某横梁夹臂的电气设计与PLC实现.docx
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某横梁夹臂的电气设计与PLC实现
一、课程名称:
某横梁夹臂的电气设计与PLC实现
二、课题及要求:
如图
(1),某横的运动由M拖动,夹臂的动力友电磁力提供,当夹臂处T点时,准备上升,放松夹臂而后上升至P点,夹臂握紧,1min后向下运动至T点放松,1min后向下运动至A点握紧,2min后上升至T点而放松。
重复之前过程。
要求:
1、有电气保护方案。
2、给出合理的电气设计方案及PLC实现方案。
图
(1)结构示意图
引言
夹臂的概述
夹臂的电气控制方法在机械手种广泛应用。
机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
针对机械手的控制方法充分利用了PLC和其它控制装置的特性,结构紧凑、控制可靠。
机械手可在空间抓放物体,动作灵活多样,适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产,广泛应用于柔性自动线。
机械手是采用PLC控制,是一种按预先设定的程序进行运动的自动化装置,可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业,并可根据工件的变化以及淬火工艺的要求随时更改相关控制参数。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活,但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、休息、不怕危险、抓取重物的力量比人手大灯诸多特点。
因此,机械手受到广大部门的关注与重视,并越来越广泛的得到了应用。
例如:
(1)机床加工工件的装卸,特别是在自动化车床、组合机床上使用比较普遍。
(2)在装配过程中应用广泛,在电子行业中它可以用来装配印制电路板,在机械行业中它可以组装零部件。
(3)可在劳动条件差,单调重复易疲劳的工作环境工作,以代替人的劳动。
(4)可在危险场合下工作,如军工品德装卸,危险品及有害品物的搬运。
(5)宇宙及海洋的开发。
PLC简介及应用
PLC主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器,用于控制机械的生产过程。
也是公共有限公司、电源线车等的名称缩写。
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。
它采用可编程的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺存储执行逻辑运算、顺宇控制、定时、计数和算术运算等操作指令,并通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各类型的机械动作过程。
可编程控制器及其相关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则设计。
可编程控制器的出现,立即引起了各国的注意。
日本于1971年引进可编程控制器技术;德国于1973年引进可编程控制器技术。
中国于1973年开始研制可编程控制器,1977年应用到生产线上。
PLC的应用非常广泛,例如:
电梯控制、防盗系统的控制、交通分流信号灯控制、楼宇供水自动控制,消防系统自动控制、供电系统白动控制、喷水池自动控制及各种生产流水线的自动控制等。
按PLC编程功能来分可为以下四大类:
(1)开关量顺序控制
这是PLC最早、最原始的控制功能.可以取代传统的继电器逻辑电路中的顺序控制系统。
例如电梯自动控制、工厂装配流水线芰苎司叉交通分流信号灯的自动控制等。
(2)模拟量控制
PLC利用PID(proportionallntegralderivative)算法可实现闭环控制功能。
例如对温度、速度、压力及流量等的过程量控制。
(3)运动控制
目前PLC制造商已制造出能驱耵步芝毫动机和伺服电动机的单轴或多轴的PLC和运动制特殊模块,可驱动单轴或多轴电动机按一定的速度、作用力到达拟定目标位置。
随着PLC用量的增加,其价格也达到相当低,其功能却不断地增强,现在用PLC实现运动控制比用其他方法更有优越佳:
价格更低、速度更快、体积更小、操作更方便。
(4)通信功能
为适应现代化工业自动化控制系统的需要——集中及远程管理,PLC可实现与PLC、单片机,打印机及上级计算机之间的相互交换信息的通信功能。
1、电气控制方案
1、电气控制系统原理图
图1横梁夹臂的电气控制系统电路
2、工作原理
合上电源开关,按下启动按钮SB1,接触器KM1线圈得电,KM1的辅助常开触头闭合形成自锁,此时KM1主常开触头也同时闭合,电动机得电,开始向上(向P点运动),至P点,夹臂紧握,同时碰到限位开关SQ1,SQ1常闭开关断开,线圈KM1失电,横梁夹臂停止上升运动,与此同时SQ1常开开关闭合,KT1开始倒计时1min,1min时间到时,KM2常开辅助触头闭合,形成自锁,当下降到P点时,夹臂放松,碰到限位开关SQ2,因此SQ2常闭开关断开,KM2线圈失电,于此同时,SQ2常开开关闭合,KT2开始倒计时1min,时间一到,KT3常开按钮闭合,此时KM3线圈得电,横梁开始向下运动,于此同时,KM3常开辅助触头闭合,形成自锁,当下降到T点时,夹臂紧握,此时已经触碰到限位开关SQ3,因此,SQ3常闭开关断开,KM3线圈失电,横梁停止向下运动,SQ3的常开开关闭合,KT3开始2min倒计时时间一到,横梁开始向上运动,至M点时夹臂松开,如此自动往返循环运动下去。
3、相关重要元器件介绍
(1)电磁式继电器
电磁式继电器是应用得最早、最多的一种型式。
它是一种用电磁铁控制的电路开关。
由电磁铁、弱电电源和电键组成控制电路。
由电动机、强电电源和电磁继电器的触点部分组成工作电路。
其结构及工作原理与接触器大体相同。
由电磁系统、触点系统和释放弹簧等组成。
由于继电器用于控制电路,流过触点的电流比较小(一般5A以下),故不需要灭弧装置。
常用的电磁式继电器有电压继电器、中间继电器和电流继电器。
(2)限位开关
限位开关又称行程开关,能将机械位移转变为电信号,以控制机械运动。
它的种类很多,按结构可分为直动式、滚动式和微动式;按接触点性质可分为有触点式和无触点式。
其动作原理与控制按钮类似,只是它用运动部件上的撞块来碰撞行程开关的推杆。
结构简单,成本较低,但触电的分合速度取决于撞块移动速度。
若撞块移动速度太慢,则触电不能瞬时切断电路,使电弧在触电上停留时间过长,易于烧坏触电。
因此,这种开关不宜用在撞块移动速度小于0.4m/min的场合。
(3)时间继电器
时间继电器在电路中起着控制动作时间的作用。
当它的感测机构接受输入信号以后,需经过一定的时间,执行系统才会动作并输出信号,进而操纵控制电路。
所以说,时间继电器具有延时功能,它被广泛用于控制生产过程中按时间原则制定的工艺程序,如茏形异步电动机的几种降压启动均可由时间继电器发生自动转换信号。
(4)熔断器
熔断器是一种最简单的保护电器,它可以实现过载和短路保护。
由于结构简单、体积小、重量轻、维护简单、价格低廉,所以在强电和弱电系统中获得了广泛应用。
熔断器按其结构可分为开启式、半封闭式和封闭式三类。
开启式很少采用;半封闭式,如次插式熔断器;封闭式又可分为有填料管式、无填料管式及有填料螺旋式等。
熔断器按用途分为一般工业熔断器、保护硅元件用快速熔断器、具有两段保护特性及快慢动作熔断器、特殊用途熔断器(如直流牵引用、旋转励磁用以及自负熔断器)等。
(5)热继电器
热继电器有各种各样的结构形式,最常用的是双金属片式结构。
双金属片!
是用两种不同线膨胀系数的金属片,通过机械辗压在一起制成的,一端固定,另一端为自由端。
当双金属片的温度升高时,由于两种金属的线膨胀系数不同,所以它将弯曲。
热元件串接在电动机定子绕组中,电动机绕组电流即为流过热元件的电流。
当电动机正常运行时,热元件产生的热量虽能使双金属片!
弯曲,但不足以使继电器动作;当电动机过载时,热元件产生的热量增大,使双金属片弯曲位移量增大,经过一段时间后,双金属片弯曲推动导板,并通过补偿双金属片与推杆'将触点(和)分开,触点(和)为热继电器串于接触器线圈回路的动断触点,断开后使接触器失电,接触器的动合触点断开电动机等负载回路,保护了电动机等负载。
(6)交流接触器
当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。
当线圈断电时,吸力消失,动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。
当接触器电磁线圈不通电时,弹簧的反作用力和衔铁芯的自重使主触点保持断开位置。
当电磁线圈通过控制回路接通控制电压(一般为额定电压)时,电磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心,带动主触点闭合,接通电路,辅助接点随之动作。
交流接触器主要有四部分组成:
(1)电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯;
(2)触头系统,包括三组主触头和一至两组常闭、常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的;(3)灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置,以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头;(4)绝缘外壳及附件,各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。
二、PLC实现方案
(1)PLC控制的输入输出接线
图2输入/输出模块接线图
(2)I/O地址分配表
输入信号
输出信号
名称
代号
输出点编号
名称
代号
输入点编号
启动按钮
SB1
X1
上升接触器
KM1
Y0
顶出限位开关
SQ1
X2
下降接触器
KM2
Y1
底部限位开关
SQ2
X3
下降接触器
KM3
Y2
中间限位开关
SQ3
X4
(3)PLC控制的梯形图
图3PLC控制的梯形图
(5)PLC控制的指令图
图4PLC控制的指令图
小结
这次我做的设计是横梁夹臂的上下运动,通过几个星期的努力,在不断探索、不断学习和修改下,课程设计终于完成了。
这次设计给了我们一个很好的机会,是我们了解了设计工作的基本流程和设计的方法及理念。
在这次的课程设计中,我遇到了许多问题,但通过查找了相关资料和课本以及和同学们讨论,解决了许多问题。
让我们对PLC的电气控制及PLC实现有了很系统的了解。
通过这次设计,不断上网查询资料和同学相互讨论,使理论知识与实际相结合,巩固和深化了所学的专业理论知识。
参考文献
《电气控制与PLC》
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 横梁 电气设计 PLC 实现