自動生產線升降機的自動化設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 圖3－3檢修點動盒外觀圖檢修控制盒插座圖3－4主控制柜外觀圖檢修控制盒插座圖3－5為2樓現場分控制箱外觀第四章 運輸升降機自動運行工藝流程的設計 運輸升降機的外部傳感器設置外部傳感器選擇：光電傳感器光電傳感器原理：光電傳感器電路本傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現控制的。 它是利用被檢測物體對紅外光束（區分點）的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。從而對位置進行控制.光電開關在一般情況下，有三部分構成，它們分為：發送器、接收器和檢測電路。外部傳感器布置設計：如圖1－1和1－3所示，在升降機1樓入口傳送帶和升降機2樓出口傳送帶上，分別安裝有檢測產品的光電傳感器PSPS4。如圖1－2所示，在升降機轎箱內吊籃輸送帶上安裝有兩個光電傳感器PSPS3。如圖1－7所示，在升降機井架機構內安裝有高位和低位光電傳感器PSPS6。兩層式運輸升降機的工作停止狀態位有兩個，分別為一樓停止位和二樓停止位。如上面圖1－7和圖1－8所示。下面圖4－1為自動升降機一樓停止位的局部放大圖。圖4－1自動升降機一樓停止位局部放大圖圖4－2為自動升降機2樓停止位的局部放大圖。圖4－2 運輸升降機自動運行步驟設計運輸升降機將產品從一樓向二樓輸送，再返回一樓。為了有效的運用PLC的內部空間和程序設計的簡單全面，整個控制程序采用西門子專用的步進控制程序語言編寫。具體步驟如下。第一步：1樓生產線使能，系統判斷吊籃位置（PS5/PS6），傳送第一件貨物進入吊籃。同時傳送第二件貨物到1樓進口輸送帶上等待下一傳送周期(PS1被第二件貨物擋住后停止前行)（吊籃電機正轉）。第二步：判斷升降機構是否可以升降（吊籃入口光電傳感器PS2是否由貨物擋住），向上舉升貨物至二樓。（升降電機正轉）第三步：判斷二樓出口輸送帶是否堵塞（PS4是否被擋住）,向升降機外輸送貨物。（吊籃電機反轉）第四步：判斷升降機構是否可以升降（吊籃入口光電傳感器PS2是否由貨物擋住），向下返回1樓。（升降電機反轉）下一周期開始！根據以上四步步進控制順序設計PLC主要輸入輸出點如表3－1和表3－2所示。輸入點編號注釋自動運行檢修運行系統啟動系統停止停止1樓入口光電傳感器PS1轎箱內吊籃入口傳感器PS2轎箱內吊籃內部傳感器PS32樓出口光電傳感器PS4升降機井高位傳感器PS5升降機井低位傳感器PS6外部生產線使能PS0表3－1注：表中主要輸入點元器件在圖1－圖1－3和圖2－1中查找對應。輸出點編號注釋1＃變頻器正轉輸出1＃變頻器反轉輸出2＃變頻器正轉輸出2＃變頻器反轉輸出3＃變頻器正轉輸出3＃變頻器反轉輸出交流接觸器3工作交流接觸器6工作交流接觸器7工作交流接觸器10工作抱閘電磁鐵機構松閘表3－2注：表中主要輸出點元器件在圖2－1中查找對應。1＃、2＃、3＃變頻器輸出方式與交流接觸器10的組合對應電機Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的運動狀態如表3－3所示。輸出點組合注釋、1樓輸送帶電機正轉（Ⅰ電機） 、吊籃電機正轉（Ⅲ電機） 、升降電機正轉（Ⅳ電機）、2樓輸送帶電機反轉（Ⅱ電機） 、吊籃電機反轉（Ⅲ電機）、升降電機反轉（Ⅳ電機）表3－3 在步進順序的設計上，為了避免因為誤擋光電傳感器而發生設備誤動作，應該選擇西門子S7200 PLC中專門的順控繼電器S來編寫升降機的步進程序。步進程序主要步驟如下圖4－3所示。圖4－3自動運行流程圖步進程序主要步驟程序編寫如下圖4－4所示。圖4－4自動運行梯形圖注：這里為了能使表達更為清楚，步進順序間的轉換沒有加時間延時。在實際程序編寫中為了使設備在轉換動作時更加平穩，應該注意步進轉換之間的時間延時。在第一步步進程序里，一樓入口輸送帶電機正轉輸出由于第一步的結束而停止，這時入口輸送帶上的產品不一定正好擋住入口傳送帶光電傳感器PS1。這樣會造成在升降機吊籃上升后，一樓入口輸送帶上的產品不一定能夠排成隊列等待輸送。為了解決這個問題，需要在上述步進程序外編寫一條關于一樓入口輸送帶輸出的語句。在步進程序中，可以考慮使用雙線圈，但要慎重使用。其語句為：LD A A AN OUT OUT 升降機精確平層的電氣控制設計如圖4－1和圖4－2所示，升降升降機吊籃和一樓傳送帶和二樓傳送帶的平層控制上，采用了升降機井高位傳感器PS5和低位傳感器PS6來控制轎箱的停止（參見圖4－4升降電機正轉/升降電機反轉）。這里存在一個問題，如果升降機井高位傳感器PS5和升降機井低位傳感器PS6在升降電機運行時發生誤動作。或者由于光電傳感器的老化、輸出滯后或是由于PLC輸入響應滯后等問題會造成升降機轎箱吊籃停止位置的偏差積累。即吊籃在升降機運行一段時間后其停止位置會越來越高或者越來越低，甚至有可能發生升降機轎箱沖頂或者撞底事故的發生。為了解決這個問題應當在程序中加入高速脈沖計數，使用計數器來準確判斷升降機轎箱的停止位。在機械系統配置上需要在升降電機的轉子軸上加配旋轉編碼器，如圖4－5和圖4－6所示。對編碼器的信號處理：運用S7200 DC/DC/DC的高速記數器HSC的功能來構成一個反饋回路。HSC計數速度比PLC掃描時間快的多，采用集成在CPU226中的20K硬件計數器進行比較，總的來說，每個高速計數器需要10個字節內存用來存控制位，當前值，設定值，狀態位。 外部接線示意圖如下：在PLC輸入點的設計上：～，具體用法參見《西門子S7200編程手冊》。旋轉編碼器的選擇可以是雙相脈沖編碼器，也可以是單相脈沖編碼器，在程序中可以選擇帶有增減計數脈沖的雙相計數器，也可以選擇帶有內部方向或帶有外部方向控制的單相計數器。旋轉編碼器可以是增量型編碼器也可以是絕對值編碼器，選擇上面很靈活，具體的編碼器選擇應和程序中高速計數器、運行模式和系統控制字相結合。下面表3－4是本設計給出旋轉編碼器和高速計數器及系統控制字的一種組合。內容說明特征旋轉編碼器增量型單相高速計數器HSC0內部方向控制單相計數/運行模式0控制字SMB3711111000或16＃F8初始值SMD380預制值SMD421000表3－4如附錄2中的精確平層控制指令表所示：在程序中通過調用中斷號為12的中斷子程序來使升降電機停止正轉或反轉，以達到轎箱精確平層的目的。在高速計數器和旋轉編碼器的選擇和配置上可以靈活掌握，在外部輸入點數量緊張的情況下，可以采用高速計數器內部方向控制來完成增減計數。也可以不用增減計數，直接在程序中步進轉換時復位高速計數器來完成升降電機的正反轉控制。 對升降機構電磁機械安全抱閘的控制設計升降機構的電磁安全抱閘機構如圖4－5所示，其工作原理為當升降電機開始正轉或者反轉時電磁抱閘電磁鐵得電松開抱閘，使得升降機轎箱可以上下運動。當升降升降機轎箱停止升降時，抱閘電磁鐵失電抱住升降機構的轉軸，固定轎箱防止轎箱向下滑落。電磁鐵設計為失電抱住轉軸，防止因為停電或急停按下時轎箱向下滑落。在抱閘機構的設計上應注意足夠的機械強度和較大的安全系數。第五章 運輸升降機安全運行的設計為了使升降機安全運行，在設計上必須注意，緊急停止按鈕具有最高級別的中止功能，通過安全繼電器的失電態來強制斷開PLC的所有輸出電源和手動檢修盒的控制電源。圖5－1通過圖5－1可以了解到使用安全繼電器ZJ1的失電態常開觸點，可以使得PLC及所有控制輸出電源失去電能。在程序編寫上，快速斷開程序中的所有輸出。這樣的雙重保護確保萬無一失。在安全設計上要增加升降機廳門保護，即如果廳門未關好，升降機構不動作，如果廳門未打開，吊籃輸送裝置不動作。這些保護在程序中添加到每個步驟中即可，在機械系統上可以增加行程限位開關，包括升降機構的上下限位行程開關。在自動和檢修狀態中只可以二選一，即兩者的控制電源互相獨立分開。手動檢修按鈕間互相互鎖，以保證檢修運行時設備動作的唯一性。如圖5－2所示為手動檢修按鈕間的互鎖。圖5－2第六章 運輸升降機的總體整合設計6．1 系統選型（1）I/O點數統計：I/O點數是PLC的一項重要指標。合理選擇I/O點數既可使系統滿足控制要求，又可使系統總投資最低。PLC的輸入輸出總點數和種類應根據被控對象所需控制的模擬量、開關量、輸入輸出設備情況來確定，一般一個輸入輸出元件要占用一個輸入輸出點。考慮到今后的調整和擴充，一般應在估計的總點數上再加上20%—30%的備用量。該系統有19個數字輸入點19個數字輸出點，考慮余量后需要22個數字輸入點22個輸出點。（2）用戶存儲器容量的估算PLC常用的內存有EPROM、EEPROM和帶鋰電池供電的RAM。一般微型和小型PLC的存儲容量是固定的，介于1—2KB之間。用戶應用程序占用多少內存與許多因素有關，如I/O點數、控制要求、運算處理量、程序結構等。因此在程序設計之前只能粗略地估算。根據經驗，每個I/O點及有關功能元件占用的內存量大致如下：開關量輸入元件：10—20B/點開關量輸出元件：5—10B/點定時器/計數器：2B/個 模擬量：100—150B/個通信接口：一個接口一般需要300B以上根據上面算出的總字節數再考慮增加25%左右的備用量，就可估算出用戶程序所需的內存容量，從而選擇合適的PLC內存。該系統有19個數字輸入點19個數字輸出點，需內存340B，有高速計數器1個，需內存16B，考慮余量后需要內存380B。（3）CPU功能與結構的選擇PLC的功能日益強大，一般PLC都具有開關量邏輯運算、定時、計數、數據處理等基本功能，有些PLC還可擴展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選型時可考慮以下幾點：功能與任務相適應，PLC的處理速度應滿足實時控制的要求、PLC結構合理、機型統一、在線編程和離線編程的選擇。運輸升降機控制所要求的控制功能簡單，小型PLC就能滿足要求了。綜上所述，結合下表分析CPU221CPU222CPU224CPU226程序存儲器2048字4096字用戶數據存儲器1024字2560字用戶存儲器類型EEPROM數據后備典型時間50h190h本機IO6入/4出