电镀行车设计

摘 要 制技术的应用情况 提出电镀行车生产线自动化结合其他行业自动控了基于 PLC的电镀 行车自动生产线的设计 并通过应用机械 可编程序控制器 PLC 等多项专门技术开发的自 动生产系统 本文首先分析和制定了该生产线的整体设计思想和方案 确保了该生产线系统 具备真正的自动化生产能力且结构简单 利用三菱 PLC FX2n进行自动化电镀生产线控制 重点分析了系统软硬件设计部分 并给出了系统硬件接线图 PLC 控制 I O端口分配表以及 整体程序流程图等 实现了电镀生产自动化 提高了生产效率 降低了劳动强度 在该生产 线的控制系统中 采用了高可靠性 高稳定性 编程简单 易于使用 而且广泛应用于现代 工业企业生产线过程控制中的控制器 PLC 详细分析了输送系统设备保护控制电动机原理图 程序框图 PLC 系统外部接线图 分层次详细阐述了整个高度自动化输送系统的目标及功能 使高度自动化输送系统的结构更加清晰 层次更加分明 具有非常强的实用性 关键词 自动电镀生产线 自动控制技术 可编程控制器 PLC 组态王 目 录 第 1 章 概 述 1 1 1 电镀行车控制系统的种类 1 1 2 电镀行车控制系统的发展与现状 2 第 2 章 电镀行车控制系统的总体方案 4 2 1 电镀行车概述 4 2 2 对电镀行车控制系统的设计要求 7 第 3 章 控制系统硬件设计 9 3 1 电气控制线路的设计 9 3 2 PLC 控制系统硬件部分的设计 9 第 4 章 控制系统软件设计及实现 13 4 1 PLC 梯形图总体方案设计 13 4 2 公用程序设计 14 4 3 单周 连续程序设计 15 4 4 手动程序设计 16 4 5 信号显示及故障报警程序设计 16 附录 A 基于 PLC 的电镀行车控制系统的设计图纸 17 附录 B 基于 PLC 的电镀行车梯形图 20 总 结 24 致谢 25 参 考 文 献 26 第 0 页 共 28 页 0 第 1 章 概 述 1 1 电镀行车控制系统的种类 1 1 1 继 电 接 触 器 控 制 系 统 继 电 器 问 世 以 来 一 直 是 电 气 控 制 的 主 流 目 前 国 内 仍 有 不 少 厂 家 应 用 继 电 接 触 器 控 制 系 统 其 中 输 人 单 元 为 按 钮 开 关 等 主 令 电 器 逻 辑 单 元 是 支 配 控 制 系 统 的 程 序 它 是 由 各 种 继 电 器 的 触 点 通 过 导 线 连 接 并 具 有 一 定 的 逻 辑 功 能 的 控 制 线 路 输 出 单 元 包 括 各 种 阀 门 的 控 制 线 圈 各 类 接 触 器 控 制 线 圈 及 信 号 指 示 等 执 行 元 件 这 种 控 制 系 统 的 特 点 是 价 格 便 宜 性 能 价 格 比 低 由 于 存 在 继 电 器 抖 动 打 弧 吸 合 不 良 等 现 象 因 此 控 制 系 统 寿 命 短 可 靠 性 差 因 为 它 的 自 动 控 制 功 能 是 靠 继 电 器 的 辅 助 触 点 动 作 来 实 现 而 触 点 动 作 一 次 需 要 几 十 毫 秒 所 以 控 制 速 度 慢 由 于 需 要 改 变 控 制 逻 辑 就 要 改 变 各 触 点 间 的 连 线 故 技 改 难 度 大 同 时 体 积 大 耗 能 高 因 此 继 电 接 触 器 控 制 方 案 适 用 控 制 逻 辑 比 较 简 单 所 需 继 电 器 数 量 较 少 程 序 固 定 的 场 合 1 1 2 单 片 机 控 制 系 统 用 单 片 机 可 以 构 成 各 种 工 业 控 制 系 统 有 不 少 控 制 系 统 是 利 用 通 用 PC单 片 机 或 通 用 计 算 机 大 部 分 都 可 以 用 单 片 机 系 统 或 单 片 机 加 通 用 机 系 统 来 代 替 计 算 机 系 统 特 别 是 较 大 型 的 工 业 测 控 系 统 单 片 机 的 控 制 逻 辑 由 软 件 组 成 同 时 软 件 的 编 写 和 修 改 方 便 设 计 安 装 接 线 工 作 量 相 对 较 少 设 计 周 期 较 短 其 适 应 性 较 强 但 其 缺 点 是 对 工 作 环 境 条 件 要 求 较 高 抗 干 扰 能 力 不 强 它 适 应 于 工 作 环 境 条 件 比 较 好 的 各 种 控 制 领 域 如 机 械 冶 金 纺 织 国 防 民 用 等 除 通 用 外 设 如 打 印 机 硬 盘 磁 盘 等 外 还 有 许 多 外 部 通 信 采 集 多 路 分 配 管 理 驱 动 控 制 等 接 口 而 这 些 外 设 与 接 口 完 全 由 主 机 进 行 管 理 必 然 造 成 主 机 负 担 过 重 因 而 出 现 了 新 的 控 制 手 段 即 可 编 程 序 控 制 器 1 1 3 可 编 程 序 控 制 器 控 制 系 统 一 可 编 程 序 控 制 器 的 特 点 1 可 靠 性 高 抗 干 扰 能 力 强 2 适 应 性 强 应 用 灵 活 3 编 程 方 便 易 于 使 用 4 功 能 强 扩 展 能 力 强 5 PLC控 制 系 统 设 计 安 装 调 试 方 便 6 维 修 方 便 维 修 工 作 量 少 7 PLC体 积 小 重 量 轻 易 于 实 现 机 电 一 体 化 第 1 页 共 28 页 1 二 可 编 程 序 控 制 器 的 应 用 领 域 随 着 微 电 子 技 术 的 快 速 发 展 PLC的 制 造 成 本 不 断 下 降 而 功 能 却 大 大 加 强 目 前 在 先 进 工 业 国 家 中 PLC已 成 为 工 业 控 制 的 标 准 设 备 应 用 的 领 域 已 覆 盖 了 所 有 的 工 业 企 业 概 括 起 来 主 要 应 用 在 以 下 几 个 方 面 1 顺 序 控 制 2 运 动 控 制 3 闭 环 过 程 控 制 4 数 据 处 理 5 通 信 和 联 网 1 2 电镀行车控制系统的发展与现状 在 工 业 控 制 的 各 个 领 域 里 小 到 一 个 简 单 的 机 电 一 体 化 设 备 大 到 整 个 生 产 线 以 及 大 型 的 工 程 领 域 里 都 存 在 PLC控 制 系 统 的 技 术 存 在 PLC已 不 在 是 局 限 在 逻 辑 上 应 该 理 解 成 过 程 控 制 器 如 西 门 子 全 集 成 自 动 化 TIA的 概 念 在 整 个 自 动 化 领 域 PLC 和 传 动 是 组 成 自 动 控 制 的 两 个 非 常 重 要 的 部 分 在 主 流 PLC往 大 型 化 集 成 化 多 功 能 化 网 络 化 发 展 的 同 时 还 有 很 多 分 支 在 并 列 发 展 我 们 还 有 很 多 单 体 化 一 体 化 的 设 备 现 在 越 来 越 微 型 化 离 散 的 控 制 也 在 同 步 进 行 比 如 三 菱 FX2N 128MR功 能 强 大 1000多 块 一 个 原 来 是 不 能 想 象 的 为 满 足 自 动 控 制 领 域 各 层 面 的 不 同 要 求 微 型 机 小 型 机 的 发 展 势 头 也 很 猛 现 在 PLC不 仅 能 进 行 逻 辑 控 制 在 模 拟 量 的 闭 环 控 制 数 字 量 的 智 能 控 制 数 据 采 集 监 控 通 信 联 网 及 集 散 控 制 方 面 都 得 到 广 泛 的 应 用 如 今 大 中 型 甚 至 小 型 PLC都 配 有 A D D A转 换 及 算 术 运 算 功 能 有 的 还 具 有 PID功 能 这 些 功 能 使 PLC应 用 于 模 拟 量 的 闭 环 控 制 运 动 控 制 速 度 控 制 等 具 有 了 硬 件 基 础 PLC具 有 输 出 和 接 收 高 速 脉 冲 的 功 能 配 合 相 应 的 传 感 器 及 伺 服 装 置 PLC可 以 实 现 数 字 量 的 智 能 控 制 PLC配 合 可 编 程 终 端 设 备 如 触 摸 屏 可 以 实 时 显 示 采 集 到 的 现 场 数 据 及 分 析 结 果 为 分 析 研 究 系 统 提 供 依 据 利 用 PLC的 自 检 信 号 可 实 现 系 统 监 控 PLC具 有 较 强 的 通 信 功 能 可 与 计 算 机 或 其 他 智 能 装 置 进 行 通 信 和 联 网 从 而 能 方 便 地 实 现 集 散 控 制 功 能 完 备 的 PLC不 仅 能 满 足 控 制 的 要 求 还 能 满 足 现 代 化 大 生 产 管 理 的 需 要 总 之 为 了 进 一 步 扩 大 PLC在 工 业 自 动 化 领 域 的 应 用 范 围 适 应 大 中 小 型 企 业 扩 印 不 同 需 要 PLC产 品 大 致 向 以 下 几 方 面 发 展 第 2 页 共 28 页 2 1 向 小 型 化 方 向 发 展 2 向 高 速 度 大 容 量 和 智 能 化 方 向 发 展 3 PLC编 程 工 具 与 编 程 语 言 的 多 样 化 高 级 化 标 准 化 4 向 网 络 化 方 向 发 展 5 发 展 容 错 技 术 和 故 障 诊 断 第 3 页 共 28 页 3 第 2 章 电镀行车控制系统的总体方案 2 1 电镀行车概述 2 1 1 电 镀 行 车 的 用 途 本 电 镀 行 车 是 某 企 业 电 镀 车 间 为 了 提 高 工 作 效 率 促 进 生 产 自 动 化 和 减 轻 劳 动 强 度 而 制 造 的 一 台 起 吊 设 备 该 设 备 采 用 远 距 离 控 制 起 吊 物 品 是 有 待 进 行 电 镀 或 表 面 处 理 的 各 种 产 品 零 件 另 外 本 电 镀 行 车 拥 有 手 动 单 周 和 连 续 3种 工 作 方 式 用 户 可 根 据 实 际 需 要 选 择 其 中 工 作 方 式 进 行 电 镀 产 品 零 件 这 样 就 大 大 增 加 了 对 电 镀 行 车 操 作 的 灵 活 性 2 1 2 电 镀 行 车 的 基 本 组 成 结 构 本 电 镀 行 车 机 械 部 分 由 传 送 带 A 传 送 带 B 行 车 和 电 镀 槽 等 4部 分 组 成 而 行 车 又 由 大 车 小 车 和 吊 钩 等 部 分 组 成 如 图 2 1所 示 传 送 带 A 传 送 带 B 大 车 小 车 和 吊 钩 分 别 由 电 动 机 M1 M5拖 动 其 中 大 车 小 车 和 吊 钩 在 电 动 机 的 拖 动 下 可 分 别 作 前 后 左 右 上 下 运 动 行 车 的 起 吊 重 量 在 500kg以 下 起 吊 物 品 是 待 进 行 电 镀 和 表 面 处 理 的 各 种 产 品 零 件 用 来 进 行 电 镀 和 表 面 处 理 的 容 器 是 1 5号 槽 每 个 槽 内 从 左 到 右 都 有 5个 位 置 依 次 称 为 1号 位 2号 位 5号 位 每 个 位 置 都 可 以 放 置 一 个 吊 篮 因 此 每 个 槽 内 共 可 以 放 置 5个 吊 蓝 1 5号 槽 内 依 次 装 有 酸 液 清 水 锌 液 铬 液 镍 镉 液 可 分 别 用 来 对 产 品 零 件 进 行 除 锈 清 洗 镀 锌 镀 铬 和 镀 镍 镉 等 处 理 但 在 同 一 时 间 内 只 需 对 产 品 零 件 进 行 镀 锌 或 镀 铬 或 图 2 1 电 镀 车 间 平 面 示 意 图 12 34 5 12 34 5 12 34 5 12 34 5 12 34 51 2 3 4 5 A B 1 23 45 12 34 5 第 4 页 共 28 页 4 镀 镍 镉 处 理 完 成 对 产 品 零 件 的 除 锈 清 洗 镀 锌 镀 铬 和 镀 镍 镉 处 理 所 需 的 时 间 分 别 为 5分 钟 2分 钟 10分 钟 15分 钟 20分 钟 2 1 3 电 镀 行 车 的 主 要 技 术 参 数 根 据 工 厂 生 产 实 际 情 况 可 得 1 电 镀 行 车 传 送 带 A和 传 送 带 B最 大 载 重 为 Mmax 2500kg 其 传 送 带 摩 擦 系 数 0 2 传 送 带 速 度 要 求 为 v 15m min 2 电 镀 行 车 大 车 最 大 载 重 为 Mmax 5000kg 其 大 车 与 导 轨 的 摩 擦 系 数 0 15 大 车 的 速 度 要 求 为 v 30m min 3 电 镀 行 车 小 车 最 大 载 重 为 Mmax 1500kg 其 小 车 与 大 车 的 摩 擦 系 数 0 1 小 车 的 速 度 要 求 为 v 15m min 4 电 镀 行 车 吊 钩 最 大 负 重 为 Mmax 500kg 其 吊 绳 的 摩 擦 系 数 可 忽 略 不 计 吊 钩 上 升 与 下 降 的 速 度 要 求 为 v 15m min 2 1 4 电 镀 行 车 的 工 作 原 理 要 求 本 电 镀 行 车 对 产 品 零 件 的 传 送 过 程 如 下 1 将 吊 篮 从 传 送 带 A送 到 1号 槽 以 对 产 品 零 件 进 行 除 锈 处 理 在 电 镀 行 车 启 动 前 的 初 始 状 态 下 吊 钩 在 大 车 和 小 车 的 拖 动 下 处 于 传 送 带 A的 1号 位 的 上 方 当 按 下 启 动 按 钮 后 传 送 带 A向 前 将 装 满 待 电 镀 和 表 面 处 理 的 产 品 零 件 的 吊 篮 送 到 1 5号 位 传 送 到 位 后 吊 钩 下 降 下 降 到 位 后 小 车 向 右 一 小 段 距 离 以 使 吊 钩 钩 住 吊 篮 钩 住 吊 篮 后 吊 钩 上 升 吊 钩 将 吊 篮 提 升 到 位 后 大 车 向 前 小 车 不 动 将 吊 篮 送 到 1号 槽 的 1号 位 的 上 方 将 吊 篮 送 到 位 后 吊 钩 下 降 将 吊 篮 送 到 1号 槽 中 的 1号 位 以 对 产 品 零 件 进 行 除 锈 处 理 吊 钩 下 降 到 位 后 小 车 向 左 一 小 段 距 离 以 使 吊 钩 脱 离 吊 篮 吊 钩 脱 离 吊 篮 后 吊 钩 上 升 上 升 到 位 后 大 车 向 后 小 车 向 左 拖 动 吊 钩 到 传 送 带 A的 2号 位 的 上 方 吊 钩 到 达 传 送 带 A的 2号 位 的 上 方 后 吊 钩 下 降 以 后 重 复 上 述 过 程 依 次 将 各 吊 篮 从 传 送 带 A的 2 5号 位 送 到 1号 槽 的 2 5号 位 当 行 车 将 第 5个 吊 蓝 送 到 1号 槽 的 5号 位 后 重 复 上 述 第 7 8 步 的 过 程 使 第 5 页 共 28 页 5 吊 钩 脱 离 吊 篮 并 上 升 上 升 到 位 后 大 车 不 动 小 车 向 左 拖 动 吊 钩 回 到 1号 槽 的 1号 位 的 上 方 等 待 下 一 步 传 送 工 作 的 进 行 2 将 吊 篮 从 1号 槽 送 到 2号 槽 以 对 产 品 零 件 进 行 清 洗 当 1号 槽 1号 位 的 吊 篮 中 的 产 品 零 件 经 酸 液 进 行 了 5分 钟 的 除 锈 处 理 后 重 复 类 似 于 上 述 1 13 步 的 过 程 依 次 将 各 吊 篮 从 1号 槽 中 的 1 5号 位 送 到 2号 槽 的 1 5 号 位 以 对 产 品 零 件 进 行 清 洗 将 各 吊 篮 送 到 位 后 应 使 吊 钩 回 到 2号 槽 的 1号 位 的 上 方 等 待 下 一 步 传 送 工 作 的 进 行 3 将 吊 篮 从 2号 槽 送 到 3号 槽 以 对 产 品 零 件 进 行 镀 锌 处 理 当 2号 槽 1号 位 的 吊 篮 中 的 产 品 零 件 经 清 水 进 行 了 2分 钟 的 清 洗 后 若 需 对 产 品 零 件 进 行 镀 锌 处 理 则 应 重 复 类 似 于 上 述 1 13 步 的 过 程 依 次 将 各 吊 篮 从 2号 槽 中 的 1 5号 位 送 到 3号 槽 的 1 5号 位 以 对 产 品 零 件 进 行 镀 锌 处 理 将 各 吊 篮 送 到 位 后 应 使 吊 钩 回 到 3号 槽 的 1号 位 的 上 方 等 待 下 一 步 传 送 工 作 的 进 行 4 将 吊 篮 从 2号 槽 送 到 4号 槽 以 对 产 品 零 件 进 行 镀 铬 处 理 当 2号 槽 1号 位 的 吊 篮 中 的 产 品 零 件 经 清 水 进 行 了 2分 钟 的 清 洗 后 若 需 对 产 品 零 件 进 行 镀 铬 处 理 则 应 重 复 类 似 于 上 述 1 13 步 的 过 程 依 次 将 各 吊 篮 从 2号 槽 中 的 1 5号 位 送 到 4号 槽 的 1 5号 位 以 对 产 品 零 件 进 行 镀 铬 处 理 将 各 吊 篮 送 到 位 后 应 使 吊 钩 回 到 4号 槽 的 1号 位 的 上 方 等 待 下 一 步 传 送 工 作 的 进 行 5 将 吊 篮 从 2号 槽 送 到 5号 槽 对 产 品 零 件 进 行 镀 镍 镉 处 理 当 2号 槽 1号 位 的 吊 篮 中 的 产 品 零 件 经 清 水 进 行 了 2分 钟 的 清 洗 后 若 需 对 产 品 零 件 进 行 镀 镍 镉 处 理 则 应 重 复 类 似 于 上 述 1 13 步 的 过 程 依 次 将 各 吊 篮 从 2号 槽 中 的 1 5号 位 送 到 5号 槽 的 1 5号 位 以 对 产 品 零 件 进 行 镀 镍 镉 处 理 将 各 吊 篮 送 到 位 后 应 使 吊 钩 回 到 5号 槽 的 1号 位 的 上 方 等 待 下 一 步 传 送 工 作 的 进 行 6 将 吊 篮 从 3或 4 5号 槽 送 到 传 送 带 B 以 将 经 镀 锌 或 镀 铬 镀 镍 镉 处 理 过 的 产 品 零 件 运 走 当 3或 4 5号 槽 的 1号 位 的 吊 篮 中 的 产 品 零 件 经 过 了 10或 15 20分 钟 的 镀 锌 或 镀 铬 镀 镍 镉 处 理 后 重 复 类 似 于 上 述 1 13 步 的 过 程 依 次 将 各 吊 篮 从 3或 4 5号 槽 中 的 1 5号 位 送 到 传 送 带 B的 1 5号 位 以 将 经 镀 锌 或 镀 铬 镀 镍 镉 处 理 过 的 产 品 零 件 运 走 将 各 吊 篮 送 到 传 送 带 B后 应 使 吊 钩 回 到 传 送 带 A的 1号 位 的 上 方 等 待 下 一 个 循 环 的 传 送 工 作 的 进 行 第 6 页 共 28 页 6 2 2 对电镀行车控制系统的设计要求 2 2 1 对 工 作 方 式 的 设 计 要 求 1 为 了 适 应 电 镀 行 车 控 制 系 统 的 调 试 检 查 和 操 作 方 便 的 需 要 应 使 电 镀 行 车 控 制 系 统 具 备 手 动 单 周 和 连 续 三 种 工 作 方 式 2 应 具 有 对 上 述 三 种 工 作 方 式 的 自 由 选 择 功 能 3 为 了 避 免 程 序 混 乱 应 能 避 免 在 同 一 时 间 内 电 镀 行 车 按 两 种 或 两 种 以 上 的 工 作 方 式 运 行 2 2 2 对 单 机 控 制 的 设 计 要 求 在 电 镀 产 品 零 件 的 过 程 中 要 求 能 按 下 某 一 步 就 运 行 某 一 步 即 当 遇 到 电 镀 特 殊 工 艺 要 求 时 能 实 现 人 工 单 步 操 作 2 2 3 对 全 机 控 制 的 设 计 要 求 1 在 单 周 和 连 续 工 作 方 式 下 当 下 述 初 始 条 件 中 的 任 何 一 个 不 具 备 时 应 避 免 电 镀 行 车 启 动 运 行 行 车 大 车 在 初 始 位 置 行 车 小 车 在 初 始 位 置 吊 钩 在 初 始 位 置 2 在 单 周 和 连 续 工 作 方 式 下 应 能 使 电 镀 行 车 按 照 预 先 规 定 的 工 艺 流 程 运 行 3 在 电 镀 产 品 零 件 的 过 程 中 如 遇 到 任 何 一 步 不 能 正 常 完 成 应 能 使 电 镀 行 车 立 即 自 动 停 车 4 在 连 续 工 作 方 式 下 应 能 对 电 镀 行 车 工 作 循 环 次 数 和 一 个 循 环 完 成 时 间 进 行 累 计 具 备 计 数 和 计 时 功 能 5 应 能 保 证 操 作 人 员 随 时 都 能 使 电 镀 行 车 紧 急 停 车 2 2 4 对 控 制 系 统 保 护 的 要 求 为 了 能 够 保 障 电 镀 行 车 及 其 控 制 系 统 的 安 全 应 使 控 制 系 统 具 备 以 下 保 护 功 能 1 短 路 保 护 2 过 载 保 护 3 失 压 保 护 4 吊 钩 紧 急 制 动 2 2 5 对 信 号 显 示 和 故 障 报 警 的 设 计 要 求 1 在 任 何 工 作 方 式 下 信 号 显 示 系 统 都 能 显 示 电 镀 行 车 及 其 传 送 带 运 行 的 全 过 程 第 7 页 共 28 页 7 2 信 号 显 示 系 统 应 能 显 示 控 制 系 统 的 电 源 的 工 作 状 态 电 动 机 的 工 作 状 态 控 制 系 统 的 工 作 方 式 3 当 任 何 一 台 电 动 机 的 过 载 保 护 动 作 时 信 号 显 示 系 统 应 能 显 示 发 生 过 载 故 障 电动机 故障报警系统应能发出音响故障信号 第 8 页 共 28 页 8 第 3 章 控制系统硬件设计 3 1 电气控制线路的设计 本 自 动 线 中 的 电 动 机 控 制 线 路 采 用 交 流 380 220V电 源 供 电 电 源 开 关 采 用 刀 开 关 与 自 动 开 关 串 连 的 组 合 形 式 其 中 刀 开 关 起 隔 离 电 源 安 全 检 修 的 作 用 自 动 开 关 起 短 路 保 护 作 用 电 动 机 控 制 线 路 中 各 电 机 主 电 路 接 于 380V电 源 控 制 电 路 接 于 220V电 源 各 电 机 主 电 路 采 用 接 触 器 控 制 并 采 用 热 继 电 器 作 过 载 保 护 其 中 大 车 电 机 小 车 电 机 和 吊 钩 电 机 采 用 电 磁 抱 闸 制 动 因 实 际 需 要 吊 钩 电 机 采 用 转 子 串 电 阻 起 动 因 此 电 镀 行 车 电 动 机 的 主 电 路 局 部 照 明 电 路 向 PLC负 载 供 电 的 直 流 稳 压 电 源 如 附 录 A中 的 图 A 1所 示 在 附 图 A 1所 示 主 电 路 中 根 据 前 面 所 确 定 的 控 制 方 案 各 主 轴 电 机 的 接 触 器 KM1 KM10的 线 圈 由 PLC控 制 因 此 在 该 图 中 不 再 给 出 这 些 接 触 器 的 线 圈 控 制 回 路 信 号 和 故 障 显 示 采 用 DC24V发 光 二 极 管 因 此 电 路 中 配 备 了 一 台 AC220V DC24V变 压 器 向 该 二 极 管 电 路 提 供 24V直 流 电 源 在 附 图 A 1的 自 动 开 关 QF2作 为 稳 压 电 源 和 PLC及 其 负 载 的 短 路 保 护 接 触 器 KM作 为 PLC及 其 负 载 的 电 源 控 制 电 器 3 2 PLC 控制系统硬件部分的设计 3 2 1 PLC输 入 输 出 元 件 确 定 一 所 需 PLC输 入 元 件 及 输 入 点 的 统 计 预 开 按 钮 SB11 启 动 按 钮 SB12和 预 停 按 钮 SB13 占 用 PLC的 3个 输 入 点 工 作 方 式 选 择 开 关 SA2用 来 选 择 手 动 单 周 连 续 三 种 工 作 方 式 的 一 种 占 用 PLC的 3个 输 入 点 电 镀 种 类 选 择 开 关 SA3用 来 选 择 镀 锌 镀 铬 镀 镍 镉 三 种 电 镀 中 的 一 种 占 用 PLC的 3个 输 入 点 电 镀 行 车 及 传 送 带 的 手 动 操 作 按 钮 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10 均 为 一 个 常 开 触 点 它 们 共 占 用 PLC的 10个 输 入 点 用 于 检 测 传 送 带 吊 篮 位 置 的 光 电 开 关 为 SP1 SP2 SP3 它 们 共 占 用 PLC的 3个 输 入 点 用 于 吊 钩 拖 动 电 机 串 电 阻 起 动 的 欠 电 流 继 电 器 为 KI1 KI2 KI3 它 们 共 占 用 PLC的 3个 输 入 点 第 9 页 共 28 页 9 用 于 检 测 电 镀 行 车 大 车 运 行 位 置 的 行 程 开 关 为 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 SQ7 SQ8 SQ9 它 们 共 占 用 PLC的 9个 输 入 点 用 于 检 测 电 镀 行 车 小 车 运 行 位 置 的 行 程 开 关 SQ10 SQ11 SQ12 SQ13 SQ14 SQ15 SQ16 SQ17 它 们 共 占 用 PLC的 8个 输 入 点 用 于 检 测 吊 钩 升 降 位 置 的 行 程 开 关 SQ18 占 用 PLC的 一 个 输 入 点 用 于 电 镀 行 车 各 电 动 机 过 载 保 护 的 热 继 电 器 为 FR1 FR2 FR3 FR4 FR5 它 们 均 为 一 个 常 开 触 点 共 占 用 PLC的 5个 输 入 点 综 上 所 述 共 需 PLC输 入 触 点 48个 二 所 需 PLC输 出 元 件 及 输 出 点 的 统 计 控 制 电 镀 行 车 各 个 电 机 运 行 的 接 触 器 线 圈 为 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 KM7 KM8 KM9 KM10 它 们 共 占 用 PLC的 10个 输 出 点 在 吊 钩 拖 动 电 机 转 子 回 路 中 用 于 接 入 和 切 除 三 段 附 加 电 阻 的 接 触 器 为 KM11 KM12 KM13 用 于 防 止 三 台 接 触 器 同 时 通 电 动 作 的 中 间 继 电 器 为 KA KM11 KM12 KM13和 KA的 线 圈 与 PLC输 出 点 的 连 接 关 系 如 图 3 1所 示 由 该 图 可 知 KM11 KM12 KM13和 KA的 线 圈 共 占 用 PLC的 2个 输 出 点 图 3 1 电 流 继 电 器 控 制 电 路 图 用 于 大 车 电 机 小 车 电 机 吊 钩 电 机 制 动 抱 闸 的 电 磁 铁 的 线 圈 为 YB1 YB2 YB3 它 们 共 占 用 PLC的 3个 输 出 点 预 开 预 告 电 铃 BE 1个 占 用 PLC的 1个 输 出 点 故 障 报 警 蜂 鸣 器 BU 1个 占 用 PLC的 1个 输 出 点 电 镀 行 车 各 电 机 运 行 过 程 指 示 灯 为 HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6 HL7 HL8 HL9 HL10 它 们 共 占 用 PLC的 10个 输 出 点 其 中 传 送 带 A向 前 指 示 灯 为 HL1 传 送 带 A向 后 指 示 灯 为 HL2 传 送 带 B向 前 指 示 灯 为 HL3 传 送 带 B向 后 指 示 灯 为 HL4 大 车 前 进 指 示 灯 为 HL5 大 车 后 退 指 示 灯 为 HL6 小 车 右 行 指 示 灯 为 HL7 小 车 左 行 指 示 灯 为 HL8 吊 钩 上 升 指 示 灯 为 HL9 吊 钩 下 降 指 示 灯 为 HL10 第 10 页 共 28 页 10 用 于 指 示 电 镀 行 车 各 电 机 过 载 故 障 的 指 示 灯 为 HL10 HL11 HL12 HL13 HL14 它 们 共 占 用 PLC的 5个 输 出 点 综 上 所 述 共 需 PLC输 出 触 点 32个 3 2 2 PLC型 号 的 确 定 查 阅 我 国 各 大 企 业 使 用 较 多 的 PLC生 产 厂 家 生 产 的 PLC的 技 术 手 册 确 认 日 本 三 菱 公 司 生 产 的 FX2N 128MR型 基 本 单 元 完 全 能 过 满 足 上 述 要 求 因 此 本 课 题 控 制 系 统 的 PLC选 用 FX2N 128MR型 基 本 单 元 1台 其 主 要 技 术 性 能 指 标 如 下 该 型 PLC为 整 体 式 结 构 具 有 本 电 镀 行 车 所 需 的 所 有 指 令 功 能 其 输 入 点 数 为 64点 输 出 点 数 为 64点 用 户 存 储 器 容 量 8KB 输 入 模 块 电 压 为 DC24V 输 出 模 块 为 继 电 器 型 3 2 3 PLC I O元 件 分 配 表 一 PLC输 入 元 件 分 配 表 可 将 PLC电 镀 行 车 控 制 系 统 中 PLC的 所 有 输 入 元 件 分 配 到 PLC的 各 个 输 入 点 上 如 表 3 1所 示 输 入 元 件 输 入 点 输 入 元 件 输 入 点 输 入 元 件 输 入 点 SB11 X0 SP1 X23 SQ10 X42 SB12 X1 SP2 X24 SQ11 X43 SB13 X2 SP3 X25 SQ12 X44 SA2 X3 X5 KI1 X26 SQ13 X45 SA3 X6 X10 KI2 X27 SQ14 X46 SB1 X11 KI3 X30 SQ15 X47 SB2 X12 SQ1 X31 SQ16 X50 SB3 X13 SQ2 X32 SQ17 X51 SB4 X14 SQ3 X33 SQ18 X52 SB5 X15 SQ4 X34 FR1 X53 SB6 X16 SQ5 X35 FR2 X54 SB7 X17 SQ6 X36 FR3 X55 SB8 X20 SQ7 X37 FR4 X56 SB9 X21 SQ8 X40 FR5 X57 SB10 X22 SQ9 X41 二 PLC输 出 元 件 分 配 第 11 页 共 28 页 11 可 将 基 于 PLC的 电 镀 行 车 控 制 系 统 中 PLC的 所 有 输 出 元 件 分 配 到 PLC的 各 个 输 出 点 上 如 表 3 2 所 示 表 3 2 PLC 输 出 元 件 分 配 表 输 出 元 件 输 出 点 输 出 元 件 输 出 点 输 出 元 件 输 出 点 KM1 YO KA Y14 HL6 Y31 KM2 Y1 HL7 Y32 KM3 Y2 HL8 Y33 KM4 Y3 KM11 KM12 KM13 Y15 HL9 Y34 KM5 Y4 YB3 Y16 HL10 Y35 KM6 Y5 BE Y17 HL11 Y36 YB1 Y6 BU Y20 HL12 Y37 KM7 Y7 HL1 Y24 HL13 Y40 KM8 Y10 HL2 Y25 HL14 Y41 YB2 Y11 HL3 Y26 HL15 Y42 KM9 Y12 HL4 Y27 KM10 Y13 HL5 Y30 3 2 4 PLC I O接 线 图 的 绘 制 由输入元件分配表3 1和输出元件分配表3 2可绘制PLC输入和输出元件接线图如附图 A 2所示 第 12 页 共 28 页 12 第 4 章 控制系统软件设计及实现 4 1 PLC 梯形图总体方案设计 4 1 1 PLC程 序 的 组 成 及 各 部 分 程 序 的 作 用 在 第 二 章 中 已 对 电 镀 行 车 工 作 方 式 控 制 的 设 计 要 求 进 行 了 叙 述 其 内 容 如 下 为 了 适 应 电 镀 行 车 控 制 系 统 的 调 试 检 查 和 操 作 方 便 的 需 要 应 使 电 镀 行 车 控 制 系 统 具 备 手 动 单 周 和 连 续 三 种 工 作 方 式 据 此 本 设 计 基 于 PLC的 电 镀 行 车 控 制 系 统 的 软 件 部 分 应 由 公 用 程 序 手 动 程 序 单 周 程 序 连 续 程 序 信 号 显 示 和 故 障 报 警 程 序 等 五 个 部 分 组 成 公 用 程 序 是 电 镀 行 车 在 大 多 数 工 作 方 式 下 都 要 执 行 的 程 序 这 部 分 程 序 主 要 用 来 处 理 电 镀 行 车 的 各 种 操 作 信 号 如 预 开 和 预 停 等 操 作 信 号 电 镀 行 车 起 动 前 应 具 备 的 各 种 初 始 信 号 由 连 续 的 工 作 方 式 转 换 为 手 动 或 单 周 工 作 方 式 时 使 连 续 工 作 方 式 程 序 复 位 的 信 号 等 并 将 处 理 结 果 作 为 电 镀 行 车 启 动 停 止 程 序 转 换 或 故 障 报 警 等 的 一 个 依 据 连 续 程 序 是 软 件 中 最 重 要 的 部 分 它 用 来 实 现 电 镀 行 车 控 制 对 象 在 无 人 参 与 的 情 况 下 对 成 批 零 件 进 行 自 动 地 连 续 电 镀 在 电 镀 完 预 期 的 零 件 后 才 自 动 停 下 来 因 此 连 续 程 序 可 大 大 提 高 加 工 效 率 提 高 产 品 质 量 减 轻 工 人 的 劳 动 强 度 降 低 加 工 成 本 单 周 程 序 可 实 现 电 镀 行 车 控 制 对 象 对 单 批 零 件 的 自 动 电 镀 在 电 镀 完 单 批 零 件 后 实 现 自 动 停 车 因 此 这 部 分 程 序 主 要 用 于 电 镀 行 车 控 制 对 象 及 其 PLC控 制 系 统 在 组 装 或 检 修 完 成 后 投 入 生 产 前 的 试 车 以 及 工 人 交 接 班 时 对 行 车 的 检 查 手 动 程 序 主 要 用 来 检 查 和 调 整 电 镀 行 车 每 一 步 的 运 行 状 态 具 体 来 说 就 是 要 实 现 单 步 控 制 即 按 下 某 一 步 的 起 动 按 钮 该 步 就 运 行 直 到 这 一 步 完 成 信 号 显 示 及 故 障 报 警 程 序 用 来 显 示 电 镀 行 车 控 制 对 象 中 各 电 动 机 的 工 作 状 态 电 镀 行 车 控 制 对 象 的 工 作 方 式 和 运 行 过 程 用 来 在 电 镀 行 车 控 制 对 象 启 动 的 所 有 初 始 条 件 都 已 具 备 且 已 按 下 预 开 按 钮 时 发 出 音 响 预 告 信 号 或 在 各 电 动 机 的 过 载 保 护 动 作 时 发 出 音 响 故 障 警 告 信 号 第 13 页 共 28 页 13 CJ P0 CJ P1 X3 X1 X2 P0 P1 4 1 PLC 4 1 2 PLC梯 形 图 程 序 的 总 体 结 构 在 第 二 章 中 对 电 镀 行 车 控 制 对 象 工 作 方 式 选 择 的 设 计 要 求 中 还 提 出 了 如 下 的 要 求 1 应 具 有 对 上 述 三 种 工 作 方 式 的 自 由 选 择 功 能 2 为 了 避 免 程 序 混 乱 和 发 生 机 械 碰 撞 事 故 应 能 避 免 在 同 一 时 间 内 电 镀 行 车 控 制 系 统 有 两 种 或 两 种 以 上 的 工 作 方 式 运 行 为 满 足 上 述 要 求 从 程 序 的 总 体 结 构 上 来 说 应 采 用 跳 步 法 设 计 基 于 PLC 的 电 镀 行 车 控 制 系 统 的 用 户 程 序 即 将 手 动 程 序 单 周 程 序 和 连 续 程 序 分 隔 在 不 同 的 跳 步 区 同 时 应 能 保 证 在 同 一 时 间 内 所 有 跳 步 区 中 只 有 一 个 跳 步 区 的 跳 步 条 件 满 足 其 余 跳 步 区 的 跳 步 条 件 都 不 满 足 而 各 跳 步 区 的 跳 步 条 件 的 满 足 与 否 则 应 能 由 工 作 方 式 选 择 开 关 SA2自 由 选 择 这 样 才 能 满 足 上 述 要 求 据 此 可 将 PLC梯 形 图 程 序 的 总 体 结 构 设 计 成 图 4 1所 示 的 形 式 图 4 1 PLC梯 形 图 程 序 的 总 体 结 构 图 4 2 公用程序设计 由 图 4 2中 第 1逻 辑 行 并 结 合 PLC输 入 输 出 接 线 图 可 知 在 电 镀 行 车 的 小 车 处 于 传 送 带 A的 1号 位 时 初 始 状 态 和 未 按 预 停 按 钮 的 情 况 下 辅 助 继 电 器 的 线 圈 回 路 中 X33和 X44的 触 点 处 于 断 开 状 态 X2触 点 均 处 于 闭 和 状 态 此 时 按 下 预 开 按 钮 SB11 X0 可 使 继 电 器 M151和 Y17通 电 动 作 M151动 作 可 为 电 镀 行 车 起 动 作 好 准 备 Y17动 作 可 接 通 电 铃 BE的 电 源 向 人 们 发 出 电 镀 行 车 将 要 开 第 14 页 共 28 页 14 X0 X33 X44 M151 M8002 M151 X3 M151 X2 M150 X1 M0 X4 X5 M151 X2 Y17 M150 SET M0 RST M0 ZRSTM1 M23 ZRSTY0 Y42 预 开电 铃 响 预 停 单 周 连 续 循 环 使 初 始 步 置 位 手 动 图 4 2 公 用 程 序 梯 形 图 车 的 音 响 预 告 信 号 在 按 下 起 动 按 钮 SB12 X1 以 前 若 想 取 消 预 开 命 令 只 要 按 下 预 停 按 钮 SB13 X2 使 M151断 电 即 可 在 图 4 2第 2逻 辑 行 中 电 镀 行 车 的 预 停 信 号 由 辅 助 继 电 器 M150发 出 当 按 预 停 按 钮 SB13 X2 应 能 使 预 停 回 路 M150通 电 以 向 电 镀 行 车 发 出 预 停 信 号 当 按 启 动 按 钮 SB12 X1 或 电 镀 行 车 回 到 初 始 步 M0时 应 能 使 预 停 回 路 M150断 电 否 则 电 镀 行 车 将 无 法 在 连 续 工 作 方 式 下 再 次 启 动 运 行 据 此 应 将 预 停 按 钮 X2 和 初 始 步 的 状 态 寄 存 器 M0的 常 闭 触 点 串 联 起 来 去 控 制 辅 助 继 电 器 M150的 线 圈 回 路 以 得 到 所 需 的 预 停 回 路 图 4 2 公 用 程 序 梯 形 图 在 图 4 2第 3 4逻 辑 行 中 当 M151和 M8002满 足 同 时 动 作 时 可 使 初 始 步 M0置 位 系 统 选 择 手 动 工 作 方 式 运 行 时 X3的 常 开 触 点 接 通 用 区 间 复 位 指 令 ZRST使 M1 M23复 位 同 时 初 始 步 M0复 位 为 以 后 由 手 动 转 到 单 周 或 连 续 作 好 准 备 如 果 此 时 不 对 所 有 的 状 态 复 位 回 到 单 周 或 连 续 状 态 后 有 可 能 出 现 两 个 状 态 同 时 为 ON的 异 常 现 象 在 图 4 2第 5逻 辑 行 中 系 统 选 择 单 周 或 连 续 工 作 方 式 工 作 时 X4或 X5的 常 开 触 点 接 通 且 必 须 是 由 一 个 上 升 沿 脉 冲 才 能 使 触 点 动 作 同 时 使 用 ZRST指 令 使 Y0 Y42复 位 防 止 由 手 动 转 到 单 周 或 连 续 时 出 现 两 个 输 出 状 态 同 时 为 ON的 异 常 现 象 第 15 页 共 28 页 15 4 3 单周 连续程序设计 4 3 1 单 周 连 续 工 作 方 式 的 顺 序 功 能 图 设 计 根 据 毕 业 设 计 任 务 书 要 求 本 控 制 系 统 应 具 备 单 周 连 续 工 作 方 式 即 在 单 周 连 续 工 作 方 式 下 控 制 系 统 控 制 的 电 镀 行 车 在 按 下 启 动 按 钮 后 将 按 照 设 计 的 程 序 连 续 不 间 断 的 运 行 在 完 成 一 个 循 环 后 又 进 入 下 一 个 循 环 直 到 循 环 次 数 达 到 预 定 值 或 操 作 人 员 停 止 电 镀 行 车 的 运 行 据 此 可 设 计 出 单 周 连 续 工 作 方 式 程 序 的 顺 序 功 能 图 如 附 录 A中 的 图 A 3所 示 4 3 2 单 周 连 续 工 作 方 式 的 程 序 设 计 根 据 图 A 3所 示 的 单 周 连 续 工 作 方 式 程 序 的 顺 序 功 能 图 以 及 顺 序 功 能 图 与 梯 形 图 之 间 的 对 映 关 系 可 设 计 出 电 镀 行 车 控 制 系 统 单 周 连 续 工 作 方 式 程 序 的 梯 形 图 如 附 录 A中 的 图 A 4所 示 4 4 手动程序设计 手 动 操 作 主 要 用 于 设 备 的 检 修 和 调 试 以 及 调 整 元 件 位 置 和 改 进 接 线 等 手 动 运 行 时 各 种 操 作 可 独 立 运 行 但 同 时 只 能 执 行 一 个 动 作 一 步 运 行 时 按 其 它 步 的 运 行 按 钮 不 能 使 这 一 步 停 止 运 行 并 且 所 按 的 步 也 不 能 运 行 各 种 操 作 之 间 的 互 锁 是 分 别 串 联 其 它 输 出 线 圈 的 常 闭 触 点 实 现 的 据 此 采 用 经 验 设 计 法 可 设 计 出 手 动 工 作 方 式 程 序 的 梯 形 图 如 附 录 A中 的 图 A 5所 示 4 5 信号显示及故障报警程序设计 对 信 号 显 示 及 故 障 报 警 程 序 的 设 计 要 求 是 1 在 任 何 工 作 方 式 下 信 号 显 示 系 统 都 能 显 示 电 镀 行 车 运 行 的 过 程 2 信 号 显 示 系 统 应 能 显 示 控 制 系 统 的 电 源 的 工 作 状 态 电 动 机 的 工 作 状 态 3 在 单 周 连 续 工 作 方 式 下 当 系 统 启 动 的 初 始 条 件 都 具 备 时 按 下 预 开 按 钮 后 信 号 系 统 应 能 发 出 音 响 预 开 信 号 4 在 连 续 工 作 方 式 下 当 控 制 系 统 的 实 际 工 作 循 环 次 数 累 计 达 到 设 定 的 次 数 时 信 号 系 统 应 能 发 出 音 响 预 停 信 号 5 当 任 何 一 台 电 动 机 的 过 载 保 护 动 作 时 信 号 显 示 系 统 应 能 显 示 发 生 过 载 故 障 的 电 动 机 故 障 报 警 系 统 应 能 发 出 音 响 故 障 信 号 据 此 结 合 附 图 A 2所 示 的 PLC I O接 线 图 可 设 计 出 电 镀 行 车 的 信 号 显 示 及 故 障 报 警 程 序 如 附 录 A中 的 图 A 6所 示 第 16 页 共 28 页 16 总 结 在 电 镀 行 车 电 气 控 制 系 统 设 计 中 实 现 了 两 个 目 的 1 对 我 们 即 将 进 入 社 会 的 毕 业 生 进 行 了 现 场 工 程 师 的 综 合 训 练 着 重 训 练 我 们 查 阅 资 料 的 能 力 工 程 制 图 的 能 力 计 算 机 运 用 能 力 元 件 选 择 能 力 软 件 开 发 使 用 能 力 以 及 文 字 表 达 的 能 力 同 时 让 我 们 回 顾 已 学 过 的 电 气 控 制 与 PLC的 知 识 并 对 知 识 重 新 组 合 灵 活 运 用 使 我 们 能 够 通 过 毕 业 设 计 对 电 气 控 制 与 PLC应 用 技 术 的 了 解 更 加 深 刻 也 为 我 们 今 后 从 事 工 业 自 动 化 及 自 动 线 方 面 的 设 计 工 作 提 供 了 宝 贵 的 经 验 2 成 功 地 实 现 使 控 制 系 统 满 足 工 艺 流 程 要 求 以 及 设 计 任 务 书 上 提 出 的 所 有 控 制 保 护 和 显 示 要 求 并 且 力 图 使 所 设 计 的 控 制 系 统 做 到 了 工 作 稳 定 可 靠 技 术 性 能 先 进 操 作 灵 活 方 便 通 过 顺 序 功 能 图 的 循 环 重 点 解 决 了 连 续 工 作 方 式 的 顺 序 功 能 图 的 设 计 过 程 中 遇 到 的 各 种 复 杂 问 题 毕 业 设 计 达 到 了 预 期 目 的 社 第 17 页 共 28 页 17 参 考 文 献 1 可 编 程 控 制 器 技 术 齐 蓉 肖 维 荣 主 编 电 子 工 业 出 版 社 2 PLC 应 用 实 例 与 程 序 解 说 张 公 源 主 编 电 子 工 业 出 版 社 3 电气控制与 PLC 技术应用 刘晓春主编 电子工业出版社 第 20 页 共 28 页 20 第 21 页 共 28 页 21 L1 L2 L3 QF1 1 2 3 4 5 6 QS 20 21 22 U5 V5 W5 M53 KM9 FR5 KM1 0 8 9 U1 V1 W1 M13 KM1 FR1 KM2 A 11 12 13 U2 V2 W2 M2 3 KM3 FR2 KM4 B 14 15 16 U3 V3W 3 M33 KM5 FR3 17 18 19 U4 V4 W4 M43 FR4 KM8 KM7 KM6 I KM1 1 KM1 2 KM1 3 YB1 YB2 YB3 N 7 10 KI1KI2KI3 TC FU1 QF2 HLD 25 DC2 4V 2928 27 23 P LC 26 GD P LC 24 R1 R2 R3 PA PV 31 32 33 34 380 220V AC I I 图 A 1 电动机主电路原理图 第 22 页 共 28 页 22 FX 128MR AC220V KM SB15 SB14 A KM1 KM SA1 DC24V KM BE BU COM L N A SB1 A SB2 B SB3 B SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10 A 1 SP1 A 5 SP2 B 5 SP3 SQ1 SQ2 A SQ3 B SQ4 1 SQ5 2 SQ6 3 SQ7 4 SQ8 5 SQ9 SQ10 SQ11 1 SQ12 2 SQ13 3 SQ14 4 SQ15 5 SQ16 SQ17 SQ18 A FR1 B FR2 FR3 FR4 FR5 A KM2 B KM3 B KM4 KM5 KM6 KM7 KM8 KM9 KM10 YB1 YB2 YB3 KM11 KM12 KM13 SA2 A A B A B KI1 KI2 KI3 KA COM1 COM2 COM3 COM4 COM5 COM6 COM7 COM8 KM2 KM2 KM1 KM1 FR1 KM4 KM4 KM3 KM3 FR2 KM6 KM6 KM5 KM5 FR3 KM6KM5 YB1 KM8 KM8 KM7 KM7 FR4 KM8KM7 YB2 KM10 KM10 KM9 KM9 FR5 KM9 KM10 KA KA KI1 KI2KI3 KM11KM12 KM13 KM10 KM9 YB3 2