除雜裝置控制系統(tǒng)設(shè)計

蔡婷婷，崔守娟

(江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學院 鎮(zhèn)江分院，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求，一些農(nóng)機需要設(shè)計配備除雜裝置。然而，傳統(tǒng)除雜裝置普遍存在工作可靠度低、能源消耗大、維護不方便等問題。 為提高農(nóng)機設(shè)備除雜裝置的控制效率，選用三菱FX3u-48MT 系列PLC，利用擴展電纜連接FXON-3A 模擬量輸入輸出混合模塊，采用變壓變頻方式控制輸送帶速度，通過用戶控制程序設(shè)計診斷程序、 輸入采樣程序和輸出刷新程序，實現(xiàn)系統(tǒng)運行安全保護、自我檢測和監(jiān)控等目標。

1 除雜裝置的組成

除雜裝置的基本組成見圖1。

圖1 除雜裝置的基本結(jié)構(gòu)Figure 1 Basic structure of the impurities removal device

2 除雜裝置系統(tǒng)的工作過程

2.1 控制要求

按啟動按鈕后，輸送帶運轉(zhuǎn)可以傳送物料，1 s 后料箱閥門轉(zhuǎn)動 360°，放料，閥門打開 3 s。1） 電動小車A 帶動除雜器A 前進， 碰到輸送帶上方的SQ2 限位開關(guān)時停止，2 s 后除雜器 A 啟動勵磁裝置；2） 勵磁10 s 后，電動小車B 帶動除雜器B 前進，碰到輸送帶上方的SQ4 限位開關(guān)時電動小車B 車停，2 s 后除雜器 B 啟動勵磁，2 s 后， 電動小車 A 帶動除雜器 A 返回，碰到SQ1 卸雜位時電動小車A 停止，1s 后除雜器A 停止勵磁， 卸除雜雜物質(zhì)根據(jù)經(jīng)驗取時間5 s；3）重復 1） 的過程， 除雜器 A 勵磁 2 s 后， 電動小車 B帶動除雜器B 返回，碰到SQ3 卸雜位時，電動小車B停止，1 s 后除雜器B 停止勵磁，卸除雜雜物質(zhì)5 s；4）兩個行車按此規(guī)律交替運行，直到按下輸送帶停止按鈕，關(guān)閉料箱閥門，行車回到初始位置。

設(shè)定時間和除雜裝置的工作流程，可根據(jù)實際工況要求調(diào)整和改變。

2.2 控制流程

除雜裝置系統(tǒng)的控制流程如圖2 所示。

圖2 除雜裝置系統(tǒng)控制流程Figure 2 Control process of impurities removal device system

2.3 I/O 地址分配

控制中心為三菱FX3U-48MR 的PLC，具有24I/24O，共48 個輸入/輸出點，主機電源使用220 V 交流電。 在輸入端，PLC 自動對輸入端子在每個掃描周期進行信息實時采集； 在輸出端，PLC 自動在每個掃描周期對輸出寄存器進行狀態(tài)刷新，輸出寄存器將狀態(tài)送到執(zhí)行元件，控制執(zhí)行元件動作。 PLC 的I/O 地址分配見表1。

表1 PLC 的 I/O 地址分配Table 1 The I/O address assignments for the PLC

2.4 除雜系統(tǒng)主要控制程序設(shè)計

應(yīng)用三菱編程軟件GX 在計算機上編寫程序，主要以SFC 方式編寫。 以流程圖為思路順序，先寫出大致的系統(tǒng)運行框架圖，再進行細節(jié)補充。

2.4.1 初始狀態(tài)為保證系統(tǒng)上電后安全運行，行車在SQ1 和SQ3 位置時才能啟動，否則進行復位。 按下啟動按鈕，X0 閉合得電， 只有當電動小車在初始位置時，限位開關(guān)SQ1（X10）和限位開關(guān)SQ3(X3)才閉合得電，除雜系統(tǒng)開始運行。 初始狀態(tài)見圖3。

圖3 初始狀態(tài)梯形圖Figure 3 Initial state ladder diagram

2.4.2 模擬量與數(shù)字量相互轉(zhuǎn)化輸送帶由擴展FX-3A模塊進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，用以控制變頻器。 數(shù)模轉(zhuǎn)換有固定的程序形式，可將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量存入數(shù)據(jù)存儲器D0 中，詳見圖4。

圖4 FXON-3A 模數(shù)轉(zhuǎn)換梯形圖Figure 4 FXON-3A analog-to-digital conversion ladder diagram

數(shù)模轉(zhuǎn)換：將數(shù)字量D0 中的值轉(zhuǎn)換成模擬量驅(qū)動變頻器（Y20 為變頻器方向），詳見圖5。

圖5 數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量梯形圖Figure 5 Digital conversion into analog ladder diagram

2.4.3 物料傳輸輸送帶啟動需要經(jīng)過時間延時（T0），T0 得電閉合，由 3A 模塊控制傳送帶運行。梯形圖見圖6。

圖6 物料傳輸梯形圖Figure 6 Material transfer ladder diagram

3 結(jié)論

可編程序控制器（PLC）是一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計。 它采用可編程序的存儲器，存儲執(zhí)行順序控制、邏輯運算、計數(shù)、定時和各種算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字或模擬輸入和輸出，控制各種類型的生產(chǎn)過程。

根據(jù)要求所設(shè)計的除雜裝置控制系統(tǒng)，能夠有效解決傳統(tǒng)農(nóng)機設(shè)備除雜裝置工作可靠度低、能源消耗大、維護不方便等問題，節(jié)省費用，且整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定。在程序編寫過程中，不僅要考慮到工況要求，還要給整體系統(tǒng)設(shè)計保護程序。 擴展模塊與伺服電機、步進電機、PLC 通信時，需要設(shè)置專門的程序模式。