基于三菱FX2N-48MR的供絲小車控制系統設計

朱云開，郭建峰

（1.南通市廣播電視大學 機械工程系，江蘇 南通 226006；2.如皋職業教育中心校 中職部，江蘇 如皋 226500）

針對目前國內一些卷煙廠的卷接車間所采用的供絲小車控制系統進行調查發現，其具有以下優點：

（1）整個系統的功率只有數十千瓦左右，能源消耗較少；

（2）由于采用滑軌運行模式，電機運行噪音較?。?/p>

（3）小車供絲大大減少了煙絲的燥碎率，幾乎不產生粉塵；

（4）小車供絲主要采用鋼結構框架，對墻體要求不高。小車供絲控制系統在供絲過程中，無論從生產工藝上還是生產流程上，都完全符合實際生產要求。

本文采用三菱FX2N-48MR的可編程序控制器，對傳統的供絲小車控制系統進行改造，從而在保證控制精度的前提下，降低生產成本。

1 供絲小車電路設計及電氣原理

供絲小車主要由行走電機來驅動小車在軌道上運行，當小車到達目的地的時候(機臺)，則主要由開關門電機的正反轉來實現小車卸料。小車結構圖如圖1所示。

圖1 供絲小車示意圖

供絲小車在軌道上的運行，主要是通過小車控制柜控制行走電機的各種速度來驅動，當小車到達目的機臺后，自動實現定位，通過開關門電機正反轉實現小車卸料。

如圖1所示，在對小車進行設計時，要求小車的行走電機、開關門電機的動作，主要由小車控制柜內的控制系統來實現，其內部的控制要求需達到以下目標：

（1）行走電機運用變頻器控制技術，來實現行走速度的快慢、啟?？刂?，而變頻器則主要由PLC來控制快慢速度、啟停的信號（通過KM1接觸器中間過渡，便于急停）；

（2）行走電機帶有交流制動剎車裝置，由接觸器KM2驅動剎車的動作；

（3）開關門電機的開、關門動作主要由KM3、KM4兩個互鎖的接觸器來實現其動作；

（4）以上接觸器 KM1、KM2、KM3、KM4 的線圈驅動信號，都由PLC的輸出來控制；同時，為了避免對接觸器啟停信號的干擾，在每個接觸器線圈的兩側均連接一個 R—C電路，（R 為 1000 Ω，C為 0.01μf）；

（5）PLC的輸出，不僅控制2個電機的動作及制動器的剎車，還要控制執行機構指示燈、防碰撞指示燈、運行狀態指示燈的亮滅，更主要的是要控制通訊發射光電開關（其主要和主控制柜的通訊）的得、失電狀況；

（6）小車自身備有的手動動作：運行/維修、開門、關門、復位按鈕動作，便于維修人員的操作。

根據以上的控制要求，設計了小車主控制電路，如圖2所示。

主電路中的電源控制斷路器QM1、PLC的電源、直流24V的電源、電源指示燈HL4均是由軌道上的交流220 V提供，如圖3所示。

圖2 主電路控制原理圖

圖3 主電路電氣原理圖

2 運行小車的PLC控制與程序編寫

PLC的種類很多，性能、價格有1000多元到上萬元不等，價格的貴賤主要由PLC的CPU、輸入/輸出點數、輸入輸出方式等決定。所以在選型時，要從經濟、適用的角度考慮。

由于小車的輸入由傳感器（開關量）、按鈕組成，輸出由開關量組成，在選用PLC的時候，只要滿足傳感器輸入給PLC的電平，就滿足輸入的要求。

輸出主要控制各個接觸器的吸合來開關門電機的動作及給變頻器的速度、方向信號就可以；輸入點由15個傳感器信號及4個按鈕信號組成，共計19個輸入點，輸出由3個指示燈、1個通訊發射光電開關的得電、3個變頻器速度、2個方向、開關門電機的2個控制接觸器、1個制動控制接觸器，合計13個輸出信號；根據前面介紹的原理、控制技術的要求，我們可以選用48點、觸點式的PLC，介于此，選用三菱FR—48MR的PLC，既經濟又滿足要求。

2.1 供絲小車PLC的I/O功能分配

供絲小車PLC的I/O功能分配表如表1所列。

表1 供絲小車PLC的I/O功能分配表

2.2 小車運行控制程序的編寫

小車的初始狀態必須是關門到位、鎖箱到位、料箱到位，小車才可以確保處于安全運行準備狀態；由于小車不論在運行檔還是在維修檔，均要滿足此要求，方可以保證小車的行駛，所以，借助于M8002初始脈沖信號，該程序可以編寫為圖4。

圖4 小車關門程序

當小車在軌道上運行時，在每臺機臺對應的軌道上方，均有磁鐵感應小車上的磁力開關，磁力開關的作用，主要是讓小車識別自己已到幾號機臺，并與D200內的起始數據相對應，圖5為小車在行走過程中的各種速度控制程序。

圖5 小車在行走過程中的各種速度控制程序

圖6 小車到機臺后的執行動作程序

當小車運行到指定機臺時，先通過磁性開關感應，判別自己是否到達對應機臺，然后進行減速（第三速度10Hz）運行，并進行定位、制動、對接、開門卸料、關門、行駛等動作，其中開門到位后，延時2 s（或根據現場實際進行調試），確保煙絲自由落下到喂料機；小車的定位是在機臺的正上方軌道上，安裝一個感應鐵，與小車上的電感接近開關對應，程序如圖6所示。

當小車接收的指令（D200＜3）時，小車需要經過兩個彎道，因為機臺3與機臺1、2不在同側，所以運行時要滿足機械條件，編寫小車在機臺卸完料后的執行動作程序如圖7所示。

圖7 小車在機臺卸完料后的執行動作程序

3 結束語

本文主要介紹供絲小車的電氣原理，編制PLC控制程序，根據所設計編制的PLC程序說明小車如何實現加料、出站、到對應機臺卸料的控制過程。從理論上分析了供絲小車控制系統的可行性。

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