基于PLC的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)項(xiàng)目 二一三 年 五 月 二十 日項(xiàng)目類別： 畢業(yè)設(shè)計(jì) 項(xiàng)目名稱： 基于plc的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系 ： 機(jī)電工程系 專 業(yè) ： 機(jī)電一體化技術(shù) 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 班 級(jí) ： 指導(dǎo)教師： 誠(chéng) 信 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)項(xiàng)目報(bào)告/論文基于plc的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立研究、寫作的成果。論文中所引用是他人的無(wú)論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律結(jié)果由本人獨(dú)自承擔(dān)。 作者簽名： 年 月 日 2013屆畢業(yè)項(xiàng)目摘 要：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

2、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1。關(guān)鍵詞：plc可編程控制器；電鍍生產(chǎn)線；梯形圖目 錄1 緒論11.1電鍍生產(chǎn)線現(xiàn)狀介紹11.1.1電鍍生產(chǎn)線存在的問(wèn)題11.1.2電鍍行業(yè)的規(guī)模11.1.3電鍍生產(chǎn)產(chǎn)生的污染物21.2 plc的介紹21.2.1 plc產(chǎn)生和定義

3、21.2.2 plc的基本組成31.2.3 plc的基本工作原理32電鍍車間行車概述42.1電鍍行車的基本組成結(jié)構(gòu)42.2電鍍行車的加工工藝要求42.3電鍍行車的工作過(guò)程52.4電鍍行車的運(yùn)行流程框圖53電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)63.1系統(tǒng)保護(hù)的設(shè)計(jì)63.2工作方式的設(shè)計(jì)63.3信號(hào)顯示及報(bào)警的設(shè)計(jì)63.4行車準(zhǔn)確定位的設(shè)計(jì)73.5行車控制流程的設(shè)計(jì)73.5.1行車自動(dòng)控制73.5.2行車手動(dòng)控制93.6電鍍行車控制系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)104控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)124.1plc選型124.2i/o地址對(duì)照表124.3plc外部接線圖134.4plc梯形圖154.5軟件仿真15結(jié)論20參考文獻(xiàn)21致 謝22

4、附錄a 自動(dòng)程序的梯形圖2329基于plc的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 緒論1.1電鍍生產(chǎn)線現(xiàn)狀介紹1.1.1電鍍生產(chǎn)線存在的問(wèn)題電鍍自動(dòng)線是大規(guī)模生產(chǎn)和增加品種的必然產(chǎn)物,它對(duì)改進(jìn)我國(guó)電鍍工業(yè)的落后的面貌起著舉足輕重的作用。然而在現(xiàn)階段我國(guó)的電鍍生產(chǎn)線上，在電鍍車間的生產(chǎn)中依然存在著很大的工藝問(wèn)題。傳統(tǒng)的小型電鍍車間生產(chǎn)線較長(zhǎng)，設(shè)備分散，前后聯(lián)鎖，邏輯關(guān)系復(fù)雜。采用傳統(tǒng)的繼電器控制，電氣控制設(shè)備大量使用機(jī)電式有觸點(diǎn)電器。觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換頻繁，觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)會(huì)和故障可能性大，可靠性低，維護(hù)量大。電鍍生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，是一個(gè)高溫、多塵埃、易著火的一級(jí)防火單位，觸點(diǎn)因接觸不良而產(chǎn)生的火花和高溫度都是產(chǎn)生火災(zāi)

5、苗子的安全隱患。所以對(duì)新設(shè)備的引入的需求是改良電鍍車間的生產(chǎn)狀況的必要之舉?，F(xiàn)階段我國(guó)的電鍍生產(chǎn)線，主要應(yīng)該考慮行車運(yùn)行平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，設(shè)備耐用，生產(chǎn)效率高，確保電鍍質(zhì)量高，質(zhì)量好。現(xiàn)在有些企業(yè)在設(shè)計(jì)電鍍自動(dòng)線時(shí)，要求一條自動(dòng)線有多種功能，例如既能鍍鐵零件，還能鍍鋅壓鑄件；既能鍍裝飾鉻鍍層，又能仿鍍金和仿銅鍍層。其實(shí)，有些槽子排在內(nèi)線基本上不用，行車在這些不用的槽子上面走來(lái)走去，既降低生產(chǎn)效率，又影響產(chǎn)品質(zhì)量。有些電鍍線中安排了許多清洗槽和輔助槽；有些輔助槽過(guò)寬，使一條電鍍線排得很長(zhǎng)，同樣會(huì)降低生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量?？傊覈?guó)的電鍍生產(chǎn)線要向國(guó)際上最先進(jìn)的方向發(fā)展，但現(xiàn)階段應(yīng)在講究實(shí)用、實(shí)效的基

6、礎(chǔ)上求先進(jìn)，循序漸進(jìn)，逐步提高我國(guó)電鍍生產(chǎn)的先進(jìn)水平。1.1.2電鍍行業(yè)的規(guī)模（1）電鍍企業(yè)的行業(yè)分布：電鍍企業(yè)30分布在機(jī)械制造業(yè)，20分布在輕工業(yè)、20分布在電子工業(yè)，其他分布在航天、航空及儀器儀表等行業(yè)。 （2）電鍍企業(yè)地域分布：從地域分布情況來(lái)看，電鍍企業(yè)主要集中在全國(guó)各大中工業(yè)城市及其周圍農(nóng)村地區(qū)。經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，制造業(yè)越興旺的地區(qū)，電鍍企業(yè)越多。（3）電鍍行業(yè)的鍍種規(guī)模：從鍍種所占比例看，鍍鋅占4550%，鍍銅、鍍鎳、鍍鉻占30%，轉(zhuǎn)化膜占15%，電子產(chǎn)品鍍鉛、錫、金約占5%。（4）電鍍行業(yè)的化工料消耗規(guī)模：全國(guó)電鍍工業(yè)生產(chǎn)每年消耗銅、鋅、鎳等金屬在7萬(wàn)噸以上，年消耗氰化鈉2萬(wàn)噸以上，

7、消耗鉻酸酐3.5萬(wàn)噸以上，消耗酸、堿等化工原料40萬(wàn)噸以上。（5）電鍍行業(yè)的影響：綜上所述，電鍍行業(yè)受到工業(yè)生產(chǎn)大量需求的推動(dòng)，已形成了一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)，這個(gè)產(chǎn)業(yè)包括屬于大生產(chǎn)的專業(yè)電鍍廠或公司，而更多的是附屬于大生產(chǎn)的電鍍車間和工段。目前，電鍍已成為不可缺少的生產(chǎn)工藝和表面工程科學(xué)的一個(gè)重要分支，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的經(jīng)濟(jì)地位。1.1.3電鍍生產(chǎn)產(chǎn)生的污染物（1）電鍍生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的污染物鍍件進(jìn)入工藝溶液進(jìn)行表面處理或電鍍，這些溶液附著在鍍件表面，隨鍍件帶入清洗水中。（2）工藝溶液還有可能灑落到地面；或被電極反應(yīng)產(chǎn)生的氣體形成“氣霧”帶出，進(jìn)入排風(fēng)系統(tǒng)；或在鍍液過(guò)濾時(shí)遺留在濾芯上；或由于鍍槽、管

8、道破損泄漏鍍液。（3）鍍液失效廢棄。（4）生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的清洗水、灑落液，以及氣霧中的酸、堿、氰化物、重金屬物質(zhì)等。1.2 plc的介紹1.2.1 plc產(chǎn)生和定義1968年由美國(guó)通用汽車公司（ge）提出，1969年有美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（dec）研制成功，有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)算功能稱為plc（programmable logic controller）。 80年代，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，plc采用通用微處理器為核心，功能擴(kuò)展到各種算術(shù)運(yùn)算，plc運(yùn)算過(guò)程控制并可與上位機(jī)通訊、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。被稱為pc（programmable controller）即可編程控制器。國(guó)際電工委員會(huì)（iec）1987

9、年頒布的可編程邏輯控制器的定義如下： “可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，是帶有存儲(chǔ)器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行命令，進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)2。1.2.2 plc的基本組成目前，可編程控制器的產(chǎn)品很多，不同的廠家生產(chǎn)的plc以及同一家生產(chǎn)的不同型號(hào)的plc其結(jié)構(gòu)個(gè)不相同，但就其工作原理而言，是大致相同的。它們都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)，其功能的實(shí)現(xiàn)不僅基于硬件

10、的作用，而更靠軟件的支持。plc的主機(jī)由微處理器（cpu）、存儲(chǔ)器（eprom、rom）、輸入/輸出模塊、外設(shè)i/o接口、通信接口及電源組成。下面分別介紹plc各組成部分及作用3。編程器輸出電路輸入電路中央處理器（cpu）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用戶程序存儲(chǔ)器電源 圖1.2.2 plc硬件結(jié)構(gòu)組成框圖1.2.3 plc的基本工作原理plc運(yùn)行程序的方式與微型機(jī)算計(jì)相比有較大的不同，微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，一旦執(zhí)行到end指令，程序運(yùn)行結(jié)束。而plc從0000存儲(chǔ)地址所存放的第一條擁護(hù)指令開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲(chǔ)地址好遞增的方向順序執(zhí)行擁護(hù)程序，直到end指令結(jié)束。然后再?gòu)念^開(kāi)始，并周而復(fù)始的重

11、復(fù)，直至到停機(jī)或運(yùn)行（run）切換到停止（stop）工作狀態(tài)。我們把plc這種執(zhí)行程序的方式成為掃描工作方式。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。另外，plc對(duì)輸出，輸出信號(hào)的處理與微型機(jī)算機(jī)不同 。微型機(jī)算機(jī)對(duì)輸出、輸出信號(hào)實(shí)時(shí)處理。而plc對(duì)輸出、輸出信號(hào)是集中批處理。plc掃描工作方式分為三個(gè)階段：輸出采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新4。2電鍍車間行車概述2.1電鍍行車的基本組成結(jié)構(gòu)電鍍生產(chǎn)線按照其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計(jì)有兩臺(tái)行車、三臺(tái)行車和四臺(tái)行車工作，每臺(tái)行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行。本設(shè)計(jì)采用兩臺(tái)行車，一臺(tái)控制系統(tǒng)的前進(jìn)和后退，一臺(tái)控制系統(tǒng)的升、降，從而完成整體系統(tǒng)的傳動(dòng)。電鍍專用行

12、車設(shè)備是采用遠(yuǎn)距離控制，起吊重量是500kg以下（含電鍍裝具和電鍍件），生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低的專用自動(dòng)化起吊設(shè)備。本電鍍生產(chǎn)線電鍍行車的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖中有三個(gè)基本的槽位，分別是：清水槽、回收液槽和電鍍槽，工件由裝有可升降吊鉤的行車帶動(dòng)，經(jīng)過(guò)電鍍、鍍液回收、清洗等工序，完成電鍍?nèi)^(guò)程5。sq10sq11sq2sq12sq9sq6sq3sq5sq8sq115s20s260s25s26s鍍槽sq730s回收液槽sq4清洗槽原位2-1 電鍍工藝結(jié)構(gòu)圖2.2電鍍行車的加工工藝要求為了使工件完美電鍍必須按要求進(jìn)行電鍍，即工件放入每個(gè)槽的時(shí)間要按要求定制。工件在吊籃里，通過(guò)設(shè)定好的程序運(yùn)行。整個(gè)過(guò)

13、程通過(guò)吊籃和行車的運(yùn)行完成電鍍。工件放入鍍槽中，電鍍260s后提起，停放26s，讓鍍液從工件上流回鍍槽中，然后放入回收液中浸30s，提起后停25s，接著放入清水槽中清洗20s。最后提起停15s后，行車返回原位，一個(gè)工件的電鍍過(guò)程結(jié)束。實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)加工工藝的不同三槽的定時(shí)時(shí)間也有所改變。如果在中途斷電，工件將報(bào)廢無(wú)需在進(jìn)行下面的工序，所以可以通過(guò)手動(dòng)操作返回，取下報(bào)廢物品。2.3電鍍行車的工作過(guò)程1.在電鍍生產(chǎn)線一側(cè)，工人將待加工的零件裝入吊籃，發(fā)出開(kāi)始信號(hào)后，行車自動(dòng)上升，并按設(shè)計(jì)好的程序逐段進(jìn)行，根據(jù)工藝要求在相應(yīng)槽位停止。2.行車行進(jìn)中被某個(gè)槽位接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)到后，自動(dòng)下降，停留規(guī)定的時(shí)間

14、（各槽位停留的時(shí)間根據(jù)工藝要求預(yù)先設(shè)定），再自動(dòng)上升并在槽位上方停留一段時(shí)間保證鍍槽溶液完全流回鍍槽。3.如此完成電鍍工藝規(guī)定的各道工藝，直至生產(chǎn)線的末端。然后，自動(dòng)返回原位，由工人卸下處理好的零件。2.4電鍍行車的系統(tǒng)框圖本電鍍生產(chǎn)線有手動(dòng)控制和plc自動(dòng)控制二種控制方式，手動(dòng)控制主要是由于自動(dòng)控制出現(xiàn)故障行車無(wú)法運(yùn)行而采用的控制方式。手動(dòng)控制和自動(dòng)控制行車運(yùn)行工作都有相應(yīng)的指示燈顯示，在自動(dòng)控制方式下設(shè)有蜂鳴器報(bào)警顯示。其行車的系統(tǒng)框圖如圖2-4所示。吊 籃 上 升 下 降行 車 前 進(jìn) 后 退s7-200plc自動(dòng)控制系統(tǒng)電源手 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng)運(yùn)行顯示蜂鳴器報(bào)警圖2-4電鍍行車系統(tǒng)框

15、圖3電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)保護(hù)的設(shè)計(jì)由于電鍍生產(chǎn)線屬于中型的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)的設(shè)備的造價(jià)較高，生產(chǎn)的時(shí)候設(shè)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(chǎn)設(shè)備的安全，降低危險(xiǎn)系數(shù)，系統(tǒng)都必須有相應(yīng)的保護(hù)措施。（1）電機(jī)的保護(hù)：采用熱繼電器用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載、缺相以及電流不平衡的保護(hù)。（2）手動(dòng)控制電機(jī)m1、m2的正反轉(zhuǎn)，正反轉(zhuǎn)接觸器線圈之路分別串聯(lián)了對(duì)方的常閉觸點(diǎn)，在這種線路中，任何一個(gè)接觸器接通的條件是另一個(gè)接觸器必須處于斷電釋放狀態(tài)，采用互鎖保護(hù)電路。（3）系統(tǒng)設(shè)置急停按鈕保證出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)斷電，或由于某種原因使控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接觸器同時(shí)運(yùn)行時(shí)則系統(tǒng)

16、斷電并報(bào)警。3.2工作方式的設(shè)計(jì)為了適應(yīng)電鍍行車控制系統(tǒng)的調(diào)試、檢查、防止因某些原因?qū)е伦詣?dòng)控制失靈所以使用手動(dòng)工作方式控制電鍍行車，手動(dòng)控制電路圖如圖4-2-2所示。同時(shí)為了操作方便、行車自動(dòng)運(yùn)行，還使用自動(dòng)工作方式控制電鍍行車。綜上，使用旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)對(duì)上述二種工作方式自由選擇，同時(shí)也避免了在同一時(shí)間內(nèi)電鍍行車按兩種工作方式運(yùn)行。當(dāng)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)選到sa1時(shí)為手動(dòng)控制，選到sa2時(shí)為自動(dòng)控制。3.3信號(hào)顯示及報(bào)警的設(shè)計(jì)（1）信號(hào)顯示：因?yàn)椴捎眠h(yuǎn)距離控制，為了保證操作人員清晰的了解行車的運(yùn)行狀況使用指示燈就顯得很有必要了。信號(hào)顯示設(shè)計(jì)內(nèi)容為在任何工作方式下，信號(hào)顯示系統(tǒng)都能顯示電鍍行車的全過(guò)程。包括旋轉(zhuǎn)

17、開(kāi)關(guān)的手動(dòng)和自動(dòng)工作方式顯示、系統(tǒng)的運(yùn)行和停止顯示、行車的前進(jìn)和后退顯示、吊籃的上升和下降顯示。（2）報(bào)警：電鍍行車生產(chǎn)線雖然經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的檢測(cè)和設(shè)計(jì)，也難免出現(xiàn)意想不到的故障，發(fā)生故障時(shí)需要及時(shí)地報(bào)警，以提醒操作人員故障的發(fā)生。由于電鍍車間生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的聲音嘈雜，又是采用遠(yuǎn)距離自動(dòng)操作，所以報(bào)警裝置要有足夠的功率以達(dá)到警鈴的目的?？紤]以上因素，選用bj2型報(bào)警器，這是一種高響亮度報(bào)警器，接上電源即可發(fā)出聲級(jí)大于120db的報(bào)警聲。行車在原位時(shí)或按下急停按鈕斷電時(shí)蜂鳴器會(huì)報(bào)警。3.4行車準(zhǔn)確定位的設(shè)計(jì)為了精確的對(duì)吊籃的上下限運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定位，采用行程開(kāi)關(guān)對(duì)其進(jìn)行定位。同時(shí)為了防止行車的前

18、進(jìn)后退受慣性影響不能準(zhǔn)確定位，所以采用接近開(kāi)關(guān)對(duì)行車感應(yīng)并定位。選用的開(kāi)關(guān)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，根據(jù)系統(tǒng)的整體情況進(jìn)行定位調(diào)試。在選型和安裝硬件以及編程時(shí)應(yīng)考慮抗干擾性能。選用的開(kāi)關(guān)由于要進(jìn)行反復(fù)的使用和承受高強(qiáng)度的負(fù)荷，選用開(kāi)關(guān)時(shí)還要考慮其耐磨損性。3.5行車控制流程的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求其電鍍行車專用電氣流程圖如圖3-5所示下降故障顯示故障報(bào)警運(yùn)行顯示運(yùn)行顯示上升后退前進(jìn)吊籃行車功能預(yù)選停車開(kāi)車手動(dòng)自動(dòng)圖3-5電鍍專用行車電氣系統(tǒng)控制框圖當(dāng)電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)控制時(shí)除人工裝卸工件外，要求整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程能自動(dòng)進(jìn)行，同時(shí)還要求行車和吊鉤的正反向運(yùn)動(dòng)均能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)控制，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修。3.5.1行車自動(dòng)控

19、制電鍍生產(chǎn)線的自動(dòng)工作狀態(tài)流程圖如圖3.5.1。m0.0m0.1 m0.2m0.3m0.4m0.5m0.6m0.7m1.0m1.1原位指示吊鉤升行車進(jìn)吊鉤降電鍍吊鉤升滴液行車退吊鉤降浸回收液m1.2m1.3m1.4m1.5m1.6m1.7m2.0m2.1m2.2m2.3吊鉤升滴液行車退吊鉤降洗清水吊鉤升滴液行車退吊鉤降復(fù)位啟動(dòng)sa2定位sq12上限sq2下限sq11t37上限sq10t38定位sq9下限sq8t39下限sq1定位sq3t42上限sq4t41下限sq5定位sq6t40上限sq7圖3.5.1自動(dòng)工作狀態(tài)流程圖行車自動(dòng)工作控制過(guò)程如下：行車在原位，吊鉤下降到最下方，限位開(kāi)關(guān)sq1被壓

20、下，操作人員將要電鍍的工件放在掛具上，即可開(kāi)始電鍍工作。（1）吊鉤上升 按下啟動(dòng)按鈕sb1，吊鉤上升，當(dāng)碰到上限開(kāi)關(guān)sq2后，吊鉤上升停止。（2）行車前進(jìn) 在吊鉤停止的同時(shí)，接觸器km3接通，行車前進(jìn)。（3） 吊鉤下降 行車前進(jìn)至接近開(kāi)關(guān)sq12感應(yīng)到，行車停止前進(jìn)；同時(shí)接觸器km2接通，吊鉤下降。（4）定時(shí)電鍍 吊鉤下降至下限位開(kāi)關(guān)sq11時(shí)，吊鉤停止下降。同時(shí)t37開(kāi)始計(jì)時(shí)，定時(shí)電鍍260s。（5）吊鉤上升 t37定時(shí)到，使接觸器km1接通，吊鉤上升。（6）定時(shí)滴液 吊鉤上升至壓下上限開(kāi)關(guān)sq10時(shí)，吊鉤停止上升，同時(shí)t38開(kāi)始計(jì)時(shí)，工件停留26s滴液。（7）行車后退 t38定時(shí)到，使接觸

21、器km4接通，行車后退。轉(zhuǎn)入下道工序。后面各工序的動(dòng)作過(guò)程，以此類推。最后行車退到原位上方，吊鉤下放，機(jī)構(gòu)回到原位。如果再按下啟動(dòng)按鈕sb1，則開(kāi)始下一個(gè)工作循環(huán)。3.5.2行車手動(dòng)控制l2l1sb4hl9手動(dòng)后退手動(dòng)上升手動(dòng)下降hl6hl4km2km1sq1sb3sb5hl3km1km2sq4sq7sq10sb4sb5km4sq3sb3sb4km4sb5km1sb3km2sb2xa1fu圖3-5-2手動(dòng)控制電路在自動(dòng)化普及的今天，手動(dòng)一般只是在自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)用來(lái)臨時(shí)操作?？紴V到要排除故障，用于自動(dòng)運(yùn)行plc就要停止，所以本設(shè)計(jì)的手動(dòng)程序就用外部控制電路來(lái)完成。由于是取下報(bào)廢物料所以沒(méi)有

22、手動(dòng)控制行車前進(jìn)操作。手動(dòng)控制電路圖如圖4-2-2所示操作：當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選到手動(dòng)開(kāi)關(guān)xa1、按下下降按鈕sb4，km2線圈得電主觸頭閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合自鎖，行車下降同時(shí)指示燈hl4亮，當(dāng)壓下行程開(kāi)關(guān)sq1時(shí)斷電吊籃停止下降。按下上升按鈕sb3，km1線圈得電主觸頭閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合自鎖，行車上升同時(shí)指示燈hl3亮，當(dāng)?shù)趸@上升壓下上限行程開(kāi)關(guān)sq10、sq7或sq4時(shí)斷電吊籃停止上升；按下后退按鈕sb5，km4線圈得電主觸頭閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合自鎖，行車后退同時(shí)指示燈hl6亮，當(dāng)行車后退壓下行程開(kāi)關(guān)sq3時(shí)斷電行車停止后退。sb3、sb4和sb5，km1和km2常閉觸點(diǎn)交叉聯(lián)結(jié)以達(dá)到按鈕互

23、鎖和觸點(diǎn)互鎖從而保護(hù)電氣設(shè)備。3.6電鍍行車控制系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)（1）主電路采用的是380v三相交流電源為電路供電。（2）在主回路中交流接觸器km1、km2、km3、km4分別控制電動(dòng)機(jī)m1（起吊），m2（橫行）的正反轉(zhuǎn)功能。（3）由于電動(dòng)機(jī)m1、m2工作時(shí)間較長(zhǎng)電流量較大，功率的消耗較大所以需要進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，分別由熱繼電器fr1、fr2實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。（4）選擇自動(dòng)開(kāi)關(guān)qf為總電源的開(kāi)關(guān)，既可以完成主回路的短路保護(hù)，又起到隔離三相交流電源的作用，使用和維護(hù)維修更便捷（5）由fu1、fu2分別實(shí)現(xiàn)各個(gè)負(fù)載回路的短路保護(hù)電路作用6。所用元器件清單如表3-6所示7序號(hào)代號(hào)名稱數(shù)量規(guī)格型號(hào)備注1hl1h

24、l6指示燈8ad1622gled顯示220v ac2km1km4交流接觸器4cj105/3380v線圈電壓380v ac3xa1xa2轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1hz10-10p3手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)4sb1，sb2啟動(dòng)、停止按鈕2lay37d2綠色、紅色5sb3sb5手動(dòng)按鈕3lay37d2黑色6sq1sq2sq4sq5sq7sq8sq10sq11行程開(kāi)關(guān)8lxw5/l大電流型開(kāi)關(guān)適用于交流50hz7fu1fu2熔斷器2rc1a10支路插入式熔斷器額定電流10a8fr1fr2熱繼電器2jr2010/31額定電流10a帶斷相保護(hù)9qf自動(dòng)開(kāi)關(guān)1hk215/13開(kāi)啟式負(fù)荷開(kāi)關(guān)10m1m2電動(dòng)機(jī)2y系列三相異步交流電

25、機(jī)11bj報(bào)警蜂鳴器1bj-2型高響度報(bào)警器11sq3、sq6sq9、sq12接近開(kāi)關(guān)4lp-18n8c/lp-18p8c圓柱形,直徑18mm表3-6元器件清單4控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1plc選型plc產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不同。本設(shè)計(jì)選用小型plc德國(guó)西門子s7-200系列。s7-200將一個(gè)微處理器、一個(gè)集成的電源和若干數(shù)字量i/o點(diǎn)集成在一個(gè)緊湊的封裝中，組成一個(gè)功能強(qiáng)大的plc。西門子提供多種類型的cpu，以適應(yīng)各種應(yīng)用的要求。不同類型的cpu具有不同的數(shù)字量i/o點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量等規(guī)格參數(shù)8。為了更好的貼近并服務(wù)于中國(guó)用戶，西門子已在中國(guó)生產(chǎn)s7-200cn系列，其售價(jià)比國(guó)外生產(chǎn)

26、的產(chǎn)品顯著降低。根據(jù)專用行車的控制要求其輸入信號(hào)15個(gè)，均為開(kāi)關(guān)量。該系統(tǒng)中有輸出信號(hào)13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，擬選用cpu226cn規(guī)格的plc。4.2i/o地址對(duì)照表輸入信號(hào)文字符號(hào)功 能輸入地址sb1啟動(dòng)按鈕i0.0sb2停止按鈕i0.1sq1行車原位行程開(kāi)關(guān)i0.2sq2行車原位上限開(kāi)關(guān)i0.3sq3行車原位接近開(kāi)關(guān)i0.4sq4清洗槽上限開(kāi)關(guān)i0.5sq5清洗槽下限開(kāi)關(guān)i0.6sq6清洗槽接近開(kāi)關(guān)i0.7sq7回收液槽上限開(kāi)關(guān)i1.0sq8回收液槽下限開(kāi)關(guān)i1.1sq9回收液槽接近開(kāi)關(guān)i1.2sq10鍍槽上限

27、開(kāi)關(guān)i1.3sq11鍍槽下線開(kāi)關(guān)i1.4sq12鍍槽接近開(kāi)關(guān)i1.5sa2轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)自動(dòng)i1.6輸出信號(hào)文字符號(hào)功能輸出地址hl1運(yùn)行指示燈q0.0hl2停止指示燈q0.1km1電機(jī)上升線圈q0.2km2電機(jī)下降線圈q0.3km3電機(jī)前進(jìn)線圈q0.4km4電機(jī)后退線圈q0.5hl3電機(jī)上升指示燈q0.6hl4電機(jī)下降指示燈q0.7hl5電機(jī)前進(jìn)指示燈q1.0hl6電機(jī)后退指示燈q1.1bj蜂鳴器q1.2hl7自動(dòng)運(yùn)行顯示q1.3hl8原位顯示q1.44.3plc外部接線圖s7-200 cpu226cnbjhl8hl7hl6hl5hl4hl3km4km3km2km1hl2hl1220v2l1lq1

28、.4q1.3q1.2q1.1q1.0q0.7q0.6q0.5q0.4q0.3q0.2q0.1q0.02m1mi1.6i1.5i1.4i1.3i1.2i1.1i1.0i0.7i0.6i0.5i0.4i0.3i0.2i0.1i0.024v- +xa2sq12sq11sq10sq9sq8sq7sq6sq5sq4sq3sq2sq1sb2sb14.4plc梯形圖為了保證工作的順序性，系統(tǒng)在軟件設(shè)計(jì)上采用了前后動(dòng)作互鎖功能，使前后動(dòng)作不能錯(cuò)位，并且沒(méi)有前面的動(dòng)作后面的動(dòng)作就不能進(jìn)行。plc中的主程序包含每次plc掃描即按順序執(zhí)行一次的指令。對(duì)于本系統(tǒng)，需要以邏輯方式將主程序分為一系列操作步驟，以便反映控制

29、進(jìn)程中的步驟。對(duì)于s7-200 系列plc，以邏輯方式將程序分為多個(gè)步驟的一種方法是使用scr段。通過(guò)使用scr段，可以將程序分為一個(gè)連續(xù)步驟流，沒(méi)有前一步驟的完成，即使后一個(gè)步驟的條件滿足程序也不會(huì)執(zhí)行該步驟。這樣有效的實(shí)現(xiàn)了動(dòng)作的互鎖，加強(qiáng)的系統(tǒng)的可靠性。自動(dòng)程序梯形圖見(jiàn)附錄a。4.5軟件仿真圖5-1圖5-1按下啟動(dòng)按鈕i0.0、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)sa2（i0.6）接通，同時(shí)行程開(kāi)關(guān)sq1（i0.2）被壓下，這時(shí)運(yùn)行顯示（q0.0）、蜂鳴器報(bào)警（q1.2）、自動(dòng)工作方式顯示（q1.3）、原位顯示（q1.4）、吊籃上升（q0.2）同時(shí)上升指示燈亮（q0.6）圖5-2圖5-2當(dāng)?shù)趸@上升壓下上限開(kāi)關(guān)sq2

30、（i0.3），吊籃停止上升，這時(shí)行車前進(jìn)（q0.4）同時(shí)前進(jìn)指示燈亮（q1.0）。圖5-3圖5-3當(dāng)行車前進(jìn)接近開(kāi)關(guān)sq12（i1.5）感應(yīng)到，行車停止前進(jìn)，這時(shí)吊籃下降（q0.3）同時(shí)下降指示燈亮（q0.7）圖5-4圖5-4當(dāng)?shù)趸@下降壓下下限開(kāi)關(guān)sq11（i1.4）定時(shí)260s開(kāi)始，定時(shí)時(shí)間到，吊籃上升（q0.2）同時(shí)上升指示燈亮（q0.6）。圖5-5圖5-5當(dāng)?shù)趸@上升壓下上限開(kāi)關(guān)sq10（i1.3）定時(shí)26s開(kāi)始，定時(shí)時(shí)間到，行車后退（q0.5）同時(shí)后退指示燈亮（q1.1）。圖5-6圖5-6當(dāng)行車后退接近開(kāi)關(guān)sq9（i1.2）感應(yīng)到，行車停止后退，這時(shí)吊籃下降（q0.3）同時(shí)下降指示燈亮（

31、q0.7）。圖5-7圖5-7當(dāng)?shù)趸@下降壓下下限開(kāi)關(guān)sq8（i1.1）定時(shí)30s開(kāi)始，定時(shí)時(shí)間到，吊籃上升（q0.2）同時(shí)上升指示燈亮（q0.6）。圖5-8圖5-8當(dāng)?shù)趸@上升壓下上限開(kāi)關(guān)sq7（i1.0）定時(shí)25s開(kāi)始，定時(shí)時(shí)間到，行車后退（q0.5）同時(shí)后退指示燈亮（q1.1）。圖5-9圖5-9當(dāng)行車后退接近開(kāi)關(guān)sq6（i0.7）感應(yīng)到，行車停止后退，這時(shí)吊籃下降（q0.3）同時(shí)下降指示燈亮（q0.7）。圖5-10圖5-10當(dāng)?shù)趸@下降壓下下限開(kāi)關(guān)sq5（i0.6）定時(shí)20s開(kāi)始，定時(shí)時(shí)間到，吊籃上升（q0.2）同時(shí)上升指示燈亮（q0.6）。圖5-11圖5-11當(dāng)?shù)趸@上升壓下上限行程開(kāi)關(guān)sq4（i0.5），定時(shí)15s開(kāi)始，定時(shí)時(shí)間到。行車后退（q0.5），同時(shí)后退指示燈亮（q1.1）。圖5-12圖5-12當(dāng)行車后退接近開(kāi)關(guān)sq3（i0.4）感應(yīng)到，行車停止后退，這時(shí)吊籃下降（q0.3）同時(shí)下降指示燈亮（q0.7）。圖5-13圖5-13當(dāng)?shù)趸@下降壓下下限開(kāi)關(guān)sq1(i0.2)時(shí)吊籃停止下降，原位顯示（q1.4）、蜂鳴器報(bào)警（q1.2）整個(gè)行車過(guò)程結(jié)束。結(jié)論本設(shè)計(jì)完成了電鍍生產(chǎn)中行車的控制功能，主要包括控制器的選擇，功能特征的應(yīng)用。論文采用軟件工程的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)使用plc對(duì)行車進(jìn)行控制，提出用工業(yè)自動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)電鍍生