plc課程設計(電鍍車間專用行車plc控制系統(tǒng)設計)

1、<p>　　PLC與電氣控制課程設計說明書</p><p>　　電鍍車間專用行車PLC控制系統(tǒng)設計</p><p>　　學 院： 機電工程學院 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： 職稱 教授 </p>

2、<p>　　專 業(yè)： 機械制造與自動化 </p><p>　　班 級： </p><p>　　學 號： </p><p>　　完成時間： 2015-5-20 </p><p><b&g

3、t;　　摘 要</b></p><p>　　本文以電鍍自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設計為研究對象，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運動的控制

4、，考慮到電鍍、上升、下降等運動時行車和吊鉤需要準確停位。在程序設計時為了便于對設備進行調(diào)整和檢修，設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</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)具有調(diào)試方便、適應性強的優(yōu)點。<

5、/p><p>　　關(guān)鍵字：電鍍行車；可編程控制器；梯形圖</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The electroplating automatic production line to control system design to study, with its specialized operatio

6、ns 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 sys

7、tem; The system for mitsubishi fx2n - 64mr -001 kind of the plc to control, the output signal of the plc contacts with some action to control motor three asynchronous oper</p><p>　　Key words：the electroplati

8、ng ；programmable logic control；terraced figure</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 緒 論……………………………………………………………………………3</p><p>　　1.1 電鍍生產(chǎn)線簡介……………………………………………………………3</p>

9、<p>　　1.2 電鍍車間行車專用PLC控制系統(tǒng)設計內(nèi)容………………………………3</p><p>　　1.2.1 設備基本情況………………………………………………………3</p><p>　　1.2.2 拖動系統(tǒng)……………………………………………………………4</p><p>　　1.3 電鍍車間行車專用PLC控制系統(tǒng)設計要求……………………………

10、…4</p><p>　　1.4 可編程控制器簡述………………………………………………………4</p><p>　　2 控制系統(tǒng)總體方案及系統(tǒng)硬件設計……………………………………………5</p><p>　　2.1 電鍍車間專用行車PLC控制系統(tǒng)方案選擇………………………………5 2.1.1 拖動方案……………………………………………………………5</p

11、><p>　　2.1.2 槽位選擇方案………………………………………………………5</p><p>　　2.1.3 信號檢測裝置選擇…………………………………………………5</p><p>　　2.2 電鍍車間專用行車PLC控制系統(tǒng)主電路…………………………………5</p><p>　　2.3 保護方案選擇……………………………………………………

12、…………6</p><p>　　2.4 抗電源干擾措施……………………………………………………………6</p><p>　　2.5 控制系統(tǒng)的接地設計………………………………………………………6</p><p>　　3 控制系統(tǒng)軟件設計………………………………………………………………8</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)動作流程框圖………

13、……………………………………………8</p><p>　　3.2 PLC選型……………………………………………………………………8</p><p>　　3.3 低壓電器選用………………………………………………………………9</p><p>　　3.4 I/O點分配…………………………………………………………………9</p><p>　　3

14、.5 SFC圖………………………………………………………………11</p><p>　　3.6 梯形圖………………………………………………………………11</p><p>　　4 參考文獻…………………………………………………………………………15</p><p>　　致 謝………………………………………………………………………………16 </p>

15、;<p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1 電鍍生產(chǎn)線簡介</p><p>　　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備，傳統(tǒng)的控制

16、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定順序和控制要求，自動完成一系列的工作。</p><p>　　1.2 電鍍車間行車專用PLC控制系統(tǒng)設計內(nèi)容</p><p>　　1.2.1設備基本情況</p><p>　　該電鍍自動線是某廠電鍍

17、車間為提高工效、促進生產(chǎn)自動化和減輕勞動強度而提出制造的一臺專用半自動起吊設備。采用遠距離控制，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。</p><p>　　圖1 電鍍自動線示意圖</p><p>　　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

18、吊物用）上/下運動外。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，卸下處理好的零件，重新發(fā)出信號進入下一加工循環(huán)。</p><p>　　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

19、不同工藝過程（如鍍鋅、鍍鉻、鍍鎳鎘）有程序預選和修改能力。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。</p><p>　　1.2.2 拖動系統(tǒng)</p><p>　　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。</p><p>　　1.3 電鍍

20、車間行車專用PLC控制系統(tǒng)設計要求</p><p>　?。?）控制裝置具有程序預選功能（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，整個電鍍工藝應能自動進行。</p><p>　　（2）前后運動和升降運動要求準確停位，前后、升降運動之間有聯(lián)鎖作用。</p><p>　?。?）采用遠距離控制，整機電源及各種動作要有相應指示。</p>&

21、lt;p>　　（4）應有極限位置保護和其它必要的電氣保護措施。</p><p>　　1.4 可編程控制器簡述</p><p>　　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的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學。用可編程序

22、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，易學易用，系統(tǒng)的設計、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。</p><p>　　2 控制系統(tǒng)總體方案及系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　2.1 電鍍車間專用行車PLC控制系統(tǒng)方案選擇</p><p>

23、;　　2.1.1 拖動方案</p><p>　　為實現(xiàn)不同的槽位的精準位置停車，設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)，以獲得更多的反應時間，然后在程序中使用一定的延時，保證行車的精準位置停車，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致事故。</p><p

24、>　　2.1.2 槽位選擇方案</p><p>　　在啟動電機以前要通過外接旋動開關(guān)選擇不同的槽位，因設計的行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計要求。</p><p>　　2.1.3 信號檢測裝置選擇</p><p>　　在每一個槽位之前設置接近開關(guān)，相對行程開關(guān)能使停車更精準，在左

25、右平移上限位置也設置接近開關(guān)，給行車充分的反應時間實現(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)。</p><p>　　2.2 電鍍車間專用行車PLC控制系統(tǒng)主電路</p><p>　　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/

26、min、380V），M1用于驅(qū)動行車的前進后退，M2用于控制上升下降，并由接觸器 KM1 KM2 KM3 KM4分別控制其正反轉(zhuǎn)。刀開關(guān) QS作為電源控制開關(guān), 由熔斷器FU實現(xiàn)短路保護，由熱繼電器FR1、FR2實現(xiàn)過載保護。</p><p>　　圖2 電鍍車間專用行車PLC控制系統(tǒng)主電路</p><p>　　2.3 保護方案選擇</p><p>　　如圖2，在主電

27、路以及整流濾波電路中裝設熔斷器保護，并給每一臺電動機裝設熱繼電器，防止電機過載過熱。</p><p>　　2.4 抗電源干擾措施</p><p>　　(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，應注意兩點：第一，屏蔽層要良好接地；第二，次級連接線應用雙絞線，以減少電源線間干擾。</p><p>　　(2)濾波器有較好的抗電網(wǎng)干擾的

28、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。</p><p>　　2.5 控制系統(tǒng)的接地設計</p><p>　　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。</p><p>　　圖3 控制系統(tǒng)的接地方法</p><p>　　其中圖3（a）為控制器和

29、其他設備分別接地方式，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，接地電阻應小于100Ω；第二，接地線應盡量粗，一般用大于2mm平方的接地線</p><p>　　3 控制系統(tǒng)軟件設計</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)動作流程框圖</p><p>　　為實現(xiàn)設計要求，擬用三臺電動機分別控制行車

30、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。</p><p>　　圖4控制系統(tǒng)動作流程框圖</p><p><b>　　3.2 PLC選型</b></p><p>　　FX系列PLC由基本

31、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-32MR-001 主機，交流電源，16點輸入，16點繼電器輸出。</p><p>　　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。</p><

32、p>　　表1 FX2N系列可編程器的總體性能</p><p>　　根據(jù)該專用行車的控制要求，其輸進/輸出及控制信號共有32個，其輸入信號16個，輸出信號16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-32MR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。</p>

33、<p>　　.3 低壓電器選用</p><p>　　QS刀開關(guān)選用HK 1 - 5/3;0.75KW*2=Ide=1.5A,容量的確定：Ihke=3Ide=3*1.5=4.5A，3表示所選為三級觸刀。故選容量大于4.5A的。</p><p>　　FU熔斷器選用RM-10/6A;Ier≥Kiqd=0.45*12=5.4A。</p><p>　　KM接觸器

34、選用CJ10-10/3；Ije為接觸器額定電流，Ije=（1.3~2.0)Ide=2.0*1.5=3，以為是重載啟動所以1.3~2.0選2.0。目前市面上最小也是10A，故選擇10A的接觸器。</p><p>　　FR熱繼電器選用JR20-10/1.875；整定電流是電機電流的1.1~1.25倍，重載啟動取1.25值。1.25*1.5=1.875</p><p>　　電線選用2.5平方毫米

35、的單股銅芯熟料線。</p><p>　　3.4 I/O點分配</p><p>　　電機前進線圈設為KM2，電機后退線圈設為KM3，電機上行線圈設為KM0，電機下行線圈設為KM1，啟動按鈕設為SB17，I/O分配如圖：</p><p>　　各輸出端的負載一側(cè)并聯(lián)接入220V交流電。將外接元件與PLC的I/O點一一對應，編排地址。表2是外部I/O信號與PLC的I/O接點

36、地址編號對照表。</p><p>　　表2 外部信號與PLC的I/O接點地址編號對照表</p><p><b>　　3.5 SFC圖</b></p><p><b>　　3.6 梯形圖</b></p><p><b>　　4 參考文獻</b></p><p

37、>　　[1] 方承遠.工廠電氣控制技術(shù). 機械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[2] 史國生.電氣控制與可編程控制器技術(shù).化學工業(yè)出版社，2005.4</p><p>　　[3] 廖常初.PLC編程及應用.機械工程出版社，2002.9</p><p>　　[4] 鐘肇新,范建東.可編程控制器原理及應用.華南理工大學出版社，2003.5</p&g

38、t;<p>　　[5] 丁偉. 可編程控制器在工業(yè)控制中的應用. 化學工業(yè)出版社，2004.7</p><p>　　[6] 魏璇,陸波.PLC和變頻調(diào)速器在GRC輕型隔墻板生產(chǎn)線上的應用.天津：機械電子出版社,1999（2）</p><p>　　[7] 趙明.工廠電氣控制設備.北京：機械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　[8] 田瑞庭.可編程序

39、控制器應用技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　[9] 李景學,緊礦業(yè).可編程控制器應用系統(tǒng)設計方法.北京：電子工業(yè)出版社，1995</p><p>　　[10]胡學林.可編程控制器教程.北京:電子工業(yè)出版社，2004</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次的課程設計題

40、目是電鍍車間專用行車PLC控制系統(tǒng)設計，在指導老師的悉心指導下，在本組成員的齊心的努力下,設計終于較好完成了。</p><p>　　通過這次課程設計，我鞏固了書本上的理論知識，為以后的學習打下了基礎；并且將理論與實踐相結(jié)合，設計出了一套能夠提高生產(chǎn)效率、減輕工人的勞動強度的電鍍生產(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。</p><p>　　實際生產(chǎn)過程往往復雜，