畢業(yè)設(shè)計(jì)-電鍍自動生產(chǎn)線PLC控制

1、揚(yáng) 州 科 技 學(xué) 院（籌）畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)電鍍自動生產(chǎn)線三菱PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù)學(xué)生姓名班 級 07機(jī)電（4）班學(xué) 號指導(dǎo)教師完成日期 2010.05.12電鍍自動生產(chǎn)線三菱PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【摘 要】 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，電鍍生產(chǎn)對控制的要求也不斷提高。本文通過對三菱FX2N 系列的PLC 的介紹。實(shí)現(xiàn)了PLC 對電鍍生產(chǎn)中電機(jī)的正反轉(zhuǎn)與制動的控制，并實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的暫?？刂坪瓦^限位的保護(hù)。通過對控制要求的分析和查閱資料本文已經(jīng)給出了具體的設(shè)計(jì)方法和步驟，設(shè)計(jì)出了完整的梯形圖，并通過對程序的調(diào)試進(jìn)一步簡化了程序增強(qiáng)了程序的實(shí)用性?！娟P(guān)鍵詞】 三菱PL 異步電動機(jī) 電磁包

2、閘制動 能耗制動一畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1. 自動生產(chǎn)線示意圖 電鍍生產(chǎn)線一側(cè)（原位）將待加工零件裝入吊籃，并發(fā)出信號，專用行車便提升前進(jìn)，到規(guī)定槽位自動下降，并停留一段時間（各槽停留時間預(yù)先按工藝設(shè)定）后自動提升，行至下一個電鍍槽，完成電鍍工藝規(guī)定的每道工序后，自動返回原位，卸下電鍍好的工件重新裝料，進(jìn)入下一個電鍍循環(huán)。電鍍行車采用兩臺三相異步電動機(jī)分別控制行車的升降和進(jìn)退，采用機(jī)械減速裝置。電動機(jī)數(shù)據(jù)（J02-12-4, P=0.81Kw, I=2A, n=1410r/min,V=380v）2. 主要解決的問題和設(shè)計(jì)（研究）要求：(1單周期控制方式進(jìn)行；槽槽槽槽槽(2前后運(yùn)行和升降運(yùn)

3、行應(yīng)能準(zhǔn)確停位，前、后升降運(yùn)行之間有互鎖作用。(3該裝置采用遠(yuǎn)距離操作臺控制行車運(yùn)動，要求有暫?？刂乒δ堋?4行車運(yùn)行采用行程開關(guān)控制，并要求有過限位保護(hù)。主電路應(yīng)有短路和過載保護(hù)。(5行車升降電動機(jī)采用三相電磁包閘制動，升降電動機(jī)和三相電磁包閘并聯(lián)接線，不需單獨(dú)控制。進(jìn)退采用能耗制動，進(jìn)退電動機(jī)制動時間為1.5S 。1#-5#槽位的停留時間依次為11S 、12S 、13S 、14S 、15S ，原位裝卸時間為10S 。二、器件選擇及設(shè)計(jì)思路（二） PLC簡介1.PLC 的基本結(jié)構(gòu)可編程控制器作為控制器的自動控制系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上就是一種用于工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，它既可進(jìn)行開關(guān)量的控制，又可實(shí)現(xiàn)模擬

4、量的控制。PLC 采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要由中央處理器、存儲器、輸入輸出接口電路、電源等組成。如圖2-1所示。 圖2-1 PLC的基本結(jié)構(gòu)2.PLC 的工作原理PLC 雖具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式，而PLC 則采用循環(huán)掃描工作方式。在PLC 中用戶程序按先后順序存放。對每個程序，處理器從第一條指令開始執(zhí)行，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)成為一個掃描周期。掃描周期的長短去決定于以下幾個因素：一是處理器執(zhí)行指令的速度；二是執(zhí)行每條指令占用的時間；三是程序中指令條數(shù)的多少。一個掃描周期大致可分為輸入/輸出刷新

5、和執(zhí)行指令兩個階段。3.PLC 的特點(diǎn)由于PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，所以它的輸出對輸入的響應(yīng)速度要受掃描周期的影響。PLC 的這一特點(diǎn)，一方面使它的響應(yīng)速度變慢，但另一方面也使它的抗干擾能力增強(qiáng)，對一些短時的瞬間干擾可能會因響應(yīng)滯后而躲避開。這對一些慢速控制系統(tǒng)是有利的，但對一些快速相應(yīng)系統(tǒng)則不利，在使用中應(yīng)特別注意這一點(diǎn)。隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，對于生產(chǎn)速度的要求越來越快，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，是生產(chǎn)社會化的必然趨勢。本設(shè)計(jì)對傳統(tǒng)生產(chǎn)方式加以更新，運(yùn)用高性價比的現(xiàn)代可編程控制器（PLC ）控制技術(shù)，力求向人性化、智能化方向發(fā)展。PLC 控制既克服了繼電器接觸器控制電梯的工作可靠性差、

6、故障率高、維修工作量大的缺點(diǎn)；又克服了單片機(jī)控制電梯的抗干擾能力差的缺點(diǎn)，所以用PLC 進(jìn)行生產(chǎn)的電氣控制受到越來越多廠家的青睞，發(fā)展前景廣闊。在現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)中，用PLC 代替以往的繼電器，簡化了系統(tǒng)布線。生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠、檢修方便，大大提高了使用效率。4.PLC 的選型PLC 機(jī)型選擇的基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能要求及保證可靠，維護(hù)方便的前提下，力爭最佳的性能價格比，還要考慮控制系統(tǒng)的工藝改進(jìn)后的系統(tǒng)升級的需要，更要兼顧控制系統(tǒng)的制作成本，選擇是主要考慮以下幾點(diǎn)：(1可編程控制器的結(jié)構(gòu)選擇PLC 的基本結(jié)構(gòu)分整體式和模塊式兩種，整體式PLC 的每一個I/O點(diǎn)的平均價格比模塊式的便

7、宜，且體積相對較小，一般用于小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC 的功能擴(kuò)展靈活方便，在I/O點(diǎn)數(shù)輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例，I/O模塊的種類等方面選擇余地大，且維護(hù)方便，一般用于復(fù)雜的控制系統(tǒng)。(2I/O點(diǎn)數(shù)的確定一般來講，可編程控制器控制系統(tǒng)的規(guī)模的大小是用輸入，輸出的點(diǎn)數(shù)來衡量的。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時，應(yīng)準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)，并考慮今后調(diào)整和工藝改進(jìn)的需要，一般為實(shí)際點(diǎn)數(shù)再加上10%20%的備用量，根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工藝要求總共有13個輸入，6個輸出，所以總點(diǎn)數(shù)為（136）×（10%20%）19=20.922.8綜上所述選擇并根據(jù)課題要求所以所選PLC 為三菱FXGP_WIN-C型號。2. 熔斷器

8、選擇對于頻繁起動的單臺電動機(jī)為了起到短路保護(hù)作用，又保證電動機(jī)的正常啟動，在頻繁起動時，熔體不應(yīng)熔斷。即Irn （33.5）In 所以選型號為RL625，熔體為6A 。3. 開關(guān)選擇根據(jù)控制要求當(dāng)按下啟動按鈕（有信號）時程序動作，當(dāng)需要暫停時吊籃暫停，放開按鈕吊籃繼續(xù)動作所以啟動選擇點(diǎn)動開關(guān)，暫停選撥動開關(guān)。在運(yùn)動過程中需要限位和狀態(tài)轉(zhuǎn)換，所以在前進(jìn)和后退過程中需要限位開關(guān)和行程開關(guān)。4. 接觸器根據(jù)要求選額定工作電壓、電流為380V 、5A ，額定線圈電壓為220V ，頻率為600次/h，類別為AC-3，型號為CJ20-10的三極交流接觸器。三、PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1. 2. 主電路圖及原

9、理分析 電氣原理分析：按下啟動按鈕SB1，KM1、KM3得電，到達(dá)SQ8時KM1斷電，KM5閉合制動2秒后斷開，在到SQ1時KM3斷開KM6閉合制動1.5秒之后KM6斷開，同時閉合KM2。到達(dá)SQ9時斷開KM2閉合KM5同時計(jì)時11秒之后重復(fù)上述動作。當(dāng)?shù)竭_(dá)SQ5 計(jì)時15秒之后閉合KM4、KM2，再次到達(dá)SQ8時斷開KM2閉合KM52秒之后斷開。當(dāng)?shù)竭_(dá)SQ0時斷開KM4閉合KM6制動1.5秒同時閉合KM1回到原位。在整個過程中不能短路，所以KM1、KM2不能同時閉合，KM3、KM4不能同時閉合，KM6不能與KM3、KM4同時閉合，應(yīng)此他們之間要互鎖。如下圖。3、I/O分配表 4、外部接線圖5

10、、梯形圖左右制動上下制動右左下上左過限位保護(hù)上限為下限為原位限位1#槽限位2#槽限位3#槽限位4#槽限位5#槽限位右過限位保護(hù) 6、程序說明當(dāng)按下啟動按鈕X0后，M3保持接通啟動Y0和Y2吊籃，上升同時左行，當(dāng)上行到SQ8時X12得電Y0斷開，同時在X12得電的上升沿接通Y4，T5同時Y4自鎖，啟動電磁抱閘制動Y4,1秒后停止上行。當(dāng)左行到SQ1時X3得電，Y2斷電同時Y1和M0得電，M0斷開Y0一直被斷開，Y1開始下行，在X3的點(diǎn)的上升沿接通Y5并自鎖，啟動能耗制動Y5,1.5秒后停止左行，當(dāng)下行到SQ9時X13得電，斷開Y1, 在X13上升沿時接通Y4制動1秒，吊籃停止下行。因?yàn)榇藭rX3,

11、X13都得電所以T0接通。11秒后同時接通Y0和Y2,Y 、Y2動作SQ1復(fù)位，Y0、Y2就一直接通。當(dāng)再次到達(dá)SQ8時Y0斷電停止上升同時在上升沿啟動Y4制動1.5秒后復(fù)位，當(dāng)?shù)趸@到達(dá)SQ2時，SQ2得電，X4動作M0得電，Y2因此斷電，同時在上升沿時啟動Y5制動1秒后復(fù)位，同時Y1得電，吊籃下降，到達(dá)SQ9停止并啟動T1計(jì)時12秒，如此循環(huán)下一個13秒再下一個14秒，當(dāng)?shù)趸@到5#槽停15秒之后，T4動作，先接通Y3，Y3自鎖Y2被Y3互鎖，吊籃向右上方運(yùn)行，當(dāng)上行到SQ8時Y4制動停止上升，SQ8得電此時M4接通M3斷電直到到達(dá)SQ0,SQ0得電，X2動作，接通Y1, 吊籃下行，到達(dá)SQ9

12、時X13得電回到原點(diǎn)等待物件信號進(jìn)行下一次循環(huán)。過限位保護(hù)：在到達(dá)SQ5時如果吊籃繼續(xù)左行，當(dāng)?shù)竭_(dá)SQ6時即X10立即動作幾桶Y3吊籃停止左行向右行駛返回原位。在吊籃又行到達(dá)SQ7時，即X11立即動作接通M2，M2接通Y2左行到原位。暫停：在前進(jìn)過程中需要暫停時按下X1按鈕，X1的常閉斷開，則Y0,Y1,Y2,Y3斷電吊籃停止，當(dāng)X1復(fù)位時X1斷電，其常閉閉合，吊籃繼續(xù)動作。7、指令表 108 END 四、PLC 調(diào)試 先通過計(jì)算機(jī)打開三菱 FXGP_WIN-C 的編程軟件，將已編好的程序編入編程 軟件，檢查無誤點(diǎn)擊轉(zhuǎn)換按鈕對程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再將 PLC 與進(jìn)算計(jì)聯(lián)機(jī)，把 PLC 打在 STOP

13、 狀態(tài)，點(diǎn)擊軟件里的 PLC 按鈕點(diǎn)擊 PLC 存儲器清除，再點(diǎn)擊傳送、寫 出， 將程序?qū)懭?PLC， 然后是接線， 將各個開關(guān)按鈕和器件與 PLC 的 I/O 口相連， 最后監(jiān)控調(diào)試程序。 通過對程序的編譯調(diào)試， 可以找出編程的一些語法上的錯誤， 檢查是否有雙線圈輸出，同時可以對程序改進(jìn)以優(yōu)化程序。 五、本設(shè)計(jì)特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)特點(diǎn) PLC控制電梯既克服了繼電器接觸器控制電梯的工作可靠性差、故障率 高、維修量大的缺點(diǎn)，又克服了單片機(jī)控制電梯的抗干擾能力差的缺點(diǎn)，所以用 PLC進(jìn)行電梯的電氣控制受到越來越多廠家的青睞，發(fā)展前景廣闊。本設(shè)計(jì)就利 用PLC的高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力、編程簡單直觀和維修方便

14、等特點(diǎn)，來對電梯 系統(tǒng)進(jìn)行編程控制。系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)，通過PLC輸入端口將信號送入PLC， 按PLC存儲器中存儲的程序進(jìn)行運(yùn)算處理，然后經(jīng)輸出接口分別向指層器、召喚 指示燈、驅(qū)動系統(tǒng)等發(fā)出顯示信號及控制信號。但由于是對電梯模型進(jìn)行控制， 故在一些功能實(shí)現(xiàn)和控制方法上有許多的限制。 六、本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能 本文通過對三菱系列的三菱 FXGP_WIN-C 系列的 PLC 的介紹，實(shí)現(xiàn)了 PLC 對電鍍生產(chǎn)中電機(jī)的正反轉(zhuǎn)與制動的控制，并實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的暫停控制和過限 位的保護(hù)。通過對控制要求的分析和查閱資料本文已經(jīng)給出了具體的設(shè)計(jì)方 法和步驟，設(shè)計(jì)出了完整的梯形圖，并通過對程序的調(diào)試進(jìn)一步簡化了程序 增強(qiáng)了程序的實(shí)用性。 【參考文獻(xiàn)】 參考文獻(xiàn)】 可編程控制器原理及應(yīng)用教程 電機(jī)與電氣控制技術(shù) 清華大學(xué)出版社； 機(jī)械工業(yè)出版社。 結(jié) 論 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我學(xué)到了許多，