基于S7200的自動(dòng)打釘機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 PAGE49 / NUMPAGES56自動(dòng)打釘機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要自動(dòng)打釘機(jī)是大批量生產(chǎn)包裝箱用木托盤(pán)的一種機(jī)電一體化裝備，涉與機(jī)械、電氣、控制、液壓氣動(dòng)等多種技術(shù)。本課題的任務(wù)是根據(jù)自動(dòng)打釘機(jī)的工作原理，研究設(shè)計(jì)其電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)打釘機(jī)打釘作業(yè)的自動(dòng)化。本論文主要完成以下工作：首先收集和分析木托盤(pán)自動(dòng)打釘機(jī)的工作原理，擬定其控制系統(tǒng)方案；隨后進(jìn)行木托盤(pán)自動(dòng)打釘機(jī)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括打釘機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)；然后根據(jù)控制系統(tǒng)方案，完成各種裝置和元器件的選型、校核，設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件線路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的線路原理圖，并對(duì)低壓電器、電纜（電力、控制、通信）以與控制柜裝置進(jìn)行學(xué)習(xí)，并了解了各種低壓電器的使

2、用方法和控制原理；其次介紹了PLC(可編程程序控制器)的基本組成、工作原理、主要特點(diǎn)；綜合以上的知識(shí)和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用做出了總體方案、控制策略以與硬件配置和軟件實(shí)現(xiàn)方法。其中還詳細(xì)繪出了各種低壓電器、伺服電機(jī)、觸摸屏以與各功能模塊的實(shí)際接線電路。分析并介紹了PLC編程方法，電機(jī)調(diào)速原理以與各種各種低壓常用電氣元器件的使用。經(jīng)過(guò)調(diào)研分析合理地確定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，根據(jù)系統(tǒng)功能選擇西門(mén)子系列（PLC）的產(chǎn)品，結(jié)合該產(chǎn)品與其編程特點(diǎn)編制軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。同時(shí)本文還對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，硬件配置， 觸摸屏設(shè)置軟件應(yīng)用進(jìn)行了闡述。關(guān)鍵詞：自動(dòng)打釘機(jī)，PLC，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，自動(dòng)化加工The Design of Auto

3、matic Nailing Machine Control SystemAbstractAutomatic nailing machine is a box of mass production of wooden pallets a mechatronics equipment, involving mechanical, electrical, control, hydraulic and pneumatic and other technology. The task of this project is to study the design of the electrical con

4、trol system to automate the job of nailing nailing machine according to the principle of automatic nailing machine.In this thesis, complete the following tasks: the first collection and analysis wooden pallet automatically to fight nail machines works, the development of its control system program;

5、subsequently carried wooden pallet automatically to fight nail machines basic structure design, including nailing institutions and feeding agencies; thencontrol system program, to complete the selection of a variety of devices and components, verification, design of system hardware circuit design, c

6、ircuit schematic of the design of control systems, and low-voltage electrical cables (power, control, communications) and the control cabinet unitlearning and understanding of the use of a variety of low-voltage electrical and control theory; Second, it introduces the basic components of a PLC (prog

7、rammable program controller), the working principle, the main features; above the practical application of knowledge and on-site to make the overallprogram, control strategies, as well as hardware configuration and software implementation. Which also charted a variety of low voltage electrical, serv

8、o motors, touch screen and each function module wiring circuit. Analysis and the use of PLC programming method, the principle of motor speed and a variety of various low voltage commonly used electrical components. Reasonable Through research and analysis to determine the system, according to the sy

9、stem function to select a series of Siemens (PLC) products, combined with the product and its programming features of the development of software for automatic control. The same time, the structure of the system, hardware configuration, the touch screen to set the software application described.Keyw

10、ords:automatic nailing machine，PLC，control system design，automatic processing目 錄摘要= 1 * ROMANIABSTRACT= 2 * ROMANII1概述11.1課題背景資料11.1.1木托盤(pán)資料11.1.2托盤(pán)分類(lèi)11.1.3木托盤(pán)加工21.2自動(dòng)打釘機(jī)控制系統(tǒng)介紹31.3課題設(shè)計(jì)目標(biāo)32打釘機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案42.1自動(dòng)打釘機(jī)工作原理42.1.1工作示意圖42.1.2本機(jī)主要組成部分52.1.3控制系統(tǒng)的組成62.2控制總體方案62.3控制原理72.3.1自動(dòng)模式72.3.2手動(dòng)模式83控制系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)

11、93.1電氣控制系統(tǒng)組成93.1.1控制線路設(shè)計(jì)93.1.2控制線路圖與說(shuō)明93.2電器元件列表113.3主要電器元件計(jì)算與選型123.3.1斷路器123.3.2接觸器133.3.3開(kāi)關(guān)電源143.3.4控制變壓器153.3.5指示燈153.3.6主令電器153.3.7繼電器163.3.8變頻器163.3.9電動(dòng)機(jī)173.3.10熔斷器173.4 PLC選型183.4.1 PLC的分類(lèi)183.4.2 PLC選型194 控制程序設(shè)計(jì)214.1程序流程圖214.2程序梯形圖224.2.1初始化部分224.2.2漏釘檢測(cè)部分234.2.3切換部分244.2.4手動(dòng)操作部分244.2.5自動(dòng)操作部分2

12、54.2.6主設(shè)備操作部分254.2.7報(bào)警部分265 觸摸屏設(shè)計(jì)275.1觸摸屏選型275.2本設(shè)計(jì)中觸摸屏程序設(shè)計(jì)275.2.1觸摸屏組態(tài)軟件裝275.2.2觸摸屏組態(tài)軟件界面設(shè)計(jì)285.2.3離線仿真326 總結(jié)33致34參考文獻(xiàn)35附錄361 概 述1.1課題背景資料中國(guó)木托盤(pán)在使用中基本是企業(yè)部周轉(zhuǎn)。對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)，其所擁有的木托盤(pán)不出企業(yè)，木托盤(pán)的使用圍從企業(yè)的倉(cāng)庫(kù)到運(yùn)輸環(huán)節(jié)之間的搬運(yùn)。托盤(pán)對(duì)于物流企業(yè)，托盤(pán)于企業(yè)部調(diào)配使用，形成一個(gè)托盤(pán)順暢流通的機(jī)制1。中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)托盤(pán)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)的初步調(diào)查顯示：中國(guó)現(xiàn)擁有各種類(lèi)托盤(pán)約5000萬(wàn)7000萬(wàn)片，每年產(chǎn)量遞增2000萬(wàn)片左右。其中

13、木托盤(pán)約占90、塑料平托盤(pán)占8、鋼制托盤(pán)、復(fù)合材料托盤(pán)以與紙制托盤(pán)合計(jì)占2。復(fù)合材料平托盤(pán)和木托盤(pán)上升比例較大。在托盤(pán)的使用方式方面，托盤(pán)裝載的貨物通過(guò)水運(yùn)方式運(yùn)輸?shù)谋壤秊?8%，通過(guò)陸運(yùn)方式運(yùn)輸?shù)谋壤秊?1%，通過(guò)鐵路方式運(yùn)輸?shù)谋壤秊?%，通過(guò)航空方式運(yùn)輸?shù)谋壤齼H為2%。托盤(pán)的規(guī)格和材質(zhì)方面，80%的企業(yè)利用12001000mm規(guī)格的托盤(pán)，77企業(yè)使用11001100mm規(guī)格的托盤(pán)。此外依次為1200800、11401140、12191016、10671067mm。使用的托盤(pán)的材質(zhì)，57企業(yè)使用木托盤(pán)。40企業(yè)使用塑料托盤(pán)，14企業(yè)使用鋼托盤(pán)，14企業(yè)使用復(fù)合材料托盤(pán)，11企業(yè)使用紙托盤(pán)。1

14、.1.1木托盤(pán)資料木托盤(pán)以原木為材料，進(jìn)行干燥定型處理，減少水分，消除應(yīng)力，然后進(jìn)行切割、刨光、斷頭、抽邊、砂光等精整加工處理而形成型材板塊，采用具有防脫功能的射釘（個(gè)別情況采用螺母結(jié)構(gòu)）將型材板塊裝訂成半成品托盤(pán)，最后進(jìn)行精整、防滑處理和封蠟處理。木托盤(pán)是現(xiàn)在使用最廣的托盤(pán)。托盤(pán)是用于集裝、堆放、搬運(yùn)和運(yùn)輸?shù)姆胖米鳛閱卧?fù)荷的貨物和制品的水平平臺(tái)裝置2。1.1.2托盤(pán)分類(lèi)(1) 根據(jù)材質(zhì)分為木托盤(pán)（如圖1-1），塑料托盤(pán)，鋼托盤(pán)，鐵托盤(pán)，紙托盤(pán)，泡沫托盤(pán)等；其中，木托盤(pán)又分：實(shí)木托盤(pán)(木托盤(pán)，松木托盤(pán)，雜木托盤(pán)等)和膠合板托盤(pán)(免熏蒸托盤(pán)如圖1-2)；塑料托盤(pán)分為：注塑托盤(pán)和吹塑托盤(pán)。圖1-

15、1 實(shí)木托盤(pán)圖1-2 膠合板托盤(pán)(2) 根據(jù)進(jìn)叉方向分為雙向進(jìn)叉托盤(pán)和四向進(jìn)叉托盤(pán)。一般雙向進(jìn)叉的托盤(pán)手動(dòng)叉車(chē)和機(jī)械叉車(chē)都適用，四向進(jìn)叉的叉車(chē)適合機(jī)械叉車(chē)。(3) 根據(jù)托盤(pán)的用法分為雙面托盤(pán)和單面托盤(pán)。雙面托盤(pán)一般是倉(cāng)庫(kù)周轉(zhuǎn)用,結(jié)實(shí)耐用；還適合碼垛用(碼垛：托盤(pán)上放貨物再放托盤(pán)放貨物) 。單面托盤(pán)經(jīng)濟(jì)耐用，也是倉(cāng)庫(kù)周轉(zhuǎn)發(fā)貨很好的選擇；單面托盤(pán)大致又有川字型的，田字型的，九腳型的。與木托盤(pán)相比，免熏蒸托盤(pán)具有的特點(diǎn)概括如下：（a）出口免熏蒸、免消毒、免簽證，出入境方便快捷；（b）產(chǎn)品較木托盤(pán)外型美觀、同時(shí)具有高抗壓、高承重性能；（c）可有效避免傳統(tǒng)木托盤(pán)的木結(jié)、蟲(chóng)蛀、色差、濕度高等缺點(diǎn)；（d）防

16、水性能好，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本較低；（e）可替代木托盤(pán)，使用適應(yīng)性強(qiáng)。(4) 木托盤(pán)的應(yīng)用木托盤(pán)、貨架、叉車(chē)是物流倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的三大基礎(chǔ)元素。木托盤(pán)是物流操作層面最基本的載體，是最基本的物流單元化器具。木托盤(pán)與叉車(chē)配合，實(shí)現(xiàn)物料的機(jī)械化搬運(yùn)工作；木托盤(pán)與貨架的結(jié)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的有序堆垛存放，并大幅度提高空間的利用率；木托盤(pán)共用體系，可以大幅度降低物流工作成本。沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)托盤(pán)的應(yīng)用，就沒(méi)有現(xiàn)代物流的進(jìn)步。木托盤(pán)的選型是現(xiàn)代企業(yè)物流中物料包裝存儲(chǔ)單元化的起點(diǎn)，是企業(yè)物流操作規(guī)的必經(jīng)途徑。1.1.3木托盤(pán)加工目前木托盤(pán)加工以傳統(tǒng)的手動(dòng)設(shè)備最為常見(jiàn)3，但近年來(lái)也出現(xiàn)了自動(dòng)化設(shè)備的使用，他們的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1-

17、1。表1-1 木托盤(pán)手動(dòng)與自動(dòng)加工區(qū)別使用傳統(tǒng)手動(dòng)設(shè)備使用自動(dòng)化設(shè)備效率效率低效率明顯提高勞動(dòng)強(qiáng)度勞動(dòng)強(qiáng)度大勞動(dòng)強(qiáng)度小質(zhì)量質(zhì)量不穩(wěn)定，質(zhì)量低質(zhì)量穩(wěn)定，質(zhì)量高管理不利于現(xiàn)場(chǎng)管理現(xiàn)場(chǎng)便于管理成本生產(chǎn)成本較高生產(chǎn)成本較高通過(guò)上表比較可知，手工操作在加工過(guò)程中將會(huì)不自覺(jué)的把人為因素引入操作環(huán)節(jié)，這樣會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定與進(jìn)一步提高，因此實(shí)現(xiàn)高精度自動(dòng)加工對(duì)企業(yè)生產(chǎn)有極為重要的意義。它不僅可以提高生產(chǎn)效率，并且還同時(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品的加工精度等。1.2自動(dòng)打釘機(jī)控制系統(tǒng)介紹本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)是能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)打釘機(jī)大批量生產(chǎn)包裝箱用木托盤(pán)的一種機(jī)電一體化裝備，涉與機(jī)械、電氣、控制、液壓氣動(dòng)等多種

18、技術(shù)。自動(dòng)化系統(tǒng)有3臺(tái)電機(jī)、2個(gè)氣缸、1個(gè)液壓缸等多個(gè)輔助部件構(gòu)成，基于PLC的系統(tǒng)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)3臺(tái)電機(jī)、氣缸和液壓缸的控制。進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)、物料運(yùn)送、定位、打釘?shù)燃庸ぁ?.3課題設(shè)計(jì)目標(biāo)本論文主要完成以下工作：論文先對(duì)低壓電器、電纜（電力、控制、通信）以與控制柜裝置進(jìn)行學(xué)習(xí)，并了解了各種低壓電器的使用方法和控制原理;其次介紹了PLC(可編程程序控制器)的基本組成、工作原理、主要特點(diǎn)；綜合以上的知識(shí)和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用做出了總體方案、控制策略以與硬件配置和軟件實(shí)現(xiàn)方法。其中還詳細(xì)繪出了各種低壓電器、伺服電機(jī)、觸摸屏以與各功能模塊的實(shí)際接線電路。2 打釘機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案2.1自動(dòng)打釘機(jī)工作原理2

19、.1.1工作示意圖下圖是自動(dòng)打釘機(jī)工作示意圖，說(shuō)明了自動(dòng)打釘機(jī)的工作原理排釘電機(jī)M2液壓泵電機(jī)M1電機(jī)M3振動(dòng)器推釘氣缸定位氣缸搖釘盒橫梁液壓缸橫梁鋼釘上限位下限位左限位右限位上限位下限位旁通閥升降閥輸送帶木板檢測(cè)器制動(dòng)器離合器木板圖1圖2-1 自動(dòng)打釘機(jī)工作示意圖排釘裝置是由一個(gè)2.2KW 的三相異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，用來(lái)帶動(dòng)搖釘盒擺動(dòng)，采用通用變頻器控制調(diào)節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)電動(dòng)機(jī)和變頻器的啟動(dòng)和停止是互相獨(dú)立的，當(dāng)電機(jī)達(dá)到一個(gè)合適的轉(zhuǎn)速時(shí)，變頻器就以一個(gè)固定的值運(yùn)行。搖釘盒上安有一個(gè)振動(dòng)器，振動(dòng)器的作用是為了輔助排釘，讓釘子在釘盒中來(lái)回?cái)[動(dòng)，不讓釘子卡住，增大釘子落到排釘槽的概率

20、，幫助讓釘子順利的拍到釘槽中。釘子在排釘槽中排好以后，到達(dá)一個(gè)斜滑道推釘口上，推釘口上有一個(gè)推釘氣缸，氣缸的行程很小，只有10 毫米，當(dāng)釘子在滑到口上排好以后，推釘氣缸開(kāi)始動(dòng)作把釘子推下，釘子通過(guò)皮軟管漏到打釘槽中，每一根皮軟管上都按有一個(gè)傳感器，用來(lái)檢測(cè)是不是每一個(gè)皮軟管里都有釘子漏下，當(dāng)推釘氣缸由左限位（起始位）到達(dá)右限位（終了位）后，在右限位延時(shí)（停留）0.5 秒后再退回到左限位，保證釘子都能被推下。釘子被打下后都自動(dòng)落到打釘槽中，一次排釘完整結(jié)束。打釘裝置是自動(dòng)打釘機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它是由油泵電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)，由電磁閥來(lái)控制油路的接通還是斷開(kāi)，液壓直接驅(qū)動(dòng)橫梁上下運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)打釘操作。當(dāng)木

21、板已經(jīng)定位好并且檢測(cè)到輸送線上有木板，同步氣缸已經(jīng)復(fù)位（處于上位），橫梁處于上限位時(shí)，釘槽中的釘子都排好時(shí)在不缺釘?shù)那闆r之下，執(zhí)行打釘操作，液壓驅(qū)動(dòng)橫梁由上限位向下限位打下，完成打定操作，將釘子打入木板中。完成之后，橫梁退回到上限位，同步氣缸也必須復(fù)位，橫梁復(fù)位之后，木板由輸送線運(yùn)走，輸送線繼續(xù)來(lái)木板。推釘氣缸繼續(xù)重復(fù)循環(huán)推釘，輸送線繼續(xù)重復(fù)循環(huán)輸送木板，再將木料準(zhǔn)確定位。輸送線是自動(dòng)打釘機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，它是由一個(gè)5.5KW 的三相異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源4，用來(lái)帶動(dòng)輸送線向前運(yùn)動(dòng)，采用通用變頻器控制調(diào)節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)電動(dòng)機(jī)和變頻器的啟動(dòng)和停止是互相獨(dú)立的，當(dāng)電機(jī)達(dá)到一個(gè)合適的轉(zhuǎn)速時(shí)，變

22、頻器就以一個(gè)固定的值來(lái)控制電動(dòng)機(jī)勻速運(yùn)行。離合器是用來(lái)控制輸送線的前行運(yùn)轉(zhuǎn)，輸送線是間歇運(yùn)動(dòng)的而不是連續(xù)運(yùn)動(dòng)的，所以采用離合器來(lái)控制，當(dāng)有木料運(yùn)送過(guò)來(lái)時(shí)，離合器斷開(kāi)，輸送線和電動(dòng)機(jī)結(jié)合，電機(jī)帶動(dòng)輸送線（負(fù)載）向前運(yùn)動(dòng)，將木板輸送到指定位置，離合器斷開(kāi)0.2 秒以后不能立即制動(dòng)，再延時(shí)0.1 秒后開(kāi)始制動(dòng)，制動(dòng)持續(xù)1.2 秒以后制動(dòng)結(jié)束5。此時(shí)木板已經(jīng)超出了定位線，當(dāng)木板定位傳感器第一次檢測(cè)到有木板通過(guò)時(shí)，定位氣缸不動(dòng)作，當(dāng)氣缸動(dòng)作傳感器檢測(cè)到有木料時(shí)，定位氣缸將木板推回，準(zhǔn)確停止在定位線上，此時(shí)定位檢測(cè)傳感器第二次檢測(cè)到有木板，此時(shí)木板定位結(jié)束，定位氣缸返回，定位結(jié)束。木板定位就是將木板準(zhǔn)確定

23、位到打釘位置，為執(zhí)行打釘操作做好準(zhǔn)備。將木板推到超過(guò)準(zhǔn)確停止的位置10 毫米處，再將木板反向推回到準(zhǔn)停位置，就和數(shù)控機(jī)床的回零一樣，先超過(guò)回零的準(zhǔn)停位置，機(jī)床再反向退回到準(zhǔn)停位置，這樣防止回零不到位。在木板準(zhǔn)確停止處安裝一組檢測(cè)開(kāi)關(guān)，這組傳感器是檢測(cè)木板準(zhǔn)停，在距離準(zhǔn)停為止10 毫米處再安裝一組檢測(cè)開(kāi)關(guān)，這組傳感器是讓定位氣缸開(kāi)始動(dòng)作，當(dāng)木板通過(guò)第一組檢測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，定位氣缸不動(dòng)作，當(dāng)?shù)诙M檢測(cè)開(kāi)關(guān)被觸發(fā)時(shí)，定位氣缸開(kāi)始動(dòng)作，將木板推到指定位置（檢測(cè)開(kāi)關(guān)2），實(shí)現(xiàn)木板準(zhǔn)確定位。木板定位完成以后，定位氣缸復(fù)位（回上位）。當(dāng)漏釘檢測(cè)傳感器檢測(cè)到釘子沒(méi)有全部漏下時(shí)，推釘氣缸到達(dá)右限位后停留0.5 秒后退

24、回到左限位為，再一次從左限位到右限位，來(lái)回重復(fù)從左限位到右限位，直到釘子全部漏下為止，但是，這個(gè)動(dòng)作不是無(wú)休止的進(jìn)行，當(dāng)重復(fù)十次以后，傳感器檢測(cè)到釘子還是沒(méi)有全部漏下，此時(shí)報(bào)警，自動(dòng)模式停止，手動(dòng)模式啟動(dòng)，人工查找故障原因并解決，當(dāng)故障排除以后，報(bào)警解除，機(jī)器正常運(yùn)行，自動(dòng)有效，打釘機(jī)繼續(xù)正常工作。2.1.2本機(jī)主要組成部分(1)搖釘盒排釘裝置是由一個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，用來(lái)帶動(dòng)搖釘盒擺動(dòng)，采用通用變頻器控制調(diào)節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)電動(dòng)機(jī)和變頻器的啟動(dòng)和停止是互相獨(dú)立的，當(dāng)電機(jī)達(dá)到一個(gè)合適的轉(zhuǎn)速時(shí)，變頻器就以一個(gè)固定的值運(yùn)行。(2)振動(dòng)器振動(dòng)器的動(dòng)力源是氣源，氣體通過(guò)電磁閥作用振動(dòng)

25、器，讓釘子在釘盒中來(lái)回?cái)[動(dòng)，不讓釘子卡住，增大釘子落到排釘槽的概率，幫助讓釘子順利的拍到釘槽中。(3)推釘氣缸推釘氣缸主要用來(lái)把漏釘槽處的鋼釘推下，使之漏于下方的軟管，在軟管的導(dǎo)向作用下到達(dá)打釘位置，在軟管經(jīng)過(guò)時(shí)將通過(guò)軟管附近的鋼釘檢測(cè)傳感器，推釘氣缸行程的左端和右端分別設(shè)各有一個(gè)限位器。(4)定位氣缸當(dāng)木板檢測(cè)器檢測(cè)到輸送帶上有木板時(shí)，定位氣缸用來(lái)把輸送帶上木板推到理想打釘位置，然后返回，其行程上、下端各設(shè)有一個(gè)限位器。(5)橫梁橫梁在液壓缸的帶動(dòng)上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)打釘，然后返回上限位，上下端分別設(shè)有一個(gè)限位器。液壓缸的壓力能由液壓泵和液壓泵電機(jī)提供。(6)輸送裝置輸送裝置主要包括輸

26、送帶電機(jī)、離合器、制動(dòng)器和輸送帶。正常工作時(shí)，輸送帶電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行，離合器通過(guò)分開(kāi)和閉合控制輸送帶間歇運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)打釘時(shí)停止運(yùn)送以與打完釘后和沒(méi)有木板時(shí)開(kāi)始運(yùn)行的運(yùn)送物料目的，在離合器和輸送帶之間設(shè)有制動(dòng)器，用于在輸送帶需要停止時(shí)制動(dòng)輸送帶。2.1.3控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)打釘機(jī)控制系統(tǒng)的主要組成部分有：PLC，限位開(kāi)關(guān)，氣壓電磁閥，液壓電磁閥，接觸器，斷路器，主令開(kāi)關(guān)，繼電器，變頻器，電磁離合器，電磁制動(dòng)器，異步電動(dòng)機(jī)等。2.2總體控制方案S7-200 PLC 是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分，液壓驅(qū)動(dòng)的橫梁是完成打釘操作的執(zhí)行元件，離合器和制動(dòng)器是控制輸送線的間歇運(yùn)轉(zhuǎn)和木料的準(zhǔn)確定位，變頻器是控制輸送電機(jī)

27、和搖釘電機(jī)的轉(zhuǎn)速，振動(dòng)器是輔助搖釘盒讓釘子快速落到排釘槽中，增加釘子落到排釘槽中的概率，漏釘檢測(cè)傳感器是檢測(cè)釘子是否都漏下，定位檢測(cè)傳感器是檢測(cè)木板是否準(zhǔn)確定位，檢測(cè)開(kāi)關(guān)是用來(lái)檢測(cè)橫梁位置和推釘氣缸的位置。檢測(cè)開(kāi)關(guān)和傳感器檢測(cè)到的信號(hào)作為PLC的輸入信號(hào)（I地址），都要接24V的直流電源上，將這些數(shù)字信號(hào)傳到PLC以后，PLC會(huì)根據(jù)所輸入的程序和輸入信號(hào)，讓一些輸出的繼電器接通工作。通過(guò)繼電器來(lái)控制電機(jī)的啟停，電磁閥的通斷，以與離合器和制動(dòng)器的接通和斷開(kāi)。操作方式主要分為手動(dòng)和自動(dòng)操作。限位信號(hào)木板檢測(cè)信號(hào)PLC制 動(dòng) 器離 合 器輸送帶電機(jī)液壓泵電機(jī)排釘電機(jī)定位氣缸排釘氣缸橫梁液壓缸圖2-2

28、總體控制方案圖2.3控制原理控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)兩種工作模式，即自動(dòng)工作模式和手動(dòng)工作模式。分別敘述如下：2.3.1自動(dòng)模式自動(dòng)模式啟動(dòng)后，如果橫梁在下限位則立即返回到上限位的位置，如果在上限位位置則檢測(cè)并判斷以下條件：鋼釘夠且定位氣缸在上限位的位置且輸送線有木板，如果條件存在則橫梁開(kāi)始下降進(jìn)行打釘操作，直到碰到下限位器，且復(fù)位鋼釘檢測(cè)信號(hào)，然后返回上限位位置，然后再次判斷上述條件，如果存在再次下降，如此往復(fù)。排釘氣缸：橫梁到達(dá)下限位碰到下限位器后，如無(wú)卡釘現(xiàn)象則推釘氣缸向右運(yùn)動(dòng)，直到碰觸右限位器，停止一段時(shí)間，保證準(zhǔn)確將鋼釘推下，之后自動(dòng)返回，到左限位位置，當(dāng)橫梁到達(dá)下限位信號(hào)發(fā)生后再次向右運(yùn)動(dòng)

29、進(jìn)行推釘操作，如此往復(fù)。定位氣缸：當(dāng)檢測(cè)到離合器分開(kāi)且制動(dòng)器停止制動(dòng)信號(hào)和橫梁在上限位位置，則定位氣缸下降到達(dá)下限位位置，確保把木板推到預(yù)定理想打釘位置，然后自動(dòng)返回上限位位置。等待新的定位信號(hào)，當(dāng)再次檢測(cè)到上述信號(hào)后則又重新下降實(shí)現(xiàn)木板定位操作，如此往復(fù)。輸送線：如果沒(méi)有檢測(cè)到有木板信號(hào)且橫梁處于上限位位置時(shí)，離合器閉合，輸送線運(yùn)行，進(jìn)行木板運(yùn)送，當(dāng)木板檢測(cè)器檢測(cè)到木板時(shí)，離合器分開(kāi)，一段時(shí)間后，制動(dòng)器制動(dòng)，制動(dòng)持續(xù)一段時(shí)間，之后自動(dòng)停止制動(dòng)，并發(fā)出定位氣缸允許定位和橫梁允許打釘信號(hào)，當(dāng)橫梁打完釘后處于上限位位置且無(wú)檢測(cè)木板信號(hào)則離合器重新閉合，帶動(dòng)輸送帶運(yùn)行，將打完釘?shù)哪就邪暹\(yùn)走同時(shí)將待打

30、釘?shù)哪景暹\(yùn)到指定打釘位置，如此往復(fù)。2.3.2手動(dòng)模式手動(dòng)模式啟動(dòng)后，按下橫梁下降按鈕，橫梁下降，松開(kāi)按鈕橫梁停止運(yùn)行，再次按下再次運(yùn)行，直到橫梁碰觸到下限位器，可實(shí)現(xiàn)打釘操作。按下橫梁上升按鈕，橫梁上升，松開(kāi)按鈕橫梁停止運(yùn)行，再次按下再次運(yùn)行，直到橫梁碰觸到上限位器。按排釘氣缸按鈕，排釘氣缸在左限位移動(dòng)到右限位，保持0.5s后，則立即自動(dòng)返回，實(shí)現(xiàn)一次排釘操作。按下定位氣缸，若橫梁處于上限位，且離合器分開(kāi)狀態(tài)，則定位氣缸下降，直到碰觸下限位器停止，松開(kāi)按鈕，定位氣缸返回上限位位置。當(dāng)機(jī)械在原點(diǎn)位置（上橫梁處于上限位且定位氣缸在上限位且排釘氣缸不動(dòng)作），點(diǎn)按手動(dòng)進(jìn)料按鈕，離合器閉合，輸送線運(yùn)行

31、，輸送線開(kāi)始運(yùn)送木板，當(dāng)木板檢測(cè)器檢測(cè)到木板時(shí)，離合器分開(kāi)，一段時(shí)間后制動(dòng)器開(kāi)始制動(dòng)，制動(dòng)保持一段時(shí)間，然后停止制動(dòng)，完成木料運(yùn)行。3 控制系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)3.1電氣控制系統(tǒng)組成3.1.1控制線路設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)包括控制主電路和控制電路（二次回路），主電路由電動(dòng)機(jī)、（接通、斷開(kāi)、控制電動(dòng)機(jī)的）接觸器主觸點(diǎn)等電器元件組成（電流大）?？刂齐娐酚山佑|器線圈、繼電器等電器元件組成（電流小）。兩個(gè)回路都由電器組成。3.1.2控制線路圖與說(shuō)明(1)電源電路如圖3-1所示，供電系統(tǒng)的變配電所中承擔(dān)受電、變壓、輸送和分配電能任務(wù)的電路，分別為PLC、離合器、制動(dòng)器、主回路、二次回路供電。其中主回路為380V三相交

32、流電，二次回路為110V交流電，其他為24V直流電7。圖3-1 電源電路圖(2)主回路如圖3-2所示，制動(dòng)器與離合器采用普通接線法。輸送電機(jī)與排釘電機(jī)采用濾波器與變頻器控制啟動(dòng)與停止。油泵電機(jī)采用星三角形啟動(dòng)方式。各電路均有斷路保護(hù)。圖3-2 主回路線路圖(3)二次回路如圖3-2所示，二次電路是為保證一次電路正常、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行而裝設(shè)的控制、保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)察、指示與自動(dòng)裝置的電路。其中有油泵星三角啟動(dòng)接觸器KM1、KM2、KM3，排釘電機(jī)接觸器KM4，輸送電機(jī)接觸器KM5，電磁離合器接觸器KM6，電磁制動(dòng)器接觸器KM7，油泵運(yùn)行指示燈D1，排釘電機(jī)運(yùn)行指示燈D2，輸送電機(jī)運(yùn)行指示燈D3。電路保

33、護(hù)為具有延時(shí)動(dòng)作的限流保護(hù)器FR。圖3-3 二次回路線路圖3.2電器元件列表如表3-1所示，表中元器件為本設(shè)計(jì)所要使用的類(lèi)型與數(shù)量表3-1 電器元件列表類(lèi)型位置型號(hào)數(shù)量斷路器液壓泵電機(jī)3VT8100N50TMA/3P+MX1排釘電機(jī)3VT8100N10TMA/3P+MX1輸送電機(jī)3VT8100N25TMA/3P+MX1電磁離合器5SJ6 0.5A/2P1電磁制動(dòng)器5SJ6 1A/2P1接觸器液壓泵電機(jī)LC 1-D65 10 Q 5C3排釘電機(jī)LC 1-D12 10 Q 5C1輸送電機(jī)LC 1-D32 10 Q 5C1電磁離合器CJX1-91電磁制動(dòng)器CJX1-91電磁離合器-DDL-0.6/0

34、.6A1熔斷器液壓泵電機(jī)NH000-32A/400VACgG-gL1排釘電機(jī)NH000-10A/400VACgG-gL1輸送電機(jī)NH000-50A/400VACgG-gL1電磁制動(dòng)器-DDZ-0.61指示燈-XB7EVF4LC(紅)3開(kāi)關(guān)電源-ABL1REM240251控制變壓器-NDK-1001控制開(kāi)關(guān)-XB5AS542C急停按鈕1限位開(kāi)關(guān)-E2E8MD9接近開(kāi)關(guān)-XCMD2110M126繼電器液壓泵電機(jī)LRD32C1變頻器排釘電機(jī)6SE7016-1EA611輸送電機(jī)6SE7021-3EB611異步電動(dòng)機(jī)液壓泵電機(jī)Y160M-41排釘電機(jī)Y100L1-41輸送電機(jī)Y132S-41PLC-西門(mén)

35、子S7-200CPU22613.3主要電器元件計(jì)算與選型3.3.1斷路器（1）斷路器的選用原則（a）斷路器的額定電壓=線路的額定電壓；（b）斷路器的額定電流與過(guò)電流脫扣器的額定電流=線路計(jì)算負(fù)載電流；（c）斷路器的額定短路通斷能力=線路中最大短路電流，注意進(jìn)出線端的短路通斷能力是否相等；（d）斷路器欠電壓脫扣器的額定電壓=線路的額定電壓；選擇型配電斷路器需考慮短延時(shí)短路通斷能力和延時(shí)梯級(jí)的配合；（e）選擇電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器需考慮電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流并使其在啟動(dòng)時(shí)間不動(dòng)作?；\型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流按815倍額定電流計(jì)算；（f）漏電保護(hù)斷路器需選擇合理的漏電動(dòng)作電流和漏電不動(dòng)作電流。注意能否斷開(kāi)短路電

36、流，如不能斷開(kāi)短路電流則需和適當(dāng)?shù)娜蹟嗥髋浜鲜褂?。?）電機(jī)斷路器的選擇計(jì)算液壓泵電機(jī)額定工作電壓U=380V，功率P=11KW，則額定工作電流：I=P/（U1.732COS() =11000/(3801.7320.80.9)=23.2A電機(jī)的啟動(dòng)電流：Ist=0.33（57）倍的電機(jī)額定電流=0.33623.2=45.9A所以QF1選擇正泰斷路器3VT8100N50TMA/3P+MX。同理，排釘電機(jī)額定工作電流I=2200/（3801.7320.80.9）=4.6AIst=0.3364.6=9.1A所以QF2選擇正泰斷路器3VT8100N10TMA/3P+MX。同理，輸送電機(jī)額定工作電流I=

37、5500/（3801.7320.80.9）=11.6AIst=0.33611.6=22.9A所以QF3選擇正泰斷路器3VT8100N25TMA/3P+MX。（3）離合器、制動(dòng)器斷路器選型計(jì)算因?yàn)閭魉碗姍C(jī)功率是P=5.5KW，其輸出轉(zhuǎn)矩為M=P/（2n）=5500/（23.141450）=0.6NM據(jù)此由離合器產(chǎn)品規(guī)格表3-2，選擇離合器為：DDL-0.6/0.6A型（控制電壓DC24V，線圈功率6W）。表3-2 產(chǎn)品規(guī)格表制動(dòng)器制動(dòng)扭矩選擇大于等于3倍的電機(jī)工作轉(zhuǎn)矩，即30.6=1.8以上。根據(jù)制動(dòng)器產(chǎn)品規(guī)格表選擇制動(dòng)器為DDZ-0.6型（額定制動(dòng)力矩為6NM，工作功率13W，電壓DC24V）

38、由此選擇離合器斷路器為正泰斷路器5SJ6 0.5A/2P型，制動(dòng)器斷路器為正泰斷路器5SJ6 1A/2P型3.3.2接觸器（1）接觸器選擇原則（a）型式的確定主要是確定極數(shù)和電流種類(lèi)，電流種類(lèi)有系統(tǒng)主電流種類(lèi)確定。三相交流系統(tǒng)一般選用三極接觸器，當(dāng)需要同時(shí)控制中性線時(shí)，則選用四極交流接觸器，單相交流和直流系統(tǒng)中則常有兩極和三極并聯(lián)的情況。一般選用空氣電磁式接觸器：易燃易爆場(chǎng)合選用真空接觸器（防爆型）。（b）主電路參數(shù)的確定主電路參數(shù)的確定主要是額定工作電流、額定工作電壓、額定通斷能力和耐受過(guò)載電流能力。接觸器的額定電壓=負(fù)載回路的電壓；接觸器的額定電流=被控回路的額定電流；對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載可按經(jīng)

39、驗(yàn)公式：Ic(接觸器主觸點(diǎn)電流)=Pn（電動(dòng)機(jī)的額定功率）/(K（經(jīng)驗(yàn)系數(shù)取11.4）*Un（電動(dòng)機(jī)的額定電壓）)吸引線圈的額定電壓應(yīng)與所接控制電路的電壓想一致（c）輔助電路參數(shù)的確定一般應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)控制要求確定所需的輔助觸頭種類(lèi)（常開(kāi)和常閉）、數(shù)量和組合形式，同時(shí)應(yīng)注意輔助觸頭的通斷能力和其他額定參數(shù)。（d）電壽命和使用類(lèi)別的選擇根據(jù)具體需要來(lái)選用。（2）本設(shè)計(jì)中接觸器選型計(jì)算（a）液壓泵電機(jī)接觸器KM1、KM2和KM3選型計(jì)算對(duì)于星三角啟動(dòng)的電機(jī)，接觸器額定電流=（1.21.5）倍的電機(jī)啟動(dòng)電流=1.345.9=59.67A，據(jù)此選擇接觸器型號(hào)為L(zhǎng)C 1-D6510Q5C，線圈電壓AC110

40、V 50HZ （3臺(tái)）。（b）排釘電機(jī)接觸器KM4選型計(jì)算同理，接觸器額定工作電流I=1.39.1=11.83A據(jù)此選擇接觸型號(hào)為L(zhǎng)C 1-D12 10 Q 5C，線圈電壓AC110V 50HZ （1臺(tái)）（c）輸送電機(jī)接觸器KM5選型計(jì)算接觸器額定電流I=1.322.9=29.77A所以選擇接觸器型號(hào)為L(zhǎng)C 1-D32 10 Q 5C，線圈電壓AC110V 50HZ （1臺(tái)）（d）電磁離合器、電磁制動(dòng)器接觸器選型計(jì)算根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可以根據(jù)正泰選型手冊(cè)選擇離合器和制動(dòng)器的接觸器型號(hào)為CJX1-9 線圈電壓AC110V 50HZ （2個(gè)）。3.3.3開(kāi)關(guān)電源（1）適用圍開(kāi)關(guān)電源是一種新型的直流穩(wěn)壓

41、電源，適用于交流供電不大于260V，頻率為5060Hz的場(chǎng)合，使用于微機(jī)產(chǎn)品、通訊設(shè)備、儀器儀表與家用電器等各種需支流供電的電子設(shè)備中。（2）直流開(kāi)關(guān)電源選型計(jì)算根據(jù)計(jì)算結(jié)果，制動(dòng)器功率和離合器功率分別13W、6W，另外還有接近開(kāi)關(guān)（9個(gè)）和PLC輸入輸出繼電器需要改電源提供電能，但不能準(zhǔn)確計(jì)算出上述兩項(xiàng)所需功率，所以從不影響工作的角度估計(jì)所需的供電總功率為40W。據(jù)此，查施耐德選型手冊(cè)，得到直流開(kāi)關(guān)電源型號(hào)為ABL1REM24025（輸入電壓AC220V，輸出電壓DC24V，額定電流2.5A，額定功率60W），型號(hào)說(shuō)明如圖3-4。圖3-4 ABL1REM24025開(kāi)關(guān)電源型號(hào)說(shuō)明3.3.4控

42、制變壓器考慮變壓器所要帶動(dòng)的后續(xù)電器是7個(gè)接觸器線圈，和3個(gè)指示燈，經(jīng)查手冊(cè)每個(gè)接觸器線圈功率最大為5W，指示燈4.5W，總計(jì)功率為57+34.5=48.5W所需變壓器容量P/COS（）=48.5/0.85=57 VA據(jù)此查正泰控制變壓器手冊(cè)得到變壓器型號(hào)為NDK-100 輸入AC380V輸出AC110V。3.3.5指示燈指示燈包括油泵運(yùn)行指示燈和排釘電機(jī)運(yùn)行指示燈和輸送電機(jī)運(yùn)行指示3個(gè)，且均在AC110V回路中，所以選擇指示燈為XB7EVF4LC(紅) （3個(gè)）。3.3.6主令電器（1）控制按鈕控制按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用十分廣泛的主令電器。在電路中用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)以控制接觸器、繼電器、

43、電磁起動(dòng)器等?？刂瓢粹o的結(jié)構(gòu)種類(lèi)很多，可分為普通掀鈕式、蘑菇頭式、自鎖式、自復(fù)位式、旋柄式、帶指示燈式和鑰匙式等，它一般采用積木式結(jié)構(gòu)，由按鈕帽、復(fù)為彈簧、橋式觸頭和外殼等組成。為了標(biāo)明各個(gè)按鈕的作用，避免誤操作，通常將按鈕做成不同的顏色。如紅色表示停止按鈕，綠色表示起動(dòng)按鈕等。本設(shè)計(jì)中需要急停按鈕選型：本設(shè)計(jì)中急停按鈕設(shè)在PLC的DC24V輸入繼電器回路上，所以選擇XB5AS542C急停按鈕（1個(gè)）。（2）行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)又稱(chēng)限位開(kāi)關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件的碰撞來(lái)發(fā)出控制指令的主令電器。用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、速度、行程大小或位置的一種自動(dòng)控制器件。其結(jié)構(gòu)多種多樣，一

44、般有三個(gè)主要部分：擺桿（操作機(jī)構(gòu)）；觸頭系統(tǒng)；外殼。接近開(kāi)關(guān)又稱(chēng)無(wú)觸頭開(kāi)關(guān)，它不僅可代替有觸頭行程開(kāi)關(guān)完成行程控制和限位保護(hù)，還可用于高頻計(jì)數(shù)、測(cè)速、液面控制、加工程序的自動(dòng)銜接等的非接觸式開(kāi)關(guān)。接近開(kāi)關(guān)按其工作原理可分：高頻振蕩式、霍爾式、差動(dòng)線圈式、電容式等，其中高頻振蕩式最為常用。（a）本設(shè)計(jì)中接近開(kāi)關(guān)包括鋼釘在軟管過(guò)時(shí)的金屬檢測(cè)傳感器9個(gè)和木板檢測(cè)傳感器1個(gè)，因?yàn)樗麄兙O(shè)在DC24V回路中，且經(jīng)過(guò)對(duì)檢測(cè)設(shè)備作用的分析，再通過(guò)查歐姆龍相關(guān)產(chǎn)品手冊(cè)得到接近開(kāi)關(guān)選擇歐姆龍的E2E8MD（檢測(cè)距離8mm10%）9個(gè)。（b）本設(shè)計(jì)中的限位開(kāi)關(guān)包括排釘氣缸限位開(kāi)關(guān)和橫梁限位開(kāi)關(guān)和定位氣缸限位開(kāi)關(guān)共

45、6個(gè)，因?yàn)樗鼈冊(cè)O(shè)在PLC輸入繼電器回路中，所以選擇限位開(kāi)關(guān)為XCMD2110M12。如圖3-5所示。圖3-5 限位開(kāi)關(guān)產(chǎn)品列表3.3.7繼電器熱繼電器在電氣控制過(guò)程中起到過(guò)載保護(hù)的重要功能，熱繼電器的選型原則是熱繼電器額定工作電流和電壓與負(fù)載額定工作電流和電壓相符，本設(shè)計(jì)中只有在液壓泵電機(jī)回路設(shè)有一個(gè)熱繼電器。液壓泵電機(jī)的額定工作電流是23.2A，所以選擇熱繼電器型號(hào)是LRD32C 整定電流23-32A。3.3.8變頻器變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源，從而控制被控電機(jī)在希望的轉(zhuǎn)速下工作?，F(xiàn)在使用的變頻器主要采用交直交方式（VVVF

46、變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。（1）變頻器選型原則（a）變頻器類(lèi)型選擇變頻器可分為通用型和專(zhuān)用型，一般的機(jī)械負(fù)載和要求高過(guò)載情況，選擇通用型變頻器。專(zhuān)用型變頻器又可分為風(fēng)泵專(zhuān)用型、電梯專(zhuān)用型、力控制專(zhuān)用型等。根據(jù)自身應(yīng)用環(huán)境加以選擇。（b）變頻器容量選擇變頻器的容量選擇是最重要的，應(yīng)從負(fù)載的實(shí)際負(fù)荷電流、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、控制方式來(lái)合理選擇。如負(fù)載是風(fēng)機(jī)、水泵，則選擇風(fēng)泵專(zhuān)用型與電機(jī)同功率即可；對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)和深井泵應(yīng)選擇風(fēng)泵專(zhuān)用型比電機(jī)功率大一檔的變頻器。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是容易忽視的選項(xiàng)，對(duì)大的慣量負(fù)載，變頻器可能

47、要比電機(jī)功率加大數(shù)檔。（2）變頻器選型計(jì)算因?yàn)樽冾l器額定工作功率要與電機(jī)額定功率匹配，所以排釘電機(jī)變頻器額定工功率應(yīng)大于等于2.2KW，輸送電機(jī)功率應(yīng)大于等于5.5KW。具體型號(hào)為：排釘電機(jī)變頻器：6SE7016-1EA61，輸送電機(jī)變頻器：6SE7021-3EB61。（3）變頻器電源過(guò)濾器選型計(jì)算電源過(guò)濾器的額定工作電流大于等于電機(jī)額定電流，因?yàn)榕裴旊姍C(jī)額定電流是4.6A，輸送電機(jī)額定電流時(shí)11.6A，據(jù)此結(jié)合產(chǎn)品規(guī)格表3-6選型8。表3-3 變頻器電源過(guò)濾器規(guī)格表最終選擇排釘電機(jī)和輸送電機(jī)的電源過(guò)濾器型號(hào)分別為YC10T1（額定電流10A，AC380V）和YC20T1（額定電流20A，AC

48、380v）。3.3.9電動(dòng)機(jī)自動(dòng)打釘機(jī)由一個(gè)11KW 油泵電動(dòng)機(jī)，一個(gè)5.5KW 輸送電動(dòng)機(jī)和一個(gè)2.2KW 搖釘電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源。3.3.10熔斷器由于各種電氣設(shè)備都具有一定的過(guò)載能力，允許在一定條件下較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行；而當(dāng)負(fù)載超過(guò)允許值時(shí)，就要求保護(hù)熔體在一定時(shí)間熔斷。定電流選擇偏大，負(fù)載在短路或長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷時(shí)不能與時(shí)熔斷；選擇過(guò)小，可能在正常負(fù)載電流作用下就會(huì)熔斷，影響正常運(yùn)行，為保證設(shè)備正常運(yùn)行，必須根據(jù)負(fù)載性質(zhì)合理地選擇熔體額定電流11。（1）電動(dòng)機(jī)熔斷器選擇原則（a）單臺(tái)直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，熔體額定電流=(1.52.5)電動(dòng)機(jī)額定電流。（b）多臺(tái)直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，總保護(hù)熔體額定電流=(1.52

49、.5)各臺(tái)電動(dòng)機(jī)電流之和。（c）降壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，熔體額定電流=(1.52)電動(dòng)機(jī)額定電流。（d）繞線式電動(dòng)機(jī)，熔體額定電流=(1.21.5)電動(dòng)機(jī)額定電流。（2）本設(shè)計(jì)中熔斷器選型根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定電流，參照表3-4進(jìn)行選擇。表3-4 熔斷器廠家選型表液壓泵電機(jī)處：NH000-32A/400VACgG-gL排釘電機(jī)處： NH000-10A/400VACgG-gL輸送電機(jī)處： NH000-50A/400VACgG-gL3.4 PLC選型3.4.1 PLC的分類(lèi)(1)小型 PLC小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)一般在128點(diǎn)以下，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個(gè)硬件融為一體，除了開(kāi)關(guān)量I/O以外，還可以連接模擬量I/

50、O以與其它各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以與各種應(yīng)用指令。(2)中型PLC中型PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，其I/O點(diǎn)數(shù)一般在256-1024點(diǎn)之間。I/O的處理方式除了采用一般 PLC通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶(hù)程序的過(guò)程中，直接讀輸入，刷新輸出。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強(qiáng)，指令系統(tǒng)更豐富，存容量更大，掃描速度更快。(3)大型PLC大型PLC 1/O點(diǎn)數(shù)一般在1024點(diǎn)以上。大型PLC的軟、硬件功能極強(qiáng)，具有極強(qiáng)的自診斷功能;通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級(jí)通訊網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自

51、動(dòng)化。大型PLC還可以采用三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器的可靠性更高。3.4.2PLC選型本設(shè)計(jì)中所選PLC要求具有運(yùn)行穩(wěn)定，使用簡(jiǎn)單方便，價(jià)格便宜，很適用于小型控制系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，所以選擇了市場(chǎng)上性?xún)r(jià)比較高的典型的西門(mén)子S7-200系列產(chǎn)品9。如表3-5所示。表3-5 S7-200技術(shù)指標(biāo)根據(jù)設(shè)備功能的要求，只需用到輸入點(diǎn)數(shù)為20個(gè)點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為16個(gè)點(diǎn)，所以選擇無(wú)需增設(shè)拓展模塊，即完成了控制任務(wù)又節(jié)省了成本。本設(shè)計(jì)選擇CPU 226，24輸入點(diǎn)/16輸出點(diǎn)。4控制程序設(shè)計(jì)4.1總體程序流程PLC上電，程序首次運(yùn)行，進(jìn)行所有輸入/輸出、部位寄存器初始化。當(dāng)系統(tǒng)條件滿(mǎn)足：自動(dòng)手動(dòng)模式開(kāi)關(guān)處于手動(dòng)，

52、排釘電機(jī)旋鈕、液壓泵啟動(dòng)旋鈕、輸送電機(jī)運(yùn)行旋鈕、離合器閉合旋鈕、排釘電機(jī)運(yùn)行旋鈕、振動(dòng)器卡旋鈕、排釘氣缸工作旋鈕、液壓升壓旋鈕以與排釘電機(jī)接觸器開(kāi)旋鈕處于關(guān)閉時(shí)，程序執(zhí)行手動(dòng)/自動(dòng)切換并處于手動(dòng)狀態(tài)；否則報(bào)警燈亮。當(dāng)程序處于手動(dòng)打釘模式時(shí)，按下橫梁上升按鈕，橫梁上升，松開(kāi)后停止，再按下再次上升，知道上限位，按下橫梁下降按鈕，橫梁下降，松開(kāi)后停止，再按下再次下降，知道下限位。點(diǎn)按排釘氣缸按鈕，排釘氣缸從左限位向右運(yùn)動(dòng)到右限位位置，并保持0.5S，自動(dòng)返回。按下手動(dòng)定位按鈕，若橫梁在上限位且離合器分開(kāi)，則定位氣缸下降，知道下限位停止，松手后定位氣缸返回上限位。當(dāng)機(jī)械處于原點(diǎn)位置時(shí)，點(diǎn)按手動(dòng)進(jìn)料按鈕

53、，離合器閉合，輸送線運(yùn)料，知道檢測(cè)到有木板時(shí)離合器分開(kāi)，制動(dòng)器制動(dòng)，制動(dòng)保持1.2S后松開(kāi)。當(dāng)程序處于自動(dòng)打釘模式時(shí)，首先檢查9個(gè)鋼釘是否全部漏下，若不夠，報(bào)警燈亮；若釘夠，報(bào)警燈不亮，這時(shí)如果橫梁在下限位則開(kāi)始上升，同時(shí)0.1S后如果釘子未卡住，則排釘氣缸向右推釘，氣缸到了右限位后保持0.5S，之后返回左限位，這時(shí)如果橫梁處于上限位且釘夠且定位氣缸在上限位，且木板檢測(cè)信號(hào)存在，則橫梁下降打釘，到了下限為后，自動(dòng)返回，同時(shí)如果釘未卡住，則排釘氣缸又一次推釘操作，此時(shí)如果鋼釘全部漏下，且木板檢測(cè)信號(hào)存在信號(hào)發(fā)生，則橫梁又一次下降打釘，如此往復(fù)。關(guān)于報(bào)警程序，剛開(kāi)機(jī)時(shí)，只要開(kāi)機(jī)條件有任意一項(xiàng)不滿(mǎn)足

54、，則報(bào)警等亮，或者按下急停按鈕則報(bào)警，前者當(dāng)把開(kāi)機(jī)條件重新滿(mǎn)足時(shí)則報(bào)警消除，對(duì)后者，只要把開(kāi)機(jī)條件滿(mǎn)足時(shí)也可消除。機(jī)器正常運(yùn)行過(guò)程中，若按下急停按鈕，則所有程序停止工作，并進(jìn)入初始化，報(bào)警燈亮，只有當(dāng)回復(fù)開(kāi)機(jī)條件時(shí)報(bào)警燈熄滅，此時(shí)設(shè)備才可重新工作。下面圖4-1是自動(dòng)打釘機(jī)控制系統(tǒng)PLC程序圖。自動(dòng)手動(dòng)模式開(kāi)關(guān)處于手動(dòng)且排釘電機(jī)旋鈕處于關(guān)閉且液壓泵啟動(dòng)旋鈕處于關(guān)閉且輸送電機(jī)運(yùn)行旋鈕處于關(guān)閉且離合器閉合旋鈕處于關(guān)閉且排釘電機(jī)運(yùn)行旋鈕處于關(guān)閉且振動(dòng)器卡旋鈕處于關(guān)閉且排釘氣缸工作旋鈕處于關(guān)閉且液壓升壓旋鈕處于關(guān)閉且排釘電機(jī)接觸器開(kāi)旋鈕處于關(guān)閉。初始化條件是否滿(mǎn)足是否報(bào)警燈亮報(bào)警燈亮自動(dòng)模式釘是否夠是否

55、報(bào)警燈不亮橫梁是否在上限位是是否否否按下橫梁上升按鈕橫梁下降并到下限位橫梁等待橫梁上升是否釘夠，是否有木板是否卡釘排釘氣缸等待排釘氣缸向右運(yùn)動(dòng)并到右限位后返回輸送線運(yùn)行輸送線停止定位氣缸定位排釘氣缸排釘一次手動(dòng)模式橫梁上升按下橫梁下降按鈕橫梁下降點(diǎn)按排釘氣缸按鈕排釘一次按下定位氣缸按鈕下降定位點(diǎn)按手動(dòng)輸送按鈕輸送線運(yùn)行是排釘氣缸向右邊動(dòng)并到右限位后返回排釘氣缸等待橫梁等待定位氣缸定位輸送線停止橫梁下降并到下限位橫梁上升報(bào)警燈不亮圖4-1 PLC程序流程圖4.2程序梯形圖4.2.1初始化部分初始化，排釘氣缸、定位氣缸、不動(dòng)作，液壓旁路控制閥不關(guān)閉，橫梁不運(yùn)動(dòng)，報(bào)警燈熄滅，液壓泵主接觸器斷開(kāi)，振動(dòng)

56、器電磁閥關(guān)閉，排釘電機(jī)接觸器斷開(kāi)，輸送電機(jī)接觸器斷開(kāi)，離合器接觸器斷開(kāi)，制動(dòng)器接觸器斷開(kāi)星三角接觸器斷開(kāi)，輸送電機(jī)和排釘電機(jī)變頻器不運(yùn)行。復(fù)位M14.0至M15.1中間繼電器。復(fù)位離合器按鈕接通標(biāo)志，輸送線木板檢測(cè)標(biāo)志，推釘卡住標(biāo)志，手動(dòng)推釘標(biāo)志，排釘電機(jī)變頻運(yùn)行關(guān)標(biāo)志，輸送電機(jī)變頻運(yùn)行關(guān)標(biāo)志。復(fù)位按鈕開(kāi)關(guān)開(kāi)機(jī)復(fù)位標(biāo)志，按鈕開(kāi)關(guān)1、2組，制動(dòng)標(biāo)志，離合器結(jié)合標(biāo)志，制動(dòng)復(fù)位標(biāo)志，液壓關(guān)標(biāo)志。復(fù)位手動(dòng)氣缸動(dòng)作標(biāo)志，離合斷開(kāi)標(biāo)志，手動(dòng)調(diào)整定位氣缸標(biāo)志。圖4-2部分初始化部分梯形圖4.2.2漏釘檢測(cè)部分送釘步信號(hào)存在或手動(dòng)推釘信號(hào)存在時(shí)復(fù)位M14.0至M15.1漏釘檢測(cè)標(biāo)志表4-1。表4-1 漏釘檢測(cè)

57、信號(hào)地址分配地址注釋M14.0釘1漏下標(biāo)志M14.1釘2漏下標(biāo)志M14.2釘3漏下標(biāo)志M14.3釘4漏下標(biāo)志M14.4釘5漏下標(biāo)志M14.5釘6漏下標(biāo)志M14.6釘7漏下標(biāo)志M14.7釘8漏下標(biāo)志M15.0釘9漏下標(biāo)志M15.1釘夠圖4-3漏釘檢測(cè)部分釘夠判斷程序4.2.3切換部分PLC送電開(kāi)機(jī)后，只要開(kāi)機(jī)時(shí)所有開(kāi)機(jī)條件處于預(yù)設(shè)位置狀態(tài)，切換程序進(jìn)入被調(diào)用執(zhí)行，橫梁如果在上限位且定位氣缸在上限位且排釘氣缸不排釘，則置位原點(diǎn)標(biāo)志M0.0，同時(shí)在如果模式選擇旋鈕在自動(dòng)模式位置上且排釘電機(jī)正在運(yùn)行，且輸送電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)3S后且木板檢測(cè)信號(hào)存在，且液壓系統(tǒng)已經(jīng)處于高壓狀態(tài)，則自動(dòng)允許標(biāo)志M0.2置位，和

58、手動(dòng)允許標(biāo)志M0.1復(fù)位，和自動(dòng)模式初始化允許標(biāo)志M4.0置位，如果模式開(kāi)關(guān)處于手動(dòng)模式位置，機(jī)器在原點(diǎn)位置，則手動(dòng)允許標(biāo)志M0.1置位和自動(dòng)允許標(biāo)志M0.2復(fù)位，和打釘允許標(biāo)志M4.1復(fù)位，和自動(dòng)初始化允許標(biāo)志M4.0復(fù)位，或者下列條件出現(xiàn)時(shí)也產(chǎn)生同樣效果，即輸送電機(jī)沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)或者排釘電機(jī)沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)或者液壓系統(tǒng)沒(méi)有處于高壓狀態(tài)。當(dāng)PLC送電開(kāi)機(jī)時(shí)開(kāi)機(jī)條件有任意一個(gè)或多個(gè)不滿(mǎn)足時(shí)“切換程序”不執(zhí)行。圖4-4切換部分手動(dòng)到自動(dòng)切換判斷4.2.4手動(dòng)操作部分模式選擇開(kāi)關(guān)旋至手動(dòng)模式下，按下橫梁上升按鈕，橫梁上升，松開(kāi)后停止，再按下再次上升，知道上限位，按下橫梁下降按鈕，橫梁下降，松開(kāi)后停止，再按下再次

59、下降，知道下限位。點(diǎn)按排釘氣缸按鈕，排釘氣缸從左限位向右運(yùn)動(dòng)到右限位位置，并保持0.5S，自動(dòng)返回。按下手動(dòng)定位按鈕，若橫梁在上限位且離合器分開(kāi)，則定位氣缸下降，知道下限位停止，松手后定位氣缸返回上限位。當(dāng)機(jī)械處于原點(diǎn)位置時(shí)，點(diǎn)按手動(dòng)進(jìn)料按鈕，離合器閉合，輸送線運(yùn)料，知道檢測(cè)到有木板時(shí)離合器分開(kāi)，制動(dòng)器制動(dòng)，制動(dòng)保持1.2S后松開(kāi)。4.2.5自動(dòng)操作部分PLC送電開(kāi)機(jī)后，如果觸摸屏啟動(dòng)按鈕按下，且9個(gè)鋼釘全部漏下，這時(shí)如果橫梁在下限位則開(kāi)始上升，同時(shí)0.1S后如果釘子未卡住，則排釘氣缸向右推釘，氣缸到了右限位后保持0.5S，之后返回左限位，這時(shí)如果橫梁處于上限位且釘夠且定位氣缸在上限位，且木板

60、檢測(cè)信號(hào)存在，則橫梁下降打釘，到了下限為后，自動(dòng)返回，同時(shí)如果釘未卡住，則排釘氣缸又一次推釘操作，此時(shí)如果鋼釘全部漏下，且木板檢測(cè)信號(hào)存在信號(hào)發(fā)生，則橫梁又一次下降打釘，如此往復(fù)。圖4-5自動(dòng)模式重復(fù)循環(huán)條件判斷4.2.6主設(shè)備操作部分 旋開(kāi)液壓升壓旋鈕，液壓泵開(kāi)命令不可以執(zhí)行，當(dāng)它處于斷的狀態(tài)時(shí)液壓泵開(kāi)命令才可執(zhí)行，此時(shí)液壓泵電機(jī)啟動(dòng)，10S后，液壓升壓旋鈕可以打開(kāi)，此時(shí)關(guān)閉液壓泵命令失效，只有當(dāng)先關(guān)閉液壓說(shuō)升壓旋鈕0.1S后才可關(guān)閉液壓泵，或者按下急停按鈕，立即無(wú)條件停止液壓泵電機(jī)。排釘電機(jī)運(yùn)行旋鈕處于“通”位置時(shí)，排釘電機(jī)接觸器開(kāi)旋鈕命令不可執(zhí)行，當(dāng)排釘電機(jī)運(yùn)行旋鈕處于“斷”位置時(shí)，排釘