論文五槽全自動超聲波清洗機

1、五槽全自動超聲波清洗機摘 要本套清洗系統，采用mitsubishi（三菱）fx2n-64mr可編程控制器（plc）為主控器，威倫mt6070ih型觸摸屏為輔助操作界面，兩者之間采用rs485（串行）通訊，設計出了一套可手/自動運行的集超聲波、噴淋、鼓泡、烘干為一體的全自動清洗機。其工位轉換運用了減速電機和氣缸相結合的方式，進行了優(yōu)勢互補。各種傳感器：溫度（pt100）、電感（autonnics prcml18-5dn）、行程開關的加入為系統的正常運轉提供了保障。并且還有次級控制器：變頻器（omron 3g3jz-a4007）、溫度控制儀（omron e5cz）作為保障，使得整個系統更加穩(wěn)定、可

2、靠。該清洗系統，可廣泛應用于機械制造、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天、電子等各個行業(yè)。關鍵詞：pcl 觸摸屏 變頻器 傳感器 超聲波 電動機 電路設計 系統開發(fā)abstractthis cleaning system, adoption mitsubishi(mitsubishi) the fx2 mr ns-64s programmable controller(plc) for master controller, the wei lun mt6070 ih type touch plate in order to lend support to an operation interface, bot

3、h the adoption rs485(string line) telecommunication, designing one can hand/the gathering of automatic run - time ultrasonic wave, spray gun sprinkle, drum bubble, baking dry for the full-automatic cleaning machine of integral whole.its work potential converted to make use of decelerate dynamo frien

4、dly urn of combine together of mode, carried on advantage complement.various machine that spread feeling:the building - out of temperature(pt100), inductance(autonnics prcml18-5 dns) and stroke switch provides a guarantee for the normal operation of system.and still have second-class controller:inve

5、rter(omron 3 g3 jzs-a400s7), the temperature isetrol instrument(omron e5 czs) is a guarantee, make the whole system be getting more stable and dependable.the cleaning's system, can extensively be applied to a machinery to make, medical and health, navigation aerospace, electron etc. each craft.k

6、eyword:pcl touch plate the inverter spread the feeling machine ultrasonic wave motor telephone design system tapping目錄學生畢業(yè)設計（論文）誠信承諾書2五槽全自動超聲波清洗機7摘 要7目錄8第1章 前 言9第2章 系統主要機構原理102.1 plc的基本結構102.2plc的工作原理102.2.1輸入刷新階段102.2.2程序執(zhí)行階段112.2.3輸出刷新階段112.3超聲波清洗機工作原理112.4超聲波清洗機的結構12第3章系統硬件組成133.1電氣控制133.1.1主電路13

7、3.1.2信號輸入：233.1.3 動作輸出：253.2 人機界面273.2.1人機界面的特點273.3 清洗槽布局283.3.1 主體布局283.3.2 傳動系統29第4章 操作說明304.1開機304.1.1手動操作304.2自動操作314.2.1報警314.3關機32第5章 設備選型及技術參數33第6章 程序設計35致 謝47參考文獻48第1章 前 言隨著生產力和科學技術的不斷發(fā)展，人們的日常生活和生產活動大量的使用自動化控制，不僅節(jié)約了人力資源，而且很大程度的提高了生產效率，又進一步的促進了生產力快速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。早期的自動控制系統是依靠繼電-接觸器來實現的，其特點是

8、：結構簡單、價格低廉、抗干擾能力強，可以實現集中控制和遠距離控制，但是其采用固定接線，通用性和靈活性差；又采用觸點的開關動作，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。1969年，出現了可編程邏輯控制器plc，其特點是：具備邏輯控制、定時、計數等功能，編程語言采用直觀的梯形圖語言，軟件更改方便，通用性和靈活性好。目前，可編程控制器plc主要是朝著小型化、廉價化、標準化、高速化、智能化、大容量化、網絡化的方向發(fā)展，與計算機技術相結合，形成工業(yè)控制機系統、分布式控制系統dcs(distributed control system)、現場總線控制系統fcs(field bus control system)

9、，這將使plc的功能更強，可靠性更高，使用更方便，適用范圍更廣。在工藝參數較多,需要人機交互時, 配合使用具有觸摸操作和通信功能的人機界面就是一種很好的選擇。在本文的清洗系統中, 通過plc 及人機界面與變頻器的通信應用, 可以在人機界面上直接設定清洗值與起停各臺水泵和動作機構, 能實時監(jiān)控超聲波,溫度,電機跳閘等等的情況, 并具有報警等功能。第2章 系統主要機構原理2.1 plc的基本結構1、中央處理單元(cpu):中央處理單元 (cpu)是plc的控制核心。它按照plc系統程序賦予的功能：a. 接收并存儲從用戶程序和數據；b.檢查電源、存儲器、i/o以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中

10、的語法錯誤。 2、存儲器:可編程序控制器的存儲器分為系統程序存儲器和用戶程序存儲器。存放系統軟件（包括監(jiān)控程序、模塊化應用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及其各種管理程序）的存儲器稱為系統程序存儲器；存放用戶程序（用戶程序存和數據）的存儲器稱為用戶程序存儲器，所以又分為用戶存儲器和數據存儲器兩部分。 3輸入接口電路:輸入輸出信號有開關量、模擬量、數字量三種，在我們實際涉及到的信號當中，開關量最普遍。4輸出接口電路:可編程序控制器的輸出有：繼電器輸出(m)、晶體管輸出(t)、晶閘管輸出(ssr)三種輸出形式。5電源：plc的電源在整個系統中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可靠得電源

11、系統是無法正常工作的，因此plc的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不采取其它措施而將plc直接連接到交流電網上去。如fx2n額定電壓ac100v240v，而電壓允許范圍在ac85v264v之間。允許瞬時停電在10ms以下，能繼續(xù)工作。一般小型plc的電源輸出分為兩部分：一部分供plc內部電路工作；一部分向外提供給現場傳感器等的工作電源。2.2plc的工作原理plc是采用循環(huán)掃描的工作方式。一個掃描周期主要可分為3個階段。2.2.1輸入刷新階段在輸入刷新階段，cpu掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將關閉

12、輸入端口，轉入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內容也不會改變，而這些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。2.2.2程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。當最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉入輸入刷新階段。2.2.3輸出刷新階段當所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器），并通過一定輸出方式輸出，驅動外部相應執(zhí)行元件工作，這才形成plc的實際輸出。由此可見，輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段構成plc一個工

13、作周期，由此循環(huán)往復，因此稱為循環(huán)掃描工作方式。 顯然掃描周期的長短主要取決于程序的長短。掃描周期越長，響應速度越慢。由于每個掃描周期只進行一次i/o刷新，即每一個掃描周期plc只對輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，所以系統存在輸入輸出滯后現象，這在一定程度上降低了系統的響應速度。但是由于其對i/o的變化每個周期只輸出刷新一次，并且只對有變化的進行刷新，這對一般的開關量控制系統來說是完全允許的，不但不會造成影響，還會提高抗干擾能力。這是因為輸入采樣階段僅在輸入刷新階段進行，plc在一個工作周期的大部分時間是與外設隔離的，而工業(yè)現場的干擾常常是脈沖、短時間的，誤動作將大大減小。但是在快速響應系統中就

14、會造成響應滯后現象，這個一般plc都會采取高速模塊。2.3超聲波清洗機工作原理超聲波清洗機的主要原理即超聲的“空化作用”，所謂“空化”即把液體放入清洗機內，槽內作用超聲波，由于超聲波與聲波一樣千種疏密的振動性，使介質的壓力作交替變化，在超聲出現負壓區(qū)域的液體中產生振力，且形成真空氣泡，并被后面的壓縮力擠壓而破滅。這種超聲強大的振動，當聲壓達到一定空值時，氣泡將迅速增長，然后又突然閉合時，由于液體間相互碰撞產生強大的沖擊波，在其周圍產生上千帕的大氣壓力，這就是超聲空化。超聲波清洗機的機理是把超聲波電能高效轉化為超聲波機械能，這種超聲波機械能能使液體產生空化作用，形成細微的空化氣泡，當空化氣泡消失

15、時能產生極大地沖擊力，當被清洗物件受到這種沖擊力的作用時，黏附在其表面的各類污物將被剝離。超聲波清洗機具有高效低噪，清洗質量好，速度快，并能靈活組合，達到清洗各種盲孔，微孔，深孔等其他清洗方法難以清洗的目的。由于具有以上獨特的性能，所以被越來越多的人認識和接受，更被廣泛的應用于航天航空、軍工、電子、機械、鐘表、光學、醫(yī)療、光纖、電鍍等行業(yè)。2.4超聲波清洗機的結構超聲波清洗機由兩部分組成，一是超聲波發(fā)生器，二是換能器陣列.超聲波發(fā)生器內有pwm開關集成電路產生開關信號，推動由大功率模塊組成的全橋放大電路放大，經高頻變壓器隔離變換，再經匹配電感后耦合到清洗缸上的換能器陣列上，實現將220v電網電

16、能轉換成高頻機械能，達到無損清洗的目的。第3章系統硬件組成本清洗機有兩大部分組成,即電氣控制部分和機械執(zhí)行部分.電氣控制部分又分為信號輸入與動作輸出;機械執(zhí)行部分又分為主清洗槽與儲液槽以及整體支撐框架三部分.3.1電氣控制3.1.1主電路3.1.2信號輸入：在輸入觸點中，包含了各種光電傳感器、電感傳感器、按鈕、以及人機界面。3.1.3 動作輸出：為了起到電氣隔離，保護整個系統，所以都用到了24v中間繼電器來控制其他交流接觸器。3.2 人機界面3.2.1人機界面的特點 人機界面是新一代高科技可編程終端 , 專為plc而設計的互動式工作站 , 具備與各品牌 plc連線監(jiān)控能力 , 適于在惡劣的工業(yè)

17、環(huán)境中應用 , 可代替普通或工控計算機。其主要特點有: 畫面容量大 , 可達 255 個畫面 , 畫面規(guī)劃簡單。adp3 全中文操作軟件 , 適用于windows95/ windows98環(huán)境 ,巨集指令豐富 , 編程簡單。交互性好 , 抗干擾能力強 , 通信可靠性高。自動化程度高 , 操作簡單方便 , 故障率低 , 壽命長 , 維修量少。3.2.2人機界面的功能人機界面的主要功能有: 設計者可根據需要編輯出各種畫面 , 實時顯示設備狀態(tài)或系統的操作指示信息。人機界面上的觸摸按鍵可產生相應的開關信號 , 或輸入數值、字符給 plc 進行數據交換 , 從而產生相應的動作控制設備的運行?？啥喾嬅?/p>

18、重疊或切換顯示 , 顯示文字、數字、圖形、字符串、警報信息、動作流程、統計資料、歷史記錄、趨勢圖、簡易報表等。項目內容電源輸入電壓范圍ac220v±15%額定頻率50/60hz額定功耗5w數字端子數字控制信號輸出（runemg）開關量輸出 3a/30v+5v傳感器電源最大供電電流50ma+24v傳感器電源最大供電電流30ma繼電器觸點容量3a/250v(ac)或3a/30v(dc)模擬端子p1采樣分辯率5v/10bitvrc分辯率/最大負載電流0.5%/10ma環(huán)境條件環(huán)境溫度-1070環(huán)境濕度90%以下（無水珠凝結）振動0.6g以下長×寬×厚主機：192

19、5;138重量0.85kg3.3 清洗槽布局3.3.1 主體布局主體布局圖工藝流程：超聲波粗洗超聲波精洗噴淋精洗壓縮空氣鼓泡熱風烘干3.3.2 傳動系統傳動氣路圖傳動流程圖第4章 操作說明4.1開機把設備上的急停按鈕復位，按電源按鈕，電源指示燈按鈕亮后表示開機正常。4.1.1手動操作把旋鈕旋到手動狀態(tài)，按“手動開始”按鈕，“手動開始”燈亮后，點擊觸摸屏上的“手動操作”觸摸鍵進入手動操作界面，點擊對應的觸摸鍵在條件滿足時進行相應的操作，各觸摸鍵能運行對應操作條件為:上料電機:在提升電機在上限或上極限時，上料終點限位和上料終點極限位沒信號時。下料電機: 在提升電機在上限或上極限時,下料終點限位和下

20、料終點極限位沒信號時。槽蓋伸出: 在提升電機在上限或上極限時,槽蓋伸出限位沒信號時。槽蓋縮回: 槽蓋縮回限位沒信號時。1#加熱器:在液位超過限位，溫度沒達到時。1#循環(huán)泵: 在液位超過限位時。1#超聲波: 在液位超過限位時。2#加熱器:在液位超過限位，溫度沒達到時。2#循環(huán)泵: 在液位超過限位時。2#超聲波: 在液位超過限位時。3#加熱器:在液位超過限位，溫度沒達到時。12#循環(huán)泵: 在液位超過限位時。噴淋:在液位超過限位、噴淋蓋氣缸伸出到限位時。4#加熱器:溫度沒達到時。鼓泡閥:在4#加熱器開時。鼓風機發(fā)熱包:在槽蓋氣缸伸出到限位，溫度沒達到時。脫鉤氣缸回縮:提升電機在下限或下極限，平移氣缸

21、在伸出限位時。脫鉤氣缸伸出:提升電機在下限或下極限，平移氣缸在縮回限位時。平移氣缸縮回: 提升電機在上限或上極限。平移氣缸伸出: 提升電機在上限或上極限。(21)提升電機提升:在平移氣缸縮回、脫鉤氣缸伸出時或者在平移氣缸伸出、脫鉤氣缸縮回時，沒到提升上限或上極限。(22)提升電機下降:在平移氣缸縮回、脫鉤氣缸回縮時或者在平移氣缸伸出、脫鉤氣缸伸出、下料起點沒料時，槽蓋氣缸在縮回限位、提升電機沒到提升下限或下極限。手動操作下，在觸摸鍵操作on時，再按一下觸摸鍵操作會變?yōu)閛ff。手動操作時，再按下“手動開始”按鈕，會停止手動操作。4.2自動操作把旋鈕旋到自動狀態(tài)，按“自動開始”按鈕，“自動開始”燈

22、亮后，點擊觸摸屏上的“自動操作”觸摸鍵進入自動操作界面，自動操作開始后，流程會按照下料流程進行自動操作自動下降過程-自動取貨過程-自動取貨提升-自動平移伸出-自動下降放貨-自動脫鉤放貨-自動脫鉤上升-自動清洗+平移氣缸回縮自動操作時，再按下“自動開始”按鈕，會停止自動操作。4.2.1報警當出現報警時、手動操作界面和自動監(jiān)控界面上的“報警”觸摸鍵閃爍。三色燈的紅燈和面板上的報警等亮、蜂鳴器響。點擊觸摸屏上的“報警”觸摸鍵進入報警畫面查看報警內容，按報警復位觸摸鍵復位可復位的報警?！胺澍Q關閉”可關閉蜂鳴器聲音。各個報警內容及處理提升電機超下極限報警:檢查提升電機下限是否損壞或不能正常檢測到。提升電

23、機超上極限報警: 檢查提升電機上限是否損壞或不能正常檢測到。平移氣缸回縮超時報警:檢查平移氣缸是否卡死或限位安裝正常。平移氣缸伸出超時報警：檢查平移氣缸是否卡死或限位安裝正常。脫鉤氣缸回縮超時報警：檢查脫鉤氣缸是否卡死或限位安裝正常。脫鉤氣缸伸出超時報警: 檢查脫鉤氣缸是否卡死或限位安裝正常。槽蓋氣缸伸出超時報警: 檢查槽蓋氣缸是否卡死或限位安裝正常。槽蓋氣缸縮回超時報警: 檢查槽蓋氣缸是否卡死或限位安裝正常。電機跳閘報警: 控制電機或加熱器的斷路器跳閘，檢查電機或加熱器。1#槽液位過低報警：液位計是否損壞或缺水。2#槽液位過低報警：液位計是否損壞或缺水。3#槽液位過低報警：液位計是否損壞或缺

24、水。4#槽液位過低報警：液位計是否損壞或缺水。5#槽液位過低報警：液位計是否損壞或缺水。4.3關機按急停按鈕停止電源控制電源，檢修設備時要把控制柜內的總開關關閉。第5章 設備選型及技術參數 品牌名稱型號數量三菱plcfx2n-64mr-0011威倫觸摸屏mt6070ih 2wv1atp按鈕la39-g11/g233歐姆龍開關電源s8jc-z15024c1歐姆龍變頻器3g3jz1施耐德斷路器nsx 100f ma 100 3p ffc1施耐德斷路器gv2-me32c2施耐德斷路器gv2-me24c2施耐德斷路器gv2-me18c3施耐德斷路器gv2-me16c1施耐德斷路器gv2-me12c2施

25、耐德斷路器gv2-me08c2施耐德斷路器gv2-me06c2施耐德交流接觸器lc1-d32m7c2施耐德交流接觸器lc1-d24m7c2施耐德交流接觸器lc1-d16m7c2施耐德交流接觸器lc1-d09m7c8施耐德熱繼電器lrd16c1施耐德中間繼電器lzd-d24mc14技術參數參數項目電壓頻率功率接線方式型號換能器220v28khz100w × 15×2二線制超聲波一槽加熱380v50hz3.0kw+2.0kw+6.0kw二/三線制超聲波二槽加熱380v50hz3.0kw+2.0kw+6.0kw二/三線制超聲循環(huán)泵380v50hz0.4kw × 2四線制鼓泡槽加熱380v50hz3.0kw+2.0kw二線制噴淋儲液槽加熱380v50hz6.0kw × 3三線制噴淋泵380v50hz7.5 kw