基于PLC控制行車自動(dòng)控制系統(tǒng)

畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕題目：基于PLC控制行車自動(dòng)控制系統(tǒng)系部：專業(yè)：班級(jí)：姓名：指導(dǎo)教師：山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院目錄目錄1摘要3設(shè)計(jì)要求41緒論51.1國(guó)內(nèi)外PLC的最新開(kāi)展趨勢(shì)51.2基于PLC的電鍍行車的控制系統(tǒng)的概念51.3國(guó)內(nèi)外電鍍的開(kāi)展?fàn)顩r61.4國(guó)內(nèi)電鍍行業(yè)存在的問(wèn)題71.5國(guó)內(nèi)電鍍的開(kāi)展?fàn)顩r81.6課題的選題背景及意義92系統(tǒng)總體方案論證102.1控制對(duì)象的設(shè)計(jì)要求102.2設(shè)計(jì)思路10軟件11硬件11電氣元件的明細(xì)表11元件簡(jiǎn)介113系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)153.1PLC機(jī)型選擇15確定I/O15容量選擇15存儲(chǔ)容量的選擇：153.13確定PLC153.2主電路控制電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)153.3輔助電路的設(shè)計(jì)15負(fù)載電路設(shè)計(jì)15其它電路154系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)164.1自動(dòng)程序的設(shè)計(jì)17控制局部17輸出局部174.2故障程序設(shè)計(jì)184.3其它設(shè)計(jì)18手動(dòng)程序的設(shè)計(jì)18總結(jié)20參考文獻(xiàn)21致謝22摘要電鍍行車成產(chǎn)線自動(dòng)化餓程度在德國(guó)、意大利、美國(guó)等國(guó)家的開(kāi)展水平以及經(jīng)較高，而在我國(guó)尚處于開(kāi)展階段。本課題以行車現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合其他行業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用情況，提出了基于PLC的電鍍行車自動(dòng)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，并通過(guò)應(yīng)用機(jī)械、可編程序控制器等多項(xiàng)專門(mén)技術(shù)開(kāi)發(fā)的自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)。本文首先分析和制定了該生產(chǎn)線的整體設(shè)計(jì)思想和方案，確保了該生產(chǎn)線系統(tǒng)具備真正的自動(dòng)化生產(chǎn)能力且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。該生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)中，采用了高可靠性，高穩(wěn)定發(fā)性，編程簡(jiǎn)單，易于使用，而且廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)為企業(yè)生產(chǎn)線過(guò)程控制中的控制器PLC。詳細(xì)分析了輸出系統(tǒng)設(shè)備保護(hù)控制電動(dòng)機(jī)原理圖、程序框圖、PLC系統(tǒng)外部接線圖。分層次詳細(xì)闡述了整個(gè)高度自動(dòng)化輸送系統(tǒng)的目標(biāo)及功能，是高度自動(dòng)化輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加清晰，層次更加清楚，具有非常強(qiáng)的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：自動(dòng)電鍍生產(chǎn)線、自動(dòng)控制技術(shù)、可編程控制器、機(jī)械手設(shè)計(jì)要求：初始化對(duì)于每一套系統(tǒng)程序都是必需的，每一次PLC上電或?qū)LC強(qiáng)制復(fù)位都要初始化，主要是對(duì)在程序中使用到的PLC各種計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、存放器等進(jìn)行復(fù)位和設(shè)置，同時(shí)保存上次運(yùn)行需要記憶的各種數(shù)據(jù)，完成運(yùn)行前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。上下物品都由機(jī)械手來(lái)完成，行車上的待鍍物品分別要到鍍前處理池、電鍍池、鍍后處理池三個(gè)池子且在每個(gè)池子里都要停留一定的時(shí)間，在出現(xiàn)故障或要短時(shí)運(yùn)行時(shí)可用手動(dòng)操作。1緒論1.1國(guó)內(nèi)外PLC的最新開(kāi)展趨勢(shì)長(zhǎng)期以來(lái)，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供平安可靠和比擬完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來(lái)面對(duì)市場(chǎng)份額逐漸縮小所帶來(lái)的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來(lái)的沖擊。PLC需要解決的問(wèn)題依然是進(jìn)技術(shù)的采用、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)性和價(jià)格。PLC技術(shù)開(kāi)展的最終趨勢(shì)仍然是人們所爭(zhēng)論的焦點(diǎn)之一。大的數(shù)人認(rèn)為，PLC將會(huì)繼續(xù)失去市場(chǎng)份額，更有甚者認(rèn)為，在工業(yè)PC面前，PLC將會(huì)一步一步走先死亡，但也有一局部人相信，一些特殊工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)镻LC提供一定的市場(chǎng)份額。在全球工業(yè)計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域，圍繞開(kāi)發(fā)與在開(kāi)發(fā)過(guò)程控制系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)是國(guó)產(chǎn)控制軟件、看法性數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革，幾乎到處都有PLC，但這種趨勢(shì)也許不會(huì)繼續(xù)開(kāi)展下去，隨著軟PLC控制組態(tài)軟件技術(shù)的誕生于進(jìn)一步完善和開(kāi)展，安裝有軟PLC組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC供給商在思想上已經(jīng)發(fā)生了戲劇性的變化，他們不想面對(duì)現(xiàn)實(shí)，在傳統(tǒng)PLC的技術(shù)開(kāi)展于提高發(fā)面做出更加開(kāi)放的高姿態(tài)。對(duì)于控制軟件來(lái)講，這是PLC控制器的核心，PLC供給商正在向工業(yè)用戶提供開(kāi)放式的編程組態(tài)工具軟件，而且對(duì)于工業(yè)用戶表現(xiàn)的非常積極。此外，開(kāi)發(fā)式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了突破，其結(jié)果是將PLC融入更加開(kāi)放的工業(yè)控制行業(yè)。PLC制造商已經(jīng)開(kāi)始注視給予工業(yè)PC控制技術(shù)所帶來(lái)的強(qiáng)大沖擊，有專家甚至認(rèn)為，新商務(wù)活動(dòng)所帶的新技和開(kāi)發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)埋葬傳統(tǒng)PLC。PLC制造商熱吻，雖然在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝有大量的PLC控制設(shè)備，但他們?nèi)孕枰?lián)合工控軟件公司，以便開(kāi)發(fā)他們自己的基于PC的過(guò)程控制軟件。1.2基于PLC的電鍍行車的控制系統(tǒng)的概念PLC是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)，易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡送，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)兼職工作量小，維護(hù)方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低低等特點(diǎn)。一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運(yùn)行和保證產(chǎn)品的電鍍時(shí)間那么是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在點(diǎn)點(diǎn)生產(chǎn)線上采用自動(dòng)化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效地減少?gòu)U品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，電鍍生產(chǎn)線上對(duì)行車的自動(dòng)控制那么是電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的關(guān)鍵。因此用PLC來(lái)設(shè)計(jì)整個(gè)控制系統(tǒng)是不錯(cuò)的選擇。1.3國(guó)內(nèi)外電鍍生產(chǎn)的開(kāi)展情況電鍍生產(chǎn)線從手工操作，逐步向機(jī)械和自動(dòng)化方向開(kāi)展。我國(guó)在這方面的開(kāi)展是比擬快的。在60年代，我國(guó)大多數(shù)的電鍍生產(chǎn)，仍以手工操作為主。而現(xiàn)在的不少企業(yè)甚至是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，已有了比擬好的電鍍自動(dòng)線。在借助國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的根底上，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種類型的微型電腦控制電鍍自動(dòng)線，上海近500家電鍍廠、點(diǎn)，已經(jīng)有370多條電鍍自動(dòng)線，并有25條從外國(guó)引進(jìn)的自動(dòng)線，可見(jiàn)我國(guó)的電鍍生產(chǎn)，正在向自動(dòng)化方向開(kāi)展。其中比擬好的自動(dòng)線的行車起步、制動(dòng)、運(yùn)行平穩(wěn)，電機(jī)采用無(wú)極變速或配備變頻調(diào)速后，定位準(zhǔn)確，用聚氨酯作行車運(yùn)行輪，運(yùn)行時(shí)慣性小，噪聲低，制動(dòng)性好。車輛的運(yùn)行，溶液的溫度、PH及添加劑的自動(dòng)補(bǔ)充，已有用微電腦自動(dòng)控制，但我國(guó)的電鍍生產(chǎn)設(shè)備與國(guó)外的先進(jìn)國(guó)家相比，還有比擬大的差距，相對(duì)而言，手工操作還是比擬多的，有些廠的機(jī)械設(shè)備還比擬陳舊，自動(dòng)化程度不高。美國(guó)，日本等國(guó)的電鍍自動(dòng)線比我國(guó)先進(jìn)，如日本大友電舍株式會(huì)社的電鍍車間，各種鍍液中的主要成分都是由電腦自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制及補(bǔ)充，操作的各種參數(shù)溫度、PH值、電流等都由電腦自動(dòng)測(cè)定和自動(dòng)調(diào)節(jié)，行車的運(yùn)行完全無(wú)人操作。能到達(dá)車間無(wú)塵，底面無(wú)水，所有槽口上面均無(wú)液滴。操作人員以及外來(lái)人員進(jìn)入車間，不允許穿自己的鞋子，必須換上干凈的拖鞋，再經(jīng)過(guò)凈化設(shè)備，用高壓凈化的空氣，吹掉身上的灰塵后才能進(jìn)入車間。生產(chǎn)時(shí)連續(xù)不斷的用凈化空氣將車間內(nèi)的空氣壓向室外，這樣的電鍍車間和電鍍自動(dòng)線，在國(guó)際上也是比擬先進(jìn)的。我國(guó)的電鍍生產(chǎn)也要向這樣的先進(jìn)方向開(kāi)展，但現(xiàn)階段我們不能提出這樣的要求，因?yàn)槲覈?guó)現(xiàn)階段的根底條件和配套設(shè)備等許多方面還不適應(yīng)這樣先進(jìn)的要求。其實(shí)，有些國(guó)家的電鍍生產(chǎn)線也沒(méi)有這樣的先進(jìn)，如澳大利亞墨爾本一個(gè)比擬大的電鍍廠的電鍍生產(chǎn)線，行車是由人工操作的，控制行車的操作人員跟著行車走，設(shè)備比我國(guó)有些企業(yè)還差。1.4國(guó)內(nèi)電鍍行業(yè)存在的問(wèn)題電鍍自動(dòng)線是大規(guī)模生產(chǎn)和增加品種的必然產(chǎn)物,它對(duì)改進(jìn)我國(guó)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(guó)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(wèn)題。傳統(tǒng)的小型電鍍車間生產(chǎn)線較長(zhǎng)，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(jìng)爭(zhēng)時(shí)機(jī)和故障可能性大，可靠性低，維護(hù)量大。電鍍生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比擬惡.劣，是一個(gè)高溫、多塵埃、易著火的一級(jí)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)苗子的平安隱患。所以對(duì)新設(shè)備的引入的需求是改進(jìn)電鍍車間的生產(chǎn)狀況的必要之舉?，F(xiàn)階段我國(guó)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(jì)電鍍自動(dòng)線時(shí)，要求一條自動(dòng)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(shí)，有些槽子排在內(nèi)線根本上不用，行車在這些不用的槽子上面走來(lái)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(guò)寬，使一條電鍍線排得很長(zhǎng)，同樣會(huì)降低生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量?？傊覈?guó)的電鍍生產(chǎn)線要向國(guó)際上最先進(jìn)的方向開(kāi)展，但現(xiàn)階段應(yīng)在講究實(shí)用、實(shí)效的根底上求先進(jìn)，循序漸進(jìn)，逐步提高我國(guó)電鍍生產(chǎn)的先進(jìn)水平。1.5國(guó)內(nèi)電鍍的開(kāi)展?fàn)顟B(tài)近年來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路的開(kāi)展，以微處理機(jī)為核心組成的可編程控制器(PLC)得到了迅速的開(kāi)展，在電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行控制、電磁閥的開(kāi)閉、產(chǎn)品的計(jì)數(shù)、溫度壓力等的設(shè)定和控制等方面，可編程控制器正發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。由于可編程控制器運(yùn)行可靠、易學(xué)易用、抗干擾性強(qiáng)，尤其再在工業(yè)控制中的運(yùn)用變得更加廣泛。PLC是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論開(kāi)展而來(lái)的，它既不同于普通的計(jì)算機(jī)，又不同于一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，作為一種特殊形式的計(jì)算機(jī)控制裝置，它在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件組成，軟件結(jié)構(gòu)以及I/O通道，用戶界面諸多方面都有其特殊性。因此在工業(yè)生產(chǎn)的本錢(qián)戰(zhàn)與效益戰(zhàn)中，占領(lǐng)了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。PLC的推廣應(yīng)用，使得長(zhǎng)期以來(lái)令人頭痛的程控問(wèn)題得到迎刃而解。它不僅穩(wěn)定可靠，不易產(chǎn)生誤動(dòng)作，而且可方便的實(shí)現(xiàn)一機(jī)多程序控制，在“顯示、打印〞、“大電流沖擊〞、“溫控〞、“PH值監(jiān)測(cè)〞等各個(gè)領(lǐng)域一顯示了它的威力。在速度控制方面，由于采用了變頻器，一臺(tái)變頻器可同時(shí)控制數(shù)臺(tái)電機(jī)，不僅可以無(wú)極調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，使其到達(dá)最正確狀態(tài)，且可方便的滿足每個(gè)動(dòng)作的開(kāi)始及終點(diǎn)有一定距離的緩速，呈緩變形式，到達(dá)工件運(yùn)行平穩(wěn)，準(zhǔn)確定位。其他如單釣行車取代傳統(tǒng)的雙釣行車，降低行車總重量，降低本錢(qián)，使行車運(yùn)行穩(wěn)定；行車輪用尼龍輪緣外套聚氨酯橡膠的結(jié)構(gòu)，增加了行車輪的摩擦力，減少噪音，提高行車的到位準(zhǔn)確率等。這些新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用大大提高了電鍍行業(yè)的機(jī)械化、自動(dòng)化程度，為適應(yīng)多品種、大批量生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，挖掘企業(yè)潛力，滿足日益增長(zhǎng)的國(guó)名經(jīng)濟(jì)開(kāi)展的需要提供了可靠的保證。1.6課題的選題背景及意義電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層，改變基材外表性質(zhì)或尺寸，電鍍能增強(qiáng)金屬的抗腐蝕性〔鍍層金屬多采用耐腐蝕的金屬〕、增加硬度、防止磨耗、提高到電性、潤(rùn)滑性、耐熱性和外表美觀。通過(guò)電鍍，可以在機(jī)械制品上獲得裝飾保護(hù)性和各種功能性的外表層，還可以修復(fù)磨損和加工失誤的工件。隨著社會(huì)的開(kāi)展，人們的審美觀也有了一定的改變，各種各樣的裝飾用品也大量出現(xiàn)在人們的生活和工作中，其中也有不少的金屬制品，為了是這些金屬裝飾品既美觀又耐用，電鍍就很有必要了。2系統(tǒng)總體方案論證2.1控制對(duì)象的設(shè)計(jì)要求上下物品都由機(jī)械手來(lái)完成，行車上的待鍍物品分別要到鍍前處理池、電鍍池、鍍后處理池三個(gè)池子且在每個(gè)池子里都要停留一定的時(shí)間，在出現(xiàn)故障或要短時(shí)運(yùn)行時(shí)可用手動(dòng)操作。2.2設(shè)計(jì)思路2.2.1軟件根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)需用順序控制來(lái)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)程序。順序控制:指按照預(yù)定的受控執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作順序及相應(yīng)的轉(zhuǎn)布條件，一步一步進(jìn)行的自動(dòng)控制，為了使順序控制系統(tǒng)工作可靠，通常采用步進(jìn)式順序控制電路結(jié)構(gòu)，前一步的得電并所謂步進(jìn)式順序控制，是指控制系統(tǒng)的任一程序步〔以下簡(jiǎn)稱步〕的得電必須以且本步的轉(zhuǎn)步主令信號(hào)已發(fā)出為條件。對(duì)生產(chǎn)機(jī)械而言，受控設(shè)備任一步的機(jī)械動(dòng)作是否執(zhí)行，取決于控制系統(tǒng)前一步是否已有輸出信號(hào)及其受控機(jī)械動(dòng)作是否已完成。假設(shè)前一步的動(dòng)作未完成，那么后一步的動(dòng)作無(wú)法執(zhí)行。這種控制系統(tǒng)的互鎖嚴(yán)密，即便轉(zhuǎn)步指令信號(hào)元件失靈或出現(xiàn)誤操作，亦不會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作順序錯(cuò)亂。2.2.2硬件三相電機(jī)正反轉(zhuǎn)：通過(guò)改變接入電機(jī)電源相序來(lái)改變點(diǎn)擊的轉(zhuǎn)向來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常只要將其中任意兩相對(duì)換就可以了，通常使用接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.2.3電氣元件的明細(xì)表表2-1名稱符號(hào)作用數(shù)量S7-200CPU226CN控制器1三相異步電機(jī)M大的控制行車，小的控制機(jī)械手2大4小交流接觸器KM控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)12行程開(kāi)關(guān)SQ行程控制18按鈕SB啟動(dòng)、停止和手動(dòng)控制7導(dǎo)線、熔斷器、熱繼電器、空氣開(kāi)關(guān)FU、FR連結(jié)各部件和保護(hù)電路假設(shè)干2.2.4元件簡(jiǎn)介三相異步電動(dòng)機(jī)定義：三相異步電動(dòng)機(jī)是靠同時(shí)接入380V三相交流電源供電的一類電動(dòng)機(jī)，由于三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以相同的方向，不同的轉(zhuǎn)速成旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn)差率，所以叫三相異步電動(dòng)機(jī)。工作原理：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，到達(dá)能量量轉(zhuǎn)換的目的。三相異步電動(dòng)機(jī)是感應(yīng)電機(jī)，定子通入電流以后，局部磁通穿過(guò)短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，只是有短路環(huán)局部和沒(méi)有短路環(huán)局部產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。通電啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場(chǎng)間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子存在相對(duì)轉(zhuǎn)速。并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)能量變化。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料，價(jià)格廉價(jià)。缺點(diǎn)：功率因數(shù)滯后，輕在功率因數(shù)低，調(diào)速性能稍差。交流接觸器接觸器是一種自動(dòng)化的控制電器，接觸器主要用于頻繁接通或分?jǐn)嘟?、直流電路，具有控制容量大，可遠(yuǎn)距離操作，配合繼電器可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)操作，聯(lián)鎖控制，各種定量控制和失壓及欠壓保護(hù)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制電路，其主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用于控制其它電力負(fù)載，如電熱器、照明、電焊機(jī)、電容器組等。結(jié)構(gòu)：接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)及其它局部組成。1.電磁系統(tǒng)：電磁系統(tǒng)包括電磁線圈和鐵芯，是接觸器的重要組成局部，依靠它帶動(dòng)觸點(diǎn)的閉合與斷開(kāi)。2.觸點(diǎn)系統(tǒng)：觸點(diǎn)是接觸器的執(zhí)行局部，包括主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)，主觸點(diǎn)的作用是接通和分?jǐn)嘀骰芈?，控制較大的電流。而輔助觸點(diǎn)實(shí)在控制回路中，以滿足各種控制方式的要求。3.滅弧系統(tǒng)：滅弧裝置用來(lái)保證觸點(diǎn)斷開(kāi)電路時(shí)，產(chǎn)生的電弧可靠的熄滅，減少電弧對(duì)觸電的損傷，為了迅速熄滅斷開(kāi)時(shí)的電弧，通常接觸器都裝有滅弧裝置，一般采用半封式縱縫陶土滅弧罩，并配有強(qiáng)磁吹弧回路。4.其它局部：有絕緣外殼、彈簧、短路環(huán)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。工作原理：當(dāng)接觸器電磁線圈不通電時(shí)，彈簧的反作用力和銜鐵的自重使主觸點(diǎn)保持點(diǎn)開(kāi)位置。當(dāng)電磁線圈通過(guò)控制回路接通控制電壓時(shí)，電磁力克服彈簧的反作用力將銜鐵吸向靜鐵芯，帶動(dòng)主觸點(diǎn)閉合，接通電路，輔助接點(diǎn)隨之動(dòng)作。行程開(kāi)關(guān)：行程開(kāi)關(guān)就是一種由物體的位移來(lái)決定電路通斷的開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)又稱限位開(kāi)關(guān)，可以安裝在相對(duì)精致的物體上或者運(yùn)動(dòng)的物體上，當(dāng)動(dòng)物接近靜物時(shí)，開(kāi)關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_(kāi)的接點(diǎn)閉合。由開(kāi)關(guān)接點(diǎn)開(kāi)、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動(dòng)作。熱繼電器。熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生變形，當(dāng)形變到達(dá)一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開(kāi)，從而使接觸起失電，主電路斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。繼電器作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本錢(qián)低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。熱繼電器的主要技術(shù)參數(shù)額定電壓：熱繼電器能夠正常工作的最高的電壓值，一般為交流220V，380V,600V。額定電流：熱繼電器的額定電流主要指通過(guò)熱繼電器的電流額定功率:一般而言，其額定功率按照45~62HZ設(shè)計(jì)。整定電流范圍：整定電流的范圍有本省的特性來(lái)決定。它描述的是在一定的電流條件下熱繼電器的動(dòng)作時(shí)間和電流的平方成正比。如何選用熱繼電器熱繼電器主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載，因此選用時(shí)必須了解電動(dòng)機(jī)的情況，如工作環(huán)境、啟動(dòng)電流、負(fù)載性質(zhì)、工作制、允許過(guò)載能力等。原那么上應(yīng)使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性，或者在電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性之下，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載和啟動(dòng)的瞬間，熱繼電器應(yīng)不受影響。當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)長(zhǎng)期工作制或間斷長(zhǎng)期工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般按電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)選用。例如，熱繼電器的整定值可等于0.95~1.05倍的電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動(dòng)機(jī)的額定電流，然后進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)反復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，熱繼電器僅有一定范圍的適應(yīng)性，如果短時(shí)間內(nèi)操作次數(shù)很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。對(duì)于正反轉(zhuǎn)和通斷頻繁的特殊工作制電動(dòng)機(jī)，不宜采用熱繼電器作為過(guò)載保護(hù)裝置，而應(yīng)使用埋人電動(dòng)機(jī)繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來(lái)保護(hù)。熔斷器熔斷器使根據(jù)電流超過(guò)規(guī)定值一定時(shí)間后，以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開(kāi)的原理制成的一種電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)及用電設(shè)備中，作為短路和過(guò)電流保護(hù)，是應(yīng)用最普遍的保護(hù)器件之一。熔斷器是一種過(guò)電流保護(hù)電器，熔斷器主要由熔體和熔管兩個(gè)局部及外加填料等組成，使用時(shí)，將熔斷器串聯(lián)于被保護(hù)電路中，當(dāng)被保護(hù)電路的電流超過(guò)規(guī)定值，并經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，由熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體，是電路斷開(kāi)，起到保護(hù)的作用。以金屬導(dǎo)體作為熔體而分?jǐn)嚯娐返碾娖?，串?lián)與電路中，當(dāng)過(guò)載或短路電流通過(guò)熔體時(shí)，熔體自身將發(fā)熱而熔斷，從而對(duì)電力系統(tǒng)、各種電工設(shè)備及家用電器起到保護(hù)作用。具有反時(shí)延特性，當(dāng)過(guò)載電流小時(shí)，熔斷時(shí)間長(zhǎng)，過(guò)載電流大時(shí)，熔斷時(shí)間短，因此，在一定過(guò)載電流范圍內(nèi)至電流恢復(fù)正常，熔斷器不會(huì)熔斷，可以繼續(xù)使用，熔斷器主要由熔體、外殼和支座3局部組成，其中熔體是控制偶那個(gè)短期特性的關(guān)鍵元件。熔斷器廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)保護(hù)和用電設(shè)備保護(hù)，當(dāng)電網(wǎng)或用電設(shè)備繁盛短路故障或過(guò)載時(shí)，可自動(dòng)切斷電路，防止電氣設(shè)備損壞，防止事故蔓延。熔斷器由絕緣底座、觸頭、熔體等組成，熔體使熔斷器的主要工作部件，熔體相當(dāng)于串聯(lián)在電路中的一段特殊的導(dǎo)線，當(dāng)電路發(fā)生短路或過(guò)載時(shí)，電流過(guò)大，熔體因過(guò)熱而熔化，從而切斷電路，熔體常做成絲狀、柵狀或片狀，熔體材料具有相對(duì)熔點(diǎn)低特性穩(wěn)定，易于熔斷的特點(diǎn)，一般采用錫合金、鍍銀銅片、鋅、銀等金屬。在熔體熔斷切斷電路的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電弧，為了平安有效地熄滅電弧，一般均激昂熔體安裝在熔斷器殼體內(nèi)，采取措施，快速熄滅電弧。熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在低壓系統(tǒng)中廣泛被應(yīng)用。熔體額定電流的選擇：由于各種電氣設(shè)備都具有一定的過(guò)載能力，允許在一定條件下較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，而當(dāng)負(fù)載超過(guò)允許值時(shí)，就要求保護(hù)熔體在一定時(shí)間內(nèi)熔斷，還有一些設(shè)備起動(dòng)電流很大，但啟動(dòng)時(shí)間很短，所以要求這些設(shè)備的保護(hù)特性要適應(yīng)設(shè)備運(yùn)行的需要，要求熔斷器在電機(jī)起動(dòng)時(shí)不熔斷，在短路電流作用下和超過(guò)允許過(guò)負(fù)荷電流時(shí)能可靠熔斷，起到保護(hù)作用。熔體額定電流選擇偏大，負(fù)載在短路或長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷時(shí)不能及時(shí)熔斷，選擇過(guò)小，可能在正常負(fù)載電流作用下就會(huì)熔斷，影響正常運(yùn)行，為保證設(shè)備正常運(yùn)行，必須根據(jù)負(fù)載性質(zhì)合理選擇熔體額定電流。電動(dòng)機(jī)：1、單臺(tái)直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)額定電流=〔1.5~2.5〕電動(dòng)機(jī)額定電流。2、多臺(tái)直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)總保護(hù)熔體額定電流=〔1.5~2.5〕各臺(tái)電動(dòng)機(jī)電流之和。3、降壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī)熔體額定電流=〔1.5~2〕電動(dòng)機(jī)額定電流4、繞線式電動(dòng)機(jī)熔體額定電流=〔1.2~1.5〕電動(dòng)機(jī)額定電流按鈕開(kāi)關(guān)：按鈕開(kāi)關(guān)是舊標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)，新標(biāo)準(zhǔn)〔GB2900·18〕中簡(jiǎn)稱為按鈕按鈕開(kāi)關(guān)是用來(lái)切斷和接通控制電路的低壓開(kāi)關(guān)電器，按鈕開(kāi)關(guān)的觸頭的額定電流為5A。所以，操作按鈕開(kāi)關(guān)所控制的電路屬于小電流電路。按鈕有單極雙位開(kāi)關(guān)或雙極雙位開(kāi)關(guān)，它按動(dòng)能與用途又分為起動(dòng)按鈕、復(fù)位按鈕、檢查按鈕、控制按鈕、限位按鈕等多種。3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1PLC機(jī)型選擇3.1.1確定I/O通常I/O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上10%~15%的裕量來(lái)確定。I：20+20*15%=23O：14+14*15%=163.1.2PLC容量選擇存儲(chǔ)容量的選擇：用戶程序所需的存儲(chǔ)容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫(xiě)水平有關(guān)。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者，在完成統(tǒng)一復(fù)雜功能時(shí)，其程序量可能相差25%之多，所以對(duì)于初學(xué)者應(yīng)該在存儲(chǔ)容量估算時(shí)多留裕量。PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，在很大程度上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I/O點(diǎn)數(shù)確定的根底上，按下式估算存儲(chǔ)容量后，再加20%~30%的裕量。存儲(chǔ)容量=10開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)+100模擬量I/O通道數(shù)另外，在存儲(chǔ)容量選擇的同時(shí)，注意對(duì)存儲(chǔ)器的類型的選擇。3.1.3確定PLC綜合3.1.1和3.1.2我選用西門(mén)子S7-200CPU226CN,詳細(xì)參見(jiàn)附錄D。3.2主電路控制電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的主要?jiǎng)幼鞫家呻妱?dòng)機(jī)來(lái)完成，電機(jī)采用正反轉(zhuǎn)來(lái)控制各個(gè)不見(jiàn)運(yùn)動(dòng)，主接線圖見(jiàn)附錄F。3.3輔助電路的設(shè)計(jì)3.3.1PLC負(fù)載電路設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)不光有好的程序，同時(shí)還要有正確的外部電路接線，同時(shí)在個(gè)部要對(duì)各個(gè)元件加以保護(hù)，輸入輸出接線圖見(jiàn)附錄G。3.3.2其它電路為了節(jié)約I/O點(diǎn)數(shù)有的功能是可以在PLC外部完成的，本系統(tǒng)的急停就是。4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1自動(dòng)程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)在按下啟動(dòng)按鈕自動(dòng)運(yùn)行，機(jī)械的運(yùn)行用行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制即I0.1~I2.2接行程開(kāi)關(guān)，分布見(jiàn)附錄E，自動(dòng)程序梯形圖見(jiàn)附錄A，自動(dòng)程序的指令表見(jiàn)附錄B。考慮到I/O點(diǎn)數(shù)，系統(tǒng)的運(yùn)行指示和急停都用外部電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，按下起動(dòng)按鈕SB1系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行同時(shí)使與外部電路相接的指示燈點(diǎn)亮，而停止按SB2鈕那么所有中間繼電器都被復(fù)位，以到達(dá)急停和斷電的功能。4.1.1控制局部因采用的是順序控制，每實(shí)現(xiàn)一步都要使上一步復(fù)位，在有要延時(shí)的地方，我采用的是先控制一個(gè)中間繼電器，再用這個(gè)中間繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)控制時(shí)間繼電器，這樣就防止了時(shí)間繼電器不能正常工作的因素。如圖4.1.1-1，在網(wǎng)絡(luò)16中本就應(yīng)在I0.7和M1.3串聯(lián)的后面接上時(shí)間繼電器，但同時(shí)要對(duì)上一步M1.3復(fù)位，這樣時(shí)間繼電器就不能起到延時(shí)作用，但用M1.4的常開(kāi)觸點(diǎn)來(lái)控制時(shí)間繼電器就不會(huì)，因?yàn)樵贗0.7的常開(kāi)觸點(diǎn)與M1.3的常開(kāi)觸點(diǎn)同時(shí)得電時(shí)M1.4就被置位并具有保值功能，即使M1.3被復(fù)位，M1.4的常開(kāi)觸點(diǎn)仍然閉合時(shí)間繼電器也就能正常工作。4.1.2輸出局部機(jī)械手1加緊松開(kāi)：機(jī)械手的加緊松開(kāi)時(shí)由控制Q0.0的得電和失電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而Q0.0的得電與失電是控制M0.1置位和復(fù)位來(lái)完成的，即用M0.1的常開(kāi)觸點(diǎn)與Q0.0串聯(lián)。機(jī)械手2加緊松開(kāi)：機(jī)械手2加緊松開(kāi)是由中間繼電器M3.0的得電和失電來(lái)完成的。無(wú)論是機(jī)械手還是行車的上下都是分別有一個(gè)點(diǎn)擊正反轉(zhuǎn)來(lái)完成的，左右也一樣，為保證電機(jī)的正常和平安運(yùn)行不光要在外部用硬件互鎖，在編程時(shí)還要用相應(yīng)的程序互鎖如圖4.1.2-1，在圖4.1.2-1中Q0.2的常閉觸點(diǎn)與Q0.1的常閉觸點(diǎn)就實(shí)現(xiàn)了軟件互鎖功能。4.2故障程序設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中不管是機(jī)械手還是行車的上下和左右都是由控制點(diǎn)擊的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以每個(gè)電機(jī)同時(shí)只能出現(xiàn)一種工作狀態(tài)，要么是正轉(zhuǎn)要么是反轉(zhuǎn)。如果控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的繼電器同時(shí)得電那么就會(huì)造成電源相間短路，在系統(tǒng)出現(xiàn)這種情況時(shí)就應(yīng)該采取相對(duì)的措施。程序見(jiàn)附錄A網(wǎng)絡(luò)58。4.3其它設(shè)計(jì)4.3.1手動(dòng)程序的設(shè)計(jì)在自動(dòng)化普及的今天，手動(dòng)一般只是在自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)用來(lái)臨時(shí)操作?？紤]到排除故障，用于自動(dòng)運(yùn)行PLC就要停止，所以本設(shè)計(jì)的手動(dòng)程序就用外部控制電路來(lái)完成。控制電路見(jiàn)圖4.3.1-1。操作按下SB3，KM5線圈得電主觸頭閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合自鎖，行車上行：按下SB4，SB4常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM5斷電常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)閉合，KM6線圈得電主觸頭閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合自鎖，行車下行：SB3和SB4，KM5和KM6常閉觸點(diǎn)交叉聯(lián)結(jié)以到達(dá)按鈕互鎖和觸點(diǎn)互鎖保護(hù)設(shè)備。按下SB5，KM7線圈得電主觸頭閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合自鎖，行車上行：按下SB6,SB6常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM7斷電常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)閉合，KM8線圈得電主觸頭閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合自鎖，行車下行：SB5和SB6，KM7和KM8常閉觸點(diǎn)交叉聯(lián)結(jié)同樣也是到達(dá)按鈕互鎖保護(hù)設(shè)備，在任何時(shí)候按下SB7都能使其停止工作。總結(jié)經(jīng)過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)我收獲了很多，也學(xué)習(xí)到了很多有關(guān)專業(yè)方面