畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-電鍍自動生產(chǎn)線PLC控制設(shè)計(jì).docx

5桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報告用紙共5頁 第 頁 編號： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書題 目： 電鍍自動生產(chǎn)線 PLC控制設(shè)計(jì) 學(xué)院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化學(xué)生姓名： 諸葛尉中 學(xué) 號： 0901120228 指導(dǎo)教師單位： 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名： 郭中玲 職 稱： 高級工程師 題目類型：理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā) 2013年6月5日摘 要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，可編程控制器（PLC）的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益。PLC以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，采用其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時等操作的通用自動控制裝置。它的功能強(qiáng)大，可靠性極高，編程簡單，使用方便，體積小巧。它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)，是一種新型、通用的自動控制裝置，已在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。本課題是基于可編程控制原理設(shè)計(jì)的電鍍自動生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)，包括生產(chǎn)線流程設(shè)計(jì)、PLC輸入/輸出接線設(shè)計(jì)、主電路設(shè)計(jì)、操作面板設(shè)計(jì)以及電鍍自動生產(chǎn)線PLC控制程序設(shè)計(jì)等方面；在考察了電鍍生產(chǎn)線以及查閱資料的基礎(chǔ)上完成電鍍生產(chǎn)線主電路及控制電路等方面的設(shè)計(jì)。本課題的重點(diǎn)是電鍍自動生產(chǎn)線PLC控制程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線自動、有序、安全地運(yùn)行生產(chǎn)。難點(diǎn)是在設(shè)計(jì)控制程序過程中，要實(shí)現(xiàn)單周、連續(xù)和單步多種控制方式，在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制的同時要確保控制系統(tǒng)盡可能合理、高效、安全以及簡明；便于生產(chǎn)又要便于檢查維護(hù)。在實(shí)時檢測和自動控制的PLC應(yīng)用系統(tǒng)中，PLC往往作為一個核心部件來使用，僅PLC方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。本設(shè)計(jì)詳細(xì)分析了輸送系統(tǒng)設(shè)備保護(hù)控制電動機(jī)原理圖、程序框圖、PLC系統(tǒng)外部接線圖。本設(shè)計(jì)分層次詳細(xì)地闡述了整個高程度自動化輸送系統(tǒng)的目標(biāo)及功能，使高度自動化輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加清晰，層次更加分明，具有非常強(qiáng)的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：可編程控制器；電鍍生產(chǎn)線；控制設(shè)計(jì)；自動化AbstractIn recent years along with the rapid development of science and technology, the applications of PLC are constantly deepening, while traditional control examination date crecent moon profit. PLC take the computer technology as the core, it is the general operation of the automatic control device with its internal storage procedures, the implementation of logical, sequential control, timing. It has powerful functions, high reliability, simple programming, convenient use, small volume. It integrates computer technology, automatic control technology and communication technology, it is a new universal automatic control device which has been widely used in modern industrial production.This topic is a electroplating automatic production line control system based on programmable control design principle, including the process of production line design, the PLC input / output wiring design, the design of the main circuit, control panel design and automatic electroplating production line PLC control program design; the design of electroplating production line of main circuit and control circuit and so on based on the inspection of electroplating production line and the data access.The focus of this paper is the design of electroplating automatic production line PLC control program, to achieve automatic production line orderly and the operation of production is safe. The difficulty in the design of control procedures is to achieve a single week, continuous and one-step multiple control modes, while realizing a complex control to ensure that control system as far as possible and reasonable, efficient, safe and simple, making it of easy production and convenient maintenance.In the application of PLC in real-time detection and automatic control system, PLC is often used as a core component to use, only PLC aspects knowledge is not enough, it should be based on specific hardware structure and software combination for a specific application object features to perfect the system. The design has a detailed analysis of the transportation system protection and control equipment, motor schematic diagram, block diagram and PLC external wiring diagram. This thesis hierarchically detail objectives and functions of the automatic conveying system, making the highly automated conveying systems structure more clearly, more clearly demarcated, with very strong practicality.Key words: Programmable controller; electroplating production line; control design; automation目 錄引言11.電鍍自動生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)分析21.1選題的背景及意義21.2電鍍自動生產(chǎn)線概述31.3控制要求42.PLC的輸入/輸出接線設(shè)計(jì)52.1PLC的基本單元52.2 PLC外部結(jié)構(gòu)62.3 輸入/輸出接線73.電鍍生產(chǎn)線主電路設(shè)計(jì)103.1 電動機(jī)123.2 能耗制動123.3 電磁抱閘制動143.4 常見電器和元件154.操作面板設(shè)計(jì)175.電鍍自動生產(chǎn)線PLC控制程序設(shè)計(jì)185.1 PLC工作原理185.2順序控制法編程205.3自動控制程序設(shè)計(jì)225.4 公共程序設(shè)計(jì)245.5 手動操作方式設(shè)計(jì)255.6 單步控制方式設(shè)計(jì)275.7 電鍍自動生產(chǎn)線梯形圖286.程序的編輯與調(diào)試307.結(jié)論34謝 辭35參考文獻(xiàn)36附錄3744桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報告用紙共39頁 第 頁 引言工業(yè)控制中，以前的大部分控制系統(tǒng)都是通過無數(shù)根導(dǎo)線、觸點(diǎn)和線圈組成的硬布線邏輯控制系統(tǒng)，即使用繼電器接觸器控制系統(tǒng)。這樣的控制系統(tǒng)搭建復(fù)雜，操作繁瑣，成本較高。而計(jì)算機(jī)具有完備而通用的功能，靈活多變的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制程序。如能將計(jì)算機(jī)簡單易學(xué)、操作方便、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在繼電器接觸器控制系統(tǒng)，制成一種通用的控制裝置將是工業(yè)控制領(lǐng)域的一大新突破?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）正是在這種思想的結(jié)合下應(yīng)運(yùn)而生。PLC作為一種以微電腦技術(shù)為核心的自動控制裝置，已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、化工、能源等各種行業(yè)。它可靠性高、功能完善、抗干擾性好，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，是一種專門用于工業(yè)環(huán)境及過程控制的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。PLC自問世以來發(fā)展迅猛，將成為工業(yè)自動化的三大支柱之一，在現(xiàn)今和未來的工業(yè)控制中扮演這重要的角色。本課題是采用PLC控制的電鍍自動生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)基于三菱公司的FX2N型可編程控制器，F(xiàn)X2N是FX系列中功能最強(qiáng)也是速度最快的微型可編程控制器。電鍍自動生產(chǎn)線就是嚴(yán)格按照預(yù)先制定好的工作程序、工藝流程和時間要求而實(shí)現(xiàn)不間斷循環(huán)工作的現(xiàn)代化大型設(shè)備。本設(shè)計(jì)從生產(chǎn)需求考慮，將控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成既可以自動控制又可以手動控制，即單周、連續(xù)、單步和手動四種控制方式集一體，滿足了生產(chǎn)過程中的多種需求，這也是本課題的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)電鍍以上要求，以下對電鍍自動生產(chǎn)線做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析和控制設(shè)計(jì)，從PLC的輸入/輸出接線、主電路、控制程序、操作面板以及程序的校驗(yàn)與調(diào)試等內(nèi)容全面地介紹了本設(shè)計(jì)的思想和原理。當(dāng)然，所設(shè)計(jì)的電鍍自動生產(chǎn)線還存在一些缺陷和問題，這就需要在生產(chǎn)應(yīng)用中不斷總結(jié)出現(xiàn)的問題，以便在今后的設(shè)計(jì)中不斷完善。1. 電鍍自動生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)分析電鍍就是利用電解原理在金屬表面鍍上一層金屬或合金的加工工藝。材料的表面電鍍的這層金屬膜可以有效地起到防腐，防氧化，提高耐磨性以及美觀等作用。電鍍自動生產(chǎn)線是按一定的電鍍工藝要求將有關(guān)鍍槽、電氣控制裝置、鍍件提升運(yùn)送裝置、過濾設(shè)備、檢測儀器、電源設(shè)備等組合為一體的現(xiàn)代化自動設(shè)備。電鍍自動生產(chǎn)線通過機(jī)械和電氣裝置自動地完成所有電鍍工序，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。電鍍自動生產(chǎn)線一般按其結(jié)構(gòu)特征、鍍件裝掛方式和鍍層種類來進(jìn)行分類。按結(jié)構(gòu)特征可分為環(huán)形自動線和直線式自動線；按鍍件裝掛特征可分為掛鍍自動線、滾鍍自動線和帶材連續(xù)自動線；按鍍層種類則可以分為鍍鋅、銅鎳鉻、鋁氧化等自動線。1.1 選題背景及意義當(dāng)今社會，處在高技能人才和高科技引領(lǐng)的前進(jìn)道路上，中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程的不斷深化，為自動化行業(yè)的迅猛發(fā)展提供了廣闊的空間。電鍍行業(yè)是我國重要的加工業(yè)之一，電鍍已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟(jì)各個生產(chǎn)領(lǐng)域和科學(xué)領(lǐng)域中，尤其在機(jī)器制造、國防、電訊、交通、輕工業(yè)等行業(yè)已成為不可缺少的一部分。工業(yè)電鍍生產(chǎn)線工位多、生產(chǎn)復(fù)雜，同時在電鍍中，其氧化、酸洗、堿洗、電鍍等許多工藝具有嚴(yán)重的化學(xué)污染和腐蝕，會對人的身心健康造成影響，傳統(tǒng)的人工操作隨機(jī)性大，在一定程度上影響了產(chǎn)品質(zhì)量。傳統(tǒng)工業(yè)中使用的是順序控制繼電器來控制生產(chǎn)過程，這種控制方式電路復(fù)雜，接口多，受外界干擾大，工作可靠性差，維護(hù)也相當(dāng)困難。而采用PLC控制的電鍍自動生產(chǎn)線有著較完善的診斷和自保護(hù)能力，不僅增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，同時提高了系統(tǒng)的可靠性。電鍍自動生產(chǎn)線是通過機(jī)械裝置和電氣裝置自動地完成電鍍工序要求的全部過程，因而生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動條件好。用PLC對電鍍自動生產(chǎn)線行車進(jìn)行自動控制，具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、操作靈活、使用安全、工作穩(wěn)定、性能可靠和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種很有效的自動控制方式，是電鍍生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高效、低成本、高質(zhì)量自動化生產(chǎn)的發(fā)展方向。電鍍自動生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)需要考慮的問題還有很多， 除了上面提到的之外， 還需考慮整個車間的整體規(guī)劃，水電供應(yīng)方面的規(guī)劃， 污水處理方面的規(guī)劃以及人員編制、成本控制、電氣控制等方面的要求。接下來的內(nèi)容中只是對直線式掛鍍自動生產(chǎn)線的機(jī)械設(shè)備和電氣控制方面的設(shè)計(jì)做了概括性的論述。電鍍自動生產(chǎn)線今后還會朝著更加智能化、更高效、更環(huán)保的方向發(fā)展。因此，研究設(shè)計(jì)高效環(huán)保的電鍍自動生產(chǎn)線不僅是科學(xué)發(fā)展的需要，也是對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的意義。1.2 電鍍自動生產(chǎn)線概述如圖1.1所示，為目前較普遍的直線式掛鍍自動生產(chǎn)線。在電鍍生產(chǎn)線一側(cè)（原位）將待加工零件裝入吊籃，并發(fā)出信號，專用行車便提升前進(jìn)，到規(guī)定槽位自動下降，并停留一段時間（各槽停留時間預(yù)先按工藝設(shè)定）后自動提升，行至下一個電鍍槽，完成電鍍工藝規(guī)定的每道工序后，自動返回原位，卸下電鍍好的工件重新裝料，進(jìn)入下一個電鍍循環(huán)。圖1.1 電鍍自動生產(chǎn)線示意圖（1） 組成情況電鍍生產(chǎn)線主要由行車、電機(jī)和盛放液體的鍍槽組成。它的控制系統(tǒng)由工業(yè)級控制計(jì)算機(jī)、可編程控制器和電器控制箱組成。按照其工藝要求和規(guī)模，一般設(shè)計(jì)由行車的運(yùn)動來控制。在該設(shè)計(jì)中，行車的運(yùn)動分為手動控制和自動控制。不論手動控制還是自動控制都是根據(jù)已編制好的程序運(yùn)行，手動控制是通過外部的開關(guān)、按鈕、按鍵等來按部就班的控制行車的運(yùn)動；自動控制可采用電感式接近開關(guān)來讓行車自動運(yùn)行，接近開關(guān)的主要作用是負(fù)責(zé)行車的上、下定位，鍍槽定位等。（2） 拖動情況電鍍行車采用兩臺三相異步電動機(jī)分別控制行車的升降和進(jìn)退，分別采用電氣制動和機(jī)械減速裝置制動。電動機(jī)參數(shù)如下：型號Y802-4，Pn=0.75kw，In=2A，n=1390r/min，Un=380V。該型號電動機(jī)頻率為50HZ，效率為74.5%。（3） 電鍍工序不同的產(chǎn)品要求對電鍍的工序要求也不一樣，基于較常見的加工工序，本設(shè)計(jì)中的電鍍生產(chǎn)線共設(shè)有5道工序，即安放有5個槽，分別是電解去油槽，水洗槽，酸洗槽，水洗槽和電鍍槽。操作過程中可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求全選或部分選取槽位。圖1.2為自動控制下循環(huán)電鍍工序。圖1.2 循環(huán)電鍍工序圖1.3 控制要求電鍍工藝能實(shí)現(xiàn)以下4種操作方式：單周期：起動后，完成一次電鍍工作回到原位停止，等待。連續(xù)循環(huán)：起動后，完成一次電鍍工作回到原位再連續(xù)循環(huán)工作。單步操作：每按一次起動按鈕，執(zhí)行一個動作步。手動操作：用上升、下降、前進(jìn)、后退4個按鈕手動控制電鍍生產(chǎn)線的上升、下降、前進(jìn)和后退。前后運(yùn)行和升降運(yùn)行應(yīng)能準(zhǔn)確停位，前后、升降運(yùn)行之間有互鎖作用。該裝置采用遠(yuǎn)距離操作臺控制行車運(yùn)動，要求有暫?？刂乒δ?。行車運(yùn)行采用行程開關(guān)控制，在1#和5#槽位有過限位保護(hù)。主電路有短路和過載保護(hù)。行車升降電動機(jī)采用單向電磁抱閘制動，升降電動機(jī)和單向電磁抱閘并聯(lián)接線，不需單獨(dú)控制。由于每個槽位之間的跨度較小，行車在前后運(yùn)行停車采用能耗制動，以保證準(zhǔn)確停位。進(jìn)退電動機(jī)能耗制動時間為2s。1#5#槽位的停留時間依次為11s、12s、13s、14s、15s，原位裝卸時間為10s。對于不同的鍍件工藝不同，電鍍槽有槽位選擇的功能。用信號燈顯示電鍍吊籃所在的槽位及上下限位置。為了能夠保障電鍍行車及其控制系統(tǒng)的安全，控制系統(tǒng)還應(yīng)具備以下保護(hù)功能：（1）短路保護(hù)；（2）過載保護(hù)；（3）失壓保護(hù)；（4）緊急制動。注：對于一些容易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象的設(shè)備，還設(shè)置有漏電保護(hù)裝置。2. PLC的輸入/輸出接線設(shè)計(jì)輸入/輸出單元（I/O單元）是PLC與外部設(shè)備連接的接口。CPU所能處理的信號只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，因此現(xiàn)場的輸入信號，如按鈕、限位開關(guān)、行程開關(guān)以及傳感器輸出的開關(guān)信號等，都需要通過輸入單元的轉(zhuǎn)換和處理才可以傳送給CPU。同理，CPU的輸出信號也只能通過輸出單元的轉(zhuǎn)換和處理，才能夠驅(qū)動電磁閥、接觸器、繼電器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在介紹PLC輸入/輸出接線設(shè)計(jì)前，我們先來了解下PLC的幾個基本單元及其外部結(jié)構(gòu)。2.1 PLC的基本單元（1） 中央處理單元CPU是PLC的核心部分，控制著整個系統(tǒng)有序地運(yùn)行。PLC的運(yùn)算速度要求越高、信息處理量越大，CPU的位數(shù)要求也就越多、速度也越快。在FX2N系列中，大部分CPU芯片都是采用表面封裝技術(shù)的芯片，具有兩片超大規(guī)模集成電路，即雙CPU，因此，F(xiàn)X2N無論在速度還是集成度等方面都極高。（2） 存儲器存儲器是PLC存放系統(tǒng)程序、用戶程序和工作數(shù)據(jù)的。它包括系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲區(qū)三部分，每一部分又由一定容量的只讀存儲器（ROM）、隨機(jī)存取存儲器（RAM）和可擦除只讀存儲器（EPROM）組成。ROM和EPROM在使用過程中只能取出不能存儲，而RAM在使用過程中能隨時取出和存儲。（3） 輸入/輸出單元輸入/輸出單元（I/O單元）是PLC與外部設(shè)備連接的接口。CPU所能處理的信號只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，因此現(xiàn)場的輸入信號，如按鈕、行程開關(guān)、限位開關(guān)以及傳感器輸出的開關(guān)信號，需要通過輸入單元的轉(zhuǎn)換和處理才可以傳送給CPU。CPU的輸出信號也只能通過輸出單元的轉(zhuǎn)換和處理，才能夠驅(qū)動電磁閥、接觸器、繼電器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（4） 輸入/輸出擴(kuò)展接口輸入/輸出擴(kuò)展接口用于擴(kuò)展輸入/輸出點(diǎn)數(shù)和類型，當(dāng)用戶的PLC系統(tǒng)所需的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)超過主機(jī)的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)時，就要通過輸入輸出擴(kuò)展接口將主機(jī)與輸入/輸出擴(kuò)展單元連接起來。（5） 通信接口通信接口是PLC主機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話或者機(jī)機(jī)對話的通道。通過它，PLC可以和編程器、顯示器、打印機(jī)等外部設(shè)備相連，也可以和其他PLC或計(jì)算機(jī)相連，構(gòu)成多級局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或多級分布式控制系統(tǒng)，或?qū)崿F(xiàn)管理與控制相結(jié)合的綜合系統(tǒng)。外部設(shè)備接口一般是RS232C或RS422A串行通信接口，該接口的功能是串行/并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、通信格式的識別、數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z驗(yàn)以及信號電平的轉(zhuǎn)換等。（6） 電源PLC中的電源有些是與CPU模塊（包括中央處理器CPU、電源和I/O單元）合二為一的，有些是分開的。內(nèi)部：開關(guān)穩(wěn)壓電源，供內(nèi)部電路使用；大多數(shù)機(jī)型還可以提供DC24V穩(wěn)壓電源，為現(xiàn)場的開關(guān)信號、外部傳感器供電，如三菱F1 、F2、FX2和FX2N系列等。外部：可用一般工業(yè)電源，并備有鋰電池（備用電池），使外部電源故障時內(nèi)部重要數(shù)據(jù)不致丟失。2.2 PLC外部結(jié)構(gòu)FX系列PLC的外部特征基本相似，通常都由外部端子部分、指示部分和接口部分組成，其各部分的組成及功能如下。（1） 外部端子外部端子包括PLC電源端子（L、N）、供外部傳感器用的DC 24V電源端子（24+、COM）、輸入端子（X）和輸出端子（Y）等，如圖2.1所示。外部端子主要完成輸入/輸出（即I/O）信號的鏈接，是PLC與外部設(shè)備（輸入設(shè)備、輸出設(shè)備）連接的橋梁。（2） 指示部分指示部分包括各I/O點(diǎn)的狀態(tài)指示、PLC電源（Power）指示、PLC運(yùn)行（RUN）指示、用戶程序存儲器后備電池（BATT）狀態(tài)指示及程序語法出錯（PROGE）、CPU出錯（CPU.E）指示等，用于放映I/O點(diǎn)及PLC機(jī)器的狀態(tài)。（3） 接口部分接口部分主要包括編程器、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊、特殊模塊以及存儲卡盒等外部設(shè)備的接口，其作用是完成基本單元同上述外部設(shè)備的連接。在編程器接口旁邊，還設(shè)置了一個PLC運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換開關(guān)，它有RUN和STOP兩個運(yùn)行模式，RUN模式表示PLC處于運(yùn)行狀態(tài)（RUN指示燈亮），STOP模式表示PLC處于停止即編程狀態(tài)（RUN指示燈滅），此時，PLC可進(jìn)行用戶程序的寫入、編輯和修改。圖2.1 FX2N系列端子分布圖2.3 輸入/輸出接線電鍍行車PLC輸入/輸出控制接線接線圖如圖2.1所示。圖2.1 電鍍行車PLC輸入/輸出控制接線圖在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時，經(jīng)常會遇到輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)數(shù)量不夠而需要擴(kuò)展的問題，這可以通過增加I/O擴(kuò)展單元來解決，即增加硬件配置，但這樣不僅提高了成本，也增大了安裝體積。PLC輸入/輸出控制接線的設(shè)計(jì)作為整個設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)之一，它和梯形圖的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，如果忽略，可能造成使用大量不必要的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。節(jié)省輸入點(diǎn)數(shù)的方法有分組輸入、觸點(diǎn)合并式輸入、利用PLC的內(nèi)部功能、將信號設(shè)置在PLC之外等。很多設(shè)備都有自動控制和手動控制兩種狀態(tài)，如電鍍自動生產(chǎn)線、機(jī)械手等控制系統(tǒng)，自動程序和手動程序不會同時執(zhí)行，把自動和手動信號疊加起來，按不同控制狀態(tài)要求分組輸入到PLC，可達(dá)到節(jié)省輸入點(diǎn)的目的。（1） PLC輸入控制接線的設(shè)計(jì)在電鍍行車控制中，為了防止行車在到達(dá)原位和末端5#位由于限位開關(guān)的損壞而越過工作區(qū)，設(shè)置了過限位保護(hù)開關(guān)SQ6和SQ7，它們分別與原位和5#位限位開關(guān)SQ0、SQ5并聯(lián)，以節(jié)省輸入接點(diǎn)。根據(jù)要求對電鍍槽有槽位選擇的功能，只需要使用5個槽位選擇開關(guān)S1S5，分別和S1S5串聯(lián)即可達(dá)到槽位選擇的目的，而不必單獨(dú)占用輸入點(diǎn)。行車控制有4種操作方式，可用4個輸入點(diǎn)（由于4種操作方式不同時出現(xiàn)，也可以用編碼方式輸入，2個輸入點(diǎn)即可），但考慮到在輸入點(diǎn)較多的情況下簡化梯形圖和開關(guān)電路，采用如圖2.1所示的接線較好，其中單周期控制不用輸入點(diǎn)，為基本控制方式。手動操作采用單獨(dú)的控制按鈕，占用對應(yīng)的輸入點(diǎn)X13X17，考慮到在單步、連續(xù)、單周控制方式下X13 X17不起作用，因此可將其中輸入點(diǎn)（X13、X16、X17）分別用于單步、連續(xù)、單周控制方式下的停止、起動和暫?？刂啤＃?） PLC輸出控制接線的設(shè)計(jì)如圖2.1所示，Y0Y7用于信號燈顯示吊籃所在位置及上下限位置。Y10Y13用于進(jìn)退電動機(jī)和升降電動機(jī)的控制及過載保護(hù)。由于行車的前進(jìn)和后退兩個動作以及吊籃的升降兩個動作是不能同時發(fā)生的獨(dú)立動作，因此輸出電路接線必須用到互鎖電路，如圖2.2所示。圖2.2 互鎖電路互鎖電路又稱為先動作優(yōu)先電路，即先按下的啟動開關(guān)所控制的繼電器吸合，而處在互鎖電路中的另一開關(guān)所控制的繼電器則被鎖定在釋放狀態(tài)。圖2.2為行車前進(jìn)與后退的互鎖電路，當(dāng)按下控制電機(jī)前進(jìn)的開關(guān)KM1時，KM1線圈得電，KM1常閉觸點(diǎn)打開，Y11輸出線路斷開，KM2線圈失電，Y10輸出電路上的KM2常閉觸點(diǎn)閉合，Y10電路接通，此時行車前進(jìn)，后退受限。同理，當(dāng)按下行車后退的KM2時，互鎖電路會自動鎖住前進(jìn)狀態(tài)。Y14用于進(jìn)退電動機(jī)的能耗制動控制，升降電動機(jī)為電磁抱閘制動，在下面的內(nèi)容中將會詳細(xì)介紹。電鍍行車PLC輸入/輸出控制接線I/O分配表見表2.1。表2.1 I/O分配表元件I/O口元件I/O口元件I/O口SQ0X0S4X4HL3Y3SQ1S1S5X5HL4Y4SQ2S2SAX10HL5Y5SQ3S3X11HL6Y6SQ4S4X12HL7Y7SQ5S5SB0X13HL8COM14SQ6X5SB1X14KM1Y10SQ7X0SB2X15KM2Y11SQ8X6SB3X16KM3Y12SQ9X7SB4X17KM4Y13S1X1HL0Y0KM5Y14S2X2HL1Y1220VCOM1S3X3HL2Y23. 電鍍生產(chǎn)線主電路設(shè)計(jì)電鍍自動生產(chǎn)線主電路如圖3.1所示。電源開關(guān)QS為普通閘刀開關(guān)或組合開關(guān)，用熔斷器FU作為短路保護(hù)。2臺電動機(jī)均采用熱繼電器FR作為過載保護(hù)，接觸器KM1和KM2控制電動機(jī)M1正反轉(zhuǎn)，使行車前進(jìn)或后退；接觸器KM3和KM4控制電動機(jī)M2的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)吊籃上升或下降。三相異步電動機(jī)在切斷電源后因慣性還要轉(zhuǎn)動一段時間（或距離）才能停下來，而生產(chǎn)過程中起重機(jī)的吊鉤或卷揚(yáng)機(jī)的吊籃要求準(zhǔn)確定位，萬能銑床的主軸要求能迅速停下來，升降機(jī)在突然停電后需要安全保護(hù)和準(zhǔn)確定位等控制要求都需要對拖動的電動機(jī)進(jìn)行制動。所謂制動，就是給電動機(jī)一個與轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)矩使它迅速停轉(zhuǎn)（或限制其轉(zhuǎn)速）。制動的方法一般有兩類：電氣制動和機(jī)械制動。進(jìn)退電動機(jī)M1的能耗制動電源由控制變壓器TC降壓后整流，由制動接觸器KM5接到電動機(jī)定子繞組上。升降電動機(jī)M2采用的是與其并聯(lián)的電磁抱閘制動。圖3.1 電鍍自動生產(chǎn)線主電路圖3.1 電動機(jī)我們把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的電機(jī)稱為發(fā)動機(jī)；反之，把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電機(jī)稱為電動機(jī)。主電路中使用的是兩臺三相異步電動機(jī)M1和M2，型號為Y802-4，Pn=0.75kw，In=2A，n=1390r/min，Un=380V。Y系列電動機(jī)是全封閉、自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)，它具有高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動小、機(jī)械強(qiáng)度高、安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)。下面將詳細(xì)介紹三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理等知識。（1） 結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)由兩個基本部分組成：定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分），如圖3.2所示。 定子三相異步電動機(jī)的定子是由機(jī)座、圓柱形鐵芯以及嵌在鐵芯內(nèi)的三相對稱定子繞組組成。機(jī)座用鑄鋼或鑄鐵制成，定子鐵芯用涂有絕緣硅鋼片疊成，并固定在機(jī)座中。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是指電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造中，繞固定中心轉(zhuǎn)動的部分。轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成。根據(jù)構(gòu)造的不同，三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子分為兩種類型：籠型和繞線型。前者稱為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，后者稱為籠型異步電動機(jī)。圖3.2 三相異步電動機(jī)的構(gòu)造（2） 工作原理三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)動原理是：三相交流電通入定子繞組，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條使其兩端出現(xiàn)感應(yīng)電動勢，閉合的導(dǎo)條中便有感應(yīng)電流流過。在感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場的相互作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力形成電磁轉(zhuǎn)矩，從而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。（3） 電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)假設(shè)通入電動機(jī)定子繞組的三相電流相序?yàn)閁VW，三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場是順時針方向旋轉(zhuǎn)。這時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向也是順時針方向。由此分析可知，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向和磁場旋轉(zhuǎn)的方向是相同的，而磁場的旋轉(zhuǎn)方向與通入定子繞組的三相電流相序有關(guān)。當(dāng)通入電動機(jī)定子繞組的三相電流相序變?yōu)閁WV時，三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場將從原來的順時針方向（正轉(zhuǎn)）變?yōu)槟鏁r針方向旋轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）。此時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向也跟著變?yōu)槟鏁r針方向（反轉(zhuǎn)）。所以，要使電動機(jī)反轉(zhuǎn)，只要將三相電源的任意兩相對調(diào)，即改變通入定子繞組的三相電流的相序，電動機(jī)就會改變轉(zhuǎn)動方向。如圖3.1所示KM1與KM2，KM3 與KM4的接線，就是控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)的接線法。（4） 電動機(jī)的接法電動機(jī)的接法是指定子三相繞組（U1U2、V1V2、W1W2）的接法。如果U1、V1、W1分別為三相繞組的始端（頭），則U2、V2、W2是相應(yīng)的末端（尾）?；\型電動機(jī)的接線盒中有三相繞組的6個引出線端，連接方法有星形（Y）連接和三角形（）連接兩種，如圖3.3所示。通常3KW以下的三相異步電動機(jī)連成星形，4KW及以上的連成三角形。本設(shè)計(jì)中的兩臺電機(jī)都采用的是星形（Y）連接。星形（Y）連接 三角形（）連接圖3.3 定子繞組的星形連接和三角形連接3.2 能耗制動為保證行車在前后運(yùn)行停車時準(zhǔn)確停位，采用能耗制動的方式控制行車停位。能耗制動是指在定子繞組斷開三相交流電源的同時，在三相繞組中通入直流電，使其產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，使得電機(jī)迅速減速進(jìn)而停止轉(zhuǎn)動的制動方式，是工業(yè)上常用的一種電氣制動方式。一般，對于10KW以下小容量電動機(jī)，且對制動要求不高的場合，常采用半波整流能耗制動；對于10KW以上容量較大的電動機(jī)，多采用有變壓器全波整流能耗制動的控制電路。由于電鍍自動生產(chǎn)線每個槽位之間的跨度較小，行車中對制動要求較高，因此本設(shè)計(jì)采用的是橋式整流能耗制動。主電路使用的是380V的交流電，需要先將380V交流電通過降壓變壓器降到36V的整流電路工作電壓后，利用橋式整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸送到電動機(jī)上。（1） 能耗制動原理電動機(jī)切斷交流電源后，轉(zhuǎn)子因慣性仍會繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，此時立即向兩相定子繞組通入直流電，在定子中隨即產(chǎn)生一個靜磁場。轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)條因切割這個靜磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子就在靜磁場中受到電磁力的作用。該電磁力產(chǎn)生的力矩與轉(zhuǎn)子因慣性旋轉(zhuǎn)的方向相反，稱為制動轉(zhuǎn)矩。制動轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降至0時，轉(zhuǎn)子不再切割磁場，電動機(jī)停轉(zhuǎn)，制動結(jié)束。這種制動方法是利用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的能量切割磁場而產(chǎn)生反向制動轉(zhuǎn)矩，實(shí)質(zhì)就是利用轉(zhuǎn)子的動能產(chǎn)生阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的力矩，因此稱為能耗制動。在圖3.1中，接觸器KM5用于接通直流電使電動機(jī)制動。能耗制動過程如下：當(dāng)行車（M1）從上一位置行恰好走到下一目標(biāo)位置時，KM1或KM2斷開，切斷三相交流電源M1失電，但由于慣性電動機(jī)將繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；與此同時，KM5線圈得電，KM5觸頭閉合，經(jīng)過整流后的直流電通入定子繞組，電動機(jī)制動。能耗制動的優(yōu)點(diǎn)：制動力強(qiáng)、制動平穩(wěn)、無大的沖擊；應(yīng)用能耗制動能使生產(chǎn)機(jī)械準(zhǔn)確停車，被廣泛用于礦井提升和起重機(jī)運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)機(jī)械。 能耗制動的缺點(diǎn)：需要直流電源、低速時制動力矩小。電動機(jī)功率較大時，制動的直流設(shè)備成本高。（2） 橋式整流電路圖3.3 整流電路圖橋式整流電路就是用二極管組成的一個整流電橋電路，如圖3.3所示（圖3.1中畫法為簡化畫法）。橋式整流電路的工作原理如下：EAC為交流電，二極管單向?qū)?，?dāng)EAC為正半周時，D1、D3上為正向電壓，Dl、D3導(dǎo)通，構(gòu)成EAC+DlRfzD3的通電回路；而D2、D4上為反向電壓，則D2、D4截止，在Rfz上形成上正下負(fù)的半波整流電壓。當(dāng)EAC為負(fù)半周時，D2、D4上為正向電壓，D2、D4導(dǎo)通，構(gòu)成EACD2RfzD4的通電回路；而D1、D3上為反向電壓，則此時D1、D3截止，同樣在Rfz上形成上正下負(fù)的半波整流電壓。因此，最后經(jīng)過整流后的交流電流經(jīng)Rfz都變成了直流電。通過變壓器降壓后，輸入整流電路的是36V交流電，在負(fù)載Rfz上得到一個與全波整流相同的電壓波形，其有效電流值和電壓值的計(jì)算也與全波整流相同，即：流過每個二極管的電流為：ID = I2 = 0.45 ERfz流過電動機(jī)的電壓值為：UR = 0.9 E= 0.936V= 32.4V橋式整流電路有如下幾個基本特點(diǎn)： 橋式整流輸出的是一個直流脈動電壓； 橋式整流電路的交流利用率為100%； 橋式整流電路中二極管承受的最大反向電壓為2倍的交流峰值電壓； 橋式整流電路二極管的負(fù)載電流僅為半波整流的一半； 實(shí)際電路中，橋式整流電路中二極管和電容的選擇必須滿足負(fù)載對電流的要求。需特別指出的是，二極管作為整流元件，應(yīng)根據(jù)不同的整流方式和負(fù)載大小加以選擇。在電壓較高或電流較大的情況下，如果缺少能承受高電壓或大電流的整流元件，可電路分壓分流原理將二極管串聯(lián)或并聯(lián)使用。3.3 電磁抱閘制動電磁抱閘制動是利用機(jī)械裝置使電動機(jī)在斷開電源后迅速停轉(zhuǎn)的制動法，是一種常見的機(jī)械制動法。電磁抱閘制動器（YB）的線圈與電動機(jī)并聯(lián)，電動機(jī)得電，電磁抱閘線圈得電；反之，線圈失電。舉型號為SDZ1-15的電磁制動器為例，它通電時電磁力吸合，斷電彈簧釋放摩擦制動，額定制動力矩15Nm，制動時間0.2s，允許最大相對轉(zhuǎn)速3000r/min，與Y系列電動機(jī)配套生成新型YEJ系列電磁制動三相異步電動機(jī)。（1） 電磁抱閘的結(jié)構(gòu)電磁抱閘主要由兩部分組成：制動電磁鐵和閘瓦制動器。制動電磁鐵由鐵心、銜鐵和線圈三部分組成。閘瓦制動器包括閘輪、閘瓦和彈簧等，閘輪與電動機(jī)在同一轉(zhuǎn)軸上。（2） 工作原理電動機(jī)接通電源，同時電磁抱閘線圈也得電，銜鐵吸合，克服彈簧的拉力使制動器的閘瓦與閘輪分開，電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。切斷電源開關(guān)或接觸器，電動機(jī)失電，同時電磁抱閘線圈也失電，銜鐵在彈簧拉力作用下與鐵芯分離，并使制動器的閘瓦緊緊抱住閘輪，電動機(jī)因摩擦制動而停轉(zhuǎn)。（3） 電磁抱閘的特點(diǎn)電磁抱閘制動利用電磁線圈通電后產(chǎn)生磁場，使靜鐵芯產(chǎn)生足夠大的吸力吸合銜鐵或動鐵芯，克服彈簧的拉力來滿足工作現(xiàn)場的要求。電磁抱閘是利用閘瓦的摩擦片來制動閘輪。優(yōu)點(diǎn)：電磁抱閘制動的制動力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用在起重設(shè)備上，它安全可靠，不會因突然斷電而發(fā)生事故。缺點(diǎn)：電磁抱閘體積較大，制動器磨損嚴(yán)重，快速制動時會產(chǎn)生振動。3.4 常見電器和元件（1） 熔斷器熔斷器（FU）是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便、體積小、價格便宜的保護(hù)電器，被廣泛應(yīng)用于照明電路中的過載和短路保護(hù)以及電動機(jī)電路中的短路保護(hù)。熔斷器由熔體（熔絲或熔片）和安裝熔體的外殼兩部分組成，起保護(hù)作用的是熔體。低壓熔斷器按形式可以分為管式、插入式、螺旋式和羊角保險等；按結(jié)構(gòu)可分為半封閉插入式、無填料封閉管式和有填料封閉管式等。熔斷器的選型主要是選擇熔斷器的形式、額定電流、額定電壓以及熔體額定電流。熔體電流的選擇是熔斷器選擇的核心。值得注意的是，在安裝、更換熔體時，一定要切斷電源，將開關(guān)拉開，不可帶電作業(yè)，以免觸電。熔體燒壞后應(yīng)換上和原來同材料、同規(guī)格的熔體，千萬不要隨便加粗熔體或用不易熔斷的其他金屬絲來代替。（2） 熱繼電器電動機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中常常會遇到過載的情況。如果過載電流不太大且過載時間較短，電動機(jī)繞組溫升不超過允許值，這種過載是允許的。但如果過載的電流很大而且過載的時間較長，電動機(jī)繞組溫升就會超過允許值，這將會加劇繞組絕緣的老化，縮短電動機(jī)的使用年限，嚴(yán)重時會使電動機(jī)繞組燒毀，這種過載是電動機(jī)不能承受的。因此，常用熱繼電器（FR）做電動機(jī)的過載保護(hù)。（3） 接觸器接觸器（KM）屬于控制類電器，是一種適用于遠(yuǎn)距離頻繁接通和分?jǐn)嘟恢绷髦麟娐泛涂刂齐娐返淖詣涌刂齐娖?。接觸器具有欠壓保護(hù)、零壓保護(hù)、控制容量大、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，是自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種電器。它由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、釋放彈簧及基座等部分構(gòu)成，利用電磁吸力及彈簧反作用力配合動作而使得觸頭接通或斷開。（4） 整流二極管整流二極管（D）一般是平面型硅二極管，利用其單向?qū)щ娞匦怨ぷ?，即只允許電流從單一方向流過。電流由單一方向通過時，稱為順向偏壓；反向時阻斷，稱為逆向偏壓。由于整流二極管正向工作電流較大，工藝上多采用面接觸結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的二極管結(jié)電容較大，因此整流二極管工作頻率一般小于3KHz。整流二極管主要有全密封金屬結(jié)構(gòu)封裝和塑料封裝兩種封裝形式。通常情況下額定正向工作電流在l A以上的整流二極管采用金屬殼封裝，以利于散熱；額定正向工作電流在lA以下的采用全塑料封裝。選用整流二極管時，主要應(yīng)考慮其最大整流電流、最大反向丁作電流、截止頻率及反向恢復(fù)時間等參數(shù)。（5） 刀開關(guān)刀開關(guān)（QS）又稱閘刀開關(guān)，常用于手動控制、容量較小、啟動不頻繁的電器設(shè)備及隔離電源，常見的有瓷底式刀開關(guān)和封閉式負(fù)荷開關(guān)。主電路設(shè)計(jì)所采用的是瓷底式刀開關(guān)，又稱膠蓋閘刀開關(guān)，是由刀開關(guān)和熔絲組合而成的一種電器。刀開關(guān)作為手動不頻繁地接通和分?jǐn)嚯娐酚茫劢z起保護(hù)作用。刀開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)方便，價格便宜，在小容量電動機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。（6） 限位開關(guān)限位開關(guān)（SQ）又稱行程開關(guān)，其作用與按鈕開關(guān)相同，是對控制電路發(fā)出接通或斷開、信號轉(zhuǎn)換等指令的。不同的是限位開關(guān)觸頭的動作不是手動完成的，而是利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動部件的碰撞使得觸頭動作，從而接通或斷開某些控制電路。（7） 變壓器變壓器（T）是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵芯（磁芯）。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。按用途可以分為：配電變壓器、電力變壓器、全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、油浸式變壓器、單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器等。（8） 電磁制動器電磁制動器（YB）是一種將主動側(cè)扭力傳達(dá)給被動側(cè)的連接器，可以根據(jù)需要自由地結(jié)合，切離或制動，因使用電磁力來作動，故又稱之為電磁離合器。它具有響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。電磁制動器是現(xiàn)代工業(yè)中一種理想的自動化執(zhí)行元件，在機(jī)械傳動系統(tǒng)中主要起傳遞動力和控制運(yùn)動等作用。具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單，響應(yīng)靈敏，壽命長久，使用可靠，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制等優(yōu)點(diǎn)。它主要與系列電機(jī)配套使用，廣泛應(yīng)用于冶金、建筑、化工、食品、機(jī)床、電梯、輪船等機(jī)械中。表3.1 主要元器件一覽表名稱熔斷器接觸器熱繼電器單相變壓器電磁制動器限位開關(guān)整流二極管文字符號FUKMFRTCYBSQD圖形符號4. 操作面板設(shè)計(jì)根據(jù)PLC輸入/輸出控制接線圖2.1設(shè)計(jì)的操作面板如圖4.1所示，用它可以對自動生產(chǎn)線進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制操作。在操作面板上安裝有9個信號燈，用于電鍍行車所到1#5#槽位和原位的顯示，以及上下限位的顯示。其中PLC的電源開關(guān)和電源信號燈是安裝在一起的，當(dāng)按下電源開關(guān)時，電源信號燈也隨之亮起來。操作方式采用選擇開關(guān)，在手動方式下，使用停止、前進(jìn)、后退、上升、下降5個按鈕。在其他方式下，使用起動、暫停（與上升、下降公用）和停止按鈕。槽位開關(guān)S1S5用于槽位選擇。圖4.1 操作面板圖操作面板部分開關(guān)和指示燈對應(yīng)的輸入/輸出接口如表4.1所示：表4.1 接口對照表指 示原位1#位2#位3#位4#位5#位上限下限I/O口X0/Y0X1/Y1X2/Y2X3/Y3X4/Y4X5/Y5X6/Y6X7/Y7開 關(guān)SQ0/SQ7S1S2S3S4S5SQ8SQ9指 示電源停止前進(jìn)后退上升下降起動暫停I/O口COMX13 X14X15X16X17X16X17開關(guān)QSSB0SB1SB2SB3SB4SB3SB45. 電鍍自動生產(chǎn)線PLC控制程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是基于三菱FX2N系列PLC來對電鍍生產(chǎn)線進(jìn)行自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。三菱公司生產(chǎn)的PLC是進(jìn)入我國市場最早的產(chǎn)品之一，在我國電氣自動化控制系統(tǒng)中有較多的應(yīng)用。PLC控制程序設(shè)計(jì)就是根據(jù)電鍍自動生產(chǎn)線的控制要求和現(xiàn)場信號，對照PLC的軟元件，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（也叫順序圖）和梯形圖，進(jìn)而寫出指令表程序的過程。要設(shè)計(jì)出符合電鍍自動生產(chǎn)線控制要求的程序就要求熟練掌握程序設(shè)計(jì)的規(guī)則、方法和技巧。為此，在介紹PLC控制程序設(shè)計(jì)前，以下將先介紹PLC的工作原理和常見的編程方法。5.1 PLC工作原理PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本上是一致的，可以簡單的表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運(yùn)行用戶程序來完成控制任務(wù)。但是，兩者的工作方式有所不同，計(jì)算機(jī)一般采用等待命令的工作方式，而PLC則是采用循環(huán)掃描的工作方式。PLC有RUN（運(yùn)行）與STOP（編程）兩種基本的工作模式。當(dāng)處于STOP模式時，PLC只能進(jìn)行內(nèi)部處理和通信服務(wù)等內(nèi)容，一般用于程序的編寫和修改。當(dāng)處于RUN模式時，PLC除了要進(jìn)行內(nèi)部處理、通信服務(wù)之外，還要執(zhí)行反映控制要求的用戶程序，即執(zhí)行輸入處理、程序處理、輸出處理。PLC這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于PLC執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入/輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時完成的，現(xiàn)就其循環(huán)掃描過程敘述如下：（1） 內(nèi)部處理階段在內(nèi)部處理階段，PLC首先診斷自身硬件是否正常，然后將監(jiān)控定時器復(fù)位，并完成一些其他內(nèi)部工作。（2） 通信服務(wù)階段在通信服務(wù)階段，PLC要與其他的智能裝置進(jìn)行通信，如響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。（3） 輸入處理階段輸入處理又叫輸入采樣。在PLC的存儲器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號的狀態(tài)，這片區(qū)域被稱為輸入映像寄存器；PLC的其他軟元件也有對應(yīng)的映像存儲區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器。外部輸入信號接通時，對應(yīng)的輸入映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開；外部輸入信號斷開時，對應(yīng)的輸入映像寄存器為0狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。因此，某一軟元件對應(yīng)的映像寄存器為1狀態(tài)時，稱該軟元件為ON；映像寄存器為0狀態(tài)時，稱該軟元件為OFF。在輸入處理階段，PLC順序讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存所對應(yīng)的的輸入元件映像寄存器中，此時，輸入映像寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行階段，輸入映像寄存器與外界隔離，即使輸入信號發(fā)生變化，其映像寄存器的內(nèi)容也不會發(fā)生變化，只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被讀入。（4） 程序處理階段程序處理又叫程序執(zhí)行，根據(jù)PLC梯形圖掃描原則，按先上后下、先左后右的順序，逐行逐句掃描，執(zhí)行程序。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。當(dāng)用戶程序涉及輸入/輸出狀態(tài)時，PLC從輸入映像寄存器中讀取上一個階段輸入處理時對應(yīng)輸入信號的狀態(tài)，從輸出映像寄存器讀取對應(yīng)映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入有關(guān)元件映像寄存器中。因此，對每個元件（輸入繼電器除外）而言，元件映像寄存器中所寄存的內(nèi)容會隨著程序執(zhí)行過程而變化。（