基于PLC的全自动超声波清洗机设计.docx

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1、摘要本套清洗系统，承受 Mitsubishi三菱FX2N-64MR 可编程掌握器PLC 为主控器，威伦MT6070iH 型触摸屏为关心操作界面，两者之间承受RS485串行通讯，设计出了一套可手/自动运行的集超声波、喷淋、鼓泡、烘干为一体的全自动清洗机。其工位转换运用了减速电机和气缸相结合的方式，进展了优势互补。各种传感器：温度Pt100、电感AutonnicsPRCML18-5DN、行程开关的参加为系统的正常运转供给了保障。并且还有次级掌握器：变频器OMRON 3G3JZ-A4007、温度掌握仪OMRONE5CZ作为保障，使得整个系统更加稳定、牢靠。该清洗系统，可广泛应用于机械制造、医疗卫生、

2、航空航天、电子等各个行业。关键词：PCL，触摸屏，变频器，传感器，超声波，电路设计，系统开发目录摘要 1.目录.2.第一章 引 言2.其次章 系统主要机构原理3.2.1 PLC 的根本构造3.2.2 PLC 的工作原理3.2.2.1 输入刷阶段 3.2.2.2 程序执行阶段 4.2.2.3 输出刷阶段 4.2.3 超声波清洗机工作原理 4.2.4 超声波清洗机的构造5.第三章 系统硬件组成6.3.1 电气掌握 .6.3.1.1 主电路6.3.1.2 信号输入1. 53.1.3 动作输出1.73.2 人机界面1.93.2.1 人机界面的特点1.93.2.2 人机界面的功能人机界面的主要功能: 1

3、. 93.3 清洗槽布局 2.03.3.1 主体布局2.03.3.2 传动系统2.1第四章 操作说明2.24.1 开机2.24.1.1 手动操作2. 24.2 自动操作2.34.2.1 报警2.34.3 关机2.4第五章 设备选型及技术参数 2. 5第六章 程序设计2.7结 论 .3 9参考文献.4 0致 谢 .4 110第10页第一章引 言随着生产力和科学技术的不断进展，人们的日常生活和生产活动大量的使用自动化掌握，不仅节约了人力资源，而且很大程度的提高了生产效率，又进一步的促进了生产力快速进展，并不断的丰富着人们的生活。早期的自动掌握系统是依靠继电器接触器来实现的，其特点是：构造简洁、价格

4、低廉、抗干扰力量强， 可以实现集中掌握和远距离掌握，但是其承受固定接线，通用性和敏捷性差；又承受触点的开关动作，工作频率低，触点易损坏，牢靠性差。1969 年，消灭了可编程规律掌握器 PLC，其特点是：具备规律掌握、定时、计数等功能，编程语言承受直观的梯形图语言，软件更改便利，通用性和敏捷性好。目前，可编程掌握器PLC 主要是朝着小型化、廉价化、标准化、高速化、智能化、大容量化、网络化的方向进展，与计算机技术相结合，形成工业掌握机系统、分布式掌握系统 DCS(Distributed Control System)、现场总线掌握系统FCS(Field bus Control System)，这将

5、使 PLC 的功能更强，牢靠性更高，使用更便利，适用范围更广。在工艺参数较多,需要人机交互时, 协作使用具有触摸操作和通信功能的人机界面就是一种很好的选择。在本文的清洗系统中 , 通过PLC 及人机界面与变频器的通信应用 , 可以在人机界面上直接设定清洗值与起停各台水泵和动作机构, 能实时监控超声波,温度,电机跳闸等等的状况, 并具有报警等功能。其次章 系统主要机构原理2.1 PLC 的根本构造1. 中心处理单元(CPU):中心处理单元 (CPU)是 PLC 的掌握核心。它依据 PLC 系统程序赐予的功能：a. 接收并存储从用户程序和数据；b.检查电源、存储器、I/O 以及戒备定时器的状态，并

6、能诊断用户程序中的语法错误。2. 存储器:可编程序掌握器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储 器。存放系统软件包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种治理程序的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序用户程序存放数据的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户存储器和数据存储器两局部。3. 输入接口电路:输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，在我们实际涉及到的信号当中，开关量最普遍。4. 输出接口电路:可编程序掌握器的输出有：继电器输出(M)、晶体管输出(T)、晶闸管输出(SSR)三种输出形式。5. 电源：PLC 的电源在整个系统中起着格外重要得作用。假设没有

7、一个良好的、牢靠得电源系统是无法正常工作的，因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也格外重视。一般沟通电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不实行其它措施而将 PLC 直接连接到沟通电网上去。如FX2N 额定电压 AC100V240V，而电压允许范围在 AC85V264V 之间。允许瞬时停电在 10ms 以下，能连续工作。一般小型 PLC 的电源输出分为两局部：一局部供 PLC 内部电路工作；一局部向外供给应现场传感器等的工作电源。2.2 PLC 的工作原理PLC 是承受循环扫描的工作方式。一个扫描周期主要可分为 3 个阶段。2.2.1 输入刷阶段在输入刷阶段，CPU 扫描全部输入端口，

8、读取其状态并写入输入状态存放器。完成输入端刷工作后，将关闭输入端口，转入程序执行阶段。在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态存放器的内容也不会转变，而这些变化必需等到下一工作周期的输入刷阶段才能被读入。2.2.2 程序执行阶段在程序执行阶段，依据用户输入的掌握程序，从第一条开头逐步执行，并将相应的规律运算结果存入对应的内部关心存放器和输出状态存放器。当最终一条掌握程序执行完毕后，即转入输入刷阶段。2.2.3 输出刷阶段当全部指令执行完毕后，将输出状态存放器中的内容，依次送到输出锁存电路输出映像存放器，并通过肯定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作， 这才形成 PLC 的实际输出。由此

9、可见，输入刷、程序执行和输出刷三个阶段构成 PLC 一个工作周期， 由此循环往复，因此称为循环扫描工作方式。明显扫描周期的长短主要取决于程序的长短。扫描周期越长，响应速度越慢。由于每个扫描周期只进展一次 I/O 刷，即每一个扫描周期 PLC 只对输入、输出状态存放器更一次，所以系统存在输入输出滞后现象，这在肯定程度上降低了系统的响应速度。但是由于其对 I/O 的变化每个周期只输出刷一次，并且只对有变化的进展刷，这对一般的开关量掌握系统来说是完全允许的，不但不会造成影响，还会提高抗干扰力量。这是由于输入采样阶段仅在输入刷阶段进展， PLC 在一个工作周期的大局部时间是与外设隔离的，而工业现场的干

10、扰常常是脉冲、短时间的，误动作将大大减小。但是在快速响应系统中就会造成响应滞后现象，这个一般 PLC 都会实行高速模块。2.3 超声波清洗机工作原理超声波清洗机的主要原理即超声的“空化作用”，所谓“空化”即把液体放入清洗机内，槽内作用超声波，由于超声波与声波一样千种疏密的振动性，使介质的压力作交替变化，在超声消灭负压区域的液体中产生振力，且形成真空气泡， 并被后面的压缩力挤压而破灭。这种超声强大的振动，当声压到达肯定空值时， 气泡将快速增长，然后又突然闭合时，由于液体间相互碰撞产生强大的冲击波， 在其四周产生上千帕的大气压力，这就是超声空化。超声波清洗机的机理是把超声波电能高效转化为超声波机械

11、能，这种超声波机械能能使液体产生空化作用，形成微小的空化气泡，当空化气泡消逝时能产生极大地冲击力，当被清洗物件受到这种冲击力的作用时，黏附在其外表的各类污物将被剥离。超声波清洗机具有高效低噪，清洗质量好，速度快，并能敏捷组合， 到达清洗各种盲孔，微孔，深孔等其他清洗方法难以清洗的目的。由于具有以上独特的性能，所以被越来越多的人生疏和承受，更被广泛的应用于航天航空、军工、电子、机械、钟表、光学、医疗、光纤、电镀等行业。2.4 超声波清洗机的构造超声波清洗机由两局部组成，一是超声波发生器，二是换能器阵列.超声波发生器内有 PWM 开关集成电路产生开关信号，推动由大功率模块组成的全桥放大电路放大，经

12、高频变压器隔离变换，再经匹配电感后耦合到清洗缸上的换能器阵列上，实现将 220V 电网电能转换成高频机械能，到达无损清洗的目的。第三章 系统硬件组成本清洗机有两大局部组成,即电气掌握局部和机械执行局部 .电气掌握局部又分为信号输入与动作输出;机械执行局部又分为主清洗槽与储液槽以及整体支撑框架三局部.3.1 电气掌握3.1.1 主电路1.7V1/24V/6A-0V1.A7C-2220VAC2/12.124VDC1-GD1 /9.0V1L0VDC1GNDV2N17.024VDC20V1D7.C02-PE3插排-QS21PE1PE2-XS1座 插2-XS21413 L1电L源2L3 NT4 总开关4

13、x25mm-QS1-X1L1 L2 L34x6mm-W11/6.4L1 L2 L3U24.0V24.0W24.0U36.2V36.2W36.2U46.6V46.6W46.6U57.1V57.1W57.1N-W0214365PENPEPEPE:23.1插座-电220源VAC13.1-0VAC1设备外壳4插排5电机678PE PEPEPEPE PE PE PE220VAC11.011.00 VAC2.0N-220VAC22.0-0VAC2-KA0/11.2-F22A-220VAC312 -KA1021/11.2-0VAC332143N V1U1/5.0 / /380V/0.2KW/0.63A 4X

14、15mmm-W1-M1-X1上料电机及保护-KM1/8.00.63-1A-QF10.63AI-W2/ 1.2-V2/ 1.2-U2/ 1.13MPEU131V132W1332121I4343I6565380V/0.2KW/0.63A 4X1mm-PE5/8.0 1211-M25 m-W2-KM2/8.1/16.1104.6-3-Q1FA1230.63A下料电机及保护U234M3V235PEW236I2121I4343I6565Y380V/0.75KW/1.6A74X1mm-PE9Umform-eVrVVF1/8.1 1211/16.21413-M35 m-W3/20.5-KM3/8.21.6-

15、2Q.F53A1.6A提升电机及保护U34M3V34PEW3481 191 1101 1I2121I4343I65654X1mm 11/8.2/16.2121114 -QF143Y380V/0.4KW-M4循环过滤泵1及保护5 m-W4-KM4/8.21-1.6A1AI3MPEU4312V4313W43142121I4343I6565/8.2 1215/16.3141113-W2/ 5.0-V2/ 5.0-U2/ 5.0Y380V/0.4KW/1A-M54X1mm5 m-W5-KM5-QF5N/ 1.9-W2/ 4.9-V2/ 4.9-U2/ 4.9循环过滤泵2及保护-X1/8.31-1.6A

16、1A3MPEU53 V53 W5317 21819 62015-PE6I21I43I65/8.31211380V/1KW/2.5A5 m-W64X1.5mm-KM6/16.31413-M6循环过滤泵3及保护U63M3V63/8.421 222 42.5-4A2.5AI12I34I-QF613PEW6323 6245-PE965/8.41211Y380V/7.5KW/15A4X65mmm-W7/16.41413-M7-KM7/8.4151A3-18A-QF7高压喷淋泵3MPEU73 V73 W7325 226 427 628135-PE10I21I43I65/8.41211-U64X15.5mm

17、-mW8-KM8/8.5/16.4142.5-4A3A13-QF8超声波1U83N83I28 2121I4343I29 6565-U74X15.5mm-mW9-KM9/8.5/8.512/16.514 2.5-4A3A1113-QF9超声波2U93N93I30 2121I4343I31 6565/8.51211/16.5141310K-WR1储液槽1加热及保护4X4mm-W105 m-X1-KM10/8.6-QF1020-25A20AI-W3/ 1.2-V3/ 1.2-U3/ 1.2x2x1x2x1x2x13233344X4mm21246561I3I5/8.6 12115 m -W11/16.

18、6 141310K-WR2/1.0-KM11/8.720-25A-QF11储液槽2加热及保护20AIx2x1x2x1x2x13536374X6mm2124346561I3I5/8.7 1211-W4/-V4/-U4/-W125 m-KM12/16.6 14131.31.31.315K-WR3储液槽3加热及保护/8.724-32A30A-QF12x2x1x2x1x2x1382394406I121I343I565/8.7 1211/16.7 1413-R45KW鼓泡槽加热及保护4X4mm-W135 m-X1-KM13/8.8-QF139-14A10AI-W5/ 1.4-V5/ 1.3-U5/ 1.

19、3x2x1x2x1x2x1412121I424343I436565/8.8 1211/16.7 1413-R56KW加热包及保护4X4mm-W145 m-KM14/8.9-QF149-14A12AIx2x1x2x1x2x1442121I454343I466565380V/0.75KW/1.5A-M84X1mm-W155 m/8.9 1211/16.8 1413鼓风机及保护3MPEU14447V14448W14449135上料电机-0VAC2-220VAC22.86 4 2/4./14./14.1135下料电机6 4 2/4./34./34.3135提升电机6 4 2/4./54./54.循5环

20、过滤泵15 3 16 4 2/4./74./74.7循环过滤泵25 3 16 4 2/5./15./15.1135循环过滤泵36 4 2/5./35./35.3135高压喷淋泵6 4 2/5./55./55.5135超声波16 4 2/5./75./75.7135超声波26 4 2/5./95./85.8135储液槽1加热6 4 2/6./36./36.2储液槽2加热5 3 16 4 2/6./56./56.4531储液槽3加热6 4 2/6./76./76.7135鼓泡箱加热6 4 2/7./27./27.2135烘干2.8/17.5-KA165/4.-1QF1211211-KM2/17-.

21、K6 A287/4.-3QF2A2A1-KM3211211/17-.K7 A3/4.-5QF3109A2A1-KM4211211/17-.K8 A4/4.-7QF41211A2A1211211-KM5/18-.K1 A51413-QF5A2A1211211-KM6/18-.K2 A61615A2A121/5.-3QF61211-KM7/18-.K3 A7/5.51817-QF7A2A1-KM8211211/18.4-KA8/5.7-QF82019A2A1-KM9211211/18-.K5 A9/5.-8QF92221A2A1-KM1021121124/18-.K6 A1023/6.-2QF10

22、A2A1211211-KM11/6.-4QF112625A2A11211-KM1228/18-.K8 A1227/6.-7QF12A2A1-KM1321121130/19-.K1 A13/7.-2QF1329A2A1-KM1421121132/19-.K2 A1431/7.-4QF14A2A1211211-0VAC29.0第12页6 4 2/7./47./47.4-220VAC29.012-0VDC12.2-WKQ1+-220VAC28.913第13页温控1TC输入+812TC输入9671110电源接线电源接线报警输出报警输出1/3.X100-WKQ2+-WK2温控2TC输入+8 12TC输入

23、 76911电源接线报警输出报警输出10电源接线 /1X3.021+-WKQ3 -WK3温控3TC输入+8 12TC输入67 119电源接线10报警输出报警输出电源接线 /13X.032-WKQ4+-WK4温控4TC输入+812TC输入6971110电源接线电源接线报警输出报警输出/13X.403-WKQ5+-温控5TC输入+812TC输入 7691110电源接线报警输出报警输出电源接线 -0VDC112.1/1X3.054-0VAC212.2-220VAC212.1-0VAC1电.6 源掌握-KA0急停电源-接SB通12A11A2/11.214 -KA103220VAC1.61112 2 2

24、/11/.14./81.8210VDC1-24VDC110.90.5mm/12.6-220VAC2/ 10.9LL-0VAC2/ 10.9NNPE-A1-PE11PECOMCOM-HMI10.5mm/12.124V+24V+COMCOMPE-PE11PE0VDC113.02.2 + -CPU-X11/20/.119/.118/.117/.116/.115/.114/.113.1PLC-X2 1触摸屏-24VDC113.0 3.1.2 信号输入在输入触点中，包含了各种光电传感器、电感传感器、按钮、以及人机界面。0VDC124VDC1温控1 温控2 温控3 温控4 温控5手动/自动手动启动MELS

25、EC FX3U-64 MR-ES自动启动上料启动上料停顿下料启动TEIL 下1 料VO停N 止4提升下极限位提升上极限位X00 X01 X02 X03X04X05XE0I6NGAENGE 0-7动 启 料 上-SQ11413止 停 料 上-SQ21413动 启 料 下-SQ31413止停 料 下14-SQ413X07X10X11X12X13X14X15自动手动14启动手动启动自动14限位下极提升14限位上极提升14-SA113-SB313-SQ513-SQ61312.9X009.3 X019.5 X029.8 X0310.3X0410.512.9提升下限提升上限X16X17限 下 升 提3限

26、上 升 提3+1-SQ7-2+1-SQ8-215.00 VDC1/12-.1A1回缩横限移位气缸限位回缩气缸横移-SQ9X201413伸出横限移位气缸限位伸出气缸横移-SQ100VDC114.924VDC114.9回缩脱限钩位气缸X211413限位回缩气缸脱钩-SQ11X221413伸出脱限钩位气缸限位伸出气缸脱钩-SQ12X231413回缩槽限盖位气缸1限位回缩气缸槽盖-SQ13X241413-SQ14限位伸出气缸槽盖X2514限位回缩气缸槽盖13-SQ15X2614限位伸出气缸槽盖13-SQ16X271413伸出槽限盖位气缸1回缩槽限盖位气缸2 伸出槽限盖位气缸2跳闸报警超声波1槽液位-Q

27、F1/4.1X301413-QF2/4.3-S1X3114131413-QF3/4.5超声波2槽液位-S21413-QF4/4.7X3214131413-QF5储液1槽液位-S31413-QF6X331413/5.3储液2槽液位1413-S4-QF7/5.5X3414131413-QF8MELSEC FX3U-64 MR-ES EINGAENGE 0-7喷淋储液槽液位-S5/5.71413-QF9X351413/5.8上料极限-S61413-QF10/6.2下料极限X361413-S71413-QF11/6.4TEIL 1 VON 4X3714131413-QF12/6.7第16页16.02

28、VDC1141316-QF13/7.21413-QF14/7.424VDC114133.1.3 动作输出为了起到电气隔离，保护整个系统，所以都用到了 24V 中间继电器来掌握其他沟通接触器。24VDC22.3警示灯色 红-HL1COM1 x2x1Y00-HL2色 黄x2x1Y01色 绿-HL3x2x1Y02-SPKY00Y01Y02Y00Y01Y02/12-.1A1121/8.021/8.12/8.2上料电机下料电机提升电机循环过滤泵1器鸣 蜂-KA1x2x1Y03A2A1-KA2Y04A2A1Y05-KA3A2A1Y06-KA4A2A1Y07Y03Y04Y05Y06Y03Y04Y05Y061

29、Y07MELSEC FX3U-62/8.212/8.212/8.012/8.212/8.1循环过滤泵2循环过滤泵3 高压喷淋泵超声波1超声1 波22储液/8槽.5 1加热12/8.6储液槽2加热1-KA5A2A1-KA6A2A1-KA7A2A1-KA8A2A1-KA9A2A1-KA10A2A1-KA11Y07Y10Y10Y11Y11Y12Y12Y13Y13Y14Y14Y15Y15Y10Y11Y12Y13Y14Y15A2A1Y16Y162Y16/8.7储液槽3加热12/8.7-KA12A2A1Y17Y17Y17TEIL 1 VON 4第17页170VDC218.9鼓泡槽加热12烘干/槽8.8加热12-KA13A2A1-KA14A2A1COM5 Y20Y21Y20Y21Y20Y21/12-.1A1横移/气8.缸9回缩阀-PV001x2x1Y22Y22Y22横移气缸伸出阀-PV002x2x1Y23Y23Y23脱钩气缸回缩阀脱钩气缸伸出阀-PV003槽盖气缸回缩阀槽盖气缸伸出阀x2x1-PV004x2x1-PV005x2x1-PV006x2x1Y24COM6 Y25Y26Y27Y24Y25Y26Y27Y24Y25Y26Y27MELSEC FX3U-64 MR-ES手动启动指示自动启动指示报警指示-HL2x2x1-HL3x2x1-HL10x2x1Y32Y33Y34Y32Y33Y34Y3