五槽全自動超聲波清洗機

1、五槽全自動超聲波清洗機摘 要本套清洗系統(tǒng)，采用Mitsubishi三菱FX2N-64MR可編程控制器PLC為主控器，威倫MT6070iH型觸摸屏為輔助操作界面，兩者之間采用RS485串行通訊，設計出了一套可手/自動運行的集超聲波、噴淋、鼓泡、烘干為一體的全自動清洗機。其工位轉換運用了減速電機和氣缸相結合的方式，進行了優(yōu)勢互補。各種傳感器：溫度Pt100、電感Autonnics PRCML18-5DN、行程開關的參加為系統(tǒng)的正常運轉提供了保障。并且還有次級控制器：變頻器OMRON 3G3JZ-A4007、溫度控制儀OMRON E5CZ作為保障，使得整個系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠。該清洗系統(tǒng)，可廣泛應用于

2、機械制造、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天、電子等各個行業(yè)。關鍵詞：PCL 觸摸屏 變頻器 傳感器 超聲波 電動機 電路設計 系統(tǒng)開發(fā)AbstractThis cleaning system, adoption Mitsubishi(mitsubishi) the FX2 MR Ns-64s programmable controller(PLC) for master controller, the Wei Lun MT6070 iH type touch plate in order to lend support to an operation interface, both the adoption

3、 RS485(string line) telecommunication, designing one can hand/the gathering of automatic run - time ultrasonic wave, spray gun sprinkle, drum bubble, baking dry for the full-automatic cleaning machine of integral whole.Its work potential converted to make use of decelerate dynamo friendly urn of com

4、bine together of mode, carried on advantage complement.Various machine that spread feeling:The building - out of temperature(Pt100), inductance(Autonnics PRCML18-5 DNs) and stroke switch provides a guarantee for the normal operation of system.And still have second-class controller:Inverter(OMRON 3 G

5、3 JZs-A400s7), the temperature isetrol instrument(OMRON E5 CZs) is a guarantee, make the whole system be getting more stable and dependable.The cleaning's system, can extensively be applied to a machinery to make, medical and health, navigation aerospace, electron etc. each craft.Keyword:PCL tou

6、ch plate the inverter spread the feeling machine ultrasonic wave motor telephone design system tapping目錄學生畢業(yè)設計論文誠信承諾書2五槽全自動超聲波清洗機7摘 要7目錄8第1章 前 言9第2章 系統(tǒng)主要機構原理102.1 PLC的根本結構102.2PLC的工作原理10輸入刷新階段10執(zhí)行階段11輸出刷新階段11聲波清洗機工作原理11聲波清洗機的結構12第3章系統(tǒng)硬件組成13電氣控制133.1.1主電路133.1.2信號輸入：233.1.3 動作輸出：253.2 人機界面273.2.1人機界面

7、的特點273.3 清洗槽布局283.3.1 主體布局283.3.2 傳動系統(tǒng)29第4章 操作說明30開機304.1.1手動操作30動操作314.2.1報警31關機32第5章 設備選型及技術參數(shù)33第6章 程序設計35致 謝47參考文獻48第1章 前 言隨著生產(chǎn)力和科學技術的不斷開展，人們的日常生活和生產(chǎn)活動大量的使用自動化控制，不僅節(jié)約了人力資源，而且很大程度的提高了生產(chǎn)效率，又進一步的促進了生產(chǎn)力快速開展，并不斷的豐富著人們的生活。早期的自動控制系統(tǒng)是依靠繼電-接觸器來實現(xiàn)的，其特點是：結構簡單、價格低廉、抗干擾能力強，可以實現(xiàn)集中控制和遠距離控制，但是其采用固定接線，通用性和靈活性差；又采

8、用觸點的開關動作，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。1969年，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器PLC，其特點是：具備邏輯控制、定時、計數(shù)等功能，編程語言采用直觀的梯形圖語言，軟件更改方便，通用性和靈活性好。目前，可編程控制器PLC主要是朝著小型化、廉價化、標準化、高速化、智能化、大容量化、網(wǎng)絡化的方向開展，與計算機技術相結合，形成工業(yè)控制機系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)DCS(Distributed Control System)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS(Field bus Control System)，這將使PLC的功能更強，可靠性更高，使用更方便，適用范圍更廣。在工藝參數(shù)較多,需要人機交互時, 配合使用具

9、有觸摸操作和通信功能的人機界面就是一種很好的選擇。在本文的清洗系統(tǒng)中, 通過PLC 及人機界面與變頻器的通信應用, 可以在人機界面上直接設定清洗值與起停各臺水泵和動作機構, 能實時監(jiān)控超聲波,溫度,電機跳閘等等的情況, 并具有報警等功能。第2章 系統(tǒng)主要機構原理 PLC的根本結構1、中央處理單元(CPU):中央處理單元 (CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能：a. 接收并存儲從用戶程序和數(shù)據(jù)；b.檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。 2、存儲器:可編程序控制器的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。存放系統(tǒng)軟件包括監(jiān)控程序、模塊

10、化應用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及其各種管理程序的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器；存放用戶程序用戶程序存和數(shù)據(jù)的存儲器稱為用戶程序存儲器，所以又分為用戶存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩局部。 3輸入接口電路:輸入輸出信號有開關量、模擬量、數(shù)字量三種，在我們實際涉及到的信號當中，開關量最普遍。4輸出接口電路:可編程序控制器的輸出有：繼電器輸出(M)、晶體管輸出(T)、晶閘管輸出(SSR)三種輸出形式。5電源：PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不

11、采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。如FX2N額定電壓AC100V240V，而電壓允許范圍在AC85V264V之間。允許瞬時停電在10ms以下，能繼續(xù)工作。一般小型PLC的電源輸出分為兩局部：一局部供PLC內(nèi)部電路工作；一局部向外提供應現(xiàn)場傳感器等的工作電源。PLC是采用循環(huán)掃描的工作方式。一個掃描周期主要可分為3個階段。輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)存放器。完成輸入端刷新工作后，將關閉輸入端口，轉入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)存放器的內(nèi)容也不會改變，而這些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。

12、執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內(nèi)部輔助存放器和輸出狀態(tài)存放器。當最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉入輸入刷新階段。輸出刷新階段當所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)存放器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路輸出映像存放器，并通過一定輸出方式輸出，驅動外部相應執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實際輸出。由此可見，輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段構成PLC一個工作周期，由此循環(huán)往復，因此稱為循環(huán)掃描工作方式。 顯然掃描周期的長短主要取決于程序的長短。掃描周期越長，響應速度越慢。由于每個掃描周期只進行一次I/O刷新，即每一個掃描周期PLC只對

13、輸入、輸出狀態(tài)存放器更新一次，所以系統(tǒng)存在輸入輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應速度。但是由于其對I/O的變化每個周期只輸出刷新一次，并且只對有變化的進行刷新，這對一般的開關量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會造成影響，還會提高抗干擾能力。這是因為輸入采樣階段僅在輸入刷新階段進行，PLC在一個工作周期的大局部時間是與外設隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖、短時間的，誤動作將大大減小。但是在快速響應系統(tǒng)中就會造成響應滯后現(xiàn)象，這個一般PLC都會采取高速模塊。聲波清洗機工作原理超聲波清洗機的主要原理即超聲的“空化作用，所謂“空化即把液體放入清洗機內(nèi)，槽內(nèi)作用超聲波，由于超聲波與聲波一樣千

14、種疏密的振動性，使介質(zhì)的壓力作交替變化，在超聲出現(xiàn)負壓區(qū)域的液體中產(chǎn)生振力，且形成真空氣泡，并被后面的壓縮力擠壓而破滅。這種超聲強大的振動，當聲壓到達一定空值時，氣泡將迅速增長，然后又突然閉合時，由于液體間相互碰撞產(chǎn)生強大的沖擊波，在其周圍產(chǎn)生上千帕的大氣壓力，這就是超聲空化。超聲波清洗機的機理是把超聲波電能高效轉化為超聲波機械能，這種超聲波機械能能使液體產(chǎn)生空化作用，形成細微的空化氣泡，當空化氣泡消失時能產(chǎn)生極大地沖擊力，當被清洗物件受到這種沖擊力的作用時，黏附在其外表的各類污物將被剝離。超聲波清洗機具有高效低噪，清洗質(zhì)量好，速度快，并能靈活組合，到達清洗各種盲孔，微孔，深孔等其他清洗方法難

15、以清洗的目的。由于具有以上獨特的性能，所以被越來越多的人認識和接受，更被廣泛的應用于航天航空、軍工、電子、機械、鐘表、光學、醫(yī)療、光纖、電鍍等行業(yè)。聲波清洗機的結構超聲波清洗機由兩局部組成，一是超聲波發(fā)生器，二是換能器陣列.超聲波發(fā)生器內(nèi)有PWM開關集成電路產(chǎn)生開關信號，推動由大功率模塊組成的全橋放大電路放大，經(jīng)高頻變壓器隔離變換，再經(jīng)匹配電感后耦合到清洗缸上的換能器陣列上，實現(xiàn)將220V電網(wǎng)電能轉換成高頻機械能，到達無損清洗的目的。第3章系統(tǒng)硬件組成本清洗機有兩大局部組成,即電氣控制局部和機械執(zhí)行局部.電氣控制局部又分為信號輸入與動作輸出;機械執(zhí)行局部又分為主清洗槽與儲液槽以及整體支撐框架三

16、局部.電氣控制：在輸入觸點中，包含了各種光電傳感器、電感傳感器、按鈕、以及人機界面。3.1.3 動作輸出：為了起到電氣隔離，保護整個系統(tǒng)，所以都用到了24V中間繼電器來控制其他交流接觸器。3.2 人機界面3.2.1人機界面的特點 人機界面是新一代高科技可編程終端 , 專為PLC而設計的互動式工作站 , 具備與各品牌 PLC連線監(jiān)控能力 , 適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中應用 , 可代替普通或工控計算機。其主要特點有: 畫面容量大 , 可達 255 個畫面 , 畫面規(guī)劃簡單。ADP3 全中文操作軟件 , 適用于Windows95/ Windows98環(huán)境 ,巨集指令豐富 , 編程簡單。交互性好 , 抗干

17、擾能力強 , 通信可靠性高。自動化程度高 , 操作簡單方便 , 故障率低 , 壽命長 , 維修量少。3.2.2人機界面的功能人機界面的主要功能有: 設計者可根據(jù)需要編輯出各種畫面 , 實時顯示設備狀態(tài)或系統(tǒng)的操作指示信息。人機界面上的觸摸按鍵可產(chǎn)生相應的開關信號 , 或輸入數(shù)值、字符給 PLC 進行數(shù)據(jù)交換 , 從而產(chǎn)生相應的動作控制設備的運行?？啥喾嬅嬷丿B或切換顯示 , 顯示文字、數(shù)字、圖形、字符串、警報信息、動作流程、統(tǒng)計資料、歷史記錄、趨勢圖、簡易報表等。工程內(nèi)容電源輸入電壓范圍AC220V±15%額定頻率50/60Hz額定功耗5W數(shù)字端子數(shù)字控制信號輸出RUNEMG開關量輸

18、出 3A/30V+5V傳感器電源最大供電電流50mA+24V傳感器電源最大供電電流30mA繼電器觸點容量3A/250V(AC)或3A/30V(DC)模擬端子P1采樣分辯率5V/10BITVRC分辯率/最大負載電流0.5%/10mA環(huán)境條件環(huán)境溫度-1070環(huán)境濕度90%以下無水珠凝結振動長×寬×厚主機：192×138重量3.3 清洗槽布局3.3.1 主體布局主體布局圖工藝流程：超聲波粗洗超聲波精洗噴淋精洗壓縮空氣鼓泡熱風烘干3.3.2 傳動系統(tǒng)傳動氣路圖傳動流程圖第4章 操作說明開機把設備上的急停按鈕復位，按電源按鈕，電源指示燈按鈕亮后表示開機正常。把旋鈕旋到手動

19、狀態(tài)，按“手動開始按鈕，“手動開始燈亮后，點擊觸摸屏上的“手動操作觸摸鍵進入手動操作界面，點擊對應的觸摸鍵在條件滿足時進行相應的操作，各觸摸鍵能運行對應操作條件為:上料電機:在提升電機在上限或上極限時，上料終點限位和上料終點極限位沒信號時。下料電機: 在提升電機在上限或上極限時,下料終點限位和下料終點極限位沒信號時。槽蓋伸出: 在提升電機在上限或上極限時,槽蓋伸出限位沒信號時。槽蓋縮回: 槽蓋縮回限位沒信號時。1#加熱器:在液位超過限位，溫度沒到達時。1#循環(huán)泵: 在液位超過限位時。1#超聲波: 在液位超過限位時。2#加熱器:在液位超過限位，溫度沒到達時。2#循環(huán)泵: 在液位超過限位時。2#超

20、聲波: 在液位超過限位時。3#加熱器:在液位超過限位，溫度沒到達時。12#循環(huán)泵: 在液位超過限位時。噴淋:在液位超過限位、噴淋蓋氣缸伸出到限位時。4#加熱器:溫度沒到達時。鼓泡閥:在4#加熱器開時。鼓風機發(fā)熱包:在槽蓋氣缸伸出到限位，溫度沒到達時。脫鉤氣缸回縮:提升電機在下限或下極限，平移氣缸在伸出限位時。脫鉤氣缸伸出:提升電機在下限或下極限，平移氣缸在縮回限位時。平移氣缸縮回: 提升電機在上限或上極限。平移氣缸伸出: 提升電機在上限或上極限。(21)提升電機提升:在平移氣缸縮回、脫鉤氣缸伸出時或者在平移氣缸伸出、脫鉤氣缸縮回時，沒到提升上限或上極限。(22)提升電機下降:在平移氣缸縮回、脫

21、鉤氣缸回縮時或者在平移氣缸伸出、脫鉤氣缸伸出、下料起點沒料時，槽蓋氣缸在縮回限位、提升電機沒到提升下限或下極限。手動操作下，在觸摸鍵操作ON時，再按一下觸摸鍵操作會變?yōu)镺FF。手動操作時，再按下“手動開始按鈕，會停止手動操作。動操作把旋鈕旋到自動狀態(tài)，按“自動開始按鈕，“自動開始燈亮后，點擊觸摸屏上的“自動操作觸摸鍵進入自動操作界面，自動操作開始后，流程會按照下料流程進行自動操作自動下降過程-自動取貨過程-自動取貨提升-自動平移伸出-自動下降放貨-自動脫鉤放貨-自動脫鉤上升-自動清洗+平移氣缸回縮自動操作時，再按下“自動開始按鈕，會停止自動操作。報警當出現(xiàn)報警時、手動操作界面和自動監(jiān)控界面上的

22、“報警觸摸鍵閃爍。三色燈的紅燈和面板上的報警等亮、蜂鳴器響。點擊觸摸屏上的“報警觸摸鍵進入報警畫面查看報警內(nèi)容，按報警復位觸摸鍵復位可復位的報警?！胺澍Q關閉可關閉蜂鳴器聲音。各個報警內(nèi)容及處理提升電機超下極限報警:檢查提升電機下限是否損壞或不能正常檢測到。提升電機超上極限報警: 檢查提升電機上限是否損壞或不能正常檢測到。平移氣缸回縮超時報警:檢查平移氣缸是否卡死或限位安裝正常。平移氣缸伸出超時報警：檢查平移氣缸是否卡死或限位安裝正常。脫鉤氣缸回縮超時報警：檢查脫鉤氣缸是否卡死或限位安裝正常。脫鉤氣缸伸出超時報警: 檢查脫鉤氣缸是否卡死或限位安裝正常。槽蓋氣缸伸出超時報警: 檢查槽蓋氣缸是否卡死

23、或限位安裝正常。槽蓋氣缸縮回超時報警: 檢查槽蓋氣缸是否卡死或限位安裝正常。電機跳閘報警: 控制電機或加熱器的斷路器跳閘，檢查電機或加熱器。1#槽液位過低報警：液位計是否損壞或缺水。2#槽液位過低報警：液位計是否損壞或缺水。3#槽液位過低報警：液位計是否損壞或缺水。4#槽液位過低報警：液位計是否損壞或缺水。5#槽液位過低報警：液位計是否損壞或缺水。關機按急停按鈕停止電源控制電源，檢修設備時要把控制柜內(nèi)的總開關關閉。第5章 設備選型及技術參數(shù) 品牌名稱型號數(shù)量三菱PLCFX2N-64MR-0011威倫觸摸屏MT6070iH 2WV1ATP按鈕LA39-G11/G233歐姆龍開關電源S8JC-Z1

24、5024C1歐姆龍變頻器3G3JZ1施耐德斷路器NSX 100F MA 100 3P FFC1施耐德斷路器GV2-ME32C2施耐德斷路器GV2-ME24C2施耐德斷路器GV2-ME18C3施耐德斷路器GV2-ME16C1施耐德斷路器GV2-ME12C2施耐德斷路器GV2-ME08C2施耐德斷路器GV2-ME06C2施耐德交流接觸器LC1-D32M7C2施耐德交流接觸器LC1-D24M7C2施耐德交流接觸器LC1-D16M7C2施耐德交流接觸器LC1-D09M7C8施耐德熱繼電器LRD16C1施耐德中間繼電器LZD-D24MC14技術參數(shù)參數(shù)工程電壓頻率功率接線方式型號換能器220V28KHz100W × 15×2二線制超聲波一槽加熱380V50Hz二/三線制超聲波二槽加熱380V50Hz二/三線制超聲循環(huán)泵380V50Hz0.4KW × 2四線制鼓泡槽加熱380V50Hz二線制噴淋儲液槽加熱380V50Hz6.0KW × 3三線制噴淋泵380V50Hz7.5 KW × 1四線制噴淋循環(huán)泵380V50Hz1.