西门子模块6ES7223-1BM22-0XA8质保

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PLC（可编程序控制器）因其采用模块化组合结构、使系统组合十分灵便，抗干扰能力强、性强，编程语言简易、普及和编程方便，可以在线进行修改、柔性好等特点，在工业现场已被广泛地应用于各行各业的开关逻辑控制、机械设备的数字控制、机器人和自动装置的控制，闭环过程控制以及多级自动控制系统。近几年来，兖州矿业（集团）有限责任公司及其下属各矿针对以前在矿井设备应用可编程序控制器方面存在的问题进行了认真分析和归纳，积应用当前已有的可编程序控制器应用新技术，提出解决方案并进行了推广与实施，有效地了矿井设备的运行，了良好的效果。

1 数控提升机可编程控制器的性研究

中国矿业大学和兖州矿业（集团）有限责任公司使用可编程控制器来改造现有的矿井提升机电控系统，进行数控提升机可编程控制器的性研究，使其具有强的抗干扰能力伙计与用户连接的适应性。

可编程控制器系统的故障包括外部设备故障、系统故障、硬件故障和软件故障。

此项研究指出：

①安装与布线方面，可编程控制器应远离大功率的可控硅装置、高频电焊机和大型的动力设备等干扰源；I/O线与控制线应分开走，并保持一定距离；在电缆沟内把动力线与控制线分别敷设在电缆沟的两侧，测温电缆要采用屏蔽线，而且要接地良好。

②输入端或输出端接有感性负载元件时，应在两端并联续流二管或阻容电路，以抑制电路断开时产生的电弧对可编程控制器的影响；当井筒接近开关、光电开关等两线式传感器的漏电流比较大时，可能出现故障的输入信号，可在输入端并联旁路电阻，以减少输入电阻。

③可编程控制器应与其它设备分别使用自己的接地装置，也可采用公用接地线，但禁用串联接地方式，因为这种方式会在设备间产生电位差。

④提升机对控制系统有较高的性要求，在可编程控制器出现故障的时候采用冷备系统，即主控可编程控制器和辅控可编程控制器应尽量一致，以满足紧急运行时可投入使用。

⑤供电部分应考虑几个因素：输入电源的电压在一定允许范围之内变化；输入交流电断电时，应不破坏控制器的程序和数据；在控制系统不允许断电的场合，要考虑供电电源的冗余；当外部设备电源断电时，应不影响控制器的供电；要考虑到电源系统的抗干扰措施。他们采取了使用不间断供电系统、双路供电系统、隔离变压器供电系统、单电源给每一个可编程控制器供电或选用高质量的直流电源等方案来提高控制系统性。

2 采用可编程控制器改造矿山老旧提升机

兖州矿业（集团）有限责任公司从鲍店煤矿开始研究在保留提升机机械部分和直流主电机的基础上，采用大功率晶闸管变流器和可编程控制器来改造老旧提升机的原继电器控制，走出了一条可行之路。

其实施步骤如下：

①整体搬移原有操作台，为新操作台安装创造条件，提升机改造期间临时在搬移到一边的原操作台操作，但仍以老系统运行。

②在电枢回路上安装新旧系统转换闸，以便新老系统转换。提升机制动系统润滑油泵控制采取多路航空插头进行新老系统切换，老系统可在新系统调试期间与之并存，互为备用。以后有必要的话可保留。

③在安装中严格质量控制，将来参与维护的技术熟练人员进行安装，通过全程参与为调试完成后转入正常运行和维护创造条件。

④为缩短新系统调试时间，对井筒位置开关与行程、各个机械润滑制动系统状态等提升系统电控监测量，在传感器安装完后进行在线送电测试，校准每个测量参数，保证与提升系统实际相对应。老系统提升时逐步在计算机中检验每一部分持续的运行过程，保证提升系统能一次性无误地实现切换。

⑤完成装卸载系统在线调试后利用老系统提升，但提升机装卸载站由新系统中可编程控制器系统控制。采用新老系统混合控制的方式使装卸载及提升信号系统控制一次性投入成功，减少了新系统调试工作量。

⑥在传动回路中，电流闭环和速度、位置闭环是关键的部分，其正确与否直接关系和影响到闭环系统的稳定性。他们利用每天两个小时的日检修时间对这些环节进行编码器输出试验和电枢回路电流环控制的动态试验，确定系统的动态响应各参数，为全系统空载和重载测试运行创造条件。

⑦利用全矿井机电设备停产两天的检修时间直接一次性进行全系统空载试运行，经过数次提速后达到了设计运行速度。系统运行平稳和准确后再进行装煤重载运行试验，后实现全载全自动方式的提升。

3 KZP型盘式可控制动装置在下运胶带机的应用

兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿在五采区的下运胶带输送机中加设了KZP系列盘式可控制动装置，配合可编程控制器实现了对下运胶带输送机的软制动。

KZP系列盘式可控制动装置是机电液一体化设备，由制动装置、液压站以及配套电控系统组成。盘式可控制动装置的制动力矩是由闸瓦与制动盘摩擦而产生的，调节闸瓦对制动盘的正压力即可改变制动力，而制动器的正压力又与液压系统的控制油压成比例。机械设备正常工作时油压达到大值，此时正压力为0，闸瓦与制动盘之间留有1～1.5mm间隙，即制动闸处于松闸状态。机械设备需要制动时，电液控制系统就会根据工况发出控制的指令，使制动装置按照预定的程序自动减小油压以达到制动的要求。盘式可控制动装置在环境温度为40℃时每小时制动10次，盘面的温度远小于150℃，而且无火花产生。与电控装置相互配合，可以使大型机械设备的停车减速度保持在0.05～0.3m/，在系统突然断电时仍能确保大型机械设备（尤其是带式输送机）平稳地减速停车。其液压控制系统采用双回路结构，两个回路对称，可以互为备用。一般依靠蓄能器工作的制动闸就可以实现对下运带式胶带输送机的软制动。

KZP系列盘式可控制动装置的主要特点体现在“可控”上。通过主驱动电动机的输出轴以及胶带输送机上的速度传感器来读取电动机转速及胶带速度。重载时下运胶带有时会出现“飞车”的现象，这个时候就要由可编程控制器监测速度传感器的数据。当得到的速度大于正常运行设定值时，由可编程控制器减小制动闸电液比例阀的供电电流，从而减小制动系统的油压，制动系统施闸使得制动闸瓦贴近制动闸盘为胶带减速。当胶带速度降至正常值以下时，可编程控制器再按照预先编制的程序增大制动闸电液比例阀的电流，使得闸瓦打开，实现了制动闸的动态可控运行，了胶带输送机的正常运转。

自动操作：

  本电路提供了二台空压机的自动切换操作模式，当使用者欲选择自动操作时，同时开启I001及I003。在自动模式且空压充足的状态下，1号空压机的运转时间为早上七点到晚上七点。而I004输入点则提供压力传感器来监测空压使用；

  当整个操作流程空压稳定且充足的状态下，在晚上七点到隔天早上七点的时间范围内，将由2号空压机启动运转，此时1号空压机则停止运转；当空压机转换运作时，我们在电路中提供了一个的缓冲时间，1号空压机的缓冲时间为60秒，2号空压机的缓冲时间为30秒。

  如当任一组空压机於运转时空压不足不足，电路将会藉由压力传感器监测得知，并自动启动另一组空压机运作。而后续如空压恢复正常时，并不会切换回原先运作的空压机，仅有在关闭二组空压机的自动开关时(I001及I003)才能复位。

  当I004压力传感器监测到空压不足时，立即会由输出点Q004触发空压不足指示灯；而在得知空压不足，且完成处理后，可按下I005输入点来熄灭空压不足指示灯。

  当空压不足的连续时间过2分钟时，Q005输出点的错误警告指示灯则会触发，直到

手动操作：

  于手动操作时，仅允许一组空压机运作。例如要操作1号空压机时，按下I000的开关启动，此时则不能去按下2号空压机的任何启动开关。如要操作2号空压机时，则需按下I002来启动开关，同时不能按下1号空压机的任何启动开关。

硬件配置

  闽台巨控PLC  A-1189D实际I/O点数包含8个数字量输入和4个继电器输出。闽台巨控小型PLC高性价比，可扩充性强。当满足输入输出点数的需求时，可以很好的以完成高稳定性的控制场合。当应用于多点数的控制现场时，亦可通过A-1189D的RS-485扩展支持ModBus协议的I/O模块。

1 引言

空气压缩机作为气动控制系统的气源设备，其在运行过程中的稳定程度和性直接关系到生产性。由于早期的电气控制多为继电器线路，长期运行容易老化，从而使灵敏度降低，在运行过程中会经常出现停机故障，给正常生产造成影响。采用可编程控制器技术改造空气压缩机的控制，克服了传统的纯继电器控制电路的不足，不仅可以完成对开关量控制，还能实现对模拟量进行控制。满足了系统对控制准确性和性的要求。

2 系统工作过程

2.1 空气压缩机组的工作过程

在设备上电开机后，系统对空缩机的运行条件进行检查，当冷却水压力、空压机曲轴箱油压满足要求时，1＃机启动，2＃机作为备用，其启动方式均采用y-δ起动方式，y-δ起动延时为6秒。起动后，储气罐开始充气，在储气罐压力达到设定值0.7mpa时空缩机进气阀关闭，机器空运转。当储气罐压力下降到0.65mpa时，进气阀打开，再次进行充气。由于故障等原因使储气罐压力降到设定值0.55mpa时，且1#机处于停机状态，则2#机起动并正常运行，其运行原理同1#机相同，继续对储气罐充气。在储气罐压力降到0.55mpa时，且2#机处于停机状态，1＃机起动并正常运行。与此同时，两台机器的正常运行时间均为12小时，也就是说，一台机器运行到12小时时，无论其有无故障，或是储气罐压力是否0.55mpa，均要停机并启动另一台机器。

2.2 气体干燥设备的工作原理

两台压缩机共用一台气体干燥设备。无热气体干燥器，开机后，a塔先做吸附运行，b塔做再生运行。在设定的时序控制下，进气电磁阀a2打开a1、b1、b2均关闭，压缩空气经a2阀，从底部进入a塔，在向上运输过程中，气体中的水分被塔内吸附剂吸掉，干燥的气体通过梭阀c进入储气缺罐，与此同时，在a2打开后，经延时10秒b1打开，用b塔中的残余气体从上到下运动，将吸附剂中的小分从b1阀带出，经排空。其开启的10秒时间是进行b塔脱附工作。在a2打开后延时十分钟后b2电磁阀打开，同时a2阀关闭，b塔进行充气，十秒后，a1阀打开，a塔中剩余气体从上至下经a1阀，从d排出，并将a塔中水分带出，使a塔脱附，经延时十秒a1阀关闭。此时，由于a塔中的压力下降，b塔中的压力上长，梭阀c将a排气口关闭，将b排气口打开。同理，在b2阀开启十分钟后，a2阀打开，b2阀关闭，延时十秒，b1阀打开，使b塔进行脱附运行。就这样两塔交替运行，进行对气体的干燥。

一. 概述
一般波峰焊机比较大，流水线生产，但有些客户比如实验室、学校、小型工厂需要小型的无铅波峰焊机。某电子设备厂开发了这种产品，采用了奥越信OYES 系列PLC 和触摸屏。该设备需要控制三个温度，共三个PID，奥越信OYES 系列PLC实现8路PID，可以满足该设备要求。再配上触摸屏，具有很高的性价比。
二. 工艺简述
双波峰焊机要把焊锡温度、预热温度、预热补偿温度共三个温度加到设定的温度值。当条件成立后，整机就可以生产了。把PCB 板放到轨道上，按启动开关，传输电机运行，气泵启动，喷助焊剂，PCB 板助焊剂的喷涂完成，延时气泵停止。当PCB 板到左边预热区后，传输电机停止，PCB 板停在预热区，预热，时间到后，传输电机启动，PCB 板向右运行，锡泵电机启动喷锡，PCB 板经过预热补偿温度区，进入了喷锡区，过了喷锡区后，锡泵停止，当PCB 板到右边后，传输电机停止，冷风电机启动。这样一个完整的循环就结束了。
三. 硬件配置
输入点：检测开关量、操作开关等。
检测的开关量有：右点开关、左点开关。
操作开关量有：启动开关，急停开关。
输出点：三个区域的加热固态继电器、传输电机、锡泵两台电机、排烟电机、气泵电机、冷却电机、上电自保点。
模拟量输入点：三个区的温度检测。
传输电机和锡泵电机都需要调速，用的是变频器，速度需要通讯设定。
硬件配置：
型号数量功能
FBS-32MA 1 主控制器，交流220V 输入，继电器输出
FB6EYT 1 8x24V,晶体管输出模块
FBS-6TC 1 4通道热电偶输入模块
Panelvisa 触摸屏PV057TST 1 人机界面
四. 程序编写
程序编写包括PLC 程序和触摸屏程序包括四大功能：设备参数、手动调试、生产画面、报警查询。
以下是一些特点：设备的每个动作都可以在手动调试画面完成在开始调试设备和维修时非常有用。
设备参数可以从触摸屏上设定，包括温度、时间、PID 系数。
报警查询，可以快速的找到故障原因。
生产画面是把生产用到的显示数据、按钮都放到这个画面了，方便用户在这个画面下监示三个区的温度、过程指示以及在这些画面中进行操作。
传输电机和锡泵电机的速度设定是触摸屏设定到PLC，再由PLC 通过PORT1传到各电机的变频器。用到了PLC 中MODBUS 主站的功能，非常方便

1.1 机械部分
机械手的机械部分总体结构由夹持部分、传动机构和旋转机构所组成。 （1）夹持部分使用机械夹手与真空吸盘相结合的结构夹持工件，可根据被夹持工件的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头和真空吸盘，以适应操作。 真空吸盘一般用橡胶制造，主要作用是将工件吸合便于搬运，大限度的保护工件的外观，还具有易使用、等优点；（2）传动机构由 XY 轴滚珠丝杠副组成，滚珠丝杠副传递力矩，完成工件在 XY 轴方向上的往复运动，其利用滚珠运动的原理可以具有较高的重复精度，实现运动的微进给，从而保证准确的将运送工件至地点；（3）旋转机构 Z 轴由底座和机械手所组成，旋转机构扩大了机械手的动作范围，提高了机械手在搬运过程中的灵活性。

1.2 电气部分
PLC 控制多轴机械手电气部分主要由变压器，步进电机驱动器，直流电机驱动器，PLC 主机模块，控制面板等部分组成。 （1）变压器作用是把 220V 的交流电压转换为电机与 PLC 工作的 24V 直流电压；（2）X 轴 Y 轴直线运动由步进电机实现，步进电机能够达到比较高的重复定位精度。 步进电机驱动器将输入的电信号（或者脉冲信号）通过模数处理，转变为电机的步进运动与增量位移，控制机械运动；（3）机械手有两个旋转动作，分别是抓手轴的正反旋转和旋转底盘 Z 轴的正反旋转，其动作由直流无刷电机带动，可回旋 360°，无刷直流电机的驱动器采用 24V 直流供电，有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护等特点；（4）控制面板开关主要分为自动和手动两种模式。 自动模式下，根据 PLC 的编程顺序进行各种动作并循环；手动模式主要是实现点动。 且控制面板上采用复合开关按钮，节约 PLC 输入点位；（5）PLC 采用了逐步通电、同步断电的步进式控制设计，受控对象之间形成互锁，动作的是否执行取决于步动作是否完成，若步未完成，则后一步无法执行。 具有编程简单、维修方便、柔性化强等特点，可在现场修改和调试程序，可根据生产要求随时改变。

2 控制要求

本机械手教学实训模型的动作示意图，其工作路径是将工件从 A 点搬运至 B 点。 机械手运行时，机械手要返回至设定的原点位置，之后通过 XY 轴的滚珠丝杠、底座和腕部的旋动至工件所在位置并夹持工件回到原点，然后将工件准确的运送至位置。
3 控制部分设计
基于控制要求，合理地分配 PLC 输入、输出点位。 PLC 的输入输出各点位的分配。

先将机械手进行复位操作。 当机械手未到原位，此时 PLC 输入电平信号跟脉冲信号 CP-1 给步进电机横轴驱动器，连接横轴的步进电机反转，横轴往后缩，后缩到位后会碰到后限位开关 SQ3，SQ3 启动之后，主机就输入电平信号跟脉冲信号 CP-2 给竖轴驱动器，竖轴步进电机控制竖轴上升，上升到位后会触碰到竖轴反限位开关 SQ4，SQ4 启动之后，主机输入旋转脉冲信号 SB-0 给直流电机驱动器 3，4，完成机械手的复位动作即 YU21 和 YU22 的动作。 复位操作结束后，主机输入脉冲信号 CP-1 给横轴驱动器，步进电机开始正转，横轴实现进给操作 YV2，横轴进给到位时碰到正限位开关 SQ1，进给完成。 机械手收到主机发送电压信号，旋转至已定的角度，完成动作 YV20，这时气动电磁阀断电，机械手张开。主机再同时输入电平信号跟脉冲信号 CP-2 给竖轴驱动器使步进电机开始反转，竖轴下降。当竖轴下降至碰到限位开关时 SQ4，下降停止，电磁阀得电机械手夹紧。 夹紧后，主机只输入脉冲信号 CP-2 给竖轴步进电机驱动器，步进电机得电正转竖轴上升，碰到限位开关 SQ2 后，上升停止，启动横轴步进电机驱动器脉冲 CP-1，步进电机得电开始反转，横轴缩回。 碰到限位开关 SQ3 后，PLC 发送旋转脉冲信号 SB0给底盘，底盘正旋转到位。此时主机再次输入脉冲信号 CP-1 给横轴驱动器，横轴二次向前伸出，碰到限位开关 SQ1 后停止。 停止后主机输入电平和脉冲信号 CP-2 给竖轴驱动器 2 使得竖轴电机 2 反转使竖轴再次下降，下降到位碰到竖轴正限位开关 SQ2 停止，此时电磁阀断电，卡爪和真空吸盘放松，释放工件，完成整套的工件运送工作。本机械手实训装置采用的 PLC 具有高速运算能力和 PID 调节功能，同时可以输出两路脉冲控制两台电机的优点。 可以控制两个方向的电机同时运动，节省搬运时间。

4 结语
本项目研制的机械手系统稳定、使用方便、，具有可编程、二次设计等开放式功能特点，对提高学生的能力和综合实践能力有显著效果。