PLC在自動化設(shè)備中的應用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上論文題目：PLC在自動化設(shè)備中的應用單位名稱：南京菲尼克斯公司作 者：許廣濤摘要：本文著重介紹了PLC在自動化設(shè)備中的改造應用和電氣安全聯(lián)鎖的控制及主軸電機使用變頻器的效果。結(jié)果表明，采用PLC控制減少了故障，增強了安全性，提高了自動化功能。主軸電機增加變頻調(diào)速后，不僅實現(xiàn)了電機的軟啟動，也降低了維修費用。同時根據(jù)管件的大小來調(diào)節(jié)切斷坡口速度，這樣就提高了生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：PLC電氣控制；變頻器調(diào)速； 電氣聯(lián)鎖。目 錄第一章 概述41.1 前言41.2 電氣系統(tǒng)的改造設(shè)計思路41.3 工藝流程圖5第二章 元器件選型與PLC梯形圖設(shè)計72.1 主控電氣元件選擇72.2

2、變頻器選型72.3 PLC的選型及特點72.3.1 PLC基本特點72.3.2 PLC選型72.4 I/O分配表82.5 PLC梯形圖102.6 PLC外部接線圖13第三章 電氣控制143.1 油泵控制143.2 進料控制部分143.3 出料輥道控制部分143.4 主機控制部分15第四章 切斷坡口機調(diào)試程序、方法和注意事項164.1 操作流程164.2 設(shè)備電氣調(diào)試方法164.3 調(diào)試中的問題與解決方法164.4 故障現(xiàn)象17總結(jié)18結(jié)束語19附錄PLC 在自動化設(shè)備中的改造應用第一章 概述1.1 前言目前，國內(nèi)自動化設(shè)備建設(shè)正處于高峰期，舉世矚目的西氣東輸工程建設(shè)、石油化工的快速發(fā)展、人工智

3、能、電力電子等。自動化設(shè)備，它能代替人工實現(xiàn)對產(chǎn)品快速高效的加工，是工廠必不可少的配套設(shè)備。自動化設(shè)備能適應野外作業(yè)，能在環(huán)境惡劣的情況下工作，老設(shè)備一直在沿用繼電器聯(lián)鎖的控制方式，布線復雜，可靠性差，故障查找困難，維修不便。由于這種設(shè)備電氣故障居高不下，功能單一，直接影響到設(shè)備的生產(chǎn)效率。同時復雜的電氣電路也給增設(shè)安全保護裝置帶來不便。本文就對切斷坡口機如何提高工作效率、設(shè)備穩(wěn)定性和設(shè)備安全性加以討論。1.2 電氣系統(tǒng)的改造設(shè)計思路近年來，PLC 應用技術(shù)發(fā)展迅速，在工業(yè)控制的眾多領(lǐng)域都得到廣泛的應用；特別是在機床電氣控制系統(tǒng)中大量運用。為此我們用PLC 對現(xiàn)有的機床進行改造并取得了良好的效

4、果。此舉措不僅可以大大的簡化線路，而且在電氣系統(tǒng)運行可靠性上也有了顯著提高。同時增加了主軸電機變頻調(diào)速，提高了產(chǎn)品的加工范圍和加工速度，降低了故障率也使維修人員維修方便，提高了工作效率。主機采用變頻器后提高了生產(chǎn)效率，因為變頻器可以實現(xiàn)段速和軟起動，而且段速是可以設(shè)置到自己想要的速度，比以前的雙速電機控制范圍更廣。所以我們采用了變頻器兩段速調(diào)節(jié)，低速起動時很慢這樣可以方便人看到刀與管子的距離是否合適以防發(fā)生意外，同時也可以降低電機起動電流。原來的雙速電機低速起動時速度還是比較快的不方便操作，速度也不可調(diào)，而用變頻器來控制主軸電機可以實現(xiàn)平滑調(diào)速把速，這樣提高了產(chǎn)品的品種同時提高了生產(chǎn)效率。（原

5、設(shè)備電氣原理圖見附錄圖13 , 14 , 36 ) 1.3 工藝流程圖（見下圖1l , 12 ) 2 設(shè)備工藝特點及控制要求2.1 設(shè)備工藝特點圖1 為自動化生產(chǎn)線工藝流程簡圖，其主要包括上料機構(gòu)、進料輸送輥道、出料輸送輥道、下料機構(gòu)五個大部分。當料架上的鋼管被擋料機構(gòu)推到上料機構(gòu)翻臂時，翻臂下降讓管子落到輸送輥道上開始輸送，輸送到主機時輥道上升到與主機高度平齊刀盤開始夾緊，夾緊后起動刀盤當?shù)侗P運轉(zhuǎn)到高速時自動打開冷卻水泵開始切割坡口，切割坡口完成開始出料輸送，送到料架處時打開下料機構(gòu)翻臂把管子翻到料架上，完成加工。檔料機構(gòu)鋼管物料架 主機切斷坡 口進料輸送輥道上料機構(gòu)物料架下料機構(gòu)

6、出料輸送輥道圖11 生產(chǎn)線工藝流程圖第二章 元器件選型與PLC 梯胎圖設(shè)計2.1 主控電氣元件斷路器、交流接觸器、中間繼電器等還是用以前的型號，控制變壓器有以前的10OVA 更換為25OVA 。2.2 變頻器選型選用變頻器時我們主要考慮到經(jīng)濟實用，按照負載大小匹配，因為我公司很多設(shè)備都是使用三菱變頻器，為了以后維修方便我們就選擇了三菱通用型FRD700 型5.5 KW 變頻器。2.3 PLC 的選型及特點2.3.1 PLC 基本特點( 1 ) PLC 的I/0 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。( 2 )各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為

7、10- 2Oms。( 3 )各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。( 4 )采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。( 5 )良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴大。2.3.2 PLC 選型目前在國內(nèi)市場上有從美國、德國、日本等國引進的多種系列PLC ，開發(fā)數(shù)十種PLC ，故PLC 系列標準不一，功能參差不齊，價格懸殊。在此情況下，PLC 的選擇應著重考慮PLC 的性能價格比選擇可靠性高，功能相當，負載能力合適，經(jīng)濟實惠的PLC 。據(jù)對多種因素的分析比較及為實現(xiàn)所有功能并考慮到以后設(shè)備功能升級，現(xiàn)需要輸入口21 點，輸出口14 點，選用了40 點I/0

8、單元的PLC , 輸入光電隔離，輸出繼電器隔離，負載能力強的日本三菱公司FX1N- 40MR 型PLC 。2.4 I/0 分配表 表一 I/0 分配表XO急停YO進料輸送前進Xl進料輸送前進Yl進料輸送后退X2進料輸送后退Y2進料輸送上升X3進料輸送上升Y3進料輸送下降X4進料輸送下降Y4上料機構(gòu)上升X5上料機構(gòu)上升Y5下料機構(gòu)上升X6上料機構(gòu)下降Y6下料機構(gòu)下降X7上料機構(gòu)升限Y7刀盤高速啟/停X10上料機構(gòu)降限Y1O刀盤低速啟/停Xl1下料機構(gòu)上升Yl2卡盤松開X12下料機構(gòu)下降Y13卡盤夾緊Xl3刀盤啟動Yl4冷卻水泵X14刀盤停止Y15主變頻器報警Xl5刀盤參考點X16卡盤松

9、開Xl7卡盤夾緊X2O卡盤松限位X2l冷卻水泵X22下料機構(gòu)升限X23下料機構(gòu)降限X24主變頻器報警2.5 PLC梯形圖（見下圖21，22，23）第三章 電氣控制3.1 油泵控制（見附錄圖3-1, 3-2 ) 電源開：自復式帶燈按鈕開關(guān)，設(shè)備總電源供電接好以后，按下此按鈕設(shè)備電源開，按鈕指示燈點亮，電源打開。電源關(guān)：自復式按鈕開關(guān)，按下此按鈕設(shè)備電源關(guān)，設(shè)備停止工作。注意：開始工作時需將電源打在開的狀態(tài)，下班后要將電源關(guān)掉。油泵開關(guān)：二位保持鈕子開關(guān)，打在開的位置，油泵開始工作，打在關(guān)的位油泵停止工作。設(shè)備上所有液壓升降、夾緊松開等動作必須是在油泵開的狀態(tài)。3.2 進料控制部分（見附錄圖3-3

10、, 3-2 , 2-4, 3-4) 擋料機構(gòu)前進后退：三位自復位鈕子開關(guān)，用于控制擋料機構(gòu)前進與后退。擋料機構(gòu)是阻擋其他管子通過，只允許一個管子送到上料機構(gòu)翻臂上。上料機構(gòu)上升下降：三位保持鈕子開關(guān)，用于控制上料機構(gòu)上升與下降。上料機構(gòu)的作用是通過翻臂把料架上的管子翻到輸送輥道上。并有限位開關(guān)作信號聯(lián)動保護。進料輸送輥道上升下降：三位自復位鈕子開關(guān)，用于控制輸送輥道上升與下降。輸送輥道上升與下降有限位保護。進料輸送輥道前進后退：三位自復位鈕子開關(guān)，用于控制輸送輥道前進與后退。注意當只有上料機構(gòu)翻臂降到位和卡盤松到位時才可輸送。輥道輸送速度調(diào)節(jié)：用于調(diào)節(jié)管子的輸送速度，變頻無級調(diào)速，順時針旋轉(zhuǎn)速

11、度增快，逆時針旋轉(zhuǎn)速度減慢。指示燈：用于進料輸送變頻器故障時的報警指示。3.3 出料輥道控制部分（見附錄圖32 , 34 ) 出料輥道上升下降：三位自復位鈕子開關(guān)，用于控制輸送輥道上升與下降。輸送輥道上升與下降有限位保護。輥道輸送速度調(diào)節(jié)：用于調(diào)節(jié)管子的輸送速度，變頻無級調(diào)速，順時針旋轉(zhuǎn)速度增快，逆時針旋轉(zhuǎn)速度減慢。報警指示燈：用于出料輸送變頻器故障時的報警指示。下料機構(gòu)上升下降：三位保持鈕子開關(guān)，用于控制下料機構(gòu)上升與下降。下料機構(gòu)的作用是通過翻臂把輸送輥道上的管子翻到料架上。上料機構(gòu)上升下與下降有限位保護。3.4 主機控制部分（見附錄圖2-4 , 3-6 ) 照明開關(guān)：二位保持鈕子開關(guān)，用

12、于控制照明開與關(guān)。冷卻開關(guān)：二位保持鈕子開關(guān)，用于控制冷卻水泵的開與關(guān)。當?shù)侗P高速運轉(zhuǎn)時此開關(guān)不能停止?？ūP松緊：三位保持鈕子開關(guān)，用于控制卡盤的夾緊松開。主意刀盤運轉(zhuǎn)時不允許松開卡盤。刀盤啟動：自復式按鈕開關(guān)，用于控制刀盤的啟動。注意卡盤夾緊電磁不在夾緊狀態(tài)下不允許啟動。刀盤停止：自復式按鈕開關(guān)，用于控制刀盤的停止。刀盤報警：用于刀盤變頻器故障時報警指示，同時把所有設(shè)備停止，當故障排除后要按下報警復位才能再次運行。氣動拔插：用于控制自動進刀。第四章 切斷坡口一體機調(diào)試程序、方法和注意事項4.1 操作流程·接通電源設(shè)備。·將輸入輥道的高度調(diào)到最低點。·把待加工的一

13、批管子用吊裝裝置吊放到料架上。·把油泵打在開的狀態(tài)，把管子用翻臂翻到輸送輥道，然后輸送到主機，卡盤夾緊。·操作手動對刀，使刀頭靠近管件1mm的距離，然后按下刀盤啟動按鈕，開始坡口。切斷坡口完成后按下刀盤停止按鈕，刀盤停止，把卡盤松開，當卡盤松開到位后，開始將管子輸送到料架處，用翻臂把管子翻到料架上。切割下一個管子重復上述程序。4.2 設(shè)備電氣調(diào)試方法4.2.1 檢查接地螺絲與接地樁之間是否已保持良好的連接。用萬用表測量接地樁與設(shè)備電控箱等操作者可觸摸到的任何表面之間的電阻值。要求該電阻值1。4.2.2 用兆歐表檢查電源插頭、電源接線對機床、鋸架等任何外表面（可觸摸到的）之間

14、的絕緣電阻，要求該電阻值勤）2M。4.2.3 調(diào)試前把所有的接線都排查了一次并把電控箱衛(wèi)生打掃干凈并查看電控箱內(nèi)電氣元器件容量、電壓等級、內(nèi)部接線、及過流保護范圍是否符合標準。4.2.4 電動機的接線方式要與銘牌標注相同，核對銘牌轉(zhuǎn)速與機械設(shè)備要求一致，銘牌功率要與圖紙設(shè)計符合。4.2.5 在檢測電機與電控合格后，方可進行電機無負荷運行，并檢查電機運行方向是否與機械設(shè)備要求一致，電機無負荷運行一段時間后可輕載試驗最后滿載運行。4.3 調(diào)試中的問題與解決辦法4.3.1 電氣試車階段檢查主回路電器元件及主接線完好，控制回路元器件及外部接線也完好的情況下，首先空載試車全部正常。但進料輸送輥道輸送大管

15、件時電機有響聲但無法輸送，當時懷疑機械卡死，經(jīng)過機械組師父協(xié)助排查后機械部分正常。我們就在電氣方面排查，變頻器參數(shù)設(shè)置正常，電氣控制部分正常，電壓也正常，最后在電氣工程師的幫助下發(fā)現(xiàn)變頻器是220V 輸入輸出三相220V ，而電動機是星形接法38OV供電，有于電壓降低造成輸出轉(zhuǎn)距降低，在我們電氣工程師的指導下我們把星形接法改成三角形接法后正常。4.3.2 進料輸送時有于操作上的失誤卡盤沒有松到位被管子撞到了，所以我們把PLC 程序作了更改卡盤不松到位不允許輸送。4.3.3 刀盤起動時先高速運轉(zhuǎn)后低速運轉(zhuǎn)與實際設(shè)計程序相反，把PLC 內(nèi)部程序Y1O 和Yll 互換，問題解決了。4.4 故障現(xiàn)象現(xiàn)

16、象可能原因處理方法翻臂、卡盤夾緊機構(gòu)不動作1液壓站沒有打開2液壓站液壓油缺少3油路堵塞或漏油4控制開關(guān)損壞5急停沒有打開6電磁閥損壞1打開液壓站2增加液壓油3檢查油路4更換開關(guān)5打開急停6更換電磁閥輸送輥道電機、刀盤電機不動作1電源沒有打開2控制開關(guān)損壞3變頻器報警4輸送電機損壞5電路故障6調(diào)速旋鈕調(diào)到最小位置1打開電源2更換開關(guān)3排除故障4更換電機檢查電路5將速度調(diào)整合適  總結(jié)：在沒有改造前管子吊裝要專配一個行車進行跟蹤吊裝管件，現(xiàn)在改成了自動上下料系統(tǒng)，不再需要行車跟蹤吊裝了，這樣就節(jié)約了行車的投資。行車吊裝一根管子要十分鐘左右，而自動上下料只需要不到二分鐘的時間，這

17、樣就提高了裝料速度。主軸電機以前只能切斷坡口直徑Ø219 毫米的管子時效率是最大，當切斷坡口直徑Ø219 毫米以下的管子時效率明顯偏低，輸出功率很大轉(zhuǎn)速卻很低。由于變頻器可以實現(xiàn)無級調(diào)速，把主機改成變頻器控制后就很好的解決了這個問題，當小管子時坡口速度可以提高到一倍以上。采用了PLC 改造切斷坡口一體機電氣控制系統(tǒng)，改變了設(shè)備傳統(tǒng)的電氣控制方式。PLC 的輸入、輸出部分均有發(fā)光二極管顯示，方便了檢修人員查找電氣故障，提高了檢修效率，而且安全保護功得到了很好的完善，自改造至今電氣故障、安全事故都大大減小了。管子進料、切斷坡口速度的提升使生產(chǎn)效率明顯提高。此次改造投資不到設(shè)備的價格的百分之十左右，卻使產(chǎn)能總體提升了三倍以上，同時縮短了生產(chǎn)周期，增加了市場競爭能力。因此受到用戶的好評。結(jié)束語但也應當看到，我們對PLC 的應用還是比較初級的。在狀態(tài)