電鍍車間專用行車電氣控制系統(tǒng)設計課程設計

1、<p>　　電鍍車間專用行車電氣控制系統(tǒng)設計</p><p><b>　　一、設計說明書</b></p><p><b>　　1.1 設計目的</b></p><p>　　通過這次課程設計我鞏固了書本上的理論知識，也對大學里學的知識有了一個很好的總結和概括，特別是在低壓電氣，自動控制方面的理論知識有了個很好整理和

2、應用。同時要把這些大學學的理論應用今后的工作中去又是一個漫長的過程，通過這次課程設計也希望能為今后的學習和工作打下良好的基礎，另外也希望自己的探索研究能力，查找和收集資料的能力得到相應的鍛煉和提高。</p><p><b>　　1.2 設計任務</b></p><p>　　1.設計出繼電接觸控制或PLC電氣原理圖、選擇電器元件、編制元件目錄表。</p>

3、<p>　　2.在上述控制原理圖的基礎上，設計出PLC控制的梯形圖和PLC I/O口接線圖，選擇合適的PLC控制器。</p><p>　　3.繪制總接線圖、電器元件板布置圖與安裝接線圖、控制面板布置圖與接線圖。</p><p>　　4.編制設計使用說明書、設計小結、列出設計參考資料目錄。</p><p>　　1.3 設計內容與要求</p>&

4、lt;p>　　1.3.1 系統(tǒng)設計要求</p><p>　　a) 電鍍生產線的工藝要求</p><p>　　本課題研究的電鍍生產線屬于小型生產企業(yè)的電鍍生產線。電鍍小型專業(yè)行車，其運動形式主要有三種：即大車拖動的行車前后運動和提升機構的重物的升降運動以及小車在鍍槽方向上的左右運動。電鍍專用行車設備是采用遠距離控制，起吊重量是500kg以下（含電鍍裝具和電鍍件），生產效率高，勞動強度低

5、的專用自動化起吊設備。電鍍專用行車的結構示意圖如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1  電鍍專用行車示意圖</p><p>　　電鍍專用行車在生產線上的工作順序是：操作人員在操作區(qū)域將待加工的零件裝入吊籃，并發(fā)出開車指令，專用行車的小車便自動提升吊籃至吊梁頂部，大車同時自動前行。前行至電鍍生產現(xiàn)場時大車停止運行，小車牽引吊籃以及生產工件自動逐段前行，按工藝設定的要求在各鍍

6、槽前停車，吊籃自動下降至電鍍槽內，停留一定的時間（在各槽停留的時間預先按工藝要求設定）后自動提升吊籃，如此完成電鍍工藝規(guī)定的每一道工序，直至生產線的終端，大車自動后行返回操作區(qū)域，小車自動右行自動返回原位，卸下吊籃內處理好的零件，重新裝料待出發(fā)指令后進入下一次加工循環(huán)。</p><p>　　在電鍍生產工藝中，不同的零件對鍍層的要求不同，而且還要滿足批量生產的需求。因此，電氣控制系統(tǒng)針對不同的工藝流程（如鍍鋅、鍍鉻

7、、鍍鎳等），硬件應具有預選功能，控制程序應具有參數(shù)可修正功能。</p><p>　　電鍍專用行車與通用的小型行車結構類似，跨度較小，但要求定位準確，以便吊籃能準確進入電鍍槽內，所以設計中在工序的各個動作中的轉化時利用傳感器的傳感信號作為動作轉化的開關。工作時大車的移動（前/后）與吊籃的上/下運動、小車移動（左/右）,除了應該具有自動控制功能以外，還要能夠執(zhí)行人工手動控制。</p><p>

8、　　由于電鍍生產線屬于中型的工業(yè)生產系統(tǒng)，生產的設備的造價較高，生產的時候設備的功率較大，耗電量較大，故而其安全性必須得到考慮，以保證操作人員以及生產設備的安全，降低危險系數(shù)，所以無論是自動運行時還是手動運行時，系統(tǒng)都必須有相應的保護措施，各個動作之間要有聯(lián)鎖、自鎖。故障出現(xiàn)時要能夠及時的報警，生產線無條件的停止運行，故障消除后，才可以繼續(xù)恢復運行。行車電氣系統(tǒng)的框圖如圖1-2所示。</p><p>　　圖1-2

9、 電鍍專用行車電氣系統(tǒng)控制框圖</p><p><b>　　b) 拖動系統(tǒng)</b></p><p>　　專用行車的小車、大車及升降運動均采用三軸交流電動機（JY2-12-4型號0.8kw、1.99A、1410r/min、380V）分散拖動，并采用一級機械減速。</p><p><b>　　c) 系統(tǒng)設計要求</b><

10、/p><p>　　1.控制裝置具有程序預選功能（由工藝編定需要停留工位）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?？蓪崿F(xiàn)自動循環(huán)、單周期運行、前進操作、手動操作四種方式。</p><p>　　2.前/后運動，升/降運動要求準確停位，各運動之間應有必要的聯(lián)鎖作用。</p><p>　　3.采用遠距離控制，整機電源及各動作要有相應指示。</p>

11、<p>　　4.行車運行采用行程開關控制，并要求有過極限位置保護。主電路應有短路和過載保護</p><p>　　5.行車升降，進退采用能耗制動，升降電動機制動時間為2S，進退運動電動機制動時間為1S，1#~5#槽位的停留時間依次為10S、12S、14S、16S、18S，原位裝卸時間為10S。</p><p>　　1.3.2 系統(tǒng)總體設計方案</p><p&g

12、t;<b>　　a) 主電路的設計</b></p><p>　　系統(tǒng)主電路設計見附錄所示，控制系統(tǒng)采用3臺三相交流異步電動機（型號JYZ-12-4，P=0.8kw，I=2A,n=1410r/min，V=380V），M1用于驅動行車的前進后退，M2用于控制上升下降， M3用于點動調整行車左右位置，并由接觸器 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6分別控制其正反轉。隔離開關 QS作為電源

13、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，經整流濾波后產生36V直流電，為能耗制動提供直流電源。</p><p>　　b)交流控制電路的設計</p><p>　　控制電路設有電源指示HL0，以標識工作電路電源的工作情況。在PLC的控制回路中設計了隔離變壓器TC用以防止電源的干擾隔離變壓器TC的選用，一般根據(jù)PLC的耗電量來配置，本系

14、統(tǒng)的自動控制方案采用的是三菱F1－60MR型的可編程控制器，其耗電量40VA，其輸入端電源有100～110V，200～220V兩種，考慮到盡量和外接的用電器的電源兼容，選用220V的電源端口進行電源的輸入。故可以考慮采用標準型，變比1：1、220V的隔離變壓器。起吊電機（M1）、橫行電機（M2）、走行電機（M3）分別設有運行指示燈，HL1/ HL2（上行/下行），HL3/ HL4（左行/右行），HL5/ HL6（前行/后行），均由KM1

15、、KM2、KM3的輔助觸點點亮。程序功能預選（小車停止電鍍槽位置）指示燈分別由5個扭子開關SB3 ～SB7進行選通控制，實現(xiàn)小車按工藝要求在進行不同方案的電鍍操作。</p><p>　　交流控制電路設計如圖1-3所示。</p><p>　　圖1-3 電鍍車間專用行車控制系統(tǒng)交流控制電路</p><p>　　1.4 設計計算說明與元器件選擇計算及參考</p>

16、;<p>　　1.4.1 動力設備的設計和選擇</p><p>　　電鍍車間專用行車的特點是跨度小，定位準確，并且要滿足批量生產的需求。根據(jù)實際生產情況的使用要求，額定起升重量為500kg(含電鍍裝具和電鍍件)，為保證工件平穩(wěn)的啟動以及起升后運動的穩(wěn)定，從安全性以及工藝需求分析，起升的速度設定為，橫行速度設定為，走行的速度設定為，橫行小車的全重設為200kg，橋重5t，橫行的阻力系數(shù)設為，走行的阻力

17、系數(shù)為，機械的傳動效率η設為0.75。</p><p>　　設安全系數(shù)為1.5，則啟動重量按照1.5×500＝750kg＝0.75t；設P1 、P2 、P3分別為各個機構工作時所需的功率；設GΣ為各個機構的重量之合；故由機械設計公式可得計算式如（1-1）、（1-2）、（1-3）所示。</p><p>　　起升機構： （1-

18、1）</p><p><b>　　橫行機構：</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　走行機構： （1-3）</p><p>　　1.4.2 主要參數(shù)計算及元器件選擇</p><p>　　a) 自動開關QF脫扣電流的選定</p>

19、<p>　　該自動開關設計為供電系統(tǒng)的電源開關，在主回路中的控制對象為交流電動機（電感性負載）。自動開關過電流脫扣值的整定，針對電動機負載而言，可按電機額定電流的1.7倍選定。本系統(tǒng)一共有四臺電動機，三臺額定功率0.8kw，一臺額定功率0.016kw，故0.8kw的電機啟動電流較大，容量較大，故其自動開關QF脫扣值按此電機計算如下。</p><p>　　0.8kw電機的額定電流INE＝1.99 A&

20、lt;/p><p>　?。?-4） </p><p>　　故應選用IQF ＝4A的自動開關。我們選擇開啟式負荷開關，開關型號為HK2－4/3，級數(shù)3，額定電流4A。</p><p>　　b)保護電機用熔斷器FU的選擇</p><p>　　熔斷器主要是用于電機的熱保護，控制電動機的電流，以防電流過大燒

21、壞電動機引起危險，當電機過熱時熔斷器自動切斷，從方便安裝和修理的角度考慮，我們選擇插入式熔斷器。</p><p>　　本設計電動機采用的是單臺電機輕載啟動，熔斷器電流計算的方法如式（1-5）所示。</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　IQF －熔體額定電流；IS －電機的啟動電流。</p><

22、p>　　對于JY2-12-4型號電機，其額定電流IN ＝ 1.99 A，啟動電流IS＝6.5×1.99＝12.93A，熔體額定電流IFU如式（1-6）所示。</p><p><b>　　（1-6）</b></p><p>　　故選擇熔斷器類型為：RC1A－10，熔絲的額定電流6A。干路熔斷器電流為支路電流之和，故干路熔斷器額定電流計算如式（1-7）得。

23、</p><p><b>　　（1-7）</b></p><p>　　故干路熔斷器的類型為：RC1A～15，熔絲額定電流15A。</p><p><b>　　c) 接觸器的選擇</b></p><p>　　對于JY2-12-4型號的電機，額定的功率PMN ＝ 0.81kw，三相電源的相電壓UMN ＝

24、 380V，功率因數(shù) ，電機效率h＝75%，則控制回路的接觸器的選擇可以按下式（1-8）計算選擇。</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　查閱手冊可以確定接觸器選用CJ10－5/3－380V型號。</p><p>　　d) 熱繼電器的選擇</p><p>　　熱繼電器主要用于電動機的過載、斷

25、相及三相不平衡的保護及電動設備的發(fā)熱狀態(tài)控制。由于支路總電流≤10A，故可選用JR20－10/3－1型熱繼電器，額定電壓10A，帶斷相保護。</p><p>　　e) 行程開關的選擇</p><p>　　電鍍車間專用行車用行程開關是主導電鍍工藝是否成功的關鍵元件，要用于小車在電鍍槽位置的精確定位?？紤]生產實際情況，初步選擇LX19系列的行程開關。</p><p>　

26、　LX19系列行程開關適用于交流50HZ或60HZ，電壓至380V，直流電壓至220V的控制電路，將機械信號轉換成電信號，作為控制運動機構行程和變換運動方向或速度用。LX19系列開關采用雙斷點瞬時結構，安裝在金屬外殼內構成防護式。在外殼上配有各種方式的機械部件，組成單輪，雙輪轉動及無輪直線移動等形式的行程開關。工作環(huán)境－25～120℃ ，適用于電鍍車間的高溫環(huán)境。</p><p>　　最終選擇行程開關型號LX19

27、－111（B），額定發(fā)熱電流5A，觸頭接觸時間0.04S。此開關的性能完全可以滿足精確定位以及高溫工作環(huán)境。</p><p>　　f) 接近開關的選擇</p><p>　　接近開關主要用于控制大車的前后運動的限位和電鍍小車電鍍左右動作的限位，同樣要求定位準確，耐使用性、耐高溫性好。根據(jù)生產的實際情況，初步選定LXJ16系列的接近開關。</p><p>　　LXJ16

28、系列的接近開關適用于交流50Hz或60Hz，額定工作電壓100～250V的線路中，作為自動線定位或檢測信號的使用，當運動的金屬體靠近接近開關并達到動作的距離之內的時候，接近開關無接觸、無壓力發(fā)出檢測信號，供驅動小容量的接觸器或中間繼電器以及控制程序開關使用，該系列的開關調整方便，具有防振、防潮性，外殼采用增強性尼龍材料，安全可靠。</p><p>　　根據(jù)需要最終選擇LXJ6－4/8型號的接近開關，其工作環(huán)境－5

29、～120℃，其主要參數(shù)如表1-1所示。</p><p>　　表1-1 LXJ6－4/8型接近開關主要技術參數(shù)</p><p>　　g) 故障報警器選擇</p><p>　　電鍍行車生產線雖然經過嚴密的檢測和設計，也難免出現(xiàn)意想不到的故障，發(fā)生故障時需要及時地報警，以提醒操作人員故障的發(fā)生。由于電鍍車間生產環(huán)境復雜，機械運動部件的聲音嘈雜，又是采用遠距離自動操作，所以

30、報警裝置要有足夠的功率以達到警鈴的目的。</p><p>　　考慮以上因素，選用BJ－2型報警器，這是一種高響亮度報警器，接上電源即可發(fā)出聲級大于120dB的報警聲。其主要參數(shù)如表1-2所示。</p><p>　　表1-2  BJ－2型報警器主要技術參數(shù)</p><p>　　h) 旋轉開關的選擇</p><p>　　旋轉開關主要用于

31、操作程序中手動、自動兩種操作方式的選，通過旋轉開關每次只選擇一種狀態(tài)，就能夠達到手動、自動兩種方式每次運行時只能選擇其一，而不會同時選通，以造成誤操作。選擇開關選型為：KX03，額定電壓DC350V，額定電流0.05A，接觸電阻≤0.01Ω，絕緣電阻1000MΩ，耐壓AC1050V，壽命10000次。</p><p>　　i) 功能預選開關選擇</p><p>　　功能預選開關主要用于預選

32、通行程開關，以實現(xiàn)選通電鍍小車停車的槽位的功能。此開關如果不接通則行程開關處于無效狀態(tài)，小車通過行程開關時不會產生輸入信號。如果選通開關接通，應有響應的指示燈點亮以于指示。為了不增加硬件（PLC）的輸出端口的使用，簡化控制程序，采用本身帶有指示裝置的開關。同時此開關也可以應用于PLC的RUN/OFF開關。查閱相關手冊，KCD系列帶燈船形開關可以滿足這種技術需要，其主要技術參數(shù)為：額定電壓DC200V，額定電流KCD1型15A，KCD2型

33、15A，KCD3型3A，KCD4型6A，KCD5型15A，KCD6型20A。</p><p>　　按照前面的計算支路最大電流15A，選擇KCD1型的開關。其電路圖如圖1-4所示。</p><p>　　圖1-4 帶燈船形開關電路</p><p><b>　　j) 電源開關選擇</b></p><p>　　電源開關主要用于供

34、電氣設備中電源的通斷使用，電源開關是整個電路系統(tǒng)的安全保障所在，在這里選用KAD4－102型號的電源安全性開關。其主要技術參數(shù)為：額定電壓級及電流220V，6A，接觸電阻0.01～0.05，絕緣電阻500～100MΩ，工作壓力1～6N，壽命50000次。</p><p>　　k) 電渦流傳感器的選擇</p><p>　　電渦流傳感器是安裝在電機的轉軸上對電機的轉動情況做實時監(jiān)控的裝置，使用

35、它的主要目的是將電動機是否運行的狀態(tài)送入PLC中對其信號進行處理，以到達電機故障時候能及時報警的目的。</p><p>　　根據(jù)電動機的型號以及特性以及轉速的分析，我們選擇CZF1型號的電渦流傳感器。轉速檢測的原理如下：在被測軸上固定一個凸塊，靠近軸的表面安裝上電渦流傳感器，電渦流的探頭感受到軸表面位置的變化，傳感器激勵線圈的電感隨之改變。振蕩器的頻率變化一次，通過檢波器轉換成電壓的變化從而得到與轉速成正比的脈沖

36、信號，來自傳感器的脈沖經過整形后就可以變成一組開關的通斷信號，從而送入PLC來表征電動機的轉動情況。電渦流式傳感器的工作原理如圖1-5所示。</p><p>　　圖1-5 渦流傳感器工作原</p><p>　　1.5 控制電路設計</p><p>　　PLC電路的設計是電鍍車間行車控制系統(tǒng)的核心部分，由硬件電路和軟件電路一起實現(xiàn)自動和手動的控制程序，對這部分電路的設

37、計分成硬件電路和軟件電路兩部分。</p><p>　　1.5.1 PLC硬件電路的設計</p><p>　　根據(jù)以上硬件選型的設計要求，選用三菱FX2N-64MC型PLC，輸入輸出各32點。如圖1-7，將20個輸入信號、17個輸出信號按各自的功能類型分好。下料點指示燈設為HL1，下料點聲音指示設為HL2，一槽位指示燈設為HL3，二槽位指示燈設為HL4，三槽位指示燈設為HL5，四槽位指示燈設

38、為HL6，五槽位指示燈設為HL7，原點指示燈設為HL8，運行指示燈設為HL9。電機前進線圈設為KM1，電機后退線圈設為KM2，電機上行線圈設為KM3，電機下行線圈設為KM4，電機左調整線圈設為KM5，電機右調整線圈設為KM6，電機上下行后抱閘制動線圈設為KM7，電機左右平移能耗制動線圈設為KM8。啟動按鈕設為SB1，前限指示接近開關設為SQ1，原點行程開關設為SQ2，下料點指示行程開關設為SQ3，后限保護接近開關設為SQ4，停止按鈕設為

39、SB2，一槽選擇開關設為SA1，一槽接近開關設為SQ5，一槽上限開關設為SQ6，一槽下限開關設為SQ7，二槽選擇開關設為SA2，二槽接近開關設為SQ8，二槽上限開關設為SQ9，二槽下限開關設為SQ10，三槽選擇開關設為SA3，三槽接近開關設為SQ11，三槽上限開關設為SQ12</p><p>　　將外接元件與PLC的I/O點一一對應，編排地址。表1-3是外部信號與PLC的I/O接點地址編號對照表。</p&g

40、t;<p>　　表1-3 外部信號與PLC的I/O接點地址編號對照表</p><p>　　1.5.2 PLC控制系統(tǒng)軟件程序的設計</p><p>　　PLC系統(tǒng)的軟件程序主要應該能夠完成三個方面的功能：自動程序的運行、停止；手動程序；系統(tǒng)的故障報警。</p><p>　　a) 自動程序分析說明</p><p><b&g

41、t;　　1. 行車過程分析</b></p><p>　　大車原始狀態(tài)為行車道末端，吊籃下放，小車的原始狀態(tài)在大車的左端。當操作工放好待加工工件，按下開關，吊籃上升，大車前行。到達鍍槽所在位置，停留幾秒中，小車啟動，在各槽前停留預定的時間。吊槽下降，電鍍完畢后，吊槽上升，繼續(xù)前進，重復上一步操作，經過5個槽后，小車停止右行，大車回行。返回后端后，小車右行，吊籃下放，整個工藝結束。</p>

42、<p>　　2. 控制系統(tǒng)方案及方案軟件設計</p><p>　　從控制系統(tǒng)功能考慮。為了便于控制系統(tǒng)的調試和維護，本設計加有手動功能和顯示功能。當自動/手動轉換開關打到手動位置時，可進行相應的手動操作，同時“手動”狀態(tài)指示燈亮。當?shù)趸@處于原點狀態(tài)時，將手動/自動開關轉換到“自動”位置時，“自動”狀態(tài)指示燈亮，進入自動控制狀態(tài)，手動按鈕無效。</p><p>　　方案的軟件設計的

43、詳細思路如下：</p><p>　　大車在原位，吊籃在下端，將自動/手動打到“自動”，預選入需要使用的行程開關，當自檢信號通過后，點動自啟動開關，程序自動運行。此時，定時器啟動，達到吊籃上升的規(guī)定時間25s。從安全的角度考慮，工件完成上升動作后應該有短暫的停留時間以消除慣性作用，設暫停時間3s。3s后，啟動大車前進電機，。觸及到前限位開關，延時3s后，小車左行電機啟動。觸及槽1前的定位開關，同時有效行程開關信號接

44、通，，同時小車停止。延時3s后，吊籃下降電機啟動，同樣定時25s的下降時間后，吊籃停止下降。設電鍍時間為10s，則定時器定時10s后，吊籃上升，同樣上升25s后停止上升，經過3s延時后，小車繼續(xù)左行。如果左行同樣壓觸到行車開關時，在預選通的行程開關處繼續(xù)重復剛才的電鍍工藝操作；如果電鍍小車經過了所有的行程開關后碰到左限位的接近開關后，小車停止左行，延時3s后，大車回行。觸及后限位開關時，大車停車3s，然后小車右行。小車右行觸及右限位開關

45、時，小車停車3s，吊籃下降，下降25s后停止。整個自動生產過程停止，點動開始按鈕，可重復同樣的操作進入下一個電鍍環(huán)節(jié)。</p><p>　　b) 手動程序的分析說明</p><p>　　在自動工作或是工件在原位時，若將自動/手動開關打到“手動”檔，則X512 ON，輸出端子均復位，自動工作停止。這時按動相應的手動開關，可以實現(xiàn)手動上升、下降、左移、右移、前移、后移的動作。利用手動操作使機械

46、回到原點后，將手動/自動開關打到“自動”位置，即可再進入自動工作環(huán)節(jié)。并且在手動運行時，在軟件中設計了電機六個狀態(tài)(上下、左右、前后)的互鎖，一次只能完成一個動作，從而保證了操作工序的安全性。</p><p>　　c) 自檢程序及報警程序分析說明</p><p>　　對于本系統(tǒng)，我們考慮的故障狀態(tài)主要包括兩個內容：即行程開關的故障和電機的故障。行程開關是控制電鍍工藝順利進行的關鍵元器件，由

47、于行程開關是無源機械開關，當設備組裝完畢后長期的反復性的壓動可能會造成開關的失效，即電鍍小車壓動開關時不會有有用信號輸入PLC。而程序要求具有預選功能，即只檢測已經選通的行程開關，不選通的開關可以不用檢測，報警裝置只對選通開關的故障進行報警，所以程序在每次啟動之前可以用檢測程序對選通的行程開關進行檢測，如果選通的行程開關故障則程序會自動報警，自動程序將無法啟動。相反，如果自檢通過，則自檢信號燈點亮，可以進行自動程序的操作。而手動程序完全

48、是人工操作，不需要行程開關輸入傳感信號，所以進行手動操作時可以不用進行行程開關的自檢。</p><p>　　對于電動機的故障檢測，由于驅動程序在PLC內部，只要程序無誤，驅動繼電器的狀態(tài)不會錯誤，然而電動機卻會因為一些意想不到的情況不按照繼電器的輸出運行。譬如說正轉繼電器動作，而電機的轉軸由于機械故障卡死不動，這時控制程序需要立即報警，對電機進行停機檢修。此外，報警裝置還可以起到對手動程序的實時監(jiān)控。為了達到完全

49、手動操作的目的，手動程序的開關將設置為不具有自保的特性。即，壓動開關時電機啟動運行，松手時電機立即停止運行。此套報警裝置應該達到這樣的目的：當操作員疏忽大意，電機已經運行到極限位置而停轉（比如當起吊電機已經將吊籃提升至頂端吊索放完，而操作人員卻沒有意識到）時要能夠及時的報警，提醒操作人員操作有誤。</p><p>　　d) 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

50、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整。通過選擇不同的旋動開關實現(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1-6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1-6 控制系統(tǒng)動作流程框圖</p><p>　　e) 系統(tǒng)控制流程圖</p><p>　　通過調用子程序這種方法，可以

51、實現(xiàn)選擇不同的開關完成不同的動作。給這種程序設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的值，實現(xiàn)程序預選功能。圖1-7為子程序調用流程框圖。</p><p>　　圖1-7 子程序調用流程框圖</p><p><b>　　1.6 設計工藝圖</b></p><p>　　按照設計的要求可以清楚的繪制出電氣裝置總體配置圖，總接線圖

52、、電氣板電器元件平面圖，控制面板電器平面及接線圖。</p><p>　　a) 在本設計中，除電控箱以外，在電鍍車間現(xiàn)場設計安排的電器元件和動力設備有：行程開關、電動機、電渦流傳感器等。</p><p>　　在電控箱內電器板上設計安裝的電器元件有：熔斷器、隔離變壓器、可編程控制器、中間繼電器、接觸器及熱繼電器，端子板等。</p><p>　　在控制面板上設計安裝的電器

53、元件有：控制按鈕、旋轉按鈕開關、鈕子開關、各色指示燈以及報警蜂鳴器等。</p><p>　　b)根據(jù)所用電氣設備，電氣元件在現(xiàn)場的分布情況對照原理圖，可以繪制出電氣控制設備的安裝圖，如附錄所示。</p><p>　　c) 根據(jù)用戶要求滿足操作方便、顯示明了、美觀大方、布局均勻對稱的設計原則，同時根據(jù)人機工程學中有關“操作－顯示的編碼和編排的相合性”，操作顯示裝置要滿足減少信息加工的復雜性，

54、以提高工作效率，所以應使操作器的編碼盡可能與顯示器的編碼相一致。按照上面的要求，繪制出電氣控制箱電器板元件布置圖1-8所示。</p><p>　　d)本設計電氣箱的鈑金設計部分從略。</p><p>　　圖1-8 電鍍專用行車系統(tǒng)控制箱電器板元件布置圖</p><p><b>　　1.7 元器件列表</b></p><p&g

55、t;　　如表1-4所示為系統(tǒng)設計所用到的元器件目錄表。</p><p>　　表1-4 元器件目錄表</p><p><b>　　1.8 參考文獻</b></p><p>　　[1] 趙明.工廠電氣控制. 北京:機械工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 方承遠.工廠電氣控制技術. 北京:機械工業(yè)出版社</p>

56、<p>　　[3] 李仁.電氣控制. 北京:機械工業(yè)出版社</p><p>　　[4] 張鳳珊.電氣控制及可編程控制器. 北京:中國輕工業(yè)出版社</p><p>　　[5] 熊葵容.電器邏輯控制技術.科學出版社</p><p>　　[6] 王衛(wèi)兵.可編程序控制器原理與應用. 北京:中國輕工業(yè)出版社</p><p>　　[7] 王

57、兆義.可編程控制器實用技術. 北京:機械工業(yè)出版社</p><p>　　[8] 李慕法.液壓傳動與氣壓傳動. 北京:機械工業(yè)出版社</p><p>　　[9] 賀天樞.電氣圖形符號國家標準應用指南. 北京:中國標準出版社</p><p>　　[10] 賀天樞.國家標準電氣制圖應用指南. 北京:中國標準出版社</p><p>　　[11] 有關

58、PC可編程時用手冊</p><p>　　[12] 趙燕,阮詳發(fā),王虹. 可編程控制器原理及應用. 成都:西南交通大學出版社, 1997.2</p><p>　　[13] 常曉玲. 電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器. 北京:機械工業(yè)出版社, 2004.1</p><p>　　[14] 談嘉禎,王小群. 機械設計基礎大作業(yè)與課程設計, 北京:中國標準出版社, 1996.12&

59、lt;/p><p>　　[15] 成大先. 機械設計手冊(單行本,減速器.電機與電氣). 北京:化學工業(yè)出版社, 2004.1</p><p>　　[16] 張士炯. 電子設備常用器件手冊. 北京: 人民郵電出版社. 2001.6</p><p><b>　　1.9 設計小結</b></p><p>　　經過兩個星期的設計，

60、電鍍車間專用行車電氣控制系統(tǒng)終于設計完成。電鍍行車的電氣設計主要的難處在于行車的運動他是個三維的運動，有左右，前后，升降運動，而在前后，升降又要考慮到他的制動過程，電鍍的槽數(shù)不同他自動運行的次數(shù)也不同，同時在電鍍的行車運動到各個槽位和位置又要相應的指示燈能顯示，各個燈的顯示能指示行車運動狀態(tài)，這幾個就是設計的難點，在設計中已經有所體現(xiàn)。而在撰寫論文本身的時候可能在畫的低壓電氣的控制回路中的電路時還存在一些問題，對軟件的運用不熟悉，畫出來

61、的圖還不是那么盡善盡美，這是今后在工作中應該重點加強的。</p><p>　　從整體的工藝和總體表現(xiàn)出的功能中，我們可以看出：采用PLC控制該生產線后，和以往系統(tǒng)相比有以下突出的特點：</p><p>　　a) 抗干擾能力大為提高，控制精度準確，提高了產品質量；由于采用了子程序的設計方法，可以根據(jù)工藝要求可以迅速靈活的改變生產流程，系統(tǒng)擴充方便。同時該系統(tǒng)維護簡單，使用方便，提高了生產效率

62、，降低了工人勞動強度。</p><p>　　b) 采用PLC控制，由于省去了原繼電器系統(tǒng)的大量的觸點，使得系統(tǒng)故障率降低，可靠性大大的提高，且由原繼電器控制產生的火花帶來的火災隱患得到充分的控制，使產品質量、生產都上了一個臺階。</p><p>　　c) PLC硬件系統(tǒng)接線簡單，軟件系統(tǒng)程序修改與擴展方便，并能模擬控制現(xiàn)場進行程序的調試，因此能很好地適應現(xiàn)場生產工藝變化的要求。</p

63、><p>　　d) PLC操作簡單，控制精度高，主機故障率很低；一般只在外圍電路（輸入/輸出繼電器、執(zhí)行器、線路等）出現(xiàn)故障，因此，根據(jù)I/O顯示，可以準確地迅速查找、處理故障，系統(tǒng)維護量很少。</p><p>　　e) 一套PLC系統(tǒng)僅幾千元，并不比原繼電器系統(tǒng)昂貴，但施工安裝費、系統(tǒng)維護費。元件破損更換等費用大大降低，工人勞動強度也大大降低。這對于企業(yè)重新編制，精簡人員，提高經濟效益也大有

64、幫助。</p><p>　　因此，廣泛地推廣使用可編程控制器，特別是對中小型電器控制系統(tǒng)進行改造，能取得明顯的技術經濟效益。</p><p>　　通過這次課程設計把大學里學的知識有了一個很好的總結結和概括，特別是在低壓電氣，自動控制方面的理論知識有了個很好整理和應用。而要把這些大學學的理論能在今后的工作中去應用又是一個漫長的過程，回顧自動化這個專業(yè)的學習史在結合到本論文的設計。可以看出一個

65、系統(tǒng)要實現(xiàn)自動化，必須要有控制器，執(zhí)行器，被控過程 ，和反饋裝置，而控制過程中的準確性是在行車中重點要考慮的，在設計中就多次用到了行程開關。同時，由于本身的知識和能力有限，設計環(huán)節(jié)難免欠缺考慮，錯誤肯定是有的，這些地方的欠缺有待于本人能力的提高以及知識的積累和融合而有待于解決。</p><p><b>　　二、使用說明書</b></p><p><b>　　

66、2.1 概述</b></p><p>　　電鍍車間專用行車電氣控制系統(tǒng)是采用可編程控制器控制的電鍍自動化控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的繼電器控制的電鍍行車控制系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)不會出現(xiàn)因觸點頻繁的轉換帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定性以及觸點碰撞而產生火花從而造成安全隱患。此系統(tǒng)采用遠距離控制，控制臺遠離電鍍生產現(xiàn)場，有利于保證操作人員的操作安全。此套系統(tǒng)與通用小型行車結構類似，但是跨度較小，定位準確，電鍍吊籃可以準確無誤的進入電

67、鍍吊槽內。</p><p>　　本系統(tǒng)具有自動/手動兩種控制方式，自動操作可以按照工序的要求自動完成電鍍大車前行，小車在指定的電鍍槽位置停車，按要求進行電鍍生產。電鍍工藝完畢后，自動返回工作臺。整個過程除裝卸工件需手工操作外，其余的整個環(huán)節(jié)都可自動完成。手動操作時，生產線所有的操作完全由手動完成，任何設備不會自動運行。</p><p>　　本系統(tǒng)的電鍍工藝具有程序預選能，在自動程序開始之前

68、可以按照生產工藝的要求對電鍍槽進行預選，即電鍍小車在所選擇的電鍍槽位置停車進行電鍍操作。在不選通的開關處，小車不會有任何動作。具有系統(tǒng)參數(shù)的修訂功能，通過修改軟件中的程序即可以修改程序的參數(shù)，比如電鍍時間，停車時間等；更換熔斷器，接觸器的型號，即可以適應不同電路的要求。</p><p>　　本系統(tǒng)具有自檢報警功能，啟動自檢開關可以啟動自檢小車對定位電鍍槽用行程開關的故障進行報警。同時，報警裝置可以對電動機的運行情

69、況進行實時監(jiān)控，一旦機電故障，立即報警停機，確保生產的安全性。同時報警裝置也可以對手動程序進行監(jiān)控，如果手動操作有誤的話，同樣會報警。</p><p><b>　　2.2 工作原理</b></p><p>　　a) 系統(tǒng)總體工作原理分析</p><p>　　本系統(tǒng)采用FX2N-64MR型號可編程控制器對整個系統(tǒng)進行控制，其編程特別方便，不但支持

70、通常的邏輯、算術、位等，還直接支持了程序、跳轉等指令?？刂品秶ㄗ詣舆\行程序，手動運行程序，自檢程序以及故障報警程序。通過編程器的按鍵將控制程序寫入主機的RAM中去控制PLC內部軟件繼電器線圈觸點的動作，內部觸點的通斷，經過邏輯組合從而達到智能控制系統(tǒng)工作的目的。自動程序采用步進指令編程，使得自動生產的工作流程暢通無誤，效率較高。五個行開關是對電鍍槽的定位開關，小車運行到此位置時會壓動行程開關，產生控制信號，接近開關做限位開關用來控制

71、大小車的行動。渦流傳感器用來實時監(jiān)控電動機的運轉情況，為故障報警做輸入信號。</p><p>　　根據(jù)電鍍工藝要求,行車前進運動與升降運動為自動控制,其控制過程是:在原位狀態(tài)下,按下SB10,KM3 吸合,行車前進,當運行至需要停留的槽位,例如至1槽,由運動擋鐵壓下固定于道軌一側的行程開關SQ1,SQ1常開觸點接通使M2 停止運轉,同時接通前制動回路,使M2 制動,行車準確停在1槽位。在行車停止在1槽位時,要求接

72、通KM6,使M3正轉,吊籃下降,至下限保護開關SQ11動作,使KM6失電,M3失電,三相電磁鐵YA釋放,抱閘剎車,根據(jù)工藝要求不同,吊籃在每個電鍍槽停留的時間不同,由用戶根據(jù)工藝要求進行設定。為簡化設計過程,本設計暫定吊籃在第 1槽電鍍后停留的時間為10秒,在第2槽電鍍后停留的時間為12秒,在第3槽電鍍后停留的時間為14秒,在第 4槽電鍍后停留的時間為16秒,在第5槽電鍍后停留的時間為18秒。吊籃在電鍍后停留的時間結束,馬上接通KM3,

73、行車再次前進,如此循環(huán),直至按工藝要求完成零件的電鍍過程,行車到達終點,壓下SQ8前進限位開關,接通前進制動回路后,接通KM4 ,使行車自動回到原位。若工藝要求2槽無需要電鍍加工,可扳動SA2,則行車會繼續(xù)前進,直接到3槽加工。</p><p>　　在生產過程中由指示燈HL1 ～HL5 和HL12顯示行車的停留位置,由HL6 ～HL11顯示行車的運行狀態(tài),并由HL13顯示電源。</p><p&

74、gt;　　b) 梯形圖工作原理分析</p><p>　　電鍍生產線采用專用行車，行車架上裝有可升降的吊鉤，行車和吊鉤各由一臺電動機拖動，行車的進/ 退和吊鉤的升/降均由相應的限位開關SQ 定位，流程如下：</p><p>　　1. 按啟動按鈕SB1，X001 閉合，狀態(tài)S0 被置位，Y003得電，KM3 工作，吊鉤提起工件，開始上升，當碰到上限位開關SQ5 時停止，X007 接通，S0 復

75、位，吊鉤停止上升，狀態(tài)S1被置位，M20 得電，Y001 工作，KM1 工作，行車開始向下一道工序前行。</p><p>　　2. 當行車前行至鍍槽限位開關SQ1 時，X005 動作，S1 復位，行車停止前行，狀態(tài)S2 被置位，Y004 得電，KM4 工作，吊鉤剛好在鍍槽的上方開始下降。</p><p>　　3. 當?shù)蹉^下降至下限位開關SQ6 時，X006 動作，吊鉤下降停止，工件浸入鍍液

76、槽中，并開始定時。</p><p>　　4. 定時280 秒后，狀態(tài)S3 被置位，Y003 工作，KM3 工作，電鍍結束，吊鉤提起工件，開始上升，當碰到上限位開關SQ5 時停止，X007 接通，吊鉤停止上升，并在鍍槽上方停留28秒，讓鍍波滴回槽中。</p><p>　　5. 當行車在鍍槽上方停留28 秒后，狀態(tài)S4 被置位，M20得電，Y001 工作，KM1 工作，行車繼續(xù)向下一道工序前行

77、，直到碰壓回收波槽限位開關SQ2 時，X004 動作，狀態(tài)S5 被置位，Y004 得電，KM4工作，行車停止前行，并且吊鉤剛好在回收波槽的上方開始下降。</p><p>　　6. 當?shù)蹉^下降至下限位開關SQ6 時，X006動作，吊鉤下降停止，工件被放置回收波槽中，并開始定時。</p><p>　　7. 定時30 秒后，狀態(tài)S6 被置位，Y003工作，KM3 工作，吊鉤又開始上升，當碰到上限

78、位開關SQ5 時停止，X007 接通，吊鉤停止上升，并定時停留15 秒。</p><p>　　8. 當15 秒定時到后，狀態(tài)S7 被置位，M20得電，Y001 工作，KM1 工作，行車繼續(xù)向下一道工序前行，直到碰壓清水槽限位開關SQ3 時，X003 動作，行車停止前行，并且在清水槽上方停留15 秒。</p><p>　　9. 定時15 秒后，狀態(tài)S8 被置位，Y004工作，KM4 工作，吊

79、鉤開始下降，當?shù)蹉^下降至下限位開關SQ6 時，X006 動作，吊鉤下降停止，工件置于清水槽中，并開始定時清洗30 秒。</p><p>　　10. 定時清洗30 秒后，狀態(tài)S9 被置位，Y003 得電，KM3 工作，吊鉤提起工件，開始上升，當碰到上限位開關SQ5 時停止，X007 接通，吊鉤停止上升，并定時停留15 秒。</p><p>　　11. 定時15 秒后，狀態(tài)S10 被置位，M2

80、1得電，Y002 工作，KM2 工作，行車開始后退，當后退至原位限位開關SQ4 時，X002 動作，狀態(tài)S11 被置位，Y004 工作，KM4 工作，行車停止后退，吊鉤開始下降，當?shù)蹉^下降至下限位開關SQ6 時，X006 動作，吊鉤下降停止， 鍍好的工件被取下來。</p><p>　　12. 按下按鈕SB2 或SB3，能實現(xiàn)行車的點動進/ 退控制。至此，整個電鍍生產完成一個工作循環(huán)，當再次按下起動按鈕SB1 時，

81、則開始第二個工作循環(huán)。</p><p>　　2.3 主要技術指標及特點</p><p>　　工作電壓： 交流電路380V三相交流電源，50Hz控制顯示AC 220V，50Hz。</p><p>　　工作電流：交流支路電流4A，干路電流10A，控制回路電流 <1A。</p><p>　　環(huán)境條件：工作溫度－20℃～200℃。</p&

82、gt;<p>　　相對濕度40℃以上時不超過50％，25℃以上不超過90％，</p><p>　　安裝海拔高度不超過2000m。</p><p>　　保護面積：電鍍設備安裝高度20m以下，保護面積100m2 。</p><p>　　控制設備安裝高度250mm，面積<35cm2 。</p><p>　　定位精度：±

83、0.05m。</p><p>　　安全系數(shù)：0.001。</p><p>　　起吊額定重量：500kg。</p><p>　　2.4維護與注意事項</p><p>　　a) 系統(tǒng)手動、自動程序獨立工作，正在運行時不可強行進行手動/自動的切換，需要按動停止按鈕后，方可進行切換。</p><p>　　b) 工作溫度不要高于

84、300℃否則傳感器可能會失效，影響控制操作。</p><p>　　c) 手動操作完畢后要注意將操作器件及時復位，以便于一次操作。</p><p>　　d) 安裝時注意設備的防濕，防潮。</p><p><b>　　2.5 程序</b></p><p><b>　　程序清單：</b></p>

85、;<p>　　LD M002</p><p>　　OR X000</p><p>　　ORI X016</p><p>　　ORI X017</p><p>　　ZRST S0 S30</p>&l

86、t;p>　　SET S0</p><p>　　STL S0</p><p>　　LD X001</p><p>　　ANI X000</p><p>　　ANI X031</p><p>　　ANI

87、 Y003</p><p>　　ANI Y004</p><p>　　ANI Y005</p><p>　　ANI Y006</p><p>　　OUT Y001</p><p>　　LD X002</p&g

88、t;<p>　　ANI X000</p><p>　　ANI X032</p><p>　　ANI Y003</p><p>　　ANI Y004</p><p>　　ANI Y005</p><p>　　

89、ANI Y006</p><p>　　OUT Y002</p><p>　　LD X003</p><p>　　ANI X000</p><p>　　AND X016</p><p>　　ANI Y0

90、04</p><p>　　ANI Y005</p><p>　　OUT Y006</p><p>　　LD S20</p><p>　　STL S20</p><p>　　OUT T0</p><p&

91、gt;　　LDI Y004</p><p>　　ANI Y005</p><p>　　ANI Y006</p><p>　　ANI Y007</p><p>　　OUT Y003</p><p>　　LD

92、X021</p><p>　　ANI X011</p><p>　　LD X022</p><p>　　ANI X012</p><p><b>　　ORB</b></p><p>　　LD X023</p>

93、<p>　　ANI X013</p><p><b>　　ORB</b></p><p>　　LD X024</p><p>　　ANI X014</p><p><b>　　ORB</b></p><p>

94、　　LD X025</p><p>　　ANI X015</p><p><b>　　ORB</b></p><p>　　AND T10</p><p>　　SET S21</p><p>　　LD X

95、033</p><p>　　SET S26</p><p>　　STL S21</p><p>　　OUT T1 K20</p><p>　　LDI T1</p><p>　　ANI Y003</p

96、><p>　　OUT Y007</p><p>　　LD T1</p><p>　　SET S22</p><p>　　STL S22</p><p>　　LDI Y005</p><p>　　OUT

97、 Y006</p><p>　　LD X036</p><p>　　SET S23</p><p>　　STL S23 </p><p>　　OUT T2 K20</p><p>　　LD

98、 T2</p><p>　　ANI Y006</p><p>　　OUT Y017</p><p>　　LD T2</p><p>　　SET S24</p><p>　　STL S24</p>

99、<p>　　LD X021</p><p>　　OUT T3 K100</p><p>　　LD X022</p><p>　　OUT T4 K200</p><p>　　LD X02

100、3</p><p>　　OUT T5 K300</p><p>　　LD X024</p><p>　　OUT T6 K400</p><p>　　LD X025 </p><p>　　OUT

101、 T7 K500</p><p>　　LD T3</p><p>　　OR T4</p><p>　　OR T5</p><p>　　OR T6</p><p>　　OR

102、 T7</p><p>　　SET S25</p><p>　　STL S25</p><p>　　LDI Y006</p><p>　　ANI X035</p><p>　　OUT Y005<

103、;/p><p>　　LD X035</p><p>　　SET S26</p><p>　　STL S26</p><p>　　OUT T8 K20</p><p>　　LDI T8</p&

104、gt;<p>　　ANI Y005</p><p>　　OUT Y016</p><p>　　LD T8</p><p>　　SET S20</p><p>　　STL S27</p><p

105、>　　OUT T9</p><p>　　LDI T9</p><p>　　ANI Y003</p><p>　　OUT Y007</p><p>　　LD T9</p><p>　　SET

106、 S28</p><p>　　STL S28</p><p>　　LDI Y003</p><p>　　ANI Y007</p><p>　　ANI Y010</p><p>　　OUT

107、 Y004</p><p>　　LD X034</p><p>　　SET S0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　LD X021</p><p>　　OUT Y011</

108、p><p>　　LD X022</p><p>　　OUT Y012</p><p>　　LD X023</p><p>　　OUT Y013</p><p>　　LD X024</p><p

109、>　　OUT Y014</p><p>　　LD X025</p><p>　　OUT YO15</p><p>　　LD Y003</p><p>　　OUT Y020</p><p>　　LD

110、 Y004</p><p>　　OUT Y021</p><p>　　LD Y005</p><p>　　OUT Y022</p><p>　　LD Y006</p><p>　　OUT Y023&

111、lt;/p><p>　　LD X034</p><p>　　AND X035</p><p>　　OUT Y024</p><p>　　LD X000</p><p>　　OUT Y025</p>&l