畢業(yè)論文---基于plc的電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

1、<p><b>　　成</b></p><p><b>　　績</b></p><p><b>　　編號：</b></p><p><b>　　2010屆畢業(yè)論文</b></p><p>　　題目：基于PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究<

2、/p><p>　　電子信息工程 系</p><p>　　電氣自動化技術(shù) 專業(yè)</p><p>　　班 級： 07電氣（2）班.</p><p>　　學(xué) 號： .</p><p>　　姓 名： .</p><p>　　

3、指導(dǎo)教師： .</p><p><b>　　.</b></p><p>　　2010 年 6 月</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　學(xué)院（系）：電子信息工程系</p><p>　　注：1、此表一式三份，學(xué)院、指導(dǎo)教師、學(xué)生各一份</

4、p><p>　　2、設(shè)計(jì)（論文）類別是指設(shè)計(jì)、論文，性質(zhì)指應(yīng)用型、理論研究型和其他。</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹了利用可編程序控制器對某電鍍行車的工作過程進(jìn)行控制的方法，簡化了控制系統(tǒng)的接線，克服了電磁繼電器動作時(shí)間長、觸點(diǎn)抖動的缺點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。利用PLC實(shí)現(xiàn)對電鍍生產(chǎn)線的系統(tǒng)控制

5、，使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，可方便完成自動，手動拉制和相互之間的切換；整個(gè)程序采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法，具有調(diào)試方便，維護(hù)簡單，移植性好的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC，電鍍行車，可編程控制器，控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper presents a controllin

6、g system which controls the special traveling crane for electroplating. This system really helps improve the reliability and laity of the controlling system. And this paper introduces the application of Rockwell PLC in t

7、he plating product line. The system can achieve auto-control and manual-control, and be switched flexibly between the two methods. Modularization is the fundamental aspect of the programming designs. Advantages of this m

8、ethod include convenience fo</p><p>　　Keywords: PLC, special traveling crane for electroplating, programmable controller, control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　

9、第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 電鍍行車控制系統(tǒng)的種類1</p><p>　　1.2 電鍍行車控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀2</p><p>　　第2章 電鍍行車控制系統(tǒng)的總體方案4</p><p>　　2.1 電鍍行車概述4</p><p>　　2.2 對電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要

10、求6</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1 電氣控制線路的設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.2 PLC控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)9</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)13</p><p>　　4.1 PLC梯形圖總體方案設(shè)計(jì)13</p>&l

11、t;p>　　4.2 公用程序設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.3 單周/連續(xù)程序設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.4 手動程序設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.5 信號顯示及故障報(bào)警程序設(shè)計(jì)16</p><p><b>　　結(jié) 束 語17</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)

12、18</p><p><b>　　致 謝19</b></p><p>　　附錄A 基于PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖紙20</p><p>　　附錄B 電鍍行車電氣控制系統(tǒng)PLC指令表28</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1

13、.1 電鍍行車控制系統(tǒng)的種類</p><p>　　1.1.1 繼電接觸器控制系統(tǒng)</p><p>　　繼電器問世以來，一直是電氣控制的主流，目前國內(nèi)仍有不少廠家應(yīng)用繼電接觸器控制系統(tǒng)。其中輸人單元為按鈕開關(guān)等主令電器、邏輯單元是支配控制系統(tǒng)的“程序”，它是由各種繼電器的觸點(diǎn)通過導(dǎo)線連接，并具有一定的邏輯功能的控制線路。輸出單元包括各種閥門的控制線圈、各類接觸器控制線圈及信號指示等執(zhí)行元件。

14、這種控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是：價(jià)格便宜、性能價(jià)格比低。由于存在繼電器抖動、打弧、吸合不良等現(xiàn)象，因此控制系統(tǒng)壽命短，可靠性差。因?yàn)樗淖詣涌刂乒δ苁强坷^電器的輔助觸點(diǎn)動作來實(shí)現(xiàn)，而觸點(diǎn)動作一次需要幾十毫秒，所以控制速度慢；由于需要改變控制邏輯就要改變各觸點(diǎn)間的連線，故技改難度大，同時(shí)體積大，耗能高。因此繼電接觸器控制方案，適用控制邏輯比較簡單，所需繼電器數(shù)量較少，程序固定的場合。</p><p>　　1.1.2 單片機(jī)控

15、制系統(tǒng) </p><p>　　用單片機(jī)可以構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)。有不少控制系統(tǒng)是利用通用PC單片機(jī)或通用計(jì)算機(jī)。大部分都可以用單片機(jī)系統(tǒng)或單片機(jī)加通用機(jī)系統(tǒng)來代替計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，特別是較大型的工業(yè)測控系統(tǒng)。單片機(jī)的控制邏輯由軟件組成，同時(shí)軟件的編寫和修改方便，設(shè)計(jì)安裝接線工作量相對較少，設(shè)計(jì)周期較短，其適應(yīng)性較強(qiáng)。但其缺點(diǎn)是對工作環(huán)境條件要求較高，抗干擾能力不強(qiáng)，它適應(yīng)于工作環(huán)境條件比較好的各種控制領(lǐng)域，如機(jī)械、冶金

16、、紡織、國防、民用等。除通用外設(shè)（如打印機(jī)、硬盤、磁盤等）外，還有許多外部通信、采集、多路分配管理、驅(qū)動控制等接口，而這些外設(shè)與接口完全由主機(jī)進(jìn)行管理，必然造成主機(jī)負(fù)擔(dān)過重，因而出現(xiàn)了新的控制手段，即可編程序控制器。</p><p>　　1.1.3 可編程序控制器控制系統(tǒng)</p><p>　　一、可編程序控制器的特點(diǎn)</p><p>　　（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

17、；</p><p>　　（2）適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活；</p><p>　?。?）編程方便，易于使用；</p><p>　　（4）功能強(qiáng)，擴(kuò)展能力強(qiáng)； </p><p>　?。?）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便；</p><p>　?。?）維修方便，維修工作量少；</p><p>　?。?）

18、PLC體積小，重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。</p><p>　　二、可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，PLC的制造成本不斷下降，而功能卻大大加強(qiáng)。目前，在先進(jìn)工業(yè)國家中PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用的領(lǐng)域已覆蓋了所有的工業(yè)企業(yè)。概括起來主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：</p><p><b>　?。?） 順序控制；<

19、;/b></p><p><b>　　（2）運(yùn)動控制；</b></p><p>　　（3）閉環(huán)過程控制；</p><p><b>　　（4）數(shù)據(jù)處理；</b></p><p><b>　　（5）通信和聯(lián)網(wǎng)。</b></p><p>　　1.2 電鍍

20、行車控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀</p><p>　　在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域里，小到一個(gè)簡單的機(jī)電一體化設(shè)備、大到整個(gè)生產(chǎn)線，以及大型的工程領(lǐng)域里，都存在PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)存在。PLC已不在是局限在邏輯上，應(yīng)該理解成過程控制器，如西門子全集成自動化TIA的概念。在整個(gè)自動化領(lǐng)域，PLC和傳動是組成自動控制的兩個(gè)非常重要的部分。</p><p>　　在主流PLC往大型化、集成化、多功能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

21、的同時(shí)，還有很多分支在并列發(fā)展。我們還有很多單體化、一體化的設(shè)備，現(xiàn)在越來越微型化離散的控制也在同步進(jìn)行。比如西門子S7-200功能強(qiáng)大，1000多塊一個(gè)，原來是不能想象的。為滿足自動控制領(lǐng)域各層面的不同要求，微型機(jī)、小型機(jī)的發(fā)展勢頭也很猛。</p><p>　　現(xiàn)在，PLC不僅能進(jìn)行邏輯控制，在模擬量的閉環(huán)控制、數(shù)字量的智能控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)及集散控制方面都得到廣泛的應(yīng)用。如今大、中型、甚至小型PL

22、C都配有A/D、D/A轉(zhuǎn)換及算術(shù)運(yùn)算功能，有的還具有PID功能。這些功能使PLC應(yīng)用于模擬量的閉環(huán)控制、運(yùn)動控制、速度控制等具有了硬件基礎(chǔ)；PLC具有輸出和接收高速脈沖的功能，配合相應(yīng)的傳感器及伺服裝置，PLC可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的智能控制；PLC配合可編程終端設(shè)備（如觸摸屏），可以實(shí)時(shí)顯示采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，為分析、研究系統(tǒng)提供依據(jù)；利用PLC的自檢信號可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控；PLC具有較強(qiáng)的通信功能，可與計(jì)算機(jī)或其他智能裝置進(jìn)行通信和聯(lián)網(wǎng)

23、，從而能方便地實(shí)現(xiàn)集散控制。功能完備的PLC不僅能滿足控制的要求，還能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)管理的需要。</p><p>　　總之為了進(jìn)一步擴(kuò)大PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，適應(yīng)大、中、小型企業(yè)擴(kuò)印不同需要，PLC產(chǎn)品大致向以下幾方面發(fā)展：</p><p>　?。?）向小型化方向發(fā)展；</p><p>　?。?）向高速度、大容量和智能化方向發(fā)展；</p>

24、<p>　?。?）PLC編程工具與編程語言的多樣化、高級化、標(biāo)準(zhǔn)化；</p><p>　?。?） 向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；</p><p>　?。?）發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)和故障診斷。</p><p>　　第2章 電鍍行車控制系統(tǒng)的總體方案</p><p>　　2.1 電鍍行車概述</p><p>　　2.1.1 電鍍行

25、車的用途</p><p>　　本電鍍行車是某企業(yè)電鍍車間為了提高工作效率，促進(jìn)生產(chǎn)自動化和減輕勞動強(qiáng)度而制造的一臺起吊設(shè)備。該設(shè)備采用遠(yuǎn)距離控制，起吊物品是有待進(jìn)行電鍍或表面處理的各種產(chǎn)品零件。另外，本電鍍行車擁有手動、單周和連續(xù)3種工作方式，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選擇其中工作方式進(jìn)行電鍍產(chǎn)品零件，這樣就大大增加了對電鍍行車操作的靈活性。</p><p>　　2.1.2 電鍍行車的基本組成結(jié)構(gòu)

26、</p><p>　　本電鍍行車機(jī)械部分由傳送帶A、傳送帶B、行車和電鍍槽等4部分組成，而行車又由大車、小車和吊鉤等部分組成，如圖2.1所示。傳送帶A、傳送帶B、大車、小車和吊鉤分</p><p>　　圖2.1 電鍍車間平面示意圖</p><p>　　別由電動機(jī)M1～M5拖動。其中，大車、小車和吊鉤在電動機(jī)的拖動下可分別作前后、左右、上下運(yùn)動，行車的起吊重量在500

27、kg以下，起吊物品是待進(jìn)行電鍍和表面處理的各種產(chǎn)品零件。用來進(jìn)行電鍍和表面處理的容器是1～5號槽，每個(gè)槽內(nèi)從左到右都有5個(gè)位置依次稱為1號位、2號位……5號位，每個(gè)位置都可以放置一個(gè)吊籃，因此，每個(gè)槽內(nèi)共可以放置5個(gè)吊藍(lán)。1～5號槽內(nèi)依次裝有酸液、清水、鋅液、鉻液、鎳鎘液，可分別用來對產(chǎn)品零件進(jìn)行除銹、清洗、鍍鋅、鍍鉻和鍍鎳鎘等處理（但在同一時(shí)間內(nèi)，只需對產(chǎn)品零件進(jìn)行鍍鋅或鍍鉻或鍍鎳鎘處理）。完成對產(chǎn)品零件的除銹、清洗、鍍鋅、鍍鉻和鍍鎳

28、鎘處理所需的時(shí)間分別為5分鐘、2分鐘、10分鐘、15分鐘、20分鐘。</p><p>　　2.1.3 電鍍行車的主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　根據(jù)工廠生產(chǎn)實(shí)際情況可得：</p><p>　?。?）電鍍行車傳送帶A和傳送帶B最大載重為Mmax=2500kg，其傳送帶摩擦系數(shù) =0.2，傳送帶速度要求為v =15m/min。 <

29、/p><p>　　（2）電鍍行車大車最大載重為Mmax =5000kg，其大車與導(dǎo)軌的摩擦系數(shù) =0.15，大車的速度要求為v =30m/min。</p><p>　?。?）電鍍行車小車最大載重為Mmax =1500kg，其小車與大車的摩擦系數(shù) =0.1，小車的速度要求為v =15m/min。</p><p>　?。?）電鍍行車吊鉤最大負(fù)重為Mmax =500kg，其吊

30、繩的摩擦系數(shù)可忽略不計(jì)，吊鉤上升與下降的速度要求為v =15m/min。</p><p>　　2.1.4 電鍍行車的工作原理</p><p>　　要求本電鍍行車對產(chǎn)品零件的傳送過程如下：</p><p>　　（1）將吊籃從傳送帶A送到1號槽，以對產(chǎn)品零件進(jìn)行除銹處理。</p><p>　　在電鍍行車啟動前的初始狀態(tài)下，吊鉤在大車和小車的拖動下

31、處于傳送帶A的1號位的上方。</p><p>　　當(dāng)按下啟動按鈕后，傳送帶A向前，將裝滿待電鍍和表面處理的產(chǎn)品零件的吊籃送到1～5號位。傳送到位后，吊鉤下降。</p><p>　　下降到位后，小車向右一小段距離，以使吊鉤鉤住吊籃。</p><p>　　鉤住吊籃后，吊鉤上升。</p><p>　　吊鉤將吊籃提升到位后，大車向前(小車不動)，將吊

32、籃送到1號槽的1號位的上方。</p><p>　　將吊籃送到位后，吊鉤下降，將吊籃送到1號槽中的1號位，以對產(chǎn)品零件進(jìn)行除銹處理。</p><p>　　吊鉤下降到位后，小車向左一小段距離，以使吊鉤脫離吊籃。</p><p>　　吊鉤脫離吊籃后，吊鉤上升。</p><p>　　上升到位后，大車向后，小車向左，拖動吊鉤到傳送帶A的2號位的上方。&

33、lt;/p><p>　　吊鉤到達(dá)傳送帶A的2號位的上方后，吊鉤下降。</p><p>　　以后重復(fù)上述過程，依次將各吊籃從傳送帶A的2～5號位送到1號槽的2～5號位。</p><p>　　當(dāng)行車將第5個(gè)吊藍(lán)送到1號槽的5號位后，重復(fù)上述第（7）、（8）步的過程，使吊鉤脫離吊籃并上升。</p><p>　　上升到位后，大車不動，小車向左，拖動吊鉤回

34、到1號槽的1號位的上方。等待下一步傳送工作的進(jìn)行。</p><p>　?。?）將吊籃從1號槽送到2號槽，以對產(chǎn)品零件進(jìn)行清洗。</p><p>　　當(dāng)1號槽1號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)酸液進(jìn)行了5分鐘的除銹處理后，重復(fù)類似于上述（1）～（13）步的過程，依次將各吊籃從1號槽中的1～5號位送到2號槽的1～5號位，以對產(chǎn)品零件進(jìn)行清洗。將各吊籃送到位后，應(yīng)使吊鉤回到2號槽的1號位的上方。等待下一

35、步傳送工作的進(jìn)行。</p><p>　?。?）將吊籃從2號槽送到3號槽，以對產(chǎn)品零件進(jìn)行鍍鋅處理。</p><p>　　當(dāng)2號槽1號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)清水進(jìn)行了2分鐘的清洗后，若需對產(chǎn)品零件進(jìn)行鍍鋅處理，則應(yīng)重復(fù)類似于上述（1）～（13）步的過程，依次將各吊籃從2號槽中的1～5號位送到3號槽的1～5號位，以對產(chǎn)品零件進(jìn)行鍍鋅處理。將各吊籃送到位后，應(yīng)使吊鉤回到3號槽的1號位的上方。等待

36、下一步傳送工作的進(jìn)行。</p><p>　?。?）將吊籃從2號槽送到4號槽，以對產(chǎn)品零件進(jìn)行鍍鉻處理。</p><p>　　當(dāng)2號槽1號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)清水進(jìn)行了2分鐘的清洗后，若需對產(chǎn)品零件進(jìn)行鍍鉻處理，則應(yīng)重復(fù)類似于上述（1）～（13）步的過程，依次將各吊籃從2號槽中的1～5號位送到4號槽的1～5號位，以對產(chǎn)品零件進(jìn)行鍍鉻處理。將各吊籃送到位后，應(yīng)使吊鉤回到4號槽的1號位的上方。

37、等待下一步傳送工作的進(jìn)行。</p><p>　?。?）將吊籃從2號槽送到5號槽，對產(chǎn)品零件進(jìn)行鍍鎳鎘處理。</p><p>　　當(dāng)2號槽1號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)清水進(jìn)行了2分鐘的清洗后，若需對產(chǎn)品零件進(jìn)行鍍鎳鎘處理，則應(yīng)重復(fù)類似于上述（1）～（13）步的過程，依次將各吊籃從2號槽中的1～5號位送到5號槽的1～5號位，以對產(chǎn)品零件進(jìn)行鍍鎳鎘處理。將各吊籃送到位后，應(yīng)使吊鉤回到5號槽的1號位

38、的上方。等待下一步傳送工作的進(jìn)行。</p><p>　?。?）將吊籃從3或4、5號槽送到傳送帶B，以將經(jīng)鍍鋅或鍍鉻、鍍鎳鎘處理過的產(chǎn)品零件運(yùn)走。</p><p>　　當(dāng)3或4、5號槽的1號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)過了10或15、20分鐘的鍍鋅或鍍鉻、鍍鎳鎘處理后，重復(fù)類似于上述（1）～（13）步的過程，依次將各吊籃從3或4、5號槽中的1～5號位送到傳送帶B的1～5號位，以將經(jīng)鍍鋅或鍍鉻、鍍鎳

39、鎘處理過的產(chǎn)品零件運(yùn)走。將各吊籃送到傳送帶B后，應(yīng)使吊鉤回到傳送帶A的1號位的上方。等待下一個(gè)循環(huán)的傳送工作的進(jìn)行。</p><p>　　2.2 對電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　2.2.1 對工作方式的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　（1）為了適應(yīng)電鍍行車控制系統(tǒng)的調(diào)試、檢查和操作方便的需要，應(yīng)使電鍍行車控制系統(tǒng)具備手動、單周和連續(xù)三種工作方式。&l

40、t;/p><p>　?。?）應(yīng)具有對上述三種工作方式的自由選擇功能。</p><p>　　（3）為了避免程序混亂，應(yīng)能避免在同一時(shí)間內(nèi)電鍍行車按兩種或兩種以上的工作方式運(yùn)行。</p><p>　　2.2.2 對單機(jī)控制的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　在電鍍產(chǎn)品零件的過程中，要求能按下某一步就運(yùn)行某一步，即當(dāng)遇到電鍍特殊工藝要求時(shí)能實(shí)現(xiàn)人工單步操作

41、。</p><p>　　2.2.3 對全機(jī)控制的設(shè)計(jì)要求</p><p>　?。?）在單周和連續(xù)工作方式下，當(dāng)下述初始條件中的任何一個(gè)不具備時(shí)，應(yīng)避免電鍍行車啟動運(yùn)行：</p><p>　　① 行車大車在初始位置；</p><p>　　② 行車小車在初始位置；</p><p>　　③ 吊鉤在初始位置。</p>

42、;<p>　?。?）在單周和連續(xù)工作方式下，應(yīng)能使電鍍行車按照預(yù)先規(guī)定的工藝流程運(yùn)行。</p><p>　　（3）在電鍍產(chǎn)品零件的過程中，如遇到任何一步不能正常完成，應(yīng)能使電鍍行車立即自動停車。</p><p>　?。?）在連續(xù)工作方式下，應(yīng)能對電鍍行車工作循環(huán)次數(shù)和一個(gè)循環(huán)完成時(shí)間進(jìn)行累計(jì)，具備計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)功能。</p><p>　　（5）應(yīng)能保證操作

43、人員隨時(shí)都能使電鍍行車緊急停車。</p><p>　　2.2.4 對控制系統(tǒng)保護(hù)的要求</p><p>　　為了能夠保障電鍍行車及其控制系統(tǒng)的安全，應(yīng)使控制系統(tǒng)具備以下保護(hù)功能：</p><p><b>　　（1）短路保護(hù)；</b></p><p><b>　　（2）過載保護(hù)；</b></p&

44、gt;<p><b>　?。?）失壓保護(hù)；</b></p><p>　?。?）吊鉤緊急制動。</p><p>　　2.2.5 對信號顯示和故障報(bào)警的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　（1）在任何工作方式下，信號顯示系統(tǒng)都能顯示電鍍行車及其傳送帶運(yùn)行的全過程。</p><p>　?。?）信號顯示系統(tǒng)應(yīng)能顯示控制系

45、統(tǒng)的電源的工作狀態(tài)，電動機(jī)的工作狀態(tài)，控制系統(tǒng)的工作方式。</p><p>　?。?）當(dāng)任何一臺電動機(jī)的過載保護(hù)動作時(shí)，信號顯示系統(tǒng)應(yīng)能顯示發(fā)生過載故障的電動機(jī)，故障報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出音響故障信號。</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 電氣控制線路的設(shè)計(jì)</p><p>　　本自動線中的電動機(jī)控制線路，采

46、用交流380/220V電源供電，電源開關(guān)采用刀開關(guān)與自動開關(guān)串連的組合形式，其中刀開關(guān)起隔離電源、安全檢修的作用，自動開關(guān)起短路保護(hù)作用。電動機(jī)控制線路中各電機(jī)主電路接于380V電源，控制電路接于220V電源。各電機(jī)主電路采用接觸器控制，并采用熱繼電器作過載保護(hù)，其中大車電機(jī)、小車電機(jī)和吊鉤電機(jī)采用電磁抱閘制動。因?qū)嶋H需要，吊鉤電機(jī)采用轉(zhuǎn)子串電阻起動。因此，電鍍行車電動機(jī)的主電路、局部照明電路、向PLC負(fù)載供電的直流穩(wěn)壓電源如附錄A中的

47、圖A.1所示。</p><p>　　在附圖A.1所示主電路中，根據(jù)前面所確定的控制方案，各主軸電機(jī)的接觸器KM1～KM10的線圈由PLC控制。因此，在該圖中不再給出這些接觸器的線圈控制回路。</p><p>　　信號和故障顯示采用DC24V發(fā)光二極管，因此，電路中配備了一臺AC220V/DC24V變壓器向該二極管電路提供24V直流電源。</p><p>　　在附圖A

48、.1的自動開關(guān)QF2作為穩(wěn)壓電源和PLC及其負(fù)載的短路保護(hù)，接觸器KM作為PLC及其負(fù)載的電源控制電器。</p><p>　　3.2 PLC控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 PLC輸入/輸出元件確定</p><p>　　一、所需PLC輸入元件及輸入點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)</p><p>　　預(yù)開按鈕SB11、啟動按鈕SB12和預(yù)停按鈕

49、SB13，占用PLC的3個(gè)輸入點(diǎn)。</p><p>　　工作方式選擇開關(guān)SA2用來選擇手動、單周、連續(xù)三種工作方式的一種，占用PLC的3個(gè)輸入點(diǎn)。</p><p>　　電鍍種類選擇開關(guān)SA3用來選擇鍍鋅、鍍鉻、鍍鎳鎘三種電鍍中的一種，占用PLC的3個(gè)輸入點(diǎn)。</p><p>　　電鍍行車及傳送帶的手動操作按鈕SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、S

50、B8、SB9、SB10均為一個(gè)常開觸點(diǎn)，它們共占用PLC的10個(gè)輸入點(diǎn)。</p><p>　　用于檢測傳送帶吊籃位置的光電開關(guān)為SP1、SP2、SP3，它們共占用PLC的3個(gè)輸入點(diǎn)。</p><p>　　用于吊鉤拖動電機(jī)串電阻起動的欠電流繼電器為KI1、KI2、KI3，它們共占用PLC的3個(gè)輸入點(diǎn)。</p><p>　　用于檢測電鍍行車大車運(yùn)行位置的行程開關(guān)為SQ1

51、、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ9，它們共占用PLC的9個(gè)輸入點(diǎn)。</p><p>　　用于檢測電鍍行車小車運(yùn)行位置的行程開關(guān)SQ10、SQ11、SQ12、SQ13、SQ14、SQ15、SQ16、SQ17，它們共占用PLC的8個(gè)輸入點(diǎn)。</p><p>　　用于檢測吊鉤升降位置的行程開關(guān)SQ18，占用PLC的一個(gè)輸入點(diǎn)。</p><p>

52、;　　用于電鍍行車各電動機(jī)過載保護(hù)的熱繼電器為FR1、FR2、FR3、FR4、FR5，它們均為一個(gè)常開觸點(diǎn)，共占用PLC的5個(gè)輸入點(diǎn)。</p><p>　　綜上所述，共需PLC輸入觸點(diǎn)48個(gè)。</p><p>　　二、所需PLC輸出元件及輸出點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)</p><p>　　控制電鍍行車各個(gè)電機(jī)運(yùn)行的接觸器線圈為KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、K

53、M8、KM9、 KM10，它們共占用PLC的10個(gè)輸出點(diǎn)。</p><p>　　在吊鉤拖動電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中，用于接入和切除三段附加電阻的接觸器為KM11、KM12、KM13，用于防止三臺接觸器同時(shí)通電動作的中間繼電器為KA，KM11、KM12、KM13和KA的線圈與PLC輸出點(diǎn)的連接關(guān)系如圖3.1所示，由該圖可知，KM11、KM12、KM13和KA的線圈共占用PLC的2個(gè)輸出點(diǎn)。</p><p&

54、gt;　　圖3.1 電流繼電器控制電路圖</p><p>　　用于大車電機(jī)、小車電機(jī)、吊鉤電機(jī)制動抱閘的電磁鐵的線圈為YB1、YB2、YB3，它們共占用PLC的3個(gè)輸出點(diǎn)。</p><p>　　預(yù)開預(yù)告電鈴BE 1個(gè)，占用PLC的1個(gè)輸出點(diǎn)。</p><p>　　故障報(bào)警蜂鳴器BU 1個(gè)，占用PLC的1個(gè)輸出點(diǎn)。</p><p>　　電鍍行車

55、各電機(jī)運(yùn)行過程指示燈為HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6、HL7、HL8、HL9、HL10，它們共占用PLC的10個(gè)輸出點(diǎn)。</p><p>　　其中傳送帶A向前指示燈為HL1；傳送帶A向后指示燈為HL2；傳送帶B向前指示燈為HL3；傳送帶B向后指示燈為HL4；大車前進(jìn)指示燈為HL5；大車后退指示燈為HL6；小車右行指示燈為HL7；小車左行指示燈為HL8；吊鉤上升指示燈為HL9；吊鉤下降指示燈為HL1

56、0。</p><p>　　用于指示電鍍行車各電機(jī)過載故障的指示燈為HL10、HL11、HL12、HL13、HL14，它們共占用PLC的5個(gè)輸出點(diǎn)。</p><p>　　綜上所述，共需PLC輸出觸點(diǎn)32個(gè)。</p><p>　　3.2.2 PLC型號的確定</p><p>　　查閱我國各大企業(yè)使用較多的PLC生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC的技術(shù)手冊，確認(rèn)

57、日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-128MR型基本單元完全能過滿足上述要求，因此本課題控制系統(tǒng)的PLC選用FX2N-128MR型基本單元1臺。其主要技術(shù)性能指標(biāo)如下：該型PLC為整體式結(jié)構(gòu)，具有本電鍍行車所需的所有指令功能，其輸入點(diǎn)數(shù)為64點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為64點(diǎn)，用戶存儲器容量8KB，輸入模塊電壓為DC24V，輸出模塊為繼電器型。</p><p>　　3.2.3 PLC I/O元件分配表</p><p

58、>　　一、PLC輸入元件分配表</p><p>　　可將PLC電鍍行車控制系統(tǒng)中PLC的所有輸入元件分配到PLC的各個(gè)輸入點(diǎn)上，如表3. 1所示。</p><p>　　表3.1 PLC輸入元件分配表</p><p>　　二、PLC輸出元件分配</p><p>　　可將基于PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)中PLC的所有輸出元件分配到PLC的各個(gè)

59、輸出點(diǎn)上，如表3.2所示。</p><p>　　表3.2 PLC輸出元件分配表</p><p>　　3.2.4 PLC I/O接線圖的繪制</p><p>　　由輸入元件分配表3.1和輸出元件分配表3.2可繪制PLC輸入和輸出元件接線圖如附圖A.2所示。</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)</p><p

60、>　　4.1 PLC梯形圖總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.1 PLC程序的組成及各部分程序的作用</p><p>　　在第二章中，已對電鍍行車工作方式控制的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了敘述，其內(nèi)容如下：</p><p>　　為了適應(yīng)電鍍行車控制系統(tǒng)的調(diào)試、檢查和操作方便的需要，應(yīng)使電鍍行車控制系統(tǒng)具備手動、單周和連續(xù)三種工作方式。</p><p

61、>　　據(jù)此，本設(shè)計(jì)基于PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)的軟件部分應(yīng)由公用程序、手動程序、單周程序、連續(xù)程序、信號顯示和故障報(bào)警程序等五個(gè)部分組成。</p><p>　　公用程序是電鍍行車在大多數(shù)工作方式下都要執(zhí)行的程序，這部分程序主要用來處理電鍍行車的各種操作信號（如預(yù)開和預(yù)停等操作信號）、電鍍行車起動前應(yīng)具備的各種初始信號、由連續(xù)的工作方式轉(zhuǎn)換為手動或單周工作方式時(shí)，使連續(xù)工作方式程序復(fù)位的信號等，并將處理結(jié)果作

62、為電鍍行車啟動、停止、程序轉(zhuǎn)換或故障報(bào)警等的一個(gè)依據(jù)。</p><p>　　連續(xù)程序是軟件中最重要的部分。它用來實(shí)現(xiàn)電鍍行車控制對象在無人參與的情況下對成批零件進(jìn)行自動地連續(xù)電鍍，在電鍍完預(yù)期的零件后才自動停下來。因此，連續(xù)程序可大大提高加工效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人的勞動強(qiáng)度、降低加工成本。</p><p>　　單周程序可實(shí)現(xiàn)電鍍行車控制對象對單批零件的自動電鍍，在電鍍完單批零件后實(shí)現(xiàn)

63、自動停車。因此這部分程序主要用于電鍍行車控制對象及其PLC控制系統(tǒng)在組裝或檢修完成后投入生產(chǎn)前的試車，以及工人交接班時(shí)對行車的檢查。</p><p>　　手動程序主要用來檢查和調(diào)整電鍍行車每一步的運(yùn)行狀態(tài)。具體來說，就是要實(shí)現(xiàn)單步控制，即按下某一步的起動按鈕，該步就運(yùn)行直到這一步完成。</p><p>　　信號顯示及故障報(bào)警程序用來顯示電鍍行車控制對象中各電動機(jī)的工作狀態(tài)、電鍍行車控制對象

64、的工作方式和運(yùn)行過程，用來在電鍍行車控制對象啟動的所有初始條件都已具備且已按下預(yù)開按鈕時(shí)發(fā)出音響預(yù)告信號，或在各電動機(jī)的過載保護(hù)動作時(shí)發(fā)出音響故障警告信號。</p><p>　　4.1.2 PLC梯形圖程序的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　在第二章中，對電鍍行車控制對象工作方式選擇的設(shè)計(jì)要求中，還提出了如下的要求：</p><p>　?。?）應(yīng)具有對上述三種工作方式的

65、自由選擇功能。</p><p>　　（2）為了避免程序混亂和發(fā)生機(jī)械碰撞事故，應(yīng)能避免在同一時(shí)間內(nèi)電鍍行車控制系統(tǒng)有兩種或兩種以上的工作方式運(yùn)行。</p><p>　　圖4.1 PLC梯形圖程序的總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　為滿足上述要求，從程序的總體結(jié)構(gòu)上來說，應(yīng)采用跳步法設(shè)計(jì)基于PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)的用戶程序，即將手動程序、單周程序和連續(xù)程序分隔在不同的

66、跳步區(qū)，同時(shí)應(yīng)能保證在同一時(shí)間內(nèi)，所有跳步區(qū)中只有一個(gè)跳步區(qū)的跳步條件滿足，其余跳步區(qū)的跳步條件都不滿足，而各跳步區(qū)的跳步條件的滿足與否，則應(yīng)能由工作方式選擇開關(guān)SA2自由選擇，這樣才能滿足上述要求。據(jù)此，可將PLC梯形圖程序的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成圖4.1所示的形式。</p><p>　　4.2 公用程序設(shè)計(jì)</p><p>　　公用程序采用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)，可將其梯形圖設(shè)計(jì)成如圖4.2所示的情形。&

67、lt;/p><p>　　由圖4.2中第1邏輯行并結(jié)合PLC輸入/輸出接線圖可知，在電鍍行車的小車處于傳送帶A的1號位時(shí)（初始狀態(tài)）和未按預(yù)停按鈕的情況下，輔助繼電器的線圈回路中X33和X44的觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，X2觸點(diǎn)均處于閉和狀態(tài)。此時(shí)，按下預(yù)開按鈕SB11(X0)，可使繼電器M151和Y17通電動作。M151動作可為電鍍行車起動作好準(zhǔn)備，Y17動作可接通電鈴BE的電源，向人們發(fā)出電鍍行車將要開車的音響預(yù)告信號。在

68、按下起動按鈕SB12（X1）以前，若想取消預(yù)開命令，只要按下預(yù)停按鈕SB13（X2），使M151斷電即可。</p><p>　　在圖4.2第2邏輯行中，電鍍行車的預(yù)停信號由輔助繼電器 M150發(fā)出。當(dāng)按預(yù)停按鈕SB13 (X2)，應(yīng)能使預(yù)停回路M150通電，以向電鍍行車發(fā)出預(yù)停信號；當(dāng)按啟動按鈕SB12（X1）或電鍍行車回到初始步M0時(shí)，應(yīng)能使預(yù)停回路M150斷電，否則，電鍍行車將無法在連續(xù)工作方式下再次啟動運(yùn)行

69、。據(jù)此，應(yīng)將預(yù)停按鈕X2、和初始步的狀態(tài)寄存器M0的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)起來，去控制輔助繼電器M150的線圈回路，以得到所需的預(yù)停回路。</p><p>　　圖4.2 公用程序梯形圖</p><p>　　在圖4.2第3、4邏輯行中，當(dāng)M151和M8002滿足同時(shí)動作時(shí)，可使初始步M0置位。系統(tǒng)選擇手動工作方式運(yùn)行時(shí)，X3的常開觸點(diǎn)接通，用區(qū)間復(fù)位指令ZRST使M1～M23復(fù)位，同時(shí)初始步M0復(fù)位，

70、為以后由手動轉(zhuǎn)到單周或連續(xù)作好準(zhǔn)備。如果此時(shí)不對所有的狀態(tài)復(fù)位，回到單周或連續(xù)狀態(tài)后有可能出現(xiàn)兩個(gè)狀態(tài)同時(shí)為ON的異?，F(xiàn)象。</p><p>　　在圖4.2第5邏輯行中，系統(tǒng)選擇單周或連續(xù)工作方式工作時(shí)，X4或X5的常開觸點(diǎn)接通，且必須是由一個(gè)上升沿脈沖才能使觸點(diǎn)動作，同時(shí)使用ZRST指令使Y0～Y42復(fù)位，防止由手動轉(zhuǎn)到單周或連續(xù)時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)輸出狀態(tài)同時(shí)為ON的異?，F(xiàn)象。</p><p>

71、　　4.3 單周/連續(xù)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1 單周/連續(xù)工作方式的順序功能圖設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，本控制系統(tǒng)應(yīng)具備單周/連續(xù)工作方式，即在單周/連續(xù)工作方式下，控制系統(tǒng)控制的電鍍行車在按下啟動按鈕后，將按照設(shè)計(jì)的程序連續(xù)不間斷的運(yùn)行，在完成一個(gè)循環(huán)后又進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，直到循環(huán)次數(shù)達(dá)到預(yù)定值或操作人員停止電鍍行車的運(yùn)行。據(jù)此，可設(shè)計(jì)出單周/連續(xù)工

72、作方式程序的順序功能圖，如附錄A中的圖A.3所示。</p><p>　　4.3.2 單周/連續(xù)工作方式的程序設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)圖A.3所示的單周/連續(xù)工作方式程序的順序功能圖，以及順序功能圖與梯形圖之間的對映關(guān)系，可設(shè)計(jì)出電鍍行車控制系統(tǒng)單周/連續(xù)工作方式程序的梯形圖，如附錄A中的圖A.4所示。</p><p>　　4.4 手動程序設(shè)計(jì)</p>

73、;<p>　　手動操作主要用于設(shè)備的檢修和調(diào)試，以及調(diào)整元件位置和改進(jìn)接線等。手動運(yùn)行時(shí)，各種操作可獨(dú)立運(yùn)行，但同時(shí)只能執(zhí)行一個(gè)動作，一步運(yùn)行時(shí)，按其它步的運(yùn)行按鈕不能使這一步停止運(yùn)行，并且所按的步也不能運(yùn)行。各種操作之間的互鎖是分別串聯(lián)其它輸出線圈的常閉觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的。據(jù)此，采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，可設(shè)計(jì)出手動工作方式程序的梯形圖，如附錄A中的圖A.5所示。</p><p>　　4.5 信號顯示及故障報(bào)警程序

74、設(shè)計(jì)</p><p>　　對信號顯示及故障報(bào)警程序的設(shè)計(jì)要求是：</p><p>　　（1）在任何工作方式下，信號顯示系統(tǒng)都能顯示電鍍行車運(yùn)行的過程。</p><p>　?。?）信號顯示系統(tǒng)應(yīng)能顯示控制系統(tǒng)的電源的工作狀態(tài)，電動機(jī)的工作狀態(tài)。</p><p>　　（3）在單周/連續(xù)工作方式下，當(dāng)系統(tǒng)啟動的初始條件都具備時(shí)，按下預(yù)開按鈕后，信號

75、系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出音響預(yù)開信號。</p><p>　　（4）在連續(xù)工作方式下，當(dāng)控制系統(tǒng)的實(shí)際工作循環(huán)次數(shù)累計(jì)達(dá)到設(shè)定的次數(shù)時(shí)，信號系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出音響預(yù)停信號。</p><p>　　（5）當(dāng)任何一臺電動機(jī)的過載保護(hù)動作時(shí)，信號顯示系統(tǒng)應(yīng)能顯示發(fā)生過載故障的電動機(jī)，故障報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出音響故障信號。</p><p>　　據(jù)此，結(jié)合附圖A.2所示的PLC I/O接線圖，可設(shè)計(jì)出

76、電鍍行車的信號顯示及故障報(bào)警程序，如附錄A中的圖A.6所示。</p><p><b>　　結(jié) 束 語</b></p><p>　　在電鍍行車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)目的：（1）對我們即將進(jìn)入社會的畢業(yè)生進(jìn)行了現(xiàn)場工程師的綜合訓(xùn)練，著重訓(xùn)練我們查閱資料的能力、工程制圖的能力、計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力、元件選擇能力、軟件開發(fā)使用能力以及文字表達(dá)的能力。同時(shí)，讓我們回顧已學(xué)過的

77、電氣控制與PLC的知識，并對知識重新組合、靈活運(yùn)用。使我們能夠通過畢業(yè)設(shè)計(jì)對電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)的了解更加深刻；也為我們今后從事工業(yè)自動化及自動線方面的設(shè)計(jì)工作提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。（2）成功地實(shí)現(xiàn)使控制系統(tǒng)滿足工藝流程要求以及設(shè)計(jì)任務(wù)書上提出的所有控制、保護(hù)和顯示要求，并且力圖使所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)做到了工作穩(wěn)定可靠、技術(shù)性能先進(jìn)、操作靈活方便。</p><p>　　通過順序功能圖的循環(huán)，重點(diǎn)解決了連續(xù)工作方式的順

78、序功能圖的設(shè)計(jì)過程中遇到的各種復(fù)雜問題。畢業(yè)設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期目的。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］《可編程控制器技術(shù)》. 齊蓉、肖維榮主編. 電子工業(yè)出版社.</p><p>　?。?］《PLC應(yīng)用實(shí)例與程序解說》. 張公源主編. 電子工業(yè)出版社.</p><p>　　［3］

79、《電氣控制與PLC技術(shù)應(yīng)用》. 劉曉春主編. 電子工業(yè)出版社.</p><p>　　［4］《PLC應(yīng)用開發(fā)》. 高欽和編著. 人民郵電出版社.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部工作是在xx副教授的悉心指導(dǎo)下完成的。在完成整個(gè)論文的過程中，她不僅提供了大量的資料，及時(shí)提出論文中存在的問題并給予了耐

80、心的指導(dǎo)，對論文初稿進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的審查并提出了許多寶貴的意見。x教授嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的治學(xué)態(tài)度，敏銳的洞察力，準(zhǔn)確把握課題研究最新方向的能力和勇于創(chuàng)新的精神，給我留下了深刻的印象，我從中獲益非淺。為此，特向她致以深深的謝意。</p><p>　　作者在本畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究完成期間還得到了實(shí)驗(yàn)室的各位老師和同學(xué)的熱心幫助，在此深表感謝。</p><p>　　附錄A 基于PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖

81、紙</p><p>　　圖A.2 PLC I/O接線</p><p>　　附錄B 電鍍行車電氣控制系統(tǒng)PLC指令表</p><p>　　表B.1 公用程序指令程序清單</p><p>　　表B.2 單周/連續(xù)程序指令程序清單</p><p>　　表B.3 手動程序指令程序清單</p><p>