畢業(yè)論文---工業(yè)自動生產(chǎn)線plc控制系統(tǒng)的設計

1、<p>　　工業(yè)自動生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的設計</p><p>　　【摘 要】 隨著工業(yè)技術的發(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。實現(xiàn)了PLC對電鍍生產(chǎn)中電機的正反轉(zhuǎn)與制動的控制，并實現(xiàn)對電機的暫?？刂坪瓦^限位的保護。通過對控制要求的分析和查閱資料本文已經(jīng)給出了具體的設計方法和步驟，設計出了完整的梯形圖，并通過對程序的調(diào)試進一步簡化了程序增強了程序的實用性。&

2、lt;/p><p>　　【關鍵詞】 三菱PL 異步電動機 電磁包閘制動 能耗制動</p><p>　　一．畢業(yè)設計任務書設計內(nèi)容及要求</p><p>　　1.自動生產(chǎn)線示意圖</p><p>　　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，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）后自動提

3、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，進入下一個電鍍循環(huán)。</p><p>　　電鍍行車采用兩臺三相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)（J02-12-4, P=0.81Kw, I=2A, n=1410r/min,V=380v）</p><p>　　2.主要解決的問題和設計（研究）要求：</p>

4、<p>　　(1)單周期控制方式進行；</p><p>　　(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。</p><p>　　(3)該裝置采用遠距離操作臺控制行車運動，要求有暫停控制功能。</p><p>　　(4)行車運行采用行程開關控制，并要求有過限位保護。主電路應有短路和過載保護。</p><p>　

5、　(5)行車升降電動機采用三相電磁包閘制動，升降電動機和三相電磁包閘并聯(lián)接線，不需單獨控制。進退采用能耗制動，進退電動機制動時間為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。</p><p>　　二、器件選擇及設計思路</p><p><b>　　（二） PLC簡介</b></p><p&g

6、t;　　1.PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　可編程控制器作為控制器的自動控制系統(tǒng)，實質(zhì)上就是一種用于工業(yè)控制的專用計算機，它既可進行開關量的控制，又可實現(xiàn)模擬量的控制。PLC采用了典型的計算機結(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。</p><p>　　圖2-1 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.PLC的工作原理&

7、lt;/p><p>　　PLC雖具有微機的許多特點，但它的工作方式與微機有很大不同。微機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

8、個掃描周期大致可分為輸入/輸出刷新和執(zhí)行指令兩個階段。</p><p><b>　　3.PLC的特點</b></p><p>　　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速度要受掃描周期的影響。PLC的這一特點，一方面使它的響應速度變慢，但另一方面也使它的抗干擾能力增強，對一些短時的瞬間干擾可能會因響應滯后而躲避開。這對一些慢速控制系統(tǒng)是有利的，但對

9、一些快速相應系統(tǒng)則不利，在使用中應特別注意這一點。</p><p>　　隨著社會的發(fā)展和科技的進步，對于生產(chǎn)速度的要求越來越快，進一步提高生產(chǎn)效率，是生產(chǎn)社會化的必然趨勢。本設計對傳統(tǒng)生產(chǎn)方式加以更新，運用高性價比的現(xiàn)代可編程控制器（PLC）控制技術，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、故障率高、維修工作量大的缺點；又克服了單片機控制電梯的抗干擾能力差的缺點，所以

10、用PLC進行生產(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)運行穩(wěn)定、安全可靠、檢修方便，大大提高了使用效率。</p><p><b>　　4.PLC的選型</b></p><p>　　PLC機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，維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比，還要考慮控制

11、系統(tǒng)的工藝改進后的系統(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：</p><p>　　(1)可編程控制器的結(jié)構(gòu)選擇</p><p>　　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點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小，一般用于小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴展靈活方便，在I/O點數(shù)輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例，I/O模塊的種類等方面選擇余地

12、大，且維護方便，一般用于復雜的控制系統(tǒng)。</p><p>　　(2)I/O點數(shù)的確定</p><p>　　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，輸出的點數(shù)來衡量的。在設計系統(tǒng)時，應準確統(tǒng)計I/O點數(shù)，并考慮今后調(diào)整和工藝改進的需要，一般為實際點數(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，所以總點數(shù)為（13＋6）×（10%～20

13、%）＋19=20.9～22.8</p><p>　　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。</p><p><b>　　2.熔斷器選擇</b></p><p>　　對于頻繁起動的單臺電動機為了起到短路保護作用，又保證電動機的正常啟動，在頻繁起動時，熔體不應熔斷。即Irn≥（3—3.5）In所以選型號為RL6—2

14、5，熔體為6A。</p><p><b>　　3.開關選擇</b></p><p>　　根據(jù)控制要求當按下啟動按鈕（有信號）時程序動作，當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動開關，暫停選撥動開關。在運動過程中需要限位和狀態(tài)轉(zhuǎn)換，所以在前進和后退過程中需要限位開關和行程開關。</p><p><b>　　4.接觸器&

15、lt;/b></p><p>　　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。</p><p>　　三、PLC控制系統(tǒng)的設計</p><p><b>　　1.流程圖</b></p><p>　　2.主電路圖及原理分析

16、</p><p>　　電氣原理分析：按下啟動按鈕SB1，KM1、KM3得電，到達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SQ9時斷開KM2閉合KM5同時計時11秒之后重復上述動作。當?shù)竭_SQ5計時15秒之后閉合KM4、KM2，再次到達SQ8時斷開KM2閉合KM52秒之后斷開。當?shù)竭_SQ0時斷開KM4閉合KM6制動1.5秒同時閉

17、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，應此他們之間要互鎖。如下圖。</p><p><b>　　3、I/O分配表</b></p><p><b>　　4、外部接線圖</b></p><p><b>　　5、梯形圖&l

18、t;/b></p><p><b>　　6、程序說明</b></p><p>　　當按下啟動按鈕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

19、行，在X3的點的上升沿接通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。因為此時X3,X13都得電所以T0接通。11秒后同時接通Y0和Y2,Y、Y2動作SQ1復位，Y0、Y2就一直接通。當再次到達SQ8時Y0斷電停止上升同時在上升沿啟動Y4制動1.5秒后復位，當?shù)趸@到達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

20、1秒后復位，同時Y1得電，吊籃下降，到達SQ9停止并啟動T1計時12秒，如此循環(huán)下一個13秒再下一個14秒，當?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，吊籃向右上方運行，當上行到SQ8時Y4制動停止上升，SQ8得電此時M4接通M3斷電直到到達SQ0</p><p>　　過限位保護：在到達SQ5時如果吊籃繼續(xù)左行，當?shù)竭_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

21、籃又行到達SQ7時，即X11立即動作接通M2，M2接通Y2左行到原位。</p><p>　　暫停：在前進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X1復位時X1斷電，其常閉閉合，吊籃繼續(xù)動作。</p><p><b>　　7、指令表</b></p><p><b>　　108 END<

22、;/b></p><p><b>　　四、PLC調(diào)試</b></p><p>　　先通過計算機打開三菱FXGP_WIN-C的編程軟件，將已編好的程序編入編程軟件，檢查無誤點擊轉(zhuǎn)換按鈕對程序進行轉(zhuǎn)換，再將PLC與進算計聯(lián)機，把PLC打在STOP狀態(tài)，點擊軟件里的PLC按鈕點擊PLC存儲器清除，再點擊傳送、寫出，將程序?qū)懭隤LC，然后是接線，將各個開關按鈕和器件與P

23、LC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以優(yōu)化程序。</p><p><b>　　五、本設計特點</b></p><p>　　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，又克服了單片機控制電梯的抗干擾能力差的缺點，所以用PLC進行電梯

24、的電氣控制受到越來越多廠家的青睞，發(fā)展前景廣闊。本設計就利用PLC的高可靠性、強抗干擾能力、編程簡單直觀和維修方便等特點，來對電梯系統(tǒng)進行編程控制。系統(tǒng)控制核心為PLC主機，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行運算處理，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行控制，故在一些功能實現(xiàn)和控制方法上有許多的限制。</p><p>　　

25、六、本設計實現(xiàn)的功能</p><p>　　本文通過對三菱系列的三菱FXGP_WIN-C系列的PLC的介紹，實現(xiàn)了PLC對電鍍生產(chǎn)中電機的正反轉(zhuǎn)與制動的控制，并實現(xiàn)對電機的暫?？刂坪瓦^限位的保護。通過對控制要求的分析和查閱資料本文已經(jīng)給出了具體的設計方法和步驟，設計出了完整的梯形圖，并通過對程序的調(diào)試進一步簡化了程序增強了程序的實用性。</p><p><b>　　結(jié) 論<

26、;/b></p><p>　　通過本次畢業(yè)設計我學到了許多，了解了PLC對電鍍生產(chǎn)中電機的正反轉(zhuǎn)與制動的控制，并實現(xiàn)對電機的暫?？刂坪瓦^限位的保護，通過對控制要求的分析和查閱資料本文找尋具體的設計方法和步驟，既鞏固了基礎知識又提高了自學能力，自己獨立的思考與同學之間的互相探討以及同事的幫助，使我受益匪淺。同時在老師的諄諄教導下，我也有有了巨大的收獲，在遇到不懂的問題是，通過向老師請教使我不至于偏離主題，同時