電動機運料系統的設計

林俊耀

(順德區胡寶星職業技術學校,廣東 佛山 528325)

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電動機運料系統的設計

林俊耀

(順德區胡寶星職業技術學校,廣東 佛山 528325)

摘要：本文通過介紹如何利用PLC設計出一個電動機運料系統，系統介紹如何利用三菱PLC內部的軟繼電器S進行步進編程，在每一步完成一個動作，另介紹如何實現按下停止按鈕控制系統不能馬上停止，必須讓整個工作流程完成以后才能停止的程序。同時給出完整的原理圖及PLC控制程序的指令表及變頻器參數表。

關鍵詞：過載；循環；PLC

1電動機運料系統設計的控制要求

我公司要設計一個運料系統，其動作位置如圖1所示，其控制要求如下：按下啟動按鈕用來啟動電動機運料系統，按下停止按鈕用來手動停止運料小車，運料小車運行到位用左右行程開關來判斷其是否到位，運料小車的移動由變頻器來驅動電動機實現其向左或向右運行，底門電動機和翻門電動機為普通電機。其工藝流程如下：按下啟動按鈕，電動機運料系統啟動，小車從左限位開關位置啟動，第一次向右行駛，要求控制運料小車電動機的轉速n為1300r/min，使小車一直向右運行直到碰到右限位行程開關后停止；小車在右限位位置停10秒用于裝料，此進料斗下面的料斗倉門打開，往運料小車裝料；10秒后，小車返回左限位位置，在返回的過程中要求控制小車運行變頻電動機的轉速為800r/min，直到碰到左限位行程開關停止，此時開始卸料，打開運料小車上卸料倉門，使小車卸料8秒后完成一次裝料和卸料任務。然后，小車開始第二次裝料和卸料，再次向右行駛，在向右行駛的過程中要求控制運料小車運行變頻電動機轉速為700r/min，使運料小車一直向右運行，直到碰到右限位行程開關停止，小車在右限位位置停10秒用于裝料，此進料斗下面的料斗倉門打開，往運料小車裝料；10秒后，小車返回左限位位置，在返回的過程中要求控制小車運行變頻電動機的轉速為500r/min，直到碰到左限位行程開關停止，此時開始卸料，打開運料小車上卸料倉門，使小車卸料8秒后完成第二次裝料和卸料任務。然后按工藝流程連續運行，直到按下停止按鈕，但小車必須完成一個周期完成二次裝料和卸料才能停止下來。另外運料小車沒有壓住左限位行程開關不能啟動，如小車不在原位，按停止按鈕可回到左限位行程開關。同時要求：小車第一次向右運動時，變頻器升速時間為3s，停止時的減速時間為2s；第二次向右運動時，升速時間為2s，到料斗處停止，減速時間為1s。向左運動及下料不做要求。任意一個電動機過載，則小車控制系統馬上停止動作，報警指示燈亮，過載故障排除后，按下停止按鈕，則報警指示燈滅。

圖1　電動機運料系統動作位置示意圖

2電動機運料控制系統設計

2.1根據項目的控制要求，本設計采用PLC為核心控制器，去控制三臺電動機1M和2M為普通電機，而3M電動機為變頻電機。最終PLC的I/O分配如表1所示：

表1　電動機運料系統設計的I/O分配表

2.2電動機運料控制系統設計PLC電氣原理圖

分析電動機運料控制系統設計的控制要求可知，控制料斗倉門和卸料倉門的電動機只要有一個方面的運動，而控制運料小車電動機要有正反轉，且在動作過中，轉速會不斷變化，所以選擇變頻電動機來控制。完整的電氣原理圖如圖2所示。

2.3變頻器參數的設定

在控制系統要求當中，變頻器要有四個頻率輸出分別為1300r/min、800r/min、700r/min和500r/min。我選用的四極電動機型號Y2-160M-4，它的額定轉速為1460r/min，所以我們算出和這個轉速相對應的頻率。根據下面公式可以求出該電動機的轉差率。

2.4電動機運料系統的PLC控制程序

依據電動機運料系統的設計要求我編寫出下面的PLC控制程序，由于篇幅限制，梯形圖沒有提供，而提供實現上述設計要求參考程序的指令表如表3所示。

3電動機運料系統設計PLC電氣原理圖分析

3.1保護功能

在圖1所給出PLC電氣原理圖中，按鈕和接觸器都是和PLC連接在一起的，另外利用幾個PLC輸出點去控制變頻器，再利用變頻器控制變頻電動機多段速度輸出。我利用斷路器給PLC、普通電動機和變頻電動機提供電源。利用熔斷器給PLC和電動機以及變頻器提供短路保護。

3.2過載保護功能

1M和2M電動機過載保護由熱繼電器FR1和FR2來提供，而3M變頻電動機是變頻器B1C1端子提供信號，通過設置變頻器參數Pr195為3來實現，這三個常閉信號通過串聯和PLC的X5端子連接，通過PLC程序來讓所有電動機停止下來。

圖2　電動機運料系統設計電氣原理圖

序號參數設定值功能說明序號參數設定值功能說明1Pr73第一加速時間6Pr624低速24Hz2Pr82第二減速時間7Pr2417四速17HzRL,RM3Pr793操作模式選擇8Pr442第二加速時間4Pr444高速44Hz9Pr451第二減速時間5Pr528中速28Hz10Pr1953ABC1端子功能選擇

表3　參考PLC程序的指令表

4電動機運料控制系統PLC程序簡要分析

當把PLC程序下載到控制器當中去，一運行PLC，首先進入到S0步，在這一步當進行自復位，并對運料小車進行判斷是不是壓住左限位行程開關處，若沒有壓住，則進入到S20步執行，按下X1則回到左限位；回到左限位后，按下啟動按鈕X0，則運料小車以1300r/min的速度向右行駛，碰到右限位進入到S32步；在S32步內執行停10秒，并進行裝料到小車，時間一到進入S33步；在S33步內執行以800r/min速度向左行駛，碰到左限位進入S34步；在S34步內執行停8秒，并對運料小車進行卸料；時間一到斡旋S35步，在S35步運料小車執行第二次向右移動，速度為700r/min，碰到右限位進入到S36步；在S36步內執行停10秒，并對運料小車進行裝料，時間一到進入S37步；在S37步內執行以500r/min速度向左行駛，碰到左限位進入S38步；在S38步內執行停8秒，并對運料小車進行卸料，在這一步同時也在等停止信號，若停止按鈕在周期動作過程被按下，則運料小車卸料完成后停止，若停止沒有被按下，運料小車按這樣動作規律進行循環工作。在任何一個動作過程中，只要有過載，則程序就要進入到SO步進行復位，同時報警燈亮起，直到按下停止按鈕。

5總結

按照上面圖紙做好控制柜，同時設好變頻器參數，把PLC程序下載到PLC中去，進行實際電路的驗證，所有設計要求都符合廠家設計要求。

參考文獻：

[1]李金城編. 三菱FX系列PLC定位控制應用技術 [M].北京：電子工業出版社，2014.

[2]韓相爭著. 三菱系統PLC編程速成全圖解 [M]. 北京：化學工業出版社，2015.

[3]鄭鳳翼編著. PLC程序設計方法與技巧 [M].北京：機械工業出版社，2014.

[4]李江全編著. 三菱PLC通信與控制應用編程實例 [M].北京：中國電力工業出版社，2012.

[5]高安邦編著. 三菱FX/A/Q系列PLC自學手冊 [M].北京：中國電力出版社，2013.

(編輯趙欣宇)

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

中圖分類號：G712

文獻標識碼：B文章編碼：1672-0601(2016)02-0092-04

作者簡介：林俊耀(1976-)，本科，中學一級教師。主要研究方向：電工電氣領域研究。

收稿日期：2015-10-23