劉友華

（佛山市三水區(qū)工業(yè)中專電工教研組，廣東 佛山 528100）

亞龍YL—235光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核設(shè)備，綜合了PLC、變頻器、觸摸屏及氣動(dòng)技術(shù)，為學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)綜合訓(xùn)練的模擬工程環(huán)境，使用方便，教學(xué)效果好。但是在使用時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，物料傳送轉(zhuǎn)盤電機(jī)在傳送工件時(shí)，由于工件被卡而出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，堵轉(zhuǎn)時(shí)間稍長，轉(zhuǎn)盤電機(jī)隨即燒毀。

轉(zhuǎn)盤電機(jī)是一臺(tái)直流24 V減速電機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，工作電流約為20 mA，當(dāng)發(fā)生電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，電流急劇上升，由于該電機(jī)沒有其他保護(hù)裝置，而出現(xiàn)燒毀。

保護(hù)轉(zhuǎn)盤電機(jī)的一種思路，是采用熱繼電器進(jìn)行保護(hù)，熱繼電器的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡單，調(diào)試方便，不足之處是這種保護(hù)有時(shí)間延遲，而且保護(hù)停機(jī)后需手動(dòng)排查故障，再重新啟動(dòng)傳盤電機(jī)。這樣，干擾了系統(tǒng)的正常運(yùn)行；

第二種思路是設(shè)計(jì)一種基于三菱PLC的電機(jī)堵轉(zhuǎn)保護(hù)電路，通過控制電機(jī)在堵轉(zhuǎn)時(shí)瞬間停機(jī)，并自動(dòng)反轉(zhuǎn)來避免工件卡死，故障消除后又自動(dòng)正傳運(yùn)行，從而有效地保護(hù)了電機(jī)，并保證系統(tǒng)的順利運(yùn)行，本文采用的是第二種方案。

1 方案的提出

電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，由于電機(jī)繞組直流電阻很小，遠(yuǎn)小于330 Ω限流電阻，根據(jù)電阻分壓原理，加在繞組上的電壓會(huì)瞬間降低（實(shí)際測(cè)量值：正常運(yùn)行18 V，堵轉(zhuǎn)為3.6 V）。

根據(jù)這一現(xiàn)象，提出解決方案如下：

（1）設(shè)計(jì)電路對(duì)電機(jī)繞組端電壓進(jìn)行監(jiān)控，檢測(cè)到電壓降低后，通過繼電器系統(tǒng)給PLC提供觸點(diǎn)動(dòng)作信號(hào)。

（2）編寫PLC程序，判斷是正常停機(jī)還是堵轉(zhuǎn)停機(jī)。如果是正常停機(jī)，不進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作；如果是堵轉(zhuǎn)停機(jī)，則通過繼電器驅(qū)動(dòng)電路對(duì)電機(jī)進(jìn)行停機(jī)、反轉(zhuǎn)控制，反轉(zhuǎn)到指定時(shí)間后停機(jī)，恢復(fù)正常運(yùn)行程序。

（3）如果連續(xù)堵轉(zhuǎn)超過限定次數(shù)，則停機(jī)報(bào)警。

系統(tǒng)工作流程如圖1。

一般情況下，經(jīng)過上述保護(hù)后，工件卡死問題可以自行得到解決，電機(jī)的堵轉(zhuǎn)情況也得到解決，系統(tǒng)不會(huì)因此被中斷運(yùn)行。

圖1 堵轉(zhuǎn)保護(hù)流程圖

2 方案的實(shí)施

2.1 檢測(cè)與驅(qū)動(dòng)電路

如圖2所示，由V1、R2、J1、V2組成的電壓監(jiān)控電路，對(duì)轉(zhuǎn)盤電機(jī)M的繞組端電壓進(jìn)行監(jiān)控。電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，其端電壓約為18 V，穩(wěn)壓二極管V1處于導(dǎo)通狀態(tài)，三極管V2也導(dǎo)通，繼電器J1線圈吸合。如果電機(jī)停機(jī)或堵轉(zhuǎn)，其端電壓下降至3.6 V左右，V1截止，V2截止，J1斷開。PLC程序根據(jù)J1常閉觸點(diǎn)的動(dòng)作進(jìn)行判斷是否堵轉(zhuǎn)，如果是，則驅(qū)動(dòng)繼電器J3控制電機(jī)M進(jìn)行反轉(zhuǎn)動(dòng)作，進(jìn)行堵轉(zhuǎn)保護(hù)。

圖2 檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電路

J1采用小型中功率電磁繼電器JZC-23F（4123），完全能達(dá)到堵轉(zhuǎn)后線圈失壓斷開的要求。J2、J3則采用觸點(diǎn)電流容量為5 A，有兩對(duì)常開觸點(diǎn)、兩對(duì)常閉觸點(diǎn)的歐姆龍小型繼電器MY2－DC24V。

2.2 PLC外部線路

本文只討論轉(zhuǎn)盤電機(jī)的堵轉(zhuǎn)情況，只設(shè)啟動(dòng)和停止按鈕各一個(gè)。PLC通過J1常開觸點(diǎn)的動(dòng)作來判斷電機(jī)是否停機(jī)或堵轉(zhuǎn)。Y1和Y3分別驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。J2、J3為繼電器互鎖常閉觸點(diǎn)。

圖3 PLC外部接線圖

2.3 PLC程序

本文以YL－235設(shè)備自配的三菱FX2N－48MR機(jī)型為例，編寫梯形圖如圖4，程序I/O分配表如表1。

程序分析如下：

（1）系統(tǒng)啟動(dòng)后正常工作時(shí)，J1線圈吸合，常開動(dòng)作，X2閉合。

圖4 梯形圖

表1 I/O地址分配表

（2）當(dāng)檢測(cè)電路檢測(cè)到轉(zhuǎn)盤電機(jī)堵轉(zhuǎn)停機(jī)時(shí)，J1復(fù)位斷開，脈沖觸點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，電機(jī)堵轉(zhuǎn)標(biāo)志位M1置位。但如果是電機(jī)主動(dòng)停機(jī)，則觸點(diǎn)產(chǎn)生的脈沖先對(duì)轉(zhuǎn)盤電機(jī)正常停止標(biāo)志位M2置位，觸點(diǎn)斷開，M1不能置位。不運(yùn)行保護(hù)程序。

（3）M1置位后，轉(zhuǎn)盤電機(jī)堵轉(zhuǎn)第2標(biāo)志位M25也置位，觸點(diǎn)斷開Y1，電機(jī)停止。同時(shí)讓Y3啟動(dòng)自鎖，電機(jī)反轉(zhuǎn)。定時(shí)器T3設(shè)定電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)間，定時(shí)1s后，觸點(diǎn)斷開Y3，電機(jī)停止；觸點(diǎn)復(fù)位M25，重新啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤電機(jī)正常工作。

（4）計(jì)數(shù)器C2為連續(xù)堵轉(zhuǎn)保護(hù)次數(shù)統(tǒng)計(jì)，如果連續(xù)出現(xiàn)設(shè)定次數(shù)的堵轉(zhuǎn)，停機(jī)，Y15報(bào)警輸出。

此程序只考慮了堵轉(zhuǎn)保護(hù)，調(diào)試成功后，如果加入主程序，須考慮與整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)功能的完整。

3 結(jié)束語

本方案最大的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）充分利用了設(shè)備原有的資源，只是在原有設(shè)備上面增加了一個(gè)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電路，成本低，容易實(shí)現(xiàn)。

（2）利用PLC的功能強(qiáng)大、控制靈活的特點(diǎn)，在編寫程序時(shí)方便的和設(shè)備整合。

（3）參數(shù)修改容易，如反轉(zhuǎn)時(shí)間、堵轉(zhuǎn)重試次數(shù)等。此設(shè)備在經(jīng)過上述改造后，轉(zhuǎn)盤供料電機(jī)的堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象得到了根本的解決。

[1]亞龍科技集團(tuán)有限公司.亞龍YL-235A型光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書[K].溫州：亞龍科技集團(tuán)有限公司，2009.

[2]張夢(mèng)欣.可編程序控制器及其應(yīng)用（第二版）[M].北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008.

[3]譚維瑜.電機(jī)與電氣控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.