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【新闻】基于PLC的椰子切割机的设计与控制研究邢台

发布时间:2020-10-18 17:51:20 阅读: 来源:石英表厂家

椰子是我国主要的热带经济作物之主要产于华南热带沿海地区。椰子的用途极广,它含有丰富的蛋白质和多种维生素,具有很高的营养价值和利用价值。椰子可加工成椰子油、椰干、椰麸、脱水椰子和椰子活性炭等多种产品。国内以海南为例,主要以椰汁、椰蓉、椰糖、椰片等传统加工产品为主,国内市场需要的其它椰子产品如椰子油、椰子纤维、椰壳活性炭等需从国外进口2.以上椰子加工产品大都需要之前经过切割才可进步加工生产,所以提高椰子切割的效率具有很大的经济价值。为此,本文介绍了一种椰子切割的方法,基于PLC对椰子切割过程的控制进行了设计和研究,并编写了切割过程的控制程序及相应的梯形图。

1椰子切割机1.1切割机机械结构切割机的机械结构如所示。其采用二级传动装置,步进电机配合异步电机实现切割运动。由于所切割椰子的体积较大,为提高工作效率采用分度盘分度装置。该切割机设计为立式切割结构,机械部分主要由机体、动力装置、传动装置、进给机构、夹紧机构和冷却系统6大部分组成。

1.2切割机总体机构运动原理切割机机构运动过程分为两部分:-05-26基金项目:海南省自然科学基金项目(808127)通讯作者:张燕(1978-),女,湖北鄂州人,讲师,硕士,(E-mail)z切割运动。主电机带动带传动机构使刀片旋转,同时在配重平衡力作用下,步进电机驱动蜗轮运动,从而带动蜗杆运动;蜗轮带动摇臂上下摆动,实现刀具的切割运动。

分度运动。为实现自动化生产以及提高效率,采用单步90旋转自动分度装置,通过传感器接收信号控制步进电机的运动,从而实现分度动作。

工作台的分度动作必须与刀具的切割运动有节奏地配合,带动工件正确分度,以免刀具与工作台运动发生干涉,损坏设备。当切割运动开始时,应保证分度装置已完成旋转分度动作,物料停止,等待切割。

切割运动完成后,刀具返回,当刀具完全脱离物料后,才可以继续进行分度动作。

1.3传感器的选用与工作原理传感器选用光电式接近开关,光电开关安装在分度盘上,伸出到回转工作台的凹槽上,接近待加工工件处,在刀具上适当位置安装感应金属条。当刀具向下做切割运动,金属条接近光电传感器时,控制系统接收到信号,完成相应的动作;当刀具向上运动,金属条离开传感器时,控制系统接收到相反信号,控制相应装置的运动状态。

2控制系统的硬件结构2.1控制系统概述切割机系统的执行部件主要有主异步电机和步进电机组成。异步电机采用变频器进行变频调速,步进电机采用专用的驱动器进行细分驱动,控制系统核心控制器需要提供合适的控制信号,由异步电机和步进电机协调运动,完成切割动作3. PLC控制系统随着电子技术和信息技术的飞速发展,出现了多种实用的控制技术,如继电器控制技术、计算机控制技术、单片机控制技术及PLC控制技术等4.可编程程序控制器(简称PLC)是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置,是带有存储器和可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令,进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作,并通过数字式和模拟式的输入输出,控制各种类型的机械和生产过程。PLC具有功能完备、组合灵活、编程方便、可靠性高、开发周期短等优点,故广泛应用于工业生产和控制的各个领域中。

本切割机采用PLC为核心控制器,实现整个结构的自动控制。

PLC硬件系统设计PLC硬件系统一般由中央处理器(CPU)、存储单元、输入输出接口、电源、I/O接口、外部设备接口、编程设备等几个部分构成0.外部设备的各种信号作为变量通过接口输入到PLC中,经过逻辑运算和数据处理,再以变量的形式送到输出接口,使输出设备可以控制外部设备的各种运动。硬件系统结构如所示。

3控制系统的软件结构3.1系统主控制程序的设计主控制程序给出整个运动过程的结构流程,将各个模块连接在起。首先将各软件的初值、内存、I/O设备以及各硬件设备均初始化,之后运行主控制单元实现装置的控制功能。为了提高切割机工艺性能的多样性,设计了手动控制和自动控制两种操作方式,其中自动控制方式采用直接切割模式。为系统主控制程序流程图。

3.2系统手动控制程序设计系统通电后,首先执行复位动作,之后由操作人员选择控制方式。

进入手动控制需要先按下手动执行操作按钮系统工作即进入手动控制模式。手动操作可实现工作台的分度运动、摇臂的上下进给及刀具的旋转等运动的单独控制。手动控制是通过多个按钮与PLC通行的方式实现的,每个按钮都分配于合适的PLC内部地址,按钮与PLC的配合实现对被控电机的控制。

手动操作,按下手动控制按钮,即进入手动控制状态,手动控制按钮对应的地址为X3. 3.3系统测试程序的设计测试程序用来确定刀具Z向位置以及刀具切割运动时快进与工进的转折点。工作过程是在Z复位到最高点时开始向下运动到工进快进转折点,再向下运动直到最低点,然后开始向上运动,计数器记录Z向的整个行程过程的次数,接着分度装置接收信号后运转。为系统测试程序流程图。

3.4系统主控程序梯形图根据控制系统的特点与要求,选用日本三菱可编程控制器型做主控制器。

制器的输入、输出点数均为8,扩展模块的可用点数为24~320,如表1所示。

根据切割机动作的过程及其控制要求,I/O点数分配如表1所示。

系统主控程序梯形图。编制主控程序梯形图如所示。对应助记符代码如表2所示。

表1 I/O点数分配Tab.输入输出测试系统计数器计数分度程序启动Z向快进光电测试参数Z向工进手动执行Z向复位手动进给表2主控程序助记符指令表4结论随着经济的快速发展,国内国外市场对椰子以及其加工品的需求越来越多,椰子作为我国主要的热带经济作物之一,其加工产业的发展能推动相应地区经济的发展。本文首先介绍种椰子切割的方法,设计了基于PLC的椰子切割过程的控制系统,从硬件和软件两方面介绍了控制系统的结构,软件程序包括主程序和测试程序的控制程序流程图和相应的梯形图,对椰子深加工前切割过程的效率的提升具有很大的价值,可提高椰子加工的经济效益,增加自动化程度,有利于椰子加工产业的发展。

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