基于PLC融化炉装料装置系统设计.doc

1 引言 传统的融化炉装料都是由人手动完成的，这不仅增加了工人的劳动强度，还降低了企业的生产效率和增加了企业的生产成本。随着工业技术的飞速发展，自动化程度要求越来越高，融化炉的装料实现自动化也是必然的。可编程控制器PLC作为工业自动化的三大支柱之一，由于其可靠性高、抗干扰能力强、柔性好、编程简单、功能完善、扩充方便、组合灵活、体积和重量小、减少了控制系统设计及施工的工作量等特点，所以PLC已经成为工业控制的标准设备。 在本次设计中，主要介绍了三菱FX2N系列PLC的详细参数，PLC的继电器-接触器控制系统、三相异步电动机和步进电机角度的计算方法以及步进电机驱动器的介绍。 三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的小程序装置，除输入出16～25点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。特点系统配置即固定又灵活编程简单备有可自由选择丰富的品种令人放心的高性能高速运算使用于多种特殊用途外部机器通讯简单化共同的外部设备。作电动机运行的三相异步电机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机是一种作为控制用的特种电机, 它的旋转是以固定的角度(称为步距角)一步一步运行的, 其特点是没有积累误差(精度为100%), 所以广泛应用于各种开环控制。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动, 这种装置就是步进电机驱动器, 它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移, 或者说: 控制系统每发一个脉冲信号, 通过驱动器就使步进电机旋转步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。所以，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位目的；?2 系统方案设计 要想将物料准确的装到融化炉中，需要控制的的是带动装料装置运动的各个电机的转动时间。 本次设计共用到5台电动机，通过按钮SB1控制其中两台电动机M1和M2的启动和停止，M1和M2分别控制两条传送带向装料斗中定量的装料。通过PLC控制电机M3、M4、M5的正反转分别控制升降平台升降、装料小车的进退和翻转。其模拟过程是：按下启动按钮SB1，电动机M1和M2分别带动传送带1和2开始向装料料斗装料，经过一段时间，料斗装满后，SB1停止，SB2启动，电机M3控制的升降台向上升起5S后停止，电机M4控制的料斗向前运动4S后停止，步进电机M5控制料斗转过一定的角度，转动的角度是40度，此时料斗中的大部分料已经倒入融化炉中，由于距离和角度的问题，料斗中的料不可能一次就全部倒进融化炉中，所以必须重复以上过程。电机M3控制的升降台向上升2S后停止，电机M4控制的料斗向前运动2S后停止，步进电机M5控制料斗再次转过一定的角度，转动的角度是45度，然后步进电机M5停止。此时，融化炉中的料已经全部装进融化炉中。为了完成下次装料，升降机和料斗必须恢复到起始状态，所以步进电机M5反转85度后停止，电机M4反转6S后停止，电机M3反转7S后停止，升降台和料斗又恢复到起始的位置，完成装料的整个过程。 由上分析得到本系统的设计方案方框图，如图2.1。图2.1方案方框图 FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2n系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要----模拟I/O，高速计数器定位控制达到16轴，脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开发了温度模块。对每一个FX2n主单元可配置总计达8个特殊功能模块。网络和数据通信连接到世界上最流行的开放式网络 CC-Link，Profibus Dp和DeviceNet或者采用传感器层次的网络解决通信需要。24V、400mA直流电源可用于外围设备，如传感器或其它元件采用了优良的可维护性快速断开端子块，即使接着电缆也可以更换单元所有的FX2NPLC中都有实时时钟标准时间设置和比较指令易于操作小时表功能对过程跟踪和机