河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)電鍍車間專用行車PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系、部：機(jī)電工程系學(xué)生姓名：張文平指導(dǎo)老師：樊留鎖專業(yè):汽車制造與裝配班級(jí)：14-1學(xué)號(hào)：140723完成時(shí)間：2015/12/24摘要本文以電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，以其電鍍專用行車為控制對(duì)象，對(duì)其電鍍的工藝要求和控制要求進(jìn)行了分析，采用理論研究的方法，設(shè)計(jì)了一套基于PLC的電鍍車間專用行車自動(dòng)控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用三菱FXCPU-3U-001型號(hào)的PLC來進(jìn)行控制，通過PLC輸出信號(hào)接觸器的觸點(diǎn)動(dòng)作，來控制兩臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)行車的水平運(yùn)動(dòng)和吊鉤的垂直運(yùn)動(dòng)的控制，考慮到電鍍、上升、下降等運(yùn)動(dòng)時(shí)行車和吊鉤需要準(zhǔn)確定位。在程序設(shè)計(jì)時(shí)為了便于對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修，設(shè)計(jì)了手動(dòng)程序以實(shí)現(xiàn)對(duì)行車和吊鉤的點(diǎn)動(dòng)控制，對(duì)于自動(dòng)控制程序的設(shè)計(jì)，其工作過程是典型的順序控制，采用步進(jìn)指令能很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制。通過軟件仿真可以看出所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)很好的實(shí)現(xiàn)了電鍍的工藝要求和控制要求，可以方便完成自動(dòng)和手動(dòng)之間的切換，體現(xiàn)出PLC控制系統(tǒng)具有調(diào)試方便、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵字：電鍍行車、編程控制器、SFC圖、梯形圖目錄1緒論，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，,1.1電鍍生產(chǎn)簡(jiǎn)介，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，1.2電鍍車間行車專用PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，，1.21設(shè)備基本情況，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，1.22拖動(dòng)系統(tǒng)，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，1.3電鍍車間行車專用PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，，1.4可編程控制器簡(jiǎn)述，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，2控制系統(tǒng)總體方案及系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，，，，，，，，，，，，2.1電鍍車間專用行車PLC控制系統(tǒng)方案選擇,,2.1.1拖動(dòng)方案，，，，，，，，，，，，，，，，2.1.2槽位選擇方案，，，，，，，，，2.1.3信號(hào)檢測(cè)裝置選擇，，，，，2.1.4指示顯示方案，，，，，，，，，2.2電鍍車間專用行車PLC控制系統(tǒng)主電路,2.3保護(hù)方案選擇，，，，，，，，，，，，，，，，2.4抗電源干擾選擇，，，，，，，，，，，，，，2.5控制系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)，,3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，，，，，，，，，3.1控制系統(tǒng)SFC圖，，，，，，，,,,9103.2I/O分配圖，，，,,,9103.3梯形圖，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，3.4PLC選型,,,,,,,,，,,，,,，,,,,,,,,,,，,,，，,,135參考文獻(xiàn),,,，,,，,,，,,,,,,,，，,，,,，,,,,，，,，，,,，，,,，14致謝，,,，,,，,,,,,,,,,,，,,，,,，,,,,,,,,，,，，,，，,,,14附錄1緒論1.1電鍍生產(chǎn)線簡(jiǎn)介隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電鍍與精飾的技術(shù)，新工藝不斷涌現(xiàn)，電鍍生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)復(fù)雜的工藝生產(chǎn)過程，需要控制電鍍時(shí)間，電鍍電流，電鍍壓，溶液濃度，溫度，相關(guān)的周邊設(shè)備控制及生產(chǎn)過程自動(dòng)化。電鍍行車是現(xiàn)代化工廠中用于物料輸送的重要設(shè)備，傳統(tǒng)的控制方式下，大都采用人工操1作的半自動(dòng)控制方式。在許多場(chǎng)合，為了提高工作效率，往往需要實(shí)現(xiàn)電鍍行車的自動(dòng)化控制。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，可以使行車能夠按照預(yù)定順序和控制要求，自動(dòng)完成一系列的工作。1.2電鍍車間行車專用PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容1.2.1設(shè)備基本情況該電鍍自動(dòng)線是某場(chǎng)電鍍車間為提高功效、促進(jìn)生產(chǎn)自動(dòng)化和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度而提出制造的一臺(tái)專用半自動(dòng)起吊設(shè)備。采用遠(yuǎn)距離控制，起吊重量在500千克以下，起吊物品是待進(jìn)行電鍍及表面處理的各種產(chǎn)品零件。其結(jié)構(gòu)及工藝流程如下圖一所示圖1電鍍自動(dòng)線示意圖電鍍自動(dòng)線機(jī)械機(jī)構(gòu)與普通小型汽車結(jié)構(gòu)類似，由小車、大車和吊物提升機(jī)構(gòu)組成。工作時(shí)，除具有自動(dòng)控制的大車移動(dòng)，（前/后）與小車（提升吊物用）上/下運(yùn)動(dòng)外，還有調(diào)整吊籃位置的小車左右運(yùn)動(dòng)。其工作過程為:在電鍍自動(dòng)線的一側(cè)，工人將加工零件裝入吊籃，并發(fā)出信號(hào)，提示機(jī)構(gòu)便提升并自動(dòng)逐段前進(jìn)，按工藝要求在需要停留的槽位停止，并自動(dòng)下降，停留一定的時(shí)間后自動(dòng)提升，如此完成電鍍工藝規(guī)定的每一道工序，直至自動(dòng)線的末端自動(dòng)返回原位。卸下處理好的零件，重新發(fā)出信號(hào)進(jìn)入下一加工循環(huán)。對(duì)于不同的零件，其鍍層要求和工藝過程是不同的，則自動(dòng)線上鍍槽的數(shù)量也不相同，該控制系統(tǒng)能對(duì)不同工藝過程（如鍍鋅、鍍鉻、鍍鎳鎘）有程序預(yù)選和修改能力。該自動(dòng)線有5個(gè)電鍍槽，各個(gè)電鍍槽，各槽停留時(shí)間有用戶根據(jù)工藝要求進(jìn)行整定。1.2.2拖動(dòng)系統(tǒng)專用行車的小車、大車和升降運(yùn)動(dòng)均采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)（Y802-4，0.75KW、2A、1390r/min、380v）分別拖動(dòng)，并采用一級(jí)機(jī)械減速。1.3電鍍車間行車專用PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求（1） 控制裝置具有程序預(yù)選功能（按電鍍工藝確定需要停留工位），一旦程序選定，除上、下裝卸零件，整個(gè)電鍍工藝應(yīng)能自動(dòng)進(jìn)行。（2） 前后運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)要求準(zhǔn)確停位，前后、左右、升降運(yùn)動(dòng)之間有聯(lián)鎖作用（3） 采用遠(yuǎn)距離控制，整機(jī)電源及各種動(dòng)作要有相應(yīng)指示。（4） 應(yīng)有極限位置保護(hù)和其他必要的電器保護(hù)措施。1.4可編程控制器簡(jiǎn)述PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，它采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)。用可編程程序控制器實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個(gè)變換予以物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。它具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、功能完善、適用性強(qiáng)、易學(xué)易用，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造；體積小，重量輕，功耗低。2控制系統(tǒng)總體方案及系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1電鍍車間專用行車PLC控制技術(shù)系統(tǒng)方案選擇為了實(shí)現(xiàn)不同的槽位的精準(zhǔn)位置停車，設(shè)計(jì)采用自帶剎車的電機(jī)。這即節(jié)省了左右制動(dòng)接觸器，也減少了能耗制動(dòng)的能量，使用接近開關(guān)代替行程開關(guān)。以獲得更多的反應(yīng)時(shí)間，然后在程序中使用一定的延時(shí)，保證行車的精準(zhǔn)位置停車，并且使掛件不會(huì)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的慣性，出現(xiàn)撞擊事故。在平移的過程中上下的電機(jī)采用抱閘制動(dòng)（失電保持性），以防止吊籃因?yàn)樽灾叵禄瑢?dǎo)致事故。2.1.2槽位選擇方案在啟動(dòng)電機(jī)以前要通過旋動(dòng)開關(guān)旋動(dòng)不同的槽位，因設(shè)計(jì)的行車是上料點(diǎn)和下料點(diǎn)分開，故不需要考慮行車在中途返回。通過程序設(shè)計(jì)就可以實(shí)現(xiàn)行車在不同的槽位上停車并進(jìn)行電鍍的設(shè)計(jì)要求。2.1.3信號(hào)檢測(cè)裝置選擇在每一個(gè)槽位之前設(shè)置接近開關(guān)，相對(duì)行程開關(guān)能使停車更精準(zhǔn)，在左右平移上限位置也設(shè)置接近開關(guān)，給行車充分的反應(yīng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)前后限位保護(hù)。每個(gè)槽位電鍍都做了上下限的行程開關(guān)，方便控制電鍍過程的電鍍過程的電機(jī)動(dòng)作。由于上下動(dòng)作的速度較慢，為了減少輸入點(diǎn)和開關(guān)數(shù)量以及成本，沒有添加上下限保護(hù)開關(guān)。2.1.4指示顯示方案在不同的槽位前面設(shè)置到位提示，在原點(diǎn)和下料點(diǎn)處、及電機(jī)前運(yùn)行前進(jìn)行設(shè)置指示燈，以保證控制人員通過指示燈清晰了解行車的運(yùn)行狀況。2.2電鍍車間專用行車PLC控制系統(tǒng)主電路如圖2在控制系統(tǒng)采用兩臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)（Y802-4，0.75KW、2A、1390r/min、380V、），M1用于驅(qū)動(dòng)行車前進(jìn)后退，M2用于控制上升下降，并有接觸器KM1KM2KM3KM4分別控制其正反轉(zhuǎn)。隔離開關(guān)QS作為電源控制，由熔斷器FU1實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，由熱繼電器FR1、FR2實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。去U、W兩相電流，經(jīng)整流濾波后產(chǎn)生36V直流電，為能耗制動(dòng)提供直流電源。

II1.213UlII1.213Ul如圖2電鍍專用行車PLC控制系統(tǒng)2.3保護(hù)方案選擇如圖2,在主電路以及整流濾波電路中裝設(shè)熔斷器保護(hù)，并給每臺(tái)電機(jī)裝設(shè)熱繼電器，防止電機(jī)過載過熱。2.4抗電源的干擾措施（1） 可以使用隔離變壓器來抑制電網(wǎng)中的干擾信號(hào)，為了改善隔離變壓器的干擾效果，應(yīng)注意兩點(diǎn)：第一屏蔽器要良好的接地：第二，次級(jí)連接線應(yīng)用雙絞線，以減少電源線間的干擾。（2） 濾波器有較好的抗電網(wǎng)干擾的作用，但是要選擇好濾波器的頻率范圍常常是困難的，為此，常的辦法是即使用濾波器，同時(shí)也使用隔離變壓器。2.5控制系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)良好的接地可以有效地防止干擾線的誤操作，控制系統(tǒng)的接地一般有圖3種方法。（a）專用接地 （b）共用接地 〈c）共通接地圖3控制系統(tǒng)接地方法

其中圖3(a)為控制器和其他設(shè)備分別接地的方式，這種接地方式最好。一般不能使用圖3(C)所示的共同接地方法。再設(shè)計(jì)接地時(shí)，還需要注意一下兩點(diǎn)；第一，采用共同接地方式，接地電阻應(yīng)小于100:第二，接地線盡量粗，一般用大于兩毫米的接地線3.1控制系統(tǒng)系統(tǒng)SFC圖ISOI十X2E|中—Y0十IS22HY2S23—￡24翌6—ISOI十X2E|中—Y0十IS22HY2S23—￡24翌6—TGDOfY0K14￡27—?T1S29—*￥1S32—*Y1T4￡30—*T2D2S33—*T3□3T2X11SET￡22IS30f--X21I貿(mào)&―?—X0SET90S37—YCY3S34—Y0Y1~|-X133.2I/O分配圖Y3yT~左右限位 X14X15X10X17X20X21 上限位X13X11/X24X7/X23X頃X22X3XI上限位X12X10X6X4X2X05槽4槽 3槽 罪1槽原點(diǎn)3.3梯形圖

能。表1FXCPU-3U系列可編程的總體性能環(huán)境溫度0-55攝氏度環(huán)境濕度3磁~&9做E【不結(jié)霧）抗噪聲干擾用嗅聲仿真器產(chǎn)生電壓為所如噪聲脈沖寬度為1微秒'周期為SO-lOOEz的噪聲，在此噪聲干JtTPLC工作E常耐壓AC1500VImin各端子與接地端之間絕緣電阻5MQ以上接地筍3種接地=不能接地時(shí)，亦可浮空使用壞境禁二腐蝕性氣體，嚴(yán)禁塵埃根據(jù)該專用行車的控制要求，其輸進(jìn)/輸出及控制信號(hào)共有32個(gè)，其輸出信號(hào)20個(gè)，輸出信號(hào)17個(gè)，實(shí)際使用時(shí)，系統(tǒng)的輸入輸出