电动机运料系统的设计

林俊耀

(顺德区胡宝星职业技术学校,广东 佛山 528325)



电动机运料系统的设计

林俊耀

(顺德区胡宝星职业技术学校,广东 佛山 528325)

摘要：本文通过介绍如何利用PLC设计出一个电动机运料系统，系统介绍如何利用三菱PLC内部的软继电器S进行步进编程，在每一步完成一个动作，另介绍如何实现按下停止按钮控制系统不能马上停止，必须让整个工作流程完成以后才能停止的程序。同时给出完整的原理图及PLC控制程序的指令表及变频器参数表。

关键词：过载；循环；PLC

1电动机运料系统设计的控制要求

我公司要设计一个运料系统，其动作位置如图1所示，其控制要求如下：按下启动按钮用来启动电动机运料系统，按下停止按钮用来手动停止运料小车，运料小车运行到位用左右行程开关来判断其是否到位，运料小车的移动由变频器来驱动电动机实现其向左或向右运行，底门电动机和翻门电动机为普通电机。其工艺流程如下：按下启动按钮，电动机运料系统启动，小车从左限位开关位置启动，第一次向右行驶，要求控制运料小车电动机的转速n为1300r/min，使小车一直向右运行直到碰到右限位行程开关后停止；小车在右限位位置停10秒用于装料，此进料斗下面的料斗仓门打开，往运料小车装料；10秒后，小车返回左限位位置，在返回的过程中要求控制小车运行变频电动机的转速为800r/min，直到碰到左限位行程开关停止，此时开始卸料，打开运料小车上卸料仓门，使小车卸料8秒后完成一次装料和卸料任务。然后，小车开始第二次装料和卸料，再次向右行驶，在向右行驶的过程中要求控制运料小车运行变频电动机转速为700r/min，使运料小车一直向右运行，直到碰到右限位行程开关停止，小车在右限位位置停10秒用于装料，此进料斗下面的料斗仓门打开，往运料小车装料；10秒后，小车返回左限位位置，在返回的过程中要求控制小车运行变频电动机的转速为500r/min，直到碰到左限位行程开关停止，此时开始卸料，打开运料小车上卸料仓门，使小车卸料8秒后完成第二次装料和卸料任务。然后按工艺流程连续运行，直到按下停止按钮，但小车必须完成一个周期完成二次装料和卸料才能停止下来。另外运料小车没有压住左限位行程开关不能启动，如小车不在原位，按停止按钮可回到左限位行程开关。同时要求：小车第一次向右运动时，变频器升速时间为3s，停止时的减速时间为2s；第二次向右运动时，升速时间为2s，到料斗处停止，减速时间为1s。向左运动及下料不做要求。任意一个电动机过载，则小车控制系统马上停止动作，报警指示灯亮，过载故障排除后，按下停止按钮，则报警指示灯灭。

图1　电动机运料系统动作位置示意图

2电动机运料控制系统设计

2.1根据项目的控制要求，本设计采用PLC为核心控制器，去控制三台电动机1M和2M为普通电机，而3M电动机为变频电机。最终PLC的I/O分配如表1所示：

表1　电动机运料系统设计的I/O分配表

2.2电动机运料控制系统设计PLC电气原理图

分析电动机运料控制系统设计的控制要求可知，控制料斗仓门和卸料仓门的电动机只要有一个方面的运动，而控制运料小车电动机要有正反转，且在动作过中，转速会不断变化，所以选择变频电动机来控制。完整的电气原理图如图2所示。

2.3变频器参数的设定

在控制系统要求当中，变频器要有四个频率输出分别为1300r/min、800r/min、700r/min和500r/min。我选用的四极电动机型号Y2-160M-4，它的额定转速为1460r/min，所以我们算出和这个转速相对应的频率。根据下面公式可以求出该电动机的转差率。

2.4电动机运料系统的PLC控制程序

依据电动机运料系统的设计要求我编写出下面的PLC控制程序，由于篇幅限制，梯形图没有提供，而提供实现上述设计要求参考程序的指令表如表3所示。

3电动机运料系统设计PLC电气原理图分析

3.1保护功能

在图1所给出PLC电气原理图中，按钮和接触器都是和PLC连接在一起的，另外利用几个PLC输出点去控制变频器，再利用变频器控制变频电动机多段速度输出。我利用断路器给PLC、普通电动机和变频电动机提供电源。利用熔断器给PLC和电动机以及变频器提供短路保护。

3.2过载保护功能

1M和2M电动机过载保护由热继电器FR1和FR2来提供，而3M变频电动机是变频器B1C1端子提供信号，通过设置变频器参数Pr195为3来实现，这三个常闭信号通过串联和PLC的X5端子连接，通过PLC程序来让所有电动机停止下来。

图2　电动机运料系统设计电气原理图

序号参数设定值功能说明序号参数设定值功能说明1Pr73第一加速时间6Pr624低速24Hz2Pr82第二减速时间7Pr2417四速17HzRL,RM3Pr793操作模式选择8Pr442第二加速时间4Pr444高速44Hz9Pr451第二减速时间5Pr528中速28Hz10Pr1953ABC1端子功能选择

表3　参考PLC程序的指令表

4电动机运料控制系统PLC程序简要分析

当把PLC程序下载到控制器当中去，一运行PLC，首先进入到S0步，在这一步当进行自复位，并对运料小车进行判断是不是压住左限位行程开关处，若没有压住，则进入到S20步执行，按下X1则回到左限位；回到左限位后，按下启动按钮X0，则运料小车以1300r/min的速度向右行驶，碰到右限位进入到S32步；在S32步内执行停10秒，并进行装料到小车，时间一到进入S33步；在S33步内执行以800r/min速度向左行驶，碰到左限位进入S34步；在S34步内执行停8秒，并对运料小车进行卸料；时间一到斡旋S35步，在S35步运料小车执行第二次向右移动，速度为700r/min，碰到右限位进入到S36步；在S36步内执行停10秒，并对运料小车进行装料，时间一到进入S37步；在S37步内执行以500r/min速度向左行驶，碰到左限位进入S38步；在S38步内执行停8秒，并对运料小车进行卸料，在这一步同时也在等停止信号，若停止按钮在周期动作过程被按下，则运料小车卸料完成后停止，若停止没有被按下，运料小车按这样动作规律进行循环工作。在任何一个动作过程中，只要有过载，则程序就要进入到SO步进行复位，同时报警灯亮起，直到按下停止按钮。

5总结

按照上面图纸做好控制柜，同时设好变频器参数，把PLC程序下载到PLC中去，进行实际电路的验证，所有设计要求都符合厂家设计要求。

参考文献：

[1]李金城编. 三菱FX系列PLC定位控制应用技术 [M].北京：电子工业出版社，2014.

[2]韩相争著. 三菱系统PLC编程速成全图解 [M]. 北京：化学工业出版社，2015.

[3]郑凤翼编著. PLC程序设计方法与技巧 [M].北京：机械工业出版社，2014.

[4]李江全编著. 三菱PLC通信与控制应用编程实例 [M].北京：中国电力工业出版社，2012.

[5]高安邦编著. 三菱FX/A/Q系列PLC自学手册 [M].北京：中国电力出版社，2013.

(编辑赵欣宇)

The Design of Electromotor Material Transport System

LIN Junyao

(Hubaoxing Vocational Technical School of Shunde, Foshan 528325, China)

Abstract：By introducing how to use PLC to design an electromotor material transport system, this article systematacially introduces how to use internal soft relay S inside the mitsubishi PLC to go on step programming, and to complete an action at each step, and introduces how to realize that the control system will not immediately stop by pressing the stop button. And it must stop after the completion of the whole work process. At the same time, gives the whole principle diagram, instruction sheet of PLC control program and the parameter list of inverter.

Keywords：overload; cycle; PLC

中图分类号：G712

文献标识码：B文章编码：1672-0601(2016)02-0092-04

作者简介：林俊耀(1976-)，本科，中学一级教师。主要研究方向：电工电气领域研究。

收稿日期：2015-10-23