plc課程設(shè)計(jì)(電鍍車間專用行車plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì))

1、<p>　　PLC與電氣控制課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</p><p>　　電鍍車間專用行車PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱 教授 </p>

2、<p>　　專 業(yè)： 機(jī)械制造與自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　完成時(shí)間： 2015-5-20 </p><p><b&g

3、t;　　摘 要</b></p><p>　　本文以電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，以其電鍍專用行車為控制對(duì)象，對(duì)其電鍍的工藝要求和控制要求進(jìn)行了分析，采用理論研究的方法，設(shè)計(jì)了一套基于PLC的電鍍車間專用行車自動(dòng)控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用三菱FX2N-64MR-001型號(hào)的PLC來(lái)進(jìn)行控制，通過(guò)PLC輸出信號(hào)接觸器的觸點(diǎn)動(dòng)作，來(lái)控制三臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)行車的水平運(yùn)動(dòng)和吊鉤的垂直運(yùn)動(dòng)的控制

4、，考慮到電鍍、上升、下降等運(yùn)動(dòng)時(shí)行車和吊鉤需要準(zhǔn)確停位。在程序設(shè)計(jì)時(shí)為了便于對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修，設(shè)計(jì)了手動(dòng)程序以實(shí)現(xiàn)對(duì)行車和吊鉤的點(diǎn)動(dòng)控制，對(duì)于自動(dòng)控制程序的設(shè)計(jì)，其工作過(guò)程是典型的順序控制，采用步進(jìn)指令能很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制。通過(guò)軟件仿真可以看出所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)很好的實(shí)現(xiàn)了電鍍的工藝要求和控制要求，可以方便完成自動(dòng)和手動(dòng)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(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。<

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(jiǎn)介……………………………………………………………3</p>

9、<p>　　1.2 電鍍車間行車專用PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容………………………………3</p><p>　　1.2.1 設(shè)備基本情況………………………………………………………3</p><p>　　1.2.2 拖動(dòng)系統(tǒng)……………………………………………………………4</p><p>　　1.3 電鍍車間行車專用PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求……………………………

10、…4</p><p>　　1.4 可編程控制器簡(jiǎn)述………………………………………………………4</p><p>　　2 控制系統(tǒng)總體方案及系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)……………………………………………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(dòng)方案……………………………………………………………5</p

11、><p>　　2.1.2 槽位選擇方案………………………………………………………5</p><p>　　2.1.3 信號(hào)檢測(cè)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(hù)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(shè)計(jì)………………………………………………………6</p><p>　　3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………………8</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)動(dòng)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(diǎn)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(xiàn)…………………………………………………………………………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(jiǎn)介</p><p>　　隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(shí)現(xiàn)的是一個(gè)復(fù)雜的工藝生產(chǎn)過(guò)程，需要控制電鍍時(shí)間，電鍍電流，電壓，溶液濃度，溫度，相關(guān)的周邊設(shè)備控制及生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。電動(dòng)行車是現(xiàn)代化工廠中用于物料輸送的重要設(shè)備，傳統(tǒng)的控制

16、方式下，大都采用人工操縱的半自動(dòng)控制方式。在許多場(chǎng)合，為了提高工作效率、促進(jìn)生產(chǎn)自動(dòng)化和減輕勞動(dòng)效率，往往需要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)行車的自動(dòng)化控制。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，可以使行車能夠按照預(yù)定順序和控制要求，自動(dòng)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(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　1.2.1設(shè)備基本情況</p><p>　　該電鍍自動(dòng)線是某廠電鍍

17、車間為提高工效、促進(jìn)生產(chǎn)自動(dòng)化和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度而提出制造的一臺(tái)專用半自動(dòng)起吊設(shè)備。采用遠(yuǎn)距離控制，起吊重量在500千克以下，起吊物品是待進(jìn)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(dòng)線示意圖</p><p>　　電鍍自動(dòng)線機(jī)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(jī)構(gòu)組成。工作時(shí)，除具有自動(dòng)控制的大車移動(dòng)（前/后）與小車（提升

18、吊物用）上/下運(yùn)動(dòng)外。其工作過(guò)程為：在電鍍自動(dòng)線的一側(cè)，工人將待加工零件裝入吊籃，并發(fā)出信號(hào)，提升機(jī)構(gòu)便提升并自動(dòng)逐段前進(jìn)，按工藝要求在需要停留的槽位停止，并自動(dòng)下降，停留一定時(shí)間后自動(dòng)提升，如此完成電鍍工藝規(guī)定的每一道工序，直至自動(dòng)線的末端自動(dòng)返回原位，卸下處理好的零件，重新發(fā)出信號(hào)進(jìn)入下一加工循環(huán)。</p><p>　　對(duì)于不同零件，其鍍層要求和工藝過(guò)程是不相同的，則自動(dòng)線上鍍槽的數(shù)量也不相同，該控制系統(tǒng)能對(duì)

19、不同工藝過(guò)程（如鍍鋅、鍍鉻、鍍鎳鎘）有程序預(yù)選和修改能力。該自動(dòng)線有5個(gè)電鍍槽，各槽停留時(shí)間由用戶根據(jù)工藝要求進(jìn)行整定。</p><p>　　1.2.2 拖動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　專用行車的小車、大車和升降運(yùn)動(dòng)均采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)（Y802-4，0.75kW、2A、1390r/min、380V）分別拖動(dòng)，并采用一級(jí)機(jī)械減速。</p><p>　　1.3 電鍍

20、車間行車專用PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求</p><p>　?。?）控制裝置具有程序預(yù)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(gè)電鍍工藝應(yīng)能自動(dòng)進(jìn)行。</p><p>　?。?）前后運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)要求準(zhǔn)確停位，前后、升降運(yùn)動(dòng)之間有聯(lián)鎖作用。</p><p>　　（3）采用遠(yuǎn)距離控制，整機(jī)電源及各種動(dòng)作要有相應(yīng)指示。</p>&

21、lt;p>　　（4）應(yīng)有極限位置保護(hù)和其它必要的電氣保護(hù)措施。</p><p>　　1.4 可編程控制器簡(jiǎn)述</p><p>　　PLC是微機(jī)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(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，它采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)。用可編程序

22、控制器實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個(gè)變換予以物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。它具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，功能完善，適用性強(qiáng)，易學(xué)易用，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)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(shè)計(jì)</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(dòng)方案</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)不同的槽位的精準(zhǔn)位置停車，設(shè)計(jì)采用自帶剎車的電機(jī)。這既節(jié)省了左右制動(dòng)接觸器，也減少了能耗制動(dòng)的能量，使用接近開(kāi)關(guān)代替行程開(kāi)關(guān)，以獲得更多的反應(yīng)時(shí)間，然后在程序中使用一定的延時(shí)，保證行車的精準(zhǔn)位置停車，并且使掛件不會(huì)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的慣性，出現(xiàn)撞擊事故。在平移過(guò)程中上下行的電機(jī)采用抱閘制動(dòng)（失電保持型），以防止吊籃因?yàn)樽灾叵禄瑢?dǎo)致事故。</p><p

24、>　　2.1.2 槽位選擇方案</p><p>　　在啟動(dòng)電機(jī)以前要通過(guò)外接旋動(dòng)開(kāi)關(guān)選擇不同的槽位，因設(shè)計(jì)的行車是上料點(diǎn)和下料點(diǎn)分開(kāi)，故不需考慮行車在中途返回。通過(guò)程序的設(shè)計(jì)就可以實(shí)現(xiàn)行車在不同的槽位上停車并進(jìn)行電鍍的設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　2.1.3 信號(hào)檢測(cè)裝置選擇</p><p>　　在每一個(gè)槽位之前設(shè)置接近開(kāi)關(guān)，相對(duì)行程開(kāi)關(guān)能使停車更精準(zhǔn)，在左

25、右平移上限位置也設(shè)置接近開(kāi)關(guān)，給行車充分的反應(yīng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)前后限位保護(hù)。每個(gè)槽位電鍍都做了上下限的行程開(kāi)關(guān)，方便控制電鍍過(guò)程的電機(jī)動(dòng)作。由于上下動(dòng)作的速度較慢，為了減少輸入點(diǎn)和開(kāi)關(guān)數(shù)量以及成本，沒(méi)有添加上下限保護(hù)開(kāi)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(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)（Y802-4，0.75kW、2A、1390r/

26、min、380V），M1用于驅(qū)動(dòng)行車的前進(jìn)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(kāi)關(guān) QS作為電源控制開(kāi)關(guān), 由熔斷器FU實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，由熱繼電器FR1、FR2實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。</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(hù)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(shè)熔斷器保護(hù)，并給每一臺(tái)電動(dòng)機(jī)裝設(shè)熱繼電器，防止電機(jī)過(guò)載過(guò)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(lái)抑制電網(wǎng)中的干擾信號(hào)，為了改善隔離變壓器的抗干擾效果，應(yīng)注意兩點(diǎn)：第一，屏蔽層要良好接地；第二，次級(jí)連接線應(yīng)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(shí)也使用隔離變壓器。</p><p>　　2.5 控制系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)</p><p>　　良好的接地可以有效地防止干擾引起的誤動(dòng)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(shè)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(shè)計(jì)接地時(shí)，還需注意以下兩點(diǎn)：第一，采用共通接地方式，接地電阻應(yīng)小于100Ω；第二，接地線應(yīng)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(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)動(dòng)作流程框圖</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，擬用三臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別控制行車

30、前進(jìn)后退到達(dá)不同的電鍍槽位，上行下行實(shí)現(xiàn)電鍍過(guò)程，以及必要時(shí)做左右調(diào)整。通過(guò)選擇不同的旋動(dòng)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)功能選擇，以使行車在不同的槽位停止完成電鍍的動(dòng)作。圖4為實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作的流程框圖，也是程序運(yùn)行的主要流程。</p><p>　　圖4控制系統(tǒng)動(dòng)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(kuò)展單元、擴(kuò)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(jī)，交流電源，16點(diǎn)輸入，16點(diǎn)繼電器輸出。</p><p>　　這些參數(shù)的編號(hào)分為兩部分，第一部分用一個(gè)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(hào)，輸入輸出繼電器的序號(hào)為八進(jìn)制，其余軟組件為十進(jìn)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(jìn)/輸出及控制信號(hào)共有32個(gè)，其輸入信號(hào)16個(gè)，輸出信號(hào)16個(gè)，實(shí)際使用時(shí)，系統(tǒng)的輸入輸出都為開(kāi)關(guān)控制量，加上10%－15%的余量，并無(wú)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(shí)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(diǎn)。</p>

33、<p>　　.3 低壓電器選用</p><p>　　QS刀開(kāi)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(jí)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(dòng)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(jī)電流的1.1~1.25倍，重載啟動(dòng)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(diǎn)分配</p><p>　　電機(jī)前進(jìn)線圈設(shè)為KM2，電機(jī)后退線圈設(shè)為KM3，電機(jī)上行線圈設(shè)為KM0，電機(jī)下行線圈設(shè)為KM1，啟動(dòng)按鈕設(shè)為SB17，I/O分配如圖：</p><p>　　各輸出端的負(fù)載一側(cè)并聯(lián)接入220V交流電。將外接元件與PLC的I/O點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，編排地址。表2是外部I/O信號(hào)與PLC的I/O接點(diǎn)

36、地址編號(hào)對(duì)照表。</p><p>　　表2 外部信號(hào)與PLC的I/O接點(diǎn)地址編號(hào)對(duì)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(xiàn)</b></p><p

37、>　　[1] 方承遠(yuǎn).工廠電氣控制技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[2] 史國(guó)生.電氣控制與可編程控制器技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社，2005.4</p><p>　　[3] 廖常初.PLC編程及應(yīng)用.機(jī)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(yīng)用.華南理工大學(xué)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(yīng)用. 化學(xué)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(yīng)用.天津：機(jī)械電子出版社,1999（2）</p><p>　　[7] 趙明.工廠電氣控制設(shè)備.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　[8] 田瑞庭.可編程序

39、控制器應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　[9] 李景學(xué),緊礦業(yè).可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法.北京：電子工業(yè)出版社，1995</p><p>　　[10]胡學(xué)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(shè)計(jì)題

40、目是電鍍車間專用行車PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下，在本組成員的齊心的努力下,設(shè)計(jì)終于較好完成了。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我鞏固了書本上的理論知識(shí)，為以后的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)；并且將理論與實(shí)踐相結(jié)合，設(shè)計(jì)出了一套能夠提高生產(chǎn)效率、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)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(shí)際生產(chǎn)過(guò)程往往復(fù)雜，