陈海勋
广东腾骏动物药业股份有限公司
第一章 摘要:现在的可编程控制器（PLC）具有体积小，抗干扰能力强，组合灵活等优点，同时现在的小型PLC价格低廉，性能稳定，己广泛应用于半自动化或全自动化设备电气控制中。变频器现在是一种应用领域广泛，安装、调速非常方便的电子产品。阐述了PLC对设备控制的可行性及优点，达到生产自动化、机械化、标准化的目的。
关键字：蜗轮减速电机、电气控制、PLC编程、变频器
第二章 前言
一、自动喷彩工艺是现在企业产品生产中的重要环节，但传统的喷彩工艺方面，许多企业还在采用人工的方法，工人完全凭工作经验进行喷彩作业。由于工人的熟练程度和生产经验的差异，再加上疲劳程度和工作态度的影响，难以保证喷彩质量的稳定。另外由于工作条件恶劣影响着工人身体健康，因此利用生产线的旧闲置旧机器进行改造自动喷彩设备是十分必要的同时可降低公司的成本和提高效率。
二、在生产过程中，由于公司原来使用人工喷彩。最近几年，喷彩工人招聘越来越难，而喷彩对气压、力度、速度的要求较复杂，存在劳动力强度大，生产效率低，而且工作环境也最为恶劣，严重影响身体健康等诸多问题，以至于从事此项工作的人员越来越少，流失严重。同时传统手工操作也存在不标准化的弊端，在愈演愈烈的行业竞争中，公司迫切需要一种新型作业方式且成本价格低的自动喷彩设备。但是对于购买全自动喷彩设备机器人（机器手）的高额价格，目前很多小企业无法承受。为急公司所急，观察喷彩工序要求和了解喷彩动作后。通过对比印花机设备蜗轮杆机构运动变化，改变其电路设计可实现在喷彩过程中实现自动上料自动喷彩要求，我们取长补短，利用印花机的机械运动工作的原理，我们把就闲置待报废的印花机机架做自动喷彩机主体，改造成自动喷彩设备，从而使喷彩过程加工简单方便，可现实自动喷彩同时可节约两个工人岗位，每年可节约几万元人工成本，同时使产品达到自动化。
3.1 三菱PLC的优势：
三菱PLC技术已非常成熟，不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使PLC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱。,。
三菱PLC性能稳定、维护方便、性能良好，编程方便，容易学习。
PLC网络控制是当前控制系统和PLC技术发展的潮流。PLC与PLC之间的联网通信、PLC与上位计算机的联网通信已得到广泛应用。
编程语言和编程工具的多样化和标准化,多种编程语言的并存、互补与发展是PLC软件进步的一种趋势。
3.2 在进行改造前，首先组织相关的维修机电技术人员一起对旧设备机的工作原理进行分析研究，以便全面的了解丝印印花机的工作原理动作机构，仔细听取要改造的喷彩要求，对比分析动作方式才能设计喷彩机的工作电路图。
3.3 自动喷彩设备的要求,工作过程如:
改造工作流程
3.6、手动和自动可转换
手动用于调机，按点动前进电机正转、按点动后退电机反转，将转换旋钮璇到手动挡模式，按前进点动按钮，电机前进（正转），松开电机停止；要倒退（反转），按倒腿按钮，电机倒退同时气电磁阀
和喷彩电磁阀打开，手动喷彩工作，当回到前原点时电感式感式光电
感应到物体，电机停机，同时气电磁阀和喷彩电磁阀关闭完成喷彩手动模式可用于测试检测喷头。
自动，将转换开关选到自动模式，按下电源自动启动按钮，5秒后减速电机前进（正转）X3，带动减速机旋转从而使同步皮带匀速旋转，电机沿轨道匀速前进，当限位电感式接近开关X4探测到电机到达位置，检测装置检测到达位置所发出指令停止，电机停车，电机反转、一秒同时气电磁阀和喷彩电磁阀同时打开，喷彩工作；当电机回到起点时，原点光电开关探测器侦测到电机到位信号，立即给信号PLC发出停机，同时气电磁阀和喷漆电磁阀关闭，自动喷彩完成一个周期，完成整个喷彩过程。5秒后，电机如同上运作，同上一动作反复运行，从而实现自动喷彩功能。停机，按停止按钮，喷彩和气电磁阀关闭，电机停机。
在遇到紧急停机时或任何时候需要急停时，按下急停按钮设备所有动作停止运作，需要恢复运作时，必须将停止按钮旋转一下复位后设备才能启动。
第四章 涡轮减速电机工作原理
我们在设计过程中考虑到工作环境恶劣，要求在传动中实现较大的传动比，且传动比较平稳，冲击载荷小，能实现缓慢的高度调节等，为了实现这些目标，我们运用了蜗轮蜗杆传动机构，可以有效的解决上述问题。
涡轮减速机结构；蜗轮蜗杆减速机基本结构主要由传动零件蜗轮蜗杆、轴、轴承、箱体及其附件所构成。可分为有三大基本结构部：箱体、蜗轮蜗杆、轴承与轴组合。箱体是蜗轮蜗杆减速机中所有配件的基座，是支承固定轴系部件、保证传动配件正确相对位置并支撑作用在减速机上荷载的重要配件。蜗轮蜗杆主要作用传递两交错轴之间的运动和动力，轴承与轴主要作用是动力传递、运转并提高效率。
运动示意图如下：
左右运动示意图
工作说明
电动机转动通过减速器带动蜗轮蜗杆机构完成运动，电机正转时，蜗杆正转，带动涡轮顺时针旋转，同时固定在涡轮上的同步带也顺时针旋转，滑块在同步带的带动作用下，完成右运动，从而带动固定在滑块上的喷彩设备完成右移，到达右边光电接近开关时，电机停机。反之，电机反转，蜗杆反转，涡轮逆时针旋转。滑块向左移动，带动都定在滑块喷彩设备向左移动运动，同时喷彩设备上的两个电磁阀（气和水）打开实现喷彩动作，当到达原点光电接近开关时电机停止，同时喷彩电磁阀关闭。5s后重复上一动作。
传动选材，当时考虑选用链条做传动带，后面在测试时发现链条由于有链齿轮的间隙，造成喷漆出现波纹状况，在选用钢丝同步带作对比后，发现钢丝同步带比链条稳定，成色好并没有出现波纹色差。喷彩设备进退部分由于工作环境相对恶劣且要求传动比较平稳，成本保持较低，在这样的条件下，我们选用同步带传动，同步带传动具有以下优点：没有弹性滑动的整体打滑的现象，可以保持准确的平均传动比，传动效率较高，轴上的径向压力小，其材料采用金属复合材料制造，在同样适用的条件下，同步传动的结构尺寸比较紧凑，能在高温和潮湿的环境下工作。工作可靠，适于低速运行。结合摩擦轮传动，可以更好的解决传动问题，实现喷彩设备平稳进退。
第五章 变频器原理与应用
5.1 变频器的工作原理：把电压和频率固定不变的交流电变换为电压
或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。该设备首先要把三相或单相交流电（AC）变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。
5.2变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，应用了现代的科学技术，价格昂贵但性能良好，内部结构复杂但使用简单，所以不只是用于启动电动机，而是广泛的应用到各个领域。
变频器的设置
5.3正反转电机变频器的设置；先切换到PUpr79设为1模式，然后进入参数选择到ALLC参数，按set进入，把数值改为1再按set键，此时可以进行参数清零，闪烁几次后断电待1分钟重启进入设置。
确认断电重置，用STF(STR)-SD发出指令，分次选择RL/RM/RH的通
断测试。经过测试与调适运行，可根据喷彩要求选择不同频率运行。
5.4引风机频率参数的设置；正反转电机变频器的设置；先切换到PUpr79设为1模式，然后进入参数选择到ALLC参数，按set进入，把数值改为1再按set键，此时可以进行参数清零，闪烁几次后断电待1分钟重启进入设置。
启动指令pr79设为1模式，换到PU，在pr79运行模式下选择=2（外部固定模式运行。
设置Pr1上限频率为50HZ，Pr2下限频率为35HZ.
设置Pr7加速时间2秒，Pr8设置减速时间2秒.
E700变频器在喷彩电路中起到了调速变速作用，在考虑到喷彩作业有三中规格，所以我在变频器设定时选用了变频器三段调速来设计，在三段参数设定后操作者可以更具喷彩的厚度要求，可选择转换旋钮来选择电机工作速度，变频器通过输出频率的快慢来喷彩。变频器同时也起到了对电机正反转控制，降低电机起动电流和缩短启动与停止时间。
第六章 使用与维护:
1.每周检查限位装置是否完好、灵敏；
2.每一个月向直线轴承和轨道里加润滑油一次，在平时检查时发现减速箱润滑油缺少，应及时补充；
3.每一个月检查螺栓连接、轴系间配合是否符合标准；
4.每月检查同步带的张紧力度是否良好。
第七章 结论
本次改造完成后，为了保证在实际改造中不出差错，我特地的选用普通电机与涡轮减速电机对比，发现蜗轮减速机电机刹车距离更
短，而普通电机有缓冲现实，特意制作了一个模拟板，对所改内容及程序进行反复试验、印证，对于可能出现的问题加以纠正。通过模拟板试验解决了许多预想不到的问题，从而选定蜗轮减速机电机做驱动主件，可以说是基本上可以代替现场调试。因而在现场安装、调试，运行过程都比较顺利。我们改造的自动喷彩设备是建立在以传统丝印机机械的基础上，结合PLC编程在自动化设备中的应用，运用的蜗轮蜗杆机构，通过PLC控制开关的继电器的通断，带动电机连动运动机构来完成喷彩工序,通过使用PLC控制实现喷彩，可以根据转换频率的高、中低速实现根据客户要求彩光的亮度，而且上色的彩光度比人工喷彩更好，产能也比人工的高，从而为公司降低人工成本，提升产能，减少产品的不良品。由于改用了自动喷彩，工序也有原来的人工低温喷彩改为自动高温喷彩，高温喷彩的成色比低温喷彩的质量更好，色彩更鲜艳，同时得到了客户的认可。本文只是从手工到机械进行的初步设计，在以后的问题上还有待完善，介时该设备自动化的程度也有待进一步提升。
同时，此设备可以用在车间工业除尘，自动喷漆等自动工作环境。
第九章 参考文献:
1.《三菱自学手册 》 陈忠平、周少华PLC 人民邮电出版
2.《电工与电子技术基础 》 陈溯宋 化学工业出版
3.《CAD/CAM技术 》 宁汝新 赵汝嘉 机械工业出版社
4.《新编电工.》 王兰君 张景皓 人民邮电出版
5.《S7-200PLC编程及应用》 廖常初 机械工业出版社
6.《机电系统原理及应用（第二版）》 郗安民 人民邮电出版社
论文作者:陈海勋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/8
标签：电机论文; 变频器论文; 同步带论文; 蜗杆论文; 蜗轮论文; 设备论文; 工作论文; 《防护工程》2018年第18期论文;