶吊籃電機(jī)生產(chǎn)線光電傳感器流動(dòng)方向吊籃入口光電傳感器生產(chǎn)線啟動(dòng)