基于PLC的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計

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1、 畢業(yè)項目 二〇一三 年 五 月 二十 日 項目類別： 畢業(yè)設(shè)計 項目名稱： 基于PLC的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計 院 系 ： 機(jī)電工程系 專 業(yè) ： 機(jī)電一體化技術(shù) 姓 名 ： 學(xué) 號 ：

2、 班 級 ： 指導(dǎo)教師： 誠 信 聲 明 本人鄭重聲明： 所呈交的畢業(yè)項目報告/論文《基于PLC的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計》是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立研究、寫作的成果。論文中所引用是他人的無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中以明確方式標(biāo)明。 本聲明的法律結(jié)果由本人獨(dú)自承擔(dān)。 作者簽名：

3、 年 月 日 2013屆畢業(yè)項目 摘 要：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電鍍與精飾的新技術(shù)，新工藝不斷涌現(xiàn)。電鍍生產(chǎn)線實現(xiàn)的是一個復(fù)雜的工藝生產(chǎn)過程，需要控制電鍍時間，電鍍電流，電壓，溶液濃度，溫度，相關(guān)的周邊設(shè)備控制及生產(chǎn)過程自動化。電動行車是現(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

4、，大都采用人工操縱的半自動控制方式。在許多場合，為了提高工作效率、促進(jìn)生產(chǎn)自動化和減輕勞動效率，往往需要實現(xiàn)電動行車的自動化控制。實現(xiàn)自動化控制，可以使行車能夠按照預(yù)定順序和控制要求，自動完成一系列的工作[1]。 關(guān)鍵詞：PLC可編程控制器；電鍍生產(chǎn)線；梯形圖 目 錄 1 緒論 1 1.1電鍍生產(chǎn)線現(xiàn)狀介紹 1 1.1.1電鍍生產(chǎn)線存在的問題 1 1.1.2電鍍行業(yè)的規(guī)模 1 1.1.3電鍍生產(chǎn)產(chǎn)生的污染物 2 1.2 PLC的介紹 2 1.2.1 PLC產(chǎn)生和定義 2 1.2.2 PLC的基本組成 3 1.2.3 PLC的基

5、本工作原理 3 2電鍍車間行車概述 4 2.1電鍍行車的基本組成結(jié)構(gòu) 4 2.2電鍍行車的加工工藝要求 4 2.3電鍍行車的工作過程 5 2.4電鍍行車的運(yùn)行流程框圖 5 3電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計 6 3.1系統(tǒng)保護(hù)的設(shè)計 6 3.2工作方式的設(shè)計 6 3.3信號顯示及報警的設(shè)計 6 3.4行車準(zhǔn)確定位的設(shè)計 7 3.5行車控制流程的設(shè)計 7 3.5.1行車自動控制 7 3.5.2行車手動控制 9 3.6電鍍行車控制系統(tǒng)主電路設(shè)計 10 4控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 12 4.1PLC選型 12 4.2I/O地址對照表 12 4.3PLC外部接線圖 13 4.4PL

6、C梯形圖 15 4.5軟件仿真 15 結(jié)論 20 參考文獻(xiàn) 21 致 謝 22 附錄A 自動程序的梯形圖 23 29 基于PLC的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計 1 緒論 1.1電鍍生產(chǎn)線現(xiàn)狀介紹 1.1.1電鍍生產(chǎn)線存在的問題 電鍍自動線是大規(guī)模生產(chǎn)和增加品種的必然產(chǎn)物,它對改進(jìn)我國電鍍工業(yè)的落后的面貌起著舉足輕重的作用。 然而在現(xiàn)階段我國的電鍍生產(chǎn)線上，在電鍍車間的生產(chǎn)中依然存在著很大的工藝問題。傳統(tǒng)的小型電鍍車間生產(chǎn)線較長，設(shè)備分散，前后聯(lián)鎖，邏輯關(guān)系復(fù)雜。采用傳統(tǒng)的繼電器控制，電氣控制設(shè)備大量使用機(jī)電式有觸點(diǎn)電器。觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換頻繁，觸點(diǎn)競爭機(jī)會和故障可能性大，可靠性低

7、，維護(hù)量大。電鍍生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，是一個高溫、多塵埃、易著火的一級防火單位，觸點(diǎn)因接觸不良而產(chǎn)生的火花和高溫度都是產(chǎn)生火災(zāi)苗子的安全隱患。所以對新設(shè)備的引入的需求是改良電鍍車間的生產(chǎn)狀況的必要之舉。 現(xiàn)階段我國的電鍍生產(chǎn)線，主要應(yīng)該考慮行車運(yùn)行平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，設(shè)備耐用，生產(chǎn)效率高，確保電鍍質(zhì)量高，質(zhì)量好?，F(xiàn)在有些企業(yè)在設(shè)計電鍍自動線時，要求一條自動線有多種功能，例如既能鍍鐵零件，還能鍍鋅壓鑄件；既能鍍裝飾鉻鍍層，又能仿鍍金和仿銅鍍層。其實，有些槽子排在內(nèi)線基本上不用，行車在這些不用的槽子上面走來走去，既降低生產(chǎn)效率，又影響產(chǎn)品質(zhì)量。有些電鍍線中安排了許多清洗槽和輔助槽；有些輔助槽過寬，使

8、一條電鍍線排得很長，同樣會降低生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量?？傊?，我國的電鍍生產(chǎn)線要向國際上最先進(jìn)的方向發(fā)展，但現(xiàn)階段應(yīng)在講究實用、實效的基礎(chǔ)上求先進(jìn)，循序漸進(jìn)，逐步提高我國電鍍生產(chǎn)的先進(jìn)水平。 1.1.2電鍍行業(yè)的規(guī)模 （1）電鍍企業(yè)的行業(yè)分布：電鍍企業(yè)30％分布在機(jī)械制造業(yè)，20％分布在輕工業(yè)、20％分布在電子工業(yè)，其他分布在航天、航空及儀器儀表等行業(yè)。 （2）電鍍企業(yè)地域分布：從地域分布情況來看，電鍍企業(yè)主要集中在全國各大中工業(yè)城市及其周圍農(nóng)村地區(qū)。經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，制造業(yè)越興旺的地區(qū)，電鍍企業(yè)越多。 （3）電鍍行業(yè)的鍍種規(guī)模：從鍍種所占比例看，鍍鋅占4550%，鍍銅、鍍鎳、鍍鉻占30%，轉(zhuǎn)化

9、膜占15%，電子產(chǎn)品鍍鉛、錫、金約占5%。 （4）電鍍行業(yè)的化工料消耗規(guī)模：全國電鍍工業(yè)生產(chǎn)每年消耗銅、鋅、鎳等金屬在7萬噸以上，年消耗氰化鈉2萬噸以上，消耗鉻酸酐3.5萬噸以上，消耗酸、堿等化工原料40萬噸以上。 （5）電鍍行業(yè)的影響：綜上所述，電鍍行業(yè)受到工業(yè)生產(chǎn)大量需求的推動，已形成了一個龐大的產(chǎn)業(yè)，這個產(chǎn)業(yè)包括屬于大生產(chǎn)的專業(yè)電鍍廠或公司，而更多的是附屬于大生產(chǎn)的電鍍車間和工段。目前，電鍍已成為不可缺少的生產(chǎn)工藝和表面工程科學(xué)的一個重要分支，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的經(jīng)濟(jì)地位。 1.1.3電鍍生產(chǎn)產(chǎn)生的污染物 （1）電鍍生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污染物鍍件進(jìn)入工藝溶液進(jìn)行表面處理或電鍍，這些溶

10、液附著在鍍件表面，隨鍍件帶入清洗水中。 （2）工藝溶液還有可能灑落到地面；或被電極反應(yīng)產(chǎn)生的氣體形成“氣霧”帶出，進(jìn)入排風(fēng)系統(tǒng)；或在鍍液過濾時遺留在濾芯上；或由于鍍槽、管道破損泄漏鍍液。 （3）鍍液失效廢棄。 （4）生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的清洗水、灑落液，以及氣霧中的酸、堿、氰化物、重金屬物質(zhì)等。 1.2 PLC的介紹 1.2.1 PLC產(chǎn)生和定義 1968年由美國通用汽車公司（GE）提出，1969年有美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制成功，有邏輯運(yùn)算、定時、計算功能稱為PLC（programmable logic controller）。 80年代，由于計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC采用通用微

11、處理器為核心，功能擴(kuò)展到各種算術(shù)運(yùn)算，PLC運(yùn)算過程控制并可與上位機(jī)通訊、實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。被稱為PC（programmable controller）即可編程控制器。國際電工委員會（IEC）1987年頒布的可編程邏輯控制器的定義如下： “可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，是帶有存儲器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲和執(zhí)行命令，進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計[2]。 1.2.

12、2 PLC的基本組成 目前，可編程控制器的產(chǎn)品很多，不同的廠家生產(chǎn)的PLC以及同一家生產(chǎn)的不同型號的PLC其結(jié)構(gòu)個不相同，但就其工作原理而言，是大致相同的。它們都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)，其功能的實現(xiàn)不僅基于硬件的作用，而更靠軟件的支持。PLC的主機(jī)由微處理器（CPU）、存儲器（EPROM、ROM）、輸入/輸出模塊、外設(shè)I/O接口、通信接口及電源組成。下面分別介紹PLC各組成部分及作用[3]。 編程器 輸出電路 輸 入 電 路 中央處理器（CPU） 系統(tǒng)程序存儲器 用戶程序存儲器 電源 圖1.2.2 PLC硬件結(jié)構(gòu)組成框圖 1.2.3

13、 PLC的基本工作原理 PLC運(yùn)行程序的方式與微型機(jī)算計相比有較大的不同，微型計算機(jī)運(yùn)行程序時，一旦執(zhí)行到END指令，程序運(yùn)行結(jié)束。而PLC從0000存儲地址所存放的第一條擁護(hù)指令開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲地址好遞增的方向順序執(zhí)行擁護(hù)程序，直到END指令結(jié)束。然后再從頭開始，并周而復(fù)始的重復(fù)，直至到停機(jī)或運(yùn)行（RUN）切換到停止（STOP）工作狀態(tài)。我們把PLC這種執(zhí)行程序的方式成為掃描工作方式。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期。另外，PLC對輸出，輸出信號的處理與微型機(jī)算機(jī)不同 。微型機(jī)算機(jī)對輸出、輸出信號實時處理。而PLC對輸出、輸出信號是集中批處理。PLC掃描工作方式分為三

14、個階段：輸出采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新[4]。 2電鍍車間行車概述 2.1電鍍行車的基本組成結(jié)構(gòu) 電鍍生產(chǎn)線按照其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計有兩臺行車、三臺行車和四臺行車工作，每臺行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行。本設(shè)計采用兩臺行車，一臺控制系統(tǒng)的前進(jìn)和后退，一臺控制系統(tǒng)的升、降，從而完成整體系統(tǒng)的傳動。電鍍專用行車設(shè)備是采用遠(yuǎn)距離控制，起吊重量是500kg以下（含電鍍裝具和電鍍件），生產(chǎn)效率高，勞動強(qiáng)度低的專用自動化起吊設(shè)備。本電鍍生產(chǎn)線電鍍行車的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖中有三個基本的槽位，分別是：清水槽、回收液槽和電鍍槽，工件由裝有可升降吊鉤的行車帶動，經(jīng)過電鍍、鍍液回收、清洗

15、等工序，完成電鍍?nèi)^程[5]。 SQ10 SQ11 SQ2 SQ12 SQ9 SQ6 SQ3 SQ5 SQ8 SQ1 15S 20S 260S 25S 26S 鍍槽 SQ7 30S 回收液槽 SQ4 清洗槽 原位 2-1 電鍍工藝結(jié)構(gòu)圖 2.2電鍍行車的加工工藝要求 為了使工件完美電鍍必須按要求進(jìn)行電鍍，即工件放入每個槽的時間要按要求定制。工件在吊籃里，通過設(shè)定好的程序運(yùn)行。整個過程通過吊籃和行車的運(yùn)行完成電鍍。工件放入鍍槽中，電鍍260s后提起，停放26s，讓鍍液從工件上流回鍍槽中，然后放入回收液中浸30s，提起后停25s，接著放入清水槽

16、中清洗20s。最后提起停15s后，行車返回原位，一個工件的電鍍過程結(jié)束。實際生產(chǎn)中根據(jù)加工工藝的不同三槽的定時時間也有所改變。如果在中途斷電，工件將報廢無需在進(jìn)行下面的工序，所以可以通過手動操作返回，取下報廢物品。 2.3電鍍行車的工作過程 1.在電鍍生產(chǎn)線一側(cè)，工人將待加工的零件裝入吊籃，發(fā)出開始信號后，行車自動上升，并按設(shè)計好的程序逐段進(jìn)行，根據(jù)工藝要求在相應(yīng)槽位停止。 2.行車行進(jìn)中被某個槽位接近開關(guān)感應(yīng)到后，自動下降，停留規(guī)定的時間（各槽位停留的時間根據(jù)工藝要求預(yù)先設(shè)定），再自動上升并在槽位上方停留一段時間保證鍍槽溶液完全流回鍍槽。 3.如此完成電鍍工藝規(guī)定的各道工藝，直至生產(chǎn)

17、線的末端。然后，自動返回原位，由工人卸下處理好的零件。 2.4電鍍行車的系統(tǒng)框圖 本電鍍生產(chǎn)線有手動控制和PLC自動控制二種控制方式，手動控制主要是由于自動控制出現(xiàn)故障行車無法運(yùn)行而采用的控制方式。手動控制和自動控制行車運(yùn)行工作都有相應(yīng)的指示燈顯示，在自動控制方式下設(shè)有蜂鳴器報警顯示。其行車的系統(tǒng)框圖如圖2-4所示。 吊 籃 上 升 下 降 行 車 前 進(jìn) 后 退 S7-200PLC 自動控制系統(tǒng) 電源 手 動 控 制 系 統(tǒng) 運(yùn)行顯示 蜂鳴器報警 圖2-4電鍍行車系統(tǒng)框圖

18、 3電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計 3.1系統(tǒng)保護(hù)的設(shè)計 由于電鍍生產(chǎn)線屬于中型的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)的設(shè)備的造價較高，生產(chǎn)的時候設(shè)備的功率較大，耗電量較大，故而其安全性必須得到考慮，以保證操作人員以及生產(chǎn)設(shè)備的安全，降低危險系數(shù)，系統(tǒng)都必須有相應(yīng)的保護(hù)措施。 （1）電機(jī)的保護(hù)：采用熱繼電器用于電動機(jī)的過載、缺相以及電流不平衡的保護(hù)。 （2）手動控制電機(jī)M1、M2的正反轉(zhuǎn)，正反轉(zhuǎn)接觸器線圈之路分別串聯(lián)了對方的常閉觸點(diǎn)，在這種線路中，任何一個接觸器接通的條件是另一個接觸器必須處于斷電釋放狀態(tài)，采用互鎖保護(hù)電路。 （3）系統(tǒng)設(shè)置急停按鈕保證出現(xiàn)故障時能夠及時斷電，或由于某種原因使控制電機(jī)正反

19、轉(zhuǎn)的接觸器同時運(yùn)行時則系統(tǒng)斷電并報警。 3.2工作方式的設(shè)計 為了適應(yīng)電鍍行車控制系統(tǒng)的調(diào)試、檢查、防止因某些原因?qū)е伦詣涌刂剖ъ`所以使用手動工作方式控制電鍍行車，手動控制電路圖如圖4-2-2所示。同時為了操作方便、行車自動運(yùn)行，還使用自動工作方式控制電鍍行車。綜上，使用旋轉(zhuǎn)開關(guān)對上述二種工作方式自由選擇，同時也避免了在同一時間內(nèi)電鍍行車按兩種工作方式運(yùn)行。當(dāng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)選到SA1時為手動控制，選到SA2時為自動控制。 3.3信號顯示及報警的設(shè)計 （1）信號顯示：因為采用遠(yuǎn)距離控制，為了保證操作人員清晰的了解行車的運(yùn)行狀況使用指示燈就顯得很有必要了。信號顯示設(shè)計內(nèi)容為在任何工作方式下，信號

20、顯示系統(tǒng)都能顯示電鍍行車的全過程。包括旋轉(zhuǎn)開關(guān)的手動和自動工作方式顯示、系統(tǒng)的運(yùn)行和停止顯示、行車的前進(jìn)和后退顯示、吊籃的上升和下降顯示。 （2）報警：電鍍行車生產(chǎn)線雖然經(jīng)過嚴(yán)密的檢測和設(shè)計，也難免出現(xiàn)意想不到的故障，發(fā)生故障時需要及時地報警，以提醒操作人員故障的發(fā)生。由于電鍍車間生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，機(jī)械運(yùn)動部件的聲音嘈雜，又是采用遠(yuǎn)距離自動操作，所以報警裝置要有足夠的功率以達(dá)到警鈴的目的?？紤]以上因素，選用BJ－2型報警器，這是一種高響亮度報警器，接上電源即可發(fā)出聲級大于120dB的報警聲。行車在原位時或按下急停按鈕斷電時蜂鳴器會報警。 3.4行車準(zhǔn)確定位的設(shè)計 為了精確的對吊籃的上下限運(yùn)動

21、進(jìn)行定位，采用行程開關(guān)對其進(jìn)行定位。同時為了防止行車的前進(jìn)后退受慣性影響不能準(zhǔn)確定位，所以采用接近開關(guān)對行車感應(yīng)并定位。選用的開關(guān)在現(xiàn)場進(jìn)行安裝，根據(jù)系統(tǒng)的整體情況進(jìn)行定位調(diào)試。在選型和安裝硬件以及編程時應(yīng)考慮抗干擾性能。選用的開關(guān)由于要進(jìn)行反復(fù)的使用和承受高強(qiáng)度的負(fù)荷，選用開關(guān)時還要考慮其耐磨損性。 3.5行車控制流程的設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求其電鍍行車專用電氣流程圖如圖3-5所示 下降 故障顯示 故障報警 運(yùn)行 顯示 運(yùn)行 顯示 上升 后退 前進(jìn) 吊籃 行車 功能 預(yù)選 停車 開車 手動 自動 圖3-5電鍍專用行車電氣系統(tǒng)控制框圖 當(dāng)電鍍生產(chǎn)線

22、自動控制時除人工裝卸工件外，要求整個生產(chǎn)過程能自動進(jìn)行，同時還要求行車和吊鉤的正反向運(yùn)動均能實現(xiàn)電動控制，以便對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修。 3.5.1行車自動控制 電鍍生產(chǎn)線的自動工作狀態(tài)流程圖如圖3.5.1。 M0.0 M0.1 M0.2 M0.3 M0.4 M0.5 M0.6 M0.7 M1.0 M1.1 原位指示 吊鉤升 行車進(jìn) 吊鉤降 電鍍 吊鉤升 滴液 行車退 吊鉤降 浸回收液 M1.2 M1.3 M1.4 M1.5 M1.6 M1.7 M2.0 M2.1 M2.2 M2.3 吊鉤升 滴液 行車退 吊鉤降 洗清

23、水 吊鉤升 滴液 行車退 吊鉤降 復(fù)位 啟動SA2 定位SQ12 上限SQ2 下限SQ11 T37 上限SQ10 T38 定位SQ9 下限SQ8 T39 下限SQ1 定位SQ3 T42 上限SQ4 T41 下限SQ5 定位SQ6 T40 上限SQ7 圖3.5.1自動工作狀態(tài)流程圖 行車自動工作控制過程如下：行車在原位，吊鉤下降到最下方，限位開關(guān)SQ1被壓下，操作人員將要電鍍的工件放在掛具上，即可開始電鍍工作。 （1）吊鉤上升 按下啟動按鈕SB1，吊鉤上升，當(dāng)碰到上限開關(guān)SQ2后，吊鉤上升停止。 （2）行車前進(jìn) 在吊鉤停止的同時

24、，接觸器KM3接通，行車前進(jìn)。 （3） 吊鉤下降 行車前進(jìn)至接近開關(guān)SQ12感應(yīng)到，行車停止前進(jìn)；同時接觸器KM2接通，吊鉤下降。 （4）定時電鍍 吊鉤下降至下限位開關(guān)SQ11時，吊鉤停止下降。同時T37開始計時，定時電鍍260s。 （5）吊鉤上升 T37定時到，使接觸器KM1接通，吊鉤上升。 （6）定時滴液 吊鉤上升至壓下上限開關(guān)SQ10時，吊鉤停止上升，同時T38開始計時，工件停留26s滴液。 （7）行車后退 T38定時到，使接觸器KM4接通，行車后退。轉(zhuǎn)入下道工序。后面各工序的動作過程，以此類推。最后行車退到原位上方，吊鉤下放，機(jī)構(gòu)回到原位。如果再按下啟動按鈕SB

25、1，則開始下一個工作循環(huán)。 3.5.2行車手動控制 L2 L1 SB4 HL9 手動后退 手動上升 手動下降 HL6 HL4 KM2 KM1 SQ1 SB3 SB5 HL3 KM1 KM2 SQ4 SQ7 SQ10 SB4 SB5 KM4 SQ3 SB3 SB4 KM4 SB5 KM1 SB3 KM2 SB2 XA1 FU 圖3-5-2手動控制電路 在自動化普及的今天，手動一般只是在自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障時用來臨時操作?？紴V到要排除故障，用于自動運(yùn)行plc就要停止，所以本設(shè)計的手動程序就用外部控制電路來完成。由于是取

26、下報廢物料所以沒有手動控制行車前進(jìn)操作。 手動控制電路圖如圖4-2-2所示 操作：當(dāng)出現(xiàn)故障時轉(zhuǎn)換開關(guān)選到手動開關(guān)XA1、按下下降按鈕SB4，KM2線圈得電主觸頭閉合，常開觸點(diǎn)閉合自鎖，行車下降同時指示燈HL4亮，當(dāng)壓下行程開關(guān)SQ1時斷電吊籃停止下降。 按下上升按鈕SB3，KM1線圈得電主觸頭閉合，常開觸點(diǎn)閉合自鎖，行車上升同時指示燈HL3亮，當(dāng)?shù)趸@上升壓下上限行程開關(guān)SQ10、SQ7或SQ4時斷電吊籃停止上升； 按下后退按鈕SB5，KM4線圈得電主觸頭閉合，常開觸點(diǎn)閉合自鎖，行車后退同時指示燈HL6亮，當(dāng)行車后退壓下行程開關(guān)SQ3時斷電行車停止后退。 SB3、SB4和SB5，KM

27、1和KM2常閉觸點(diǎn)交叉聯(lián)結(jié)以達(dá)到按鈕互鎖和觸點(diǎn)互鎖從而保護(hù)電氣設(shè)備。 3.6電鍍行車控制系統(tǒng)主電路設(shè)計 （1）主電路采用的是380V三相交流電源為電路供電。 （2）在主回路中交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4分別控制電動機(jī)M1（起吊），M2（橫行）的正反轉(zhuǎn)功能。 （3）由于電動機(jī)M1、M2工作時間較長電流量較大，功率的消耗較大所以需要進(jìn)行過載保護(hù)，分別由熱繼電器FR1、FR2實現(xiàn)過載保護(hù)。 （4）選擇自動開關(guān)QF為總電源的開關(guān)，既可以完成主回路的短路保護(hù)，又起到隔離三相交流電源的作用，使用和維護(hù)維修更便捷 （5）由FU1、FU2分別實現(xiàn)各個負(fù)載回路的短路保護(hù)電路作用[6]

28、。 所用元器件清單如表3-6所示[7] 序號 代號 名稱 數(shù)量 規(guī)格型號 備注 1 HL1～HL6 指示燈 8 AD16－22G LED顯示220V AC 2 KM1～KM4 交流接觸器 4 CJ10－5/3－380V 線圈電壓380V AC 3 XA1～XA2 轉(zhuǎn)換開關(guān) 1 HZ10-10P3 手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān) 4 SB1，SB2 啟動、停止按鈕 2 LAY—37D2 綠色、紅色 5 SB3～SB5 手動按鈕 3 LAY—37D2 黑色 6 SQ1～SQ2 SQ4～SQ5 SQ7～SQ8 SQ10～SQ11

29、 行程開關(guān) 8 LXW5/L 大電流型開關(guān)適用于交流50Hz 7 FU1～FU2 熔斷器 2 RC1A－10 支路插入式熔斷器額定電流10A 8 FR1～FR2 熱繼電器 2 JR20－10/3－1 額定電流10A帶斷相保護(hù) 9 QF 自動開關(guān) 1 HK2－15/13 開啟式負(fù)荷開關(guān) 10 M1～M2 電動機(jī) 2 Y系列 三相異步交流電機(jī) 11 BJ 報警蜂鳴器 1 BJ-2型 高響度報警器 11 SQ3、SQ6 SQ9、SQ12 接近開關(guān) 4 LP-18N8C/LP-18P8C 圓柱形,直徑18mm 表3

30、-6元器件清單 4控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 4.1PLC選型 PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不同。本設(shè)計選用小型PLC德國西門子S7-200系列。S7-200將一個微處理器、一個集成的電源和若干數(shù)字量I/O點(diǎn)集成在一個緊湊的封裝中，組成一個功能強(qiáng)大的PLC。西門子提供多種類型的CPU，以適應(yīng)各種應(yīng)用的要求。不同類型的CPU具有不同的數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量等規(guī)格參數(shù)[8]。 為了更好的貼近并服務(wù)于中國用戶，西門子已在中國生產(chǎn)S7-200CN系列，其售價比國外生產(chǎn)的產(chǎn)品顯著降低。根據(jù)專用行車的控制要求其輸入信號15個，均為開關(guān)量。該系統(tǒng)中有輸出信號13個。實際使用

31、時，系統(tǒng)的輸入輸出都為開關(guān)控制量，加上10%－15%的余量，并無其他特殊控制模塊的需要，擬選用CPU226CN規(guī)格的PLC。 4.2I/O地址對照表 輸入信號 文字符號 功 能 輸入地址 SB1 啟動按鈕 I0.0 SB2 停止按鈕 I0.1 SQ1 行車原位行程開關(guān) I0.2 SQ2 行車原位上限開關(guān) I0.3 SQ3 行車原位接近開關(guān) I0.4 SQ4 清洗槽上限開關(guān) I0.5 SQ5 清洗槽下限開關(guān) I0.6 SQ6 清洗槽接近開關(guān) I0.7 SQ7 回收液槽上限開關(guān) I1.0 SQ8 回收液槽下限開關(guān) I1.1 S

32、Q9 回收液槽接近開關(guān) I1.2 SQ10 鍍槽上限開關(guān) I1.3 SQ11 鍍槽下線開關(guān) I1.4 SQ12 鍍槽接近開關(guān) I1.5 SA2 轉(zhuǎn)換開關(guān)自動 I1.6 輸出信號 文字符號 功能 輸出地址 HL1 運(yùn)行指示燈 Q0.0 HL2 停止指示燈 Q0.1 KM1 電機(jī)上升線圈 Q0.2 KM2 電機(jī)下降線圈 Q0.3 KM3 電機(jī)前進(jìn)線圈 Q0.4 KM4 電機(jī)后退線圈 Q0.5 HL3 電機(jī)上升指示燈 Q0.6 HL4 電機(jī)下降指示燈 Q0.7 HL5 電機(jī)前進(jìn)指示燈 Q1.0 HL

33、6 電機(jī)后退指示燈 Q1.1 BJ 蜂鳴器 Q1.2 HL7 自動運(yùn)行顯示 Q1.3 HL8 原位顯示 Q1.4 4.3PLC外部接線圖 S7-200 CPU226CN BJ HL8 HL7 HL6 HL5 HL4 HL3 KM4 KM3 KM2 KM1 HL2 HL1 220V 2L 1L Q1.4 Q1.3 Q1.2 Q1.1 Q1.0 Q0.7 Q0.6 Q0.5 Q0.4 Q0.3 Q0.2 Q0.1 Q0.0 2M 1M I1.6 I1.5 I1.4 I1.3 I1.2 I1.1 I

34、1.0 I0.7 I0.6 I0.5 I0.4 I0.3 I0.2 I0.1 I0.0 24V - + XA2 SQ12 SQ11 SQ10 SQ9 SQ8 SQ7 SQ6 SQ5 SQ4 SQ3 SQ2 SQ1 SB2 SB1 4.4PLC梯形圖 為了保證工作的順序性，系統(tǒng)在軟件設(shè)計上采用了前后動作互鎖功能，使前后動作不能錯位，并且沒有前面的動作后面的動作就不能進(jìn)行。 PLC中的主程序包含每次PLC掃描即按順序執(zhí)行一次的指令。對于本系統(tǒng)，需要以邏輯方式將主程序分為一系列操作步驟，以便反映控制進(jìn)程中的步驟。 對于S7-2

35、00 系列PLC，以邏輯方式將程序分為多個步驟的一種方法是使用SCR段。通過使用SCR段，可以將程序分為一個連續(xù)步驟流，沒有前一步驟的完成，即使后一個步驟的條件滿足程序也不會執(zhí)行該步驟。這樣有效的實現(xiàn)了動作的互鎖，加強(qiáng)的系統(tǒng)的可靠性。自動程序梯形圖見附錄A。 4.5軟件仿真 圖5-1 圖5-1按下啟動按鈕I0.0、轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2（I0.6）接通，同時行程開關(guān)SQ1（I0.2）被壓下，這時運(yùn)行顯示（Q0.0）、蜂鳴器報警（Q1.2）、自動工作方式顯示（Q1.3）、原位顯示（Q1.4）、吊籃上升（Q0.2）同時上升指示燈亮（Q0.6） 圖5-2 圖5-2當(dāng)?shù)趸@上升壓下上限開關(guān)SQ2（I0

36、.3），吊籃停止上升，這時行車前進(jìn)（Q0.4）同時前進(jìn)指示燈亮（Q1.0）。 圖5-3 圖5-3當(dāng)行車前進(jìn)接近開關(guān)SQ12（I1.5）感應(yīng)到，行車停止前進(jìn)，這時吊籃下降（Q0.3）同時下降指示燈亮（Q0.7） 圖5-4 圖5-4當(dāng)?shù)趸@下降壓下下限開關(guān)SQ11（I1.4）定時260S開始，定時時間到，吊籃上升（Q0.2）同時上升指示燈亮（Q0.6）。 圖5-5 圖5-5當(dāng)?shù)趸@上升壓下上限開關(guān)SQ10（I1.3）定時26S開始，定時時間到，行車后退（Q0.5）同時后退指示燈亮（Q1.1）。 圖5-6 圖5-6當(dāng)行車后退接近開關(guān)SQ9（I1.2）感應(yīng)到，行車停止后退，這時吊籃下降（Q

37、0.3）同時下降指示燈亮（Q0.7）。 圖5-7 圖5-7當(dāng)?shù)趸@下降壓下下限開關(guān)SQ8（I1.1）定時30S開始，定時時間到，吊籃上升（Q0.2）同時上升指示燈亮（Q0.6）。 圖5-8 圖5-8當(dāng)?shù)趸@上升壓下上限開關(guān)SQ7（I1.0）定時25S開始，定時時間到，行車后退（Q0.5）同時后退指示燈亮（Q1.1）。 圖5-9 圖5-9當(dāng)行車后退接近開關(guān)SQ6（I0.7）感應(yīng)到，行車停止后退，這時吊籃下降（Q0.3）同時下降指示燈亮（Q0.7）。 圖5-10 圖5-10當(dāng)?shù)趸@下降壓下下限開關(guān)SQ5（I0.6）定時20S開始，定時時間到，吊籃上升（Q0.2）同時上升指示燈亮（Q0.6

38、）。 圖5-11 圖5-11當(dāng)?shù)趸@上升壓下上限行程開關(guān)SQ4（I0.5），定時15S開始，定時時間到。行車后退（Q0.5），同時后退指示燈亮（Q1.1）。 圖5-12 圖5-12當(dāng)行車后退接近開關(guān)SQ3（I0.4）感應(yīng)到，行車停止后退，這時吊籃下降（Q0.3）同時下降指示燈亮（Q0.7）。 圖5-13 圖5-13當(dāng)?shù)趸@下降壓下下限開關(guān)SQ1(I0.2)時吊籃停止下降，原位顯示（Q1.4）、蜂鳴器報警（Q1.2）整個行車過程結(jié)束。 結(jié)論 本設(shè)計完成了電鍍生產(chǎn)中行車的控制功能，主要包括控制器的選擇，功能特征的應(yīng)用。論文采用軟件工程的設(shè)計方法，通過使用P

39、LC對行車進(jìn)行控制，提出用工業(yè)自動控制來實現(xiàn)電鍍生產(chǎn)的自動化，準(zhǔn)確的控制電鍍的各個環(huán)節(jié)。通過這次設(shè)計，使我了解到采用PLC控制電鍍行車，具有對電鍍生產(chǎn)中化學(xué)污染和腐蝕的隔離，同時由于PLC內(nèi)部定時器資源十分豐富，特備可方便的實現(xiàn)對各個階段時間的準(zhǔn)確控制，通過編程控制可對電鍍行車實現(xiàn)全自動無人化管理。 實踐證明，被設(shè)計所采用的PLC對電鍍生產(chǎn)進(jìn)行控制的方案是可行的，并且通過修改程序，可以隨時改變電鍍行車的工作時間和工作狀態(tài)。該項工作為后續(xù)同一條生產(chǎn)線上的電鍍行車組成局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理的研究提供了基礎(chǔ)。隨著工業(yè)與計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電鍍行車的設(shè)計定會更加智能化，電鍍行車的管理也會更加無人化

40、。 通過此次課程設(shè)計，讓自己對所學(xué)的知識又有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，尤其是PLC的編程，以前很多模糊的概念現(xiàn)在也都有基本上弄懂了，同時在做設(shè)計時得到了老師和同學(xué)的幫助，這也是自己能及時完成畢業(yè)設(shè)計的原因，今后的學(xué)習(xí)工作中自己將更加努力，將程序做到更加完善。 參考文獻(xiàn) [1]石玉明 PLC在電鍍專用行車控制中的應(yīng)用[M] 國防工業(yè)出版社，2006 [2]張華龍 圖解PLC與電氣控制入門[M] 人民郵電出版社.2008.9 [3]孫同景 PLC原理及工程應(yīng)用[D]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.P256 [4]鐘肇新.范建東.馮太合. 可編程控制器原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出

41、版社.2008.P188 [5]肖湛 電鍍與涂飾[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1985.2 [6]江文，許慧中主編.供配電技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005. [7] 張士炯. 電子設(shè)備常用器件手冊. 北京: 人民郵電出版社. 2001.6 [8]廖常初.S7-200PL基礎(chǔ)教程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006. 致 謝 首先感謝江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院對我的培養(yǎng)。在這里我不僅學(xué)到很多的知識，而且教會我如何從一個學(xué)生轉(zhuǎn)變成一個社會人。這里有我的同學(xué)和老師，也有著我的回憶。 通過這次課程設(shè)計，我鞏固了書本上的理論知識，為以后的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)；并且將理論與實踐相結(jié)合，

42、設(shè)計出了一套能夠提高生產(chǎn)效率、減輕工人的勞動強(qiáng)度的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)；另外也鍛煉了自己的探索研究能力，查找和收集資料的能力。 本畢業(yè)設(shè)計在 老師指導(dǎo)下完成，整個過程中，他不僅提供了大量的資料，及時提出論文中存在的問題并給予了耐心的指導(dǎo)，對論文初稿進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的審查并提出了許多寶貴的意見。他嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的治學(xué)態(tài)度，敏銳的洞察力，準(zhǔn)確把握課題研究最新方向的能力和勇于創(chuàng)新的精神，給我留下了深刻的印象，我從中獲益匪淺。在此，希望老師工作順利，身體健康。 2013年 5月 20日 附錄A 自動程序的梯形圖