摘要
本文以三菱可编程控制器FX2N-80MR型基本单元为核心，设计了电池翻转机控制系统。该系统包括设计了系统气动控制回路、电气控制回路，以PWS3760触摸屏作为人机界面。在硬件配置的同时，通过三菱FX系列编程软件对PLC程序进行了设计。
本系统为铅酸蓄电池生产线提供了一个切实可行的方案，该系统已应用在铅酸蓄电池的生产线上，具有性能可靠、生产效率高的特点。系统的构建思想和方法对于其它自动化系统也有一定的借鉴意义。
关键词：电池翻转机；可编程序控制器；触摸屏
1概述
铅酸蓄电池是目前世界上广泛使用的一种化学“电源”，具有电压平稳、安全可靠、价格低廉、适用范围广、原材料丰富和回收再生利用率高等优点，是世界上各类电池中产量最大、用途最广的一种电池。在铅酸电池生产工艺中，焊接极群会产生一些铁屑等杂质掉进电池盒里面，在装电池盖和注入电解液前必须清理干净，否则会影响电池的质量和寿命。目前在国内外的生产企业中，这一生产工序主要是依靠手工完成，通过手工用吸尘器来吸铁屑及杂质，效率较低。因此，开发功能齐全、自动化程度高的电池注酸机有很好的应用价值。
本文以三菱可编程控制器FX2N-80MR型基本单元为核心，设计了电池翻转机控制系统。该系统已应用在铅酸蓄电池的生产线上，具有性能可靠、生产效率高的特点。
2控制系统硬件设计
电池翻转机控制系统以PLC为核心，包括输入控制按钮电路、传感器检测系统、触摸屏、电磁阀控制汽缸电路、电机控制系统、系统运行提示及报警电路。控制系统总体结构如图1所示。
图1电池翻转机控制系统结构框图
2.1PLC选型
在控制系统电控设备的选型时，考虑到电池翻转机动作复杂，传感器多，干扰大，而PLC具有可靠性高、控制功能强、编程方便等优点，所以PLC选用日本三菱公司生产的FX2N-80MR型基本单元、FX2N-8EX型输入扩展模块和PWS3760触摸屏，完全能够满足上述要求，且性价比较高。其主要技术性能指标如下：该PLC为整体式结构，继电器型输出，其输入点数为40点，输出点数为40点，用户存储器容量5KB，输入电压为AC220V，FX2N-8EX输入模块输入点数为8点，输入电压由基本模块提供DC22V。
2.2电动机选型
本系统的电动机主要是带动滚道运动，设计每天（按8小时制）完成自动翻转320只电池，即每小时为40只电池，在滚道上的速度为0.8m/s，滚道上的电池最多会有3只，每只电池的质量在30kg左右，则滚道上电池的总量为90kg左右，考虑到需要较大的扭矩，本系统采用三相异步电动机加减速机配合使用。
电动机选用江苏国贸集团有限公司生产的型号为Y90S-4的三相异步电动机，该款电动机的参数如表1所示。
表1Y90S-4型三相异步电动机的参数表
减速器选用江苏国贸集团有限公司生产的型号为BWD12-43的减速机。
2.3气动回路设计
在电池自动翻转机中，电池上升、下降、翻转等是由气缸进行驱动的。
气动回路图中的气源来自气站，气体经过过滤、干燥之后送到气动组合元件进行调压，压力为P=6kgf/的气体再通过二位五通电磁阀的线圈得电或失电改变气路，使各个气缸的活塞是伸出还是缩回，从而实现对电池的上升、下降和翻转等。考虑到在高速排气时噪声较大，要加消声器，本系统选用SMC气动元件有限公司生产的消声器，集装电磁阀的汇流排接两个型号为AN300－02的消声器，和电池压气缸相连的电磁阀接一个型号为AN200－02的消声器。
2.4系统触摸屏
本系统选用HITECH触摸屏作为控制系统的人机界面，其规格型号为PWS3760。触摸屏的控制界面采用HITECH触摸屏专用工具HITECH_ADP3.0软件进行设计。
PWS3760触摸屏的显示尺寸为10.4”，显示颜色为256色，是HITECH系列触摸屏中较新型的产品。在结构的设计上，它除了有十分美观的整体造型设计外，其面板更可方便用户配合应用的需要而自行设计个别且专用的操作面板。如面板颜色、按钮功能配置、按钮图案等都可以由设计者自由灵活的搭配使用，具有良好的人机界面效果。
FX2N-80MR型PLC与HITECH触摸屏主要的串行通信参数设置如下：传送速率为19200bps，数据长度为7位，停止位为一位，奇偶校验为偶校验。
3控制系统的软件设计
控制系统软件由两部分组成：PLC主控程序和触摸屏人机交互界面程序。
电池翻转机控制系统的主程序流程图如图2所示。系统启动后，先进行系统初始化设置，设置系统的工作方式及其它一些参数；初始化结束后，进行设备故障检查及PLC自检，如有故障，报警并等待故障维修；正常的话，起动触摸屏，然后判断系统工作在自动方式还是手动方式，如工作在自动方式下，并且没有故障信号及停止请求时，按系统状态转移图执行规定的动作；如工作在手动方式下，PLC将动作代码输出，电池自动翻转机完成一个动作，然后判断是否结束手动操作，如未结束，仍然进行手动操作；结束的话，重新判断系统运行方式。
图2系统主程序流程图
触摸屏程序采用HITECH_ADP3.0软件设计，HITECH_ADP3.0软件是基于WINDOWS平台的应用软件。它提供了多种控制器件、图形控件和功能组件，能组合各种显示和控制功能。触摸屏控制界面包括开机界面、自动运行界面、手动运行界面和报警界面。
自动运行界面如图3所示。自动运行界面是本控制系统的主要操作、监控画面、各运行状态指示以及报警提示等，通过它可以全面的控制以及了解当前的工作状态。工作开始时，应先触摸“启动”按钮，此时设备的各个装置已准备好，并完成程序的初始化。当触摸“自动运行”按钮后，系统就会按照自动运行的程行状态指示栏里会及时的显示当前的工作情况。比如在点击出现过载时，其报警指示灯会立刻点亮，同时在报警提示栏息，提示操作者进行相应的处理。在设备有严重故障时，应按“急停”按钮。
图3自动运行界面
4结论
本文以三菱可编程序控制器为核心，设计了电池翻转机自动控制系统。该系统已经应用在生产实际中。经现场运行及系统完善表明，系统性能可靠，易于操作，大大提高了工作效率和铅酸电池生产效率。
参考文献
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