綜合實(shí)驗(yàn)說明書

1、 機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)說明書學(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 班 級： 機(jī)電12-4班 姓 名： 學(xué) 號： 120244104 指導(dǎo)教師： 喬東凱 完成時(shí)間： 任務(wù)書題目：PLC在電鍍專用行車控制中的應(yīng)用（一）工藝流程分析：見參考書6（二）任務(wù)及要求1、畫出本控制的I/O分配圖2、畫出控制梯形圖3、寫出指令4、設(shè)計(jì)控制電路圖5、上機(jī)調(diào)試7、編寫課程設(shè)計(jì)說明書一份（不少于15頁）內(nèi)容包括：1) 控制方案的選擇：為何采用PLC控制？說明繼電器接觸器控制的缺點(diǎn)，為何PLC控制可克服此缺點(diǎn)？兩種控制方法有什么不同？PLC控制與微機(jī)控制的區(qū)別是什么？2）如何選型，怎樣定輸入、輸出點(diǎn)數(shù)

2、，闡明自己的觀點(diǎn)。3）分析所編的程序并闡述系統(tǒng)的工作原理。4）編寫指令語句表。（三）參考資料1、趙明等工廠電氣控制設(shè)備，北京.機(jī)械工業(yè)出版社 1998 第二版2、上海工業(yè)自動化儀表研究所三菱超小型F1系列可編程控制器 19903、王兆義 可編程控制器的選型問題上海電器技術(shù)NO2：2933 4、宮淑貞 可編程控制器原理及應(yīng)用人民郵電出版社，2002，163-168 5、謝克明 可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì)電子工業(yè)出版社 2003 238239 6、高欽和 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例人民郵電出版社 2004，141145目錄任務(wù)書2第一章 方案的選擇31.1 繼電器接觸器的現(xiàn)狀31.2 PLC的

3、特點(diǎn)31.3 PLC與單片機(jī)控制的區(qū)別4第二章 方案的設(shè)計(jì)52.1 工藝流程分析:52.2 PLC選型與確定輸入、輸出62.3 I/O 分配圖：7第三章 程序設(shè)計(jì)與分析73.1 拖動系統(tǒng)設(shè)計(jì)：73.2 梯形圖設(shè)計(jì)：83.3 工作原理：103.4 指令語句表：113.5 GT Simulater模擬12設(shè)計(jì)總結(jié)：12參考文獻(xiàn)：13第一章 方案的選擇1.1 繼電器接觸器的現(xiàn)狀在可編程控制器產(chǎn)生之前，繼電器控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)的各個部門，且占主導(dǎo)地位。但是，對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如果某一繼電器損壞，或者一個繼電器的某一對觸點(diǎn)接觸不良，都會影響整個控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。查找和排除故障往往是非常困難的，

4、可能會花費(fèi)很長的時(shí)間，一旦動作順序或生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)、布線、裝配和調(diào)試。由此可見，繼電器控制系統(tǒng)有著體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差等缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)迫使人們研制新型工業(yè)控制系統(tǒng)，以取代占統(tǒng)治地位的繼電器控制系統(tǒng)。1.2 PLC的特點(diǎn)1.使用方便，編程簡 采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計(jì)算機(jī)知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。2.功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高一臺小型PLC內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性

5、能價(jià)格比。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和小型交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。4.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和

6、輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。5.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法來設(shè)計(jì)。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)梯形圖的時(shí)間比設(shè)計(jì)相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的

7、時(shí)間要少得多。PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。6.維修工作量小，維修方便PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故1.3 PLC與單片機(jī)控制的區(qū)別微型計(jì)算機(jī)是在以往計(jì)算機(jī)與大規(guī)模集成電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其最大特點(diǎn)是運(yùn)算速度快，功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，在科學(xué)計(jì)

8、算，科學(xué)管理和工業(yè)控制中都得到廣泛應(yīng)用。所以說，MC是通用計(jì)算機(jī)。而PLC是一種為適應(yīng)工業(yè)控制環(huán)境而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)。但人工業(yè)控制的角度來看，PLC又是一種通用機(jī)，只要選配對應(yīng)的模塊便可適用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)，而用戶只需改變用戶程序即可滿足工業(yè)控制系統(tǒng)的具體控制要求。而MC就必須根據(jù)實(shí)際需要考慮抗干擾問題及硬件軟件的設(shè)計(jì)，以適應(yīng)設(shè)備控制的專門需要。所以說MC是通用的專用機(jī)。基于以上理解，便可以得出MC與PLC具有以下幾點(diǎn)區(qū)別：（1）PLC抗干擾性能為MC高（2）PLC編程比MC編程簡單（3）PLC設(shè)計(jì)調(diào)試周期短（4）PLC的I/0響應(yīng)速度慢，有較大的滯后現(xiàn)象（MS），而MC的響應(yīng)速度快（US）

9、。（5）PLC易于操作，人員培訓(xùn)時(shí)間短；而MC則較難人員培訓(xùn)時(shí)間長（6）PLC易于維修，MC則較困難隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，其功能越來越強(qiáng)；同時(shí)MC也逐漸提高和改進(jìn)兩者之間將相互滲透，使PLC與MC的差距越來越小，但在今后很長一段時(shí)間內(nèi)，兩者將繼續(xù)共存。在一個控制系統(tǒng)中，PLC將集中于功能于功能控制上，而MC將集中于信息處理上。電動行車是現(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，大都使用人工操縱的半自動控制方式。在許多場合，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，往往需要實(shí)現(xiàn)電動行車的自動化控制。實(shí)現(xiàn)自動化控制，可以使行車能夠按照預(yù)定順序和控制要求，知道完成一系列的工作。故綜

10、上所述，電鍍專用行車控制采用PLC交合理。第二章 方案的設(shè)計(jì)2.1 工藝流程分析:電鍍專用行車采用遠(yuǎn)距離控制，起吊重量在500kg以下，起吊物品是有待進(jìn)行電鍍或表明處理的各種產(chǎn)品零件。根據(jù)電鍍加工工藝的要求，電鍍專用行車的結(jié)構(gòu)與動作流程如圖所示。圖中，1槽至4槽為4個電鍍槽，槽中裝有各種電鍍液。實(shí)際生產(chǎn)中電鍍槽的數(shù)量由電鍍工藝要求決定電鍍的種類越多，本題目為4個槽。電鍍專用行車的工作過程如下。（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)出控制信號，行車自動上升并逐段前行，根據(jù)工藝要求在需要停留的槽位停止。（2） 行車停留在某個槽位上面后，自動下降，停留一定的時(shí)間（各槽停留的時(shí)間根據(jù)

11、工藝要求預(yù)先設(shè)定），再自動上升并繼續(xù)前行。（3） 如此完成電鍍工藝規(guī)定的各道工序，直至生產(chǎn)線的末端；然后，自動返回原位，由工人卸下處理好的零件。至此，一次循環(huán)加工完成。可見，電鍍專車行車加工過程的控制是順序控制，由吊籃前進(jìn)、下降、延時(shí)停留、上升、后退等工序組成。另外，對此行車控制系統(tǒng)還有如下兩方面的要求。(1) 控制系統(tǒng)有程序預(yù)選功能，即根據(jù)工藝要求需要停留的工位，一旦程序選定，除裝卸工件外，整個電鍍工藝過程能自動完成。(2) 前后和升降運(yùn)動要求準(zhǔn)確停位，且兩者之間應(yīng)連鎖。2.2 PLC選型與確定輸入、輸出根據(jù)該專用行車的控制要求，選用PLC為三菱系列，其基本I/O點(diǎn)數(shù)為：輸入24點(diǎn)，輸出16

12、點(diǎn)。在電鍍行車PLC控制系統(tǒng)中，PLC的I/O點(diǎn)數(shù)隨電鍍槽的數(shù)目的不同而不同。4個電鍍槽時(shí)，共需要PLC有20點(diǎn)的輸入，8點(diǎn)的輸出；每增加一個槽，會增加2點(diǎn)的輸入，其中一個用于槽位控制行程開關(guān)，另一個用于槽位選擇開關(guān)；而PLC的輸入點(diǎn)數(shù)與電鍍槽的數(shù)目無關(guān)。在本題目中，電鍍槽的數(shù)目為4個，無需增加擴(kuò)展單元。PLC的I/O地址分配情況如下表所示: 輸入元件代號輸入地址功 能 定 義輸出元件代號輸出地址功 能 定 義SB1X000緊急停止按鈕KM1Y030前、后控制交流接觸器SB2X001啟動按鈕KM2Y031SB3X002向前點(diǎn)動調(diào)整按鈕KM3Y032升、降控制交流接觸器SB4X003向后點(diǎn)動調(diào)整

13、按鈕KM4 Y033SB5X004向上點(diǎn)動調(diào)整按鈕KM5Y034 前、后制動控制接觸器SB6X005向下點(diǎn)動調(diào)整按鈕KM6Y035SQ5X006向前限位保護(hù)行程開關(guān)KM7Y036升、降制動控制接觸器SQ6X007向后限位保護(hù)行程開關(guān)KM8Y037SQ7X010向上限位保護(hù)行程開關(guān)SQ8X011向下限位保護(hù)行程開關(guān)FR1X012FR1熱繼電器常閉觸點(diǎn)FR2X013FR2熱繼電器常閉觸點(diǎn)SQ1X020第1槽槽位行程開關(guān)SQ2X021第2槽槽位行程開關(guān)SQ3X022第3槽槽位行程開關(guān)SQ4X023 第4槽槽位行程開關(guān)SA1X024第1槽槽位行程開關(guān)SA2X025第2槽槽位行程開關(guān)SA3X026第3槽

14、槽位行程開關(guān)SA4X027第4槽槽位行程開關(guān)2.3 I/O 分配圖：第三章 程序設(shè)計(jì)與分析3.1 拖動系統(tǒng)設(shè)計(jì)：專用行車的前后和升降運(yùn)動由三相交流異步電動機(jī)拖到。根據(jù)電鍍行車的起吊重量，選用兩臺J02-12-4型電動機(jī)進(jìn)行拖到，并采用一級機(jī)械減速。拖動控制系統(tǒng)如下圖所示。其中，行車的前進(jìn)和后退、上升和下降控制通過電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，行車的前后和升降運(yùn)動停止時(shí)，采用能耗制動，一保證準(zhǔn)確停位。在平移過程中，升降電機(jī)采用電磁抱閘制動（關(guān)電制動型），以防吊籃因自重下滑。圖中，接觸器KM1、KM2通過控制“前/后”電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)行車的前進(jìn)的后退，接觸器KM3、KM4、控制“升/降”電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)

15、行車的上升和下降，接觸器KM5和KM6控制行車的前、后制動器，接觸器KM7和KM8控制行車的升、降制動器。FR1、FR2為熱繼電器，起保護(hù)作用。3.2 梯形圖設(shè)計(jì)：根據(jù)電鍍專用行車的控制流程和PLC的I/O地址分配情況，可以設(shè)計(jì)PLC的梯形圖程序，如下圖所示：上圖所示的梯形圖由停止、上升、下降、前進(jìn)、后退、上升制動、下降制動、前進(jìn)制動和后退制動等環(huán)節(jié)組成。根據(jù)電鍍專用行車的控制要求，每一環(huán)節(jié)除了能滿足控制要求外，還充分考慮了各個環(huán)節(jié) 之間的互鎖，包括上升、下降、前進(jìn)、后退、4個環(huán)節(jié)之間的互鎖，上升與上升制動、下降與下降制動、 前進(jìn)與前進(jìn)制動、后退與后退制動之間的互鎖等，以保

16、證系統(tǒng)運(yùn)行的安全。3.3 工作原理：3.4 指令語句表：160LDIX0001ANDX0122ANDX0133OUTM1004LDM1005MPS6LDX0017ORT508ORT519ORT5210ORT5311ORX00412LDIX00413ANDY03214ORB15ANB16ANIX01017ANIY03018ANIY03119ANIY03320ANIY03621OUTY03222MRD23LDX00524ORY03425ORX00726LDIX00527ANDY03328ORB29ANB30ANIX01131ANIY03032ANIY03133ANIY03234ANIY03735O

17、UTY03336MRD37LDX00238LDIX00239ANDT3040ORB41LDIX02042ORIX02443ANB44LDIX02145ORIX02546ANB47LDIX02248ORIX02649ANB50LDIX02351ORIX02752ANB53ORY03654ANB55ANIX00656ANIY03157ANIY03258ANIY03359ANIY03460OUTY03061MRD62LDX00363LDY03164ANIX00365ORB66ORX00667ANB68ANIX00769ANIY03070ANIY03271ANIY03372ANIY03573OUTY0

18、3174MPP75ANDX01076ANDY03277MPS78ANIT5479OUTY03680MPP81OUTT54K5084LDM10085MPS86ANDX01187ANIX03388OUTT55K5091MPS92ANIT5593OUTY03794MRD95ANDX02096ANIX02497OUTT50K50100MRD101ANDX021102ANIX025103OUTT51K50106MRD107ANDX022108ANIX026109OUTT52K50112MPP113ANDX023114ANIX027115OUTT53K50118MRD119LDX020120ANIX024121LDX021122ANIX025123ORB124LDX022125ANIX026126ORB127LDX023128ANIX027129ORB130LDT58131ANIY034132ORB133ANB134ANIY030135MPS136ANIT56137OUTY034138MPP139OUTT56K50142MPP143ANDX006144ANIY031145