PLC課程設(shè)計(電鍍車間專用行車PLC控制系統(tǒng)設(shè)計)

1、 電氣控制技術(shù)課程設(shè)計說明書電鍍車間專用行車PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計系 、 部： 電氣與信息工程系學(xué)生姓名： 郭 揚指導(dǎo)教師： 羅雪蓮 職稱 教授專 業(yè)： 自動化班 級： 0804學(xué) 號： 08401020453完成時間： 2011-10-28摘 要本文以電鍍自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計為研究對象，以其電鍍專用行車為控制對象，對其電鍍的工藝要求和控制要求進行了分析，采用理論研究的方法，設(shè)計了一套基于PLC 的電鍍車間專用行車自動控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用三菱FX2N-64MR-001型號的PLC 來進行控制，通過PLC 輸出信號接觸器的觸點動作，來控制三臺異步電動機的運行，從而實現(xiàn)對行車的水平運動和吊鉤的垂直

2、運動的控制，考慮到電鍍、上升、下降等運動時行車和吊鉤需要準(zhǔn)確停位。在程序設(shè)計時為了便于對設(shè)備進行調(diào)整和檢修，設(shè)計了手動程序以實現(xiàn)對行車和吊鉤的點動控制，對于自動控制程序的設(shè)計，其工作過程是典型的順序控制，采用步進指令能很好的實現(xiàn)對其控制。通過軟件仿真可以看出所設(shè)計的控制系統(tǒng)很好的實現(xiàn)了電鍍的工藝要求和控制要求，可以方便完成自動和手動之間的切換，體現(xiàn)出 PLC 控制系統(tǒng)具有調(diào)試方便、適應(yīng)性強的優(yōu)點。關(guān)鍵字：電鍍行車；可編程控制器；梯形圖ABSTRACTThe electroplating automatic production line to control system design to

3、study, with its specialized operations to control traffic. the electroplating technology and control of the claim was analysed and the theory of the research methods, design a web based on the plc electroplated impression of the special traffic control system; The system for mitsubishi fx2n - 64mr -

4、001 kind of the plc to control, the output signal of the plc contacts with some action to control motor three asynchronous operation, the level of the motion and the hook vertical motions of the operations, rising and falling, the motion and the hook to the right stop. in programming, to facilitate

5、the adjustment of equipment and design a manual procedures for the implementation and hook at the control, the automatic control of the design, it is typical of the order of control and use the step into the instructions to the very good with the controls. Through software simulations can see that t

6、he system of the electroplating technology and control, you can easily finish automatic and manual switch between that of the plc control system for the adaptable.Key words：the electroplating ；programmable logic control；terraced figure目 錄1 緒 論31.1 電鍍生產(chǎn)線簡介31.2 電鍍車間行車專用PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容31.2.1 設(shè)備基本情況31.2.2

7、拖動系統(tǒng)41.3 電鍍車間行車專用PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計要求41.4 可編程控制器簡述4 2 控制系統(tǒng)總體方案及系統(tǒng)硬件設(shè)計52.1 電鍍車間專用行車PLC 控制系統(tǒng)方案選擇52.1.1 拖動方案52.1.2 槽位選擇方案52.1.3 信號檢測裝置選擇52.1.4 指示顯示方案52.2 電鍍車間專用行車PLC 控制系統(tǒng)主電路52.3 保護方案選擇62.4 抗電源干擾措施62.5 控制系統(tǒng)的接地設(shè)計6 3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計83.1 控制系統(tǒng)動作流程框圖83.2 系統(tǒng)控制流程圖83.3 PLC選型93.4 I/O點分配10 4 測試調(diào)試13 5 參考文獻15 致 謝16 附錄1 緒 論1.1 電鍍生

8、產(chǎn)線簡介隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(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，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。1.2 電鍍車間行車專用PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容1.2.1設(shè)備基本情況該電鍍自動線是某廠電鍍車間為提高工效、促進生產(chǎn)自動化和減輕勞動

9、強度而提出制造的一臺專用半自動起吊設(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)及工藝流程如圖1所示。 圖1 電鍍自動線示意圖電鍍自動線機械結(jié)構(gòu)與普通小型行車結(jié)構(gòu)類似，由小車、大車和吊物提升機構(gòu)組成。工作時，除具有自動控制的大車移動（前/后）與小車（提升吊物用）上/下運動外，還有調(diào)整吊籃位置的小車左右運動。其工作過程為：在電鍍自動線的一側(cè)，工人將待加工零件裝入吊籃，并發(fā)出信號，提升機構(gòu)便提升并自動逐段前進，按工藝要求在需要停留的槽位停止，并自動下降，停留一定時間后自動提升，如此完成電鍍工藝規(guī)定的每一道工序，直至自動線的末端自動返回原位，卸下

10、處理好的零件，重新發(fā)出信號進入下一加工循環(huán)。對于不同零件，其鍍層要求和工藝過程是不相同的，則自動線上鍍槽的數(shù)量也不相同，該控制系統(tǒng)能對不同工藝過程（如鍍鋅、鍍鉻、鍍鎳鎘）有程序預(yù)選和修改能力。該自動線有5個電鍍槽，各槽停留時間由用戶根據(jù)工藝要求進行整定。1.2.2 拖動系統(tǒng)專用行車的小車、大車和升降運動均采用三相交流異步電動機（Y802-4，0.75kW 、2A 、1390r/min、380V ）分別拖動，并采用一級機械減速。1.3 電鍍車間行車專用PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計要求（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，整個電鍍工藝應(yīng)能自動進行。（

11、2）前后運動和升降運動要求準(zhǔn)確停位，前后、左右、升降運動之間有聯(lián)鎖作用。（3）采用遠(yuǎn)距離控制，整機電源及各種動作要有相應(yīng)指示。（4）應(yīng)有極限位置保護和其它必要的電氣保護措施。1.4 可編程控制器簡述PLC 是微機技術(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)中的機械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，它采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)。用可編程序控制器實施控制，其實質(zhì)是按一定算法進行輸入輸出變換，并將這個變換予以物理實現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。它具有可靠性高，抗干擾能力強，功能完善，適用性強，

12、易學(xué)易用，系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造；體積小，重量輕，能耗低等特。2 控制系統(tǒng)總體方案及系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1 電鍍車間專用行車PLC 控制系統(tǒng)方案選擇 2.1.1 拖動方案為實現(xiàn)不同的槽位的精準(zhǔn)位置停車，設(shè)計采用自帶剎車的電機。這既節(jié)省了左右制動接觸器，也減少了能耗制動的能量，使用接近開關(guān)代替行程開關(guān)，以獲得更多的反應(yīng)時間，然后在程序中使用一定的延時，保證行車的精準(zhǔn)位置停車，并且使掛件不會因為運動的慣性，出現(xiàn)撞擊事故。在平移過程中上下行的電機采用抱閘制動（失電保持型），以防止吊籃因為自重下滑導(dǎo)致事故。2.1.2 槽位選擇方案在啟動電機以前要通過旋動開關(guān)選擇不同的槽位，因設(shè)計的行

13、車是上料點和下料點分開，故不需考慮行車在中途返回。通過程序的設(shè)計就可以實現(xiàn)行車在不同的槽位上停車并進行電鍍的設(shè)計要求。2.1.3 信號檢測裝置選擇在每一個槽位之前設(shè)置接近開關(guān)，相對行程開關(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)時間實現(xiàn)前后限位保護。每個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機動作。由于上下動作的速度較慢，為了減少輸入點和開關(guān)數(shù)量以及成本，沒有添加上下限保護開關(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，在原點和下料點處、及電機前進運行時設(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行狀況。2.2 電鍍車間專用行車PLC

14、 控制系統(tǒng)主電路如圖2，控制系統(tǒng)采用3臺三相交流異步電動機（Y802-4，0.75kW 、2A 、1390r/min、380V ），M1用于驅(qū)動行車的前進后退，M2用于控制上升下降， M3用于點動調(diào)整行車左右位置，并由接觸器 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6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實現(xiàn)短路保護，由熱繼電器FR1、FR2、FR3實現(xiàn)過載保護。取U 、W 兩相電流，經(jīng)整流濾波后產(chǎn)生36V 直流電，為能耗制動提供直流電源。 圖2 電鍍車間專用行車PLC 控制系統(tǒng)主電路2.3 保護方案選擇如圖2，在主電路以及整流濾波電路中裝設(shè)熔斷器保護，并給每一臺電

15、動機裝設(shè)熱繼電器，防止電機過載過熱。2.4 抗電源干擾措施(1可以使用隔離變壓器來抑制電網(wǎng)中的干擾信號，為了改善隔離變壓器的抗干擾效果，應(yīng)注意兩點：第一，屏蔽層要良好接地；第二，次級連接線應(yīng)用雙絞線，以減少電源線間干擾。(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，常的方法是既使用濾波器，同時也使用隔離變壓器。2.5 控制系統(tǒng)的接地設(shè)計良好的接地可以有效地防止干擾引起的誤動作，控制系統(tǒng)的接地一般有圖3所示的3種方法。 圖3 控制系統(tǒng)的接地方法其中圖3（a ）為控制器和其他設(shè)備分別接地方式，這種接地方式最好。一般不能使用圖3（c ）所示的共通接地方法。在設(shè)

16、計接地時，還需注意以下兩點：第一，采用共通接地方式，接地電阻應(yīng)小于100；第二，接地線應(yīng)盡量粗，一般用大于2mm 平方的接地線3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 控制系統(tǒng)動作流程框圖為實現(xiàn)設(shè)計要求，擬用三臺電動機分別控制行車前進后退到達不同的電鍍槽位，上行下行實現(xiàn)電鍍過程，以及必要時做左右調(diào)整。通過選擇不同的旋動開關(guān)實現(xiàn)功能選擇，以使行車在不同的槽位停止完成電鍍的動作。圖4為實現(xiàn)這些動作的流程框圖，也是程序運行的主要流程。 圖4控制系統(tǒng)動作流程框圖3.2 系統(tǒng)控制流程圖通過調(diào)用子程序這種方法，可以實現(xiàn)選擇不同的開關(guān)完成不同的動作。給這種程序設(shè)計思想具有較強的功能拓展性，可根據(jù)不同的要求對子程序賦予不同

17、的值，實現(xiàn)程序預(yù)選功能。圖5為子程序調(diào)用流程框圖。 圖5 子程序調(diào)用流程框圖3.3 PLC選型FX 系列PLC 由基本單元、擴展單元、擴展模塊及特殊功能單元組成。本控制系統(tǒng)選用FX2N-64MR-001，此型號名稱體系形式如圖6所示。 圖6 FX2N-64MR-001名稱體系形式這些參數(shù)的編號分為兩部分，第一部分用一個字母代表功能，如輸入繼電器用“X ”表示，輸出繼電器用“Y ”表示，第二部分用數(shù)字表示該軟組件的序號，輸入輸出繼電器的序號為八進制，其余軟組件為十進制。下表所列為FX2N 系列可編程器的總體性能。表1 FX2N系列可編程器的總體性能 根據(jù)該專用行車的控制要求，其輸進/輸出及控制信

18、號共有32個，其輸入信號20個，輸出信號17個，實際使用時，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，擬采用三菱公司的FX2N-64MR 型PLC ，如果需要增加一些槽位的時候可以再配用F 系列的拓展單元，以滿足需要的更多的輸入輸出點。3.4 I/O點分配選用三菱FX2N-64MC 型PLC ，輸入輸出各32點。如圖7，將20個輸入信號、17個輸出信號按各自的功能類型分好。下料點指示燈設(shè)為HL1，下料點聲音指示設(shè)為HL2，一槽位指示燈設(shè)為HL3，二槽位指示燈設(shè)為HL4，三槽位指示燈設(shè)為HL5，四槽位指示燈設(shè)為HL6，五槽位指示燈設(shè)為HL7，原點指示燈設(shè)為

19、HL8，運行指示燈設(shè)為HL9。電機前進線圈設(shè)為KM1，電機后退線圈設(shè)為KM2，電機上行線圈設(shè)為KM3，電機下行線圈設(shè)為KM4，電機左調(diào)整線圈設(shè)為KM5，電機右調(diào)整線圈設(shè)為KM6，電機上下行后抱閘制動線圈設(shè)為KM7，電機左右平移能耗制動線圈設(shè)為KM8。啟動按鈕設(shè)為SB1，前限指示接近開關(guān)設(shè)為SQ1，原點行程開關(guān)設(shè)為SQ2，下料點指示行程開關(guān)設(shè)為SQ3，后限保護接近開關(guān)設(shè)為SQ4，停止按鈕設(shè)為SB2，一槽選擇開關(guān)設(shè)為SA1，一槽接近開關(guān)設(shè)為SQ5，一槽上限開關(guān)設(shè)為SQ6，一槽下限開關(guān)設(shè)為SQ7，二槽選擇開關(guān)設(shè)為SA2，二槽接近開關(guān)設(shè)為SQ8，二槽上限開關(guān)設(shè)為SQ9，二槽下限開關(guān)設(shè)為SQ10，三槽選

20、擇開關(guān)設(shè)為SA3，三槽接近開關(guān)設(shè)為SQ11，三槽上限開關(guān)設(shè)為SQ12，槽下限開關(guān)設(shè)為SQ13，左右調(diào)整點動按鈕設(shè)為SB3，上下調(diào)整點動按鈕設(shè)為SB4。各輸出端的負(fù)載一側(cè)并聯(lián)接入220V 交流電。 圖7 PLC接線圖將外接元件與PLC 的I/O點一一對應(yīng)，編排地址。表2是外部I/O信號與PLC 的I/O接點地址編號對照表。表2 外部信號與PLC 的I/O接點地址編號對照表 4 測試調(diào)試調(diào)試步驟一： 圖8為調(diào)用子程序時的狀態(tài)模擬，當(dāng)行車到達有預(yù)置的槽位一的時候調(diào)用子程序P1。執(zhí)行完子程序?qū)崿F(xiàn)的電鍍過程的模擬過程后，返回到第20步程序，準(zhǔn)備到達下一個預(yù)置槽位，調(diào)用相對應(yīng)的子程序。預(yù)置旋動開關(guān)X6閉合，并且接近開關(guān)X7閉合，既是行車到達了1槽位。調(diào)用相對應(yīng)的子程序，既執(zhí)行電鍍過程。 圖8 調(diào)試步驟一 調(diào)試步驟二：如圖9所示，離開第一個預(yù)置槽位，到達第二個槽位，自動調(diào)用P2子程序，實現(xiàn)自動運行的要求。圖9 調(diào)試步驟二調(diào)試步驟三：如圖10所示，為電鍍過程中子程序?qū)崿F(xiàn)的電鍍模擬過程。X7接近開關(guān)到達，執(zhí)行電機下降，并且制動。當(dāng)?shù)竭_下限X11的