電鍍自動生產線PLC控制程序設計[畢業(yè)設計論文doc]

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1、.目 錄 1概述21.1電鍍工藝21.2電鍍生產線21.3PLC和電鍍生產32電鍍生產線程序設計32.1輸入設備32.2輸出設備32.3I/O地址分配42.4PLC系統(tǒng)I/O口接線圖52.5狀態(tài)轉移圖112.6PLC控制梯形圖設計142.7PLC梯形圖指令表173操作面板設計圖253.1主控板安裝接線圖253.2控制板安裝接線圖263.3安裝調試273.4設計小結27參考目錄28電鍍自動生產線PLC控制程序設計1、概述1.1 電鍍工藝一件電鍍產品的質量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質好的鍍液添加劑外。如何保證電鍍產品嚴格按照電鍍工藝流程運行和保證產品的電鍍時間則是決定電鍍產品的質量和品質的重要

2、因素。在電鍍生產線上采用自動化控制不但可以使電鍍產品的質量和品質得到保證。有效的減少廢品率。而且還可以提高生產效率和減輕工人的勞動強度。有這非常好的社會和經(jīng)濟效益。本文主要針對自動控制這一點進行設計。在該生產線的控制中,采用了高可靠性,高穩(wěn)定性,編程簡單,易于操作。而且廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)生產線過程控制中的控制器 PLC。設計中實現(xiàn)了電鍍生產線的監(jiān)控系統(tǒng)的單周期運行,連續(xù)運行,和步進運行三種工作方式,在工業(yè)生產中有很重要的應用。它可以給操作工人更多的選擇。同時有利于處理故障,有很強的實用性。最后用MCGS軟件對設計思路進行了組態(tài)仿真,基本實現(xiàn)了電鍍監(jiān)控的全部功能。1.2電鍍生產系電鍍生產作為一種

3、傳統(tǒng)產業(yè)自開始以來,幾十年間有了極大的發(fā)展。從早期的手工作坊式生產發(fā)展到今天的半自動化和全自動化,電鍍工業(yè)的進步是長足的 巨大的,電鍍產品的種類和電鍍工藝的復雜程度也發(fā)生了巨大的變化,大到汽車,飛機小到生活用品金銀首飾,各式各樣的工業(yè)產品是離不開電鍍技術,電鍍技術已發(fā)展成為一個重要的工程領域。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展,電鍍產業(yè)生產控制技術的發(fā)展也是突飛猛進的,幾十年前,電鍍一個工件只需要一個渡槽,用兩支電極通上電就完事,漸漸地人們意識到這樣的鍍法不能適應復雜鍍層的要求,于是就開始生產線,引入一兩臺行車掛上工件,用繼電器控制技術控制行車運動,進而實現(xiàn)不同鍍覆過程的有序進行。按照要求在不同的鍍槽內時間

4、是不同的,鍍覆電流也是有所區(qū)別的,電流的大小事先設定,時間的長短由人為控制。因此這種生產線還是半自動生產線。隨著時間的推移和新技術的發(fā)展,人們漸漸地意識到這種生產線難以提高生產效率,因而在控制上開始考慮生產線的全自動化。控制的手段引入計算機控制,也就是人們所熟知的工業(yè)控制計算機系統(tǒng)PIC,用計算機實現(xiàn)對控制過程的參數(shù)預設,參數(shù)檢測,數(shù)學運算等,在電流控制方面,采用晶閘管變流技術,變頻器,高頻開關電源新技術,使得電流控制能按照生產工藝要求實現(xiàn)精確控制,隨著生產工藝要求的進一步提高和生產過程的實際變化,人們覺得這種工控機有則明顯的弱勢,一方面要求生產工人具有一定的文化知識,要熟悉電腦操作,能是實現(xiàn)

5、電腦維護,另一方面工控機雖然為工業(yè)生產而設計的,但其可靠性和抗干擾能力等措施顯得有些不夠。1.3 PLC和電鍍生產隨著市場上新的數(shù)字技術和數(shù)字設備的發(fā)展,新的工控裝置PLC收到越來越來的青睞,PLC的應用場合從早期的控制到后來的模擬控制等設備的外部控制模塊也有了很大的發(fā)展,出現(xiàn)了很多特殊功能模塊,這極大的豐富了PLC的功能,也極大了拓展了PLC的應用空間。PLC技術引入電鍍產業(yè)以后,電鍍產業(yè)有了較大的發(fā)展,近年來隨著生產的發(fā)展和不同產品工藝的要求,電鍍生產線過程在有些領域顯得相當復雜,有許多線生產線構成一條完整的生產線。這就要求各生產線之間能互聯(lián),應而在有些地方級引入了網(wǎng)絡技術,工業(yè)以太網(wǎng)是網(wǎng)

6、絡技術里比較活躍值得信賴的一種。2.1電鍍生產線基本情況如圖2-1 所示,在電鍍生產線一側原位將待加工的零件裝入吊籃,發(fā)出信號,專用行車便提升前進,到規(guī)定槽位自動下降,并停留一段時間各槽停留時間預先按工藝設定后提升,行至下一個電鍍槽,完成電鍍工藝規(guī)定的每一道工序后,自動返回原位,卸下電鍍好的工件重新裝料。進入下一個電鍍環(huán)節(jié)。M1M2吊籃5#槽4#槽1#槽2#槽3#槽SQ0SQ7SQ8SQ9SQ5SQ4SQ3SQ2SQ1SQ6圖2-1 電鍍自動生產線示意圖原位2.2 電鍍生產線控制要求（1） 拖動情況電鍍行車采用兩臺異步電動機分別控制行車的升降和進退。采用機械減速裝置。電動機數(shù)據(jù)：型號Y802-

7、4 PN=0.75KW IN=2A n=1390r/min UN=380V 拖動控制要求1、電鍍生產工藝應能實現(xiàn)以下4種操作方式： 單周期：起動后,完成一次電鍍工作回到原位停止,等待。 連續(xù)循環(huán)：起動后,完成一次電鍍工作回到原位再連續(xù)工作。 單步操作：沒按一次按鈕,執(zhí)行一個動作。 手動操作：用上升、下降、前進、后退四個按鈕手動操作電鍍生產線的上升、下降、前進和后退。2、前后運行和升降運行應能準確停位,前后、升降運行之間有互鎖作用。3、該裝置采用原距離操作臺控制行車運動,要求有暫停功能。4、行車運行采用行車開關控制,并要求在1#和5#槽位有過限保護。5、主電路應有短路和過載保護。行車升降電動機采

8、用單項電磁閥制動,升降電動機和單項電磁閥并相接線。不需要單獨控制。由于每個槽位之間的跨度較小。行車在前后運行停車時要采用能耗制動。以保證能準確停位。進退電機的制動時間時2秒。1#到5#槽的停留時間分別是11s 12s 13s 14s 15s 原位裝卸時間是為10秒。6、對于不同的鍍件工藝不同,要求對電鍍槽位有選擇功能。7、用信號燈顯示電鍍吊籃所在槽位和上下限位。3.1主電路設計3.2主電路分析：電源開關QS為普通閘刀開關或組合開關,用熔斷器FU作短路保護,兩臺電動機均采用熱繼電器FR作為過載保護,正反轉接觸器KM1KM4控制。進退電機M1的能耗制動電源由控制變壓器TC降壓后整流,由接觸器KM5

9、接到電動機的繞組上。2.4控制電路設計：1、 確定輸入設備過限保護 SQ7 原位 SQ0槽位選擇S1 1#槽行程開關SQ1槽位選擇S2 1#槽行程開關SQ2槽位選擇S3 1#槽行程開關SQ3槽位選擇S4 1#槽行程開關SQ4槽位選擇S5 1#槽行程開關SQ5過限保護 SQ6 上限位 SQ8 下限位 SQ9 手動 單步 連續(xù) 單周停止 前進 后退 上升起動下降暫停2、 確定輸出設備指示燈 Y0 Y7 M1電機正反轉 Y10 Y11 M2電機正反轉 Y12 Y13 能耗制動Y14分配I/O點:輸入輸出輸入設備及符號PLC輸入點輸出設備及符號PLC輸出點過限保護SQ7X0指示燈0Y0原位 SQ0指示

10、燈1Y11# SQ1 S1X1指示燈2Y22# SQ2 S2X2指示燈3Y33# SQ3 S3X3指示燈4Y44# SQ4 S4X4指示燈5Y55# SQ5 S5X5指示燈6Y6過限保護 SQ6指示燈7Y7上限位 SQ8X6下限位 SQ9X7手動X10前進Y10單步X11后退Y11連續(xù)X12上升Y12單周下降Y13停止 SB0X13制動Y14前進 SB1X14后退 SB2X15上升起動SB3X16下降暫停SB4X17X0X1X2X3X4X5X6X10X11X12X7X13X14X15X16X17COMSASB0SB1SB2SQ7SB3SB4SQ0SQ1SQ5SQ4SQ3SQ2SQ6SQ8SQ9

11、過限保護3#4#2#1#手動下限位上限位過限保護5#4#前進停止單周連續(xù)單步后退上升起動下降暫停S1S3S2S4S5圖2-4 PLC接線圖Y0Y1Y5Y2Y3Y7Y4Y6Y10Y11Y12Y13Y14COM2MCOM3COM4COM10電源指示KM2KM1KM2KM1KM4KM3KM3KM4220 VHL0HL1HL2HL3HL4HL5HL6HL7QS（1） PLC輸入接線的設計1、在電鍍行車中,為了防止行車在到達原位和末端時由于限位開關損壞而越過工作區(qū),設置了過限保護SQ6和SQ7。它們分別與原位和5#槽位的限位開關SQ0、SQ5并聯(lián),這樣可以節(jié)省輸入點數(shù)。根據(jù)要求對電鍍槽有槽位選擇功能,只

12、需要使用5個槽位選擇開關S1S5,分別和SQ1SQ5串聯(lián)即可達到槽位選擇的目的。而不必占用輸入點。2、行車控制有4個操作方式,用了三個輸入點,其中單周期控制方式,不用輸入點,可以簡化梯形圖和減少輸入點數(shù)。3、手動操作采用單獨的控制按鈕。停止、前進、后退、上升、下降分別對應輸入點X13X17。2輸出控制接線的設計 Y0Y7 用于顯示吊籃所在位置和上下限。 Y10Y13用于進退電機和升降電機的控制和保護。X0X0M8040Y0SETS0X16X7S0X 6Y12S20X16S21X6X5X5PLSM1PLSM2X1M3M1M2M3Y10X2X3X4X5S23X0Y11S22M3X0Y13X7X7S

13、24T0 K100T1 K110T2 K120T3 K130T4 K140T5 K150T0T1T2T3T4T5T0X12X12狀態(tài)轉移圖X0X1X2X3X4X0X5梯形圖控制電路分析：指令表：控制程序分析1自動控制程序設計 自動控制程序包括單周,連續(xù),單步3種控制方式。其中單周為最基本的控制方式。連續(xù)控制方式的程序設計,如圖單周控制方式設計:單周控制方式,即為從裝料到各槽位電鍍結束后退回原位,完成一個工作循環(huán)過程,當?shù)趸@在原位時,原位X0及下限位開關X7動作,信號燈Y0亮,狀態(tài)器S0置位,等待起動命令。按下起動按鈕X16、S20置位,Y12得電,吊籃上升,當上升碰到上限位開關X6時,電路經(jīng)X

14、5常閉接點使S21,Y12得電行車前進行至1號槽X1動作,M2產生一個脈沖使S23置位,Y13得電吊籃下降。同時Y10失電,在公共程序中Y10下降沿接點閉合使Y14閉合得電,對進退電機M進行能耗制動2秒鐘。下降到下限位開關X7,S23置位,由于這時在1號槽位,X1接點接通定時器T1,在1#槽位停留T1對應的設定時間,停留時間到時,T1接點閉合,返回到S20,Y12得電上升。需要特別注意的的是,此時行車在1#位,X1處于動作狀態(tài),所以當上升到達上限為時,X6動作后S20置位,應該Y10 得電,但由于X10接點閉合,使得M2產生一個脈沖跳過S21到S23又下降了,結果造成反復上升下降的死循環(huán)現(xiàn)象。

15、這種現(xiàn)象一般不通過實驗裝置運行驗證,時很難發(fā)現(xiàn)的。這里采用PLSM1指令,其作用是當S21置位時,M1常閉接點斷開一個掃描周期,使M2的脈沖不起作用,從而防止了直接跳過S21的現(xiàn)象。電鍍結束后,在5 #槽位上升到上限位X6時,由于X5接點已經(jīng)閉合,使S22置位,Y11得電行車后退,當退到原位時,X0動作,S23置位下降,到下限位X7動作,S24置位。T0得電延時后,經(jīng)X12 常閉接點返回到S0。全部過程結束,完成一次電鍍過程。2連續(xù)控制方式設計連續(xù)控制方式就是反復執(zhí)行單周控制方式,如果不按停止按鈕就一直運行下去。將選擇開關SA打到連續(xù)位置,X12輸入接點閉合,當行車完成一次,電鍍過程返回原位時

16、。T0延時后,經(jīng)X12常開接點返回到S20,進入下一步電鍍過程。3公共程序設計公共程序是指不受跳轉CJ控制的程序,其中ZRST用于步進指令狀態(tài)器S的全部復位。已達到停止的目的,ALT用于暫停,按下暫停按鈕X17 M8034=1。停止輸出,全部Y失電。再按下按鈕X17 M8034=0 全部僅恢復原來的輸出狀態(tài)。MOV用于位置信號燈的顯示。Y14用于進退電機停止時的能耗制動控制。3手動控制方式手動控制方式如圖 分別用四個點 動按鈕控制兩臺電機的升降和 進退 其中進退的能耗制動仍由公共程序的Y14制動電路控制。將選擇開關SA打到手動位置,X10控制跳轉指令CJ 將單周 連續(xù)控制跳過去 執(zhí)行手動程序。

17、在手動程序中,應考慮各種動作之間的互鎖和運行條件,如必須在上限位時 才能前進后退,進退到兩端必須停止,上升到上限位停止,下降到下限位停止。4單步控制方式設計單步控制方式 就是按一次起動按鈕,行車每次只完成一個規(guī)定動作,例如按起動按鈕吊籃上升,當?shù)竭_上限位時并不前進,只有再按一次起動按鈕,才前進。單步操作方式開關打在單步位置時,X11接點閉合,M8040線圈得電,禁止狀態(tài)轉移。如電鍍行車在原位時,狀態(tài)器S0置位,按下起動按鈕X16 S20 置位 Y12得電 吊籃上升,當?shù)竭_上限位時,X6動作 滿足轉移條件,但由于M8040 線圈得電。禁止狀態(tài)轉移。S20仍置位 這時為了防止Y12得電吊籃繼續(xù)上升

18、,要由X6常閉觸點將其斷開,其他狀態(tài)器S的輸出線圈也應該如此。在S21狀態(tài)步中,當Y10得電前進到位時,防止死循環(huán)和單步控制要求,在電路中增加M3線圈回路。操作面板設計圖操作面板圖如圖所示,其用于對自動生產線遠距離控制操作。在操作面板上安裝9各信號燈用于電鍍行車在1#5#槽位和原位的顯示,以及上限下限的顯示。PLC電源開關和電源信號燈接在一起,按下電源開關時,電源信號燈亮。操作方式采用選擇開關,在手動方式下。使用停止、前進、后退、上升、下降5個按鈕、在其他控制使用啟動和暫停按鈕與上升和下降公用和停止按鈕。槽位選擇開關S1S5用于槽位選擇。停止下降上升電源前進后退起動暫停槽位選擇S1S5S4S3

19、S2手動連續(xù)單步單周下限上限5#槽4#槽3#槽2#槽1#槽原位設計小結：電鍍生產線按照確定PLC輸入、輸出設備；分配I/O地址；畫出PLC系統(tǒng)接線圖；設計出狀態(tài)轉移圖；再寫出PLC梯形圖,指令表的順序設計的。在寫論文之前查了大量的資料。程序設計基本包括了我們所學的內容,里面有順序結構,循環(huán)結構,判斷結構的綜合應用,有自動程序,單周程序,單步程序,手動程序,程序當中也應用很多特殊指令。參考目錄：1機床電氣及可編程程序控制器 高等教育出版社 郁漢琪2三菱FX2N系列PLC應用技術 機械出版社 劉建華3 現(xiàn)代電鍍手冊 工業(yè)出版社 劉仁志4 現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術 北京航空航天大學出版社 王永華

20、結束語畢業(yè)設計是大學階段最后一次綜合性設計,是大學三年所學知識的綜合體現(xiàn),是應用所學基礎理論、專業(yè)知識和技能分析和解決生產實際問題的綜合性訓練。畢業(yè)設計是學生畢業(yè)前進行的全面綜合訓練,是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識與技能解決實際問題的教學環(huán)節(jié),是學生在校獲得的最后訓練機會,也是對學生在校期間所獲得知識的檢驗。希望通過最終的畢業(yè)設計,能更加鞏固、擴大和強化自己所學的理論知識和技能。提高自己畢業(yè)設計制圖、編寫技術說明書的能力,學會正確使用技術資料,標準手冊和工具書,并在設計中進一步提高說明書的理論聯(lián)系實際、嚴肅、認真的工作作風,為即將走上工作崗位所從事的技術打下一個良好的基礎。這次設計的題目是PLC在電鍍生產線上的應用設計。并繪制電鍍工藝流程圖、自動工作狀態(tài)圖電鍍生產線PLC梯形圖。在這次設計中,我明確設計目的、并決定好好把握和利用這次踏上工作崗位前的最后一次演習機會,通過幾個月來的仔細查資料,精心設計,努力工作,終于完成了這次設計任務,但由于水平和時間有限,設計錯誤難免,希望老師批評指正,從而得到不斷的提高。特別感謝陳群老師在論文設計的付出的大量時間。14 / 14