電鍍自動生產(chǎn)線PLC控制課程設(shè)計

1、17電氣與PLC控制系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)及任務(wù)書設(shè)計課題:電鍍自動生產(chǎn)線PLC控制設(shè)計建筑電氣與智能化電氣工程學(xué)院第一章概述目錄1.1電鍍工藝的發(fā)展1.2 PLC- FX2N第二章電鍍生產(chǎn)線總體設(shè)計說明2.1電鍍自動生產(chǎn)線示意圖2.2電鍍自動生產(chǎn)線控制要求第三章控制系統(tǒng)設(shè)計說明3.1主電路設(shè)計說明 3.2 PLC輸入輸出接線圖設(shè)計說明3.43.53.63.7第四章3.3控制面板元件布置圖的設(shè)計澡作控制設(shè)計說明主要電器元件選擇說明元器件目錄表設(shè)計小節(jié)概述1.1電鍍工藝的發(fā)展電鍍生產(chǎn)作為一種傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)自開始以來，幾十年間有了極大的發(fā) 展，從早期的純手工作坊生產(chǎn)發(fā)展到今天的半自動甚至全自動生產(chǎn), 電鍍工業(yè)的進(jìn)

2、步巨大的，電鍍產(chǎn)品的種類和電鍍工藝的復(fù)雜程度也是 發(fā)生了極大的變化，大道汽車、飛機(jī)，小到生活用品金銀首飾，各式 各樣的贛南工業(yè)產(chǎn)品都離不開電鍍技術(shù)， 電鍍技術(shù)已發(fā)展形成一個重 要的工程領(lǐng)域一個表面工程。近年來隨著生產(chǎn)的發(fā)展和不同產(chǎn)品工藝的特殊要求，電鍍生產(chǎn)的生產(chǎn) 過程在有些淋雨顯得相當(dāng)復(fù)雜，有許多條流水線構(gòu)成一套完整的生產(chǎn)線，這就要各流水線之前能實現(xiàn)互聯(lián)，因而PLC技術(shù)開始引入電鍍。質(zhì)量優(yōu)秀的電鍍產(chǎn)品不光需要好的電鍍工藝和鍍液添加劑， 還需要保 證電鍍產(chǎn)品按照電鍍工藝流程運行以及電鍍時間， 這些都是決定電鍍 產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。因此 P LC的引入尤為重要。1.2 PLC- FX2N三菱FXP

3、LC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng)FX系列中最高檔次的超小程序裝置，除輸入出1625點的獨立用途外，還可以適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途, 是一套可以滿足多樣化廣泛需要的 PLC特點-系統(tǒng)配置即固定又靈活；-編程簡單；備有可自由選擇，豐富 的品種；令人放心的高性能；高速運算；使用于多種特殊用途；外部 機(jī)器通訊簡單化；共同的外部設(shè)備。第二章電鍍生產(chǎn)線總體設(shè)計說明2.1電鍍自動生產(chǎn)線示意圖某電鍍自動生產(chǎn)線如圖2.1所示。在電鍍生產(chǎn)線一側(cè)（原位）， 將待加工零件裝入吊藍(lán)，并發(fā)出信號，專用行車便提升前進(jìn)，到規(guī)定 的槽位自動下降，并停留一段時間（各槽停留時間預(yù)先按工

4、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)。SEHbill 11 照Ilig圖2.11 dd60ddSix.跡期觀遜曲/ />>*<"f / / / / /(</岬 護(hù)tt HeW軸f唧2.2 電鍍自動生產(chǎn)線控制要求對于不同零件，其鍍層要求不同，為了節(jié)省場地，適應(yīng)批號生產(chǎn)需要，提高設(shè)備利用率，設(shè)備還要求電氣控制系統(tǒng)有槽位選擇能力。由于每個槽位之間的跨度較小，行車在前后運行停車時要有能耗制動，以保證準(zhǔn)確停位。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，

5、采用機(jī)械減速裝置。電動機(jī)數(shù)據(jù)（型號 JYZ-12-4 ，P=0.81kw，I=2A,n=1410r/min ，V=380V）拖動控制要求 :控制裝置具有程序預(yù)選功能（按電鍍工藝確定需停留2位），一旦程序選定，除裝卸零件外，整個電鍍工藝應(yīng)能實現(xiàn)四種操作方式。（1）自動循環(huán)；（2）單周期；3 ）步進(jìn)操作；（4）手動操作。前后運行和升降運行應(yīng)能準(zhǔn)確停位， 前、后升降運行之間有互鎖作用。該裝置采用遠(yuǎn)距離操作臺控制行車運動，要求有暫?？刂乒δ?。行車運行采用行程開關(guān)控制， 并要求有過極限位置保護(hù)。主電路應(yīng)有短路和過載保護(hù)。行車升降，進(jìn)退采用能耗制動，升降電動機(jī)制動時間為3S,進(jìn)退運動電動機(jī)制動時間為2S,

6、 1#5#槽位的停留時間依次為15S、17S、18S、19S 20S,原位裝卸時間為20So第三章 控制系統(tǒng)設(shè)計說明3.1 主電路設(shè)計說明主電路分析 :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)，正反轉(zhuǎn)由接觸器KM1KM控制。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。3.2 PLC 輸入輸出接線圖設(shè)計說明1 ）確定輸入設(shè)備過限保護(hù)SQ7,原位SQ0 ，槽位選擇S1，1#槽行程開關(guān)SQ1 槽位選擇S2 ,2#槽行程開關(guān)SQ2槽位選擇S3 , 3#槽行程開關(guān)SQ3槽位選擇S4

7、,4#槽行程開關(guān)SQ4槽位選擇S5 , 5#槽行程開關(guān)SQ5過限保護(hù)SQ6,上限位SQ8 ,下限位SQ9，手動單步連續(xù)單周停止 前進(jìn) 后退 上升（起動） 下降（暫停）（2）確定輸出設(shè)備指示燈Y0-Y7 M1電機(jī)正反轉(zhuǎn)Y10 Y11M1電機(jī)正反轉(zhuǎn)Y12 Y13 能耗制動Y14分配I/O點:輸出輸入輸入設(shè)備及符號PLC輸入點輸出設(shè)備及付號PLC輸出點過限保護(hù)SQ7X0指示燈0Y0原位 SQ0指示燈1Y11# SQ1 S1X1指示燈2Y22# SQ2 S2X2指示燈3Y33# SQ3 S3X3指示燈4Y44# SQ4 S4X4指示燈5Y55# SQ5 S5X5指示燈6Y6過限保護(hù)SQ6指示燈7Y7上

8、限位 SQ8X6下限位SQ9X7手動X10前進(jìn)Y10單步X11后退Y11連續(xù)X12上升Y12單周下降Y13停止X13制動Y14前進(jìn)X14后退X15上升（起動）X16下降（暫停）X17P LC接線圖1)PLC 輸入接線的設(shè)計說明1、在電鍍行車中， 為了防止行車在到達(dá)原位和末端時由于限位開關(guān)損壞而越過工作區(qū)，設(shè)置了過限保護(hù) SQ6和SQ7。它們分別與原位和 5#槽位的限位開關(guān) SQ0、SQ5 并聯(lián)，這樣可以節(jié)省輸入點數(shù)。根據(jù)要求對電鍍槽有槽位選擇功能，只需要使用 5 個槽位選擇開關(guān)S1 S5,分別和SQ1 SQ5串聯(lián)即可達(dá)到槽位選擇的目的。而不必占用輸入點。2、行車控制有 4 個操作方式，用了三個

9、輸入點，其中單周期控制方式，不用輸入點，可以簡化梯形圖和減少輸入點數(shù)。3、手動操作采用單獨的控制按鈕。停止、前進(jìn)、后退、上升、下降分別對應(yīng)輸入點 X13X17。2）輸出控制接線的設(shè)計Y0 Y7 用于顯示吊籃所在位置和上下限。Y10 Y13 用于進(jìn)退電機(jī)和升降電機(jī)的控制和保護(hù)。3.3控制面板元件布置圖的設(shè)計操作面板圖如圖所示，其用于對自動生產(chǎn)線遠(yuǎn)距離控制操作。 在 操作面板上安裝9各信號燈用于電鍍行車在1#5#槽位和原位的 顯示，以及上限下限的顯示。PLC電源開關(guān)和電源信號燈接在一起, 按下電源開關(guān)時，電源信號燈亮。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、

10、在其他控制使用啟動和暫停按鈕（與上升和下降公用）和停止按鈕。槽位選擇開關(guān) S1 S5用于槽位選擇。® ® ® 0下限 上限5#槽4#槽03#槽02#槽1#槽0原位OS50S40S30S2OS1槽位選擇停前后退電 C上下降）起動暫停單周3.4梯形圖設(shè)計說明C 朋IM ei>C flLlM 町C flSlM II)C 00 詡 ftijtrs TjsTOlHI58:;WEam13t?S I3S200£tlOOTISJ3Sj)1 HOi111；XINm raoloOIh STJss lisrlSrIllTOOKIIIZOOKPOIKIM118119124

11、129131138142T1T2rjT4HiTOiiOlO1014101510161017Y(112RETffl06i00610061005vonXOffllOT013Y012jCJP63HD23指令表:LDORZRSTLDALTP12IT1921222324272831323536373840414244454647I TDUDLOLX013XOlOS20X017M8034M8000K2X000YOlOYOUY014T6 ¥014T6XOlOPOXOllX016M8040XOOOX007YOOOSO soX016S20S20X006Y012X006S24K2Y000K2067901

12、234575556666666sLUDRRRRLDPOLOOOOPLS21YOlOXOOlX002X003X004X0058-9 0 16- 6 T TD TN _R u DA o o LS23S23X007T T UDE o L sY013X007S24S24XOOOTOXOOlIXo1iT1K150X002T2K170X003T3K180X004T4K190X00515TOY012T1T2T3T4T5S20TOY012SODN R R AGO6 7 8 o o o TlxTUDOLT-11XOlOP63X014X006X005YOUYOlOX015X006XOOOYOlOYOUX016X0

13、06Y013Y012X017X007Y012Y013I D 11 T D 11 T 11 T I I T D ODJDNNNUDNNNUDNNUDNNUN plclaaaolaaaolaaolaaoe30145678901234567830121222222223333333333444lllxxxlll X 1X1 1 1 1 1 1 X X T X_v3.5 操作控制設(shè)計說明1）自動控制程序設(shè)計自動控制程序包括單周，連續(xù)，單步 3 種控制方式。其中單周為最基本的控制方式。連續(xù)控制方式的程序設(shè)計，如圖單周控制方式設(shè)計 :單周控制方式，即為從裝料到各槽位電鍍結(jié)束后退回原位，完成一個工作循環(huán)過程

14、，當(dāng)?shù)趸@在原位時，原位 X0 及下限位開關(guān) X7動作，信號燈 Y0 亮，狀態(tài)器 S0 置位，等待起動命令。按下起動按鈕X16、S20置位，Y12得電，吊籃上升，當(dāng)上升碰 到上限位開關(guān) X6 時，電路經(jīng) X5 常閉接點使 S21,Y12 得電行車前進(jìn) 行至1號槽X1動作，M2產(chǎn)生一個脈沖使S23置位，Y13得電吊籃 下降。同時Y10失電，在公共程序中Y10下降沿接點閉合使Y14閉 合得電，對進(jìn)退電機(jī) M 進(jìn)行能耗制動 2秒鐘。下降到下限位開關(guān)X7，S23置位，由于這時在1號槽位，X1接 點接通定時器T1，在1#槽位停留T1對應(yīng)的設(shè)定時間，停留時間到時，T1接點閉合，返回到S20,Y12得電上升。

15、需要特別注意的的是，此時行車在 1#位，X1 處于動作狀態(tài)，所以當(dāng)上升到達(dá)上限為時，X6動作后S20置位,應(yīng)該 Y10 得電，但由34S21到S23又下降了,于 X10 接點閉合，使得 M2 產(chǎn)生一個脈沖跳過 結(jié)果造成反復(fù)上升下降的死循環(huán)現(xiàn)象。 這種現(xiàn)象一般不通過實驗裝置 運行驗證，時很難發(fā)現(xiàn)的。這里采用 PLSM1 指令，其作用是當(dāng) S21置位時， M1 常閉接點斷開一個掃描周期，使 M2 的脈沖不起作用， 從而防止了直接跳過 S21 的現(xiàn)象。電鍍結(jié)束后，在 5 #槽位上升到上限位 X6 時，由于 X5 接點已經(jīng) 閉合，使 S22 置位，Y11得電行車后退，當(dāng)退到原位時，X0動作，S23置位

16、下降，到下限位X7動作，S24置位。TO得電延時后，經(jīng)X12常閉接點返回 到SO。全部過程結(jié)束，完成一次電鍍過程。2）連續(xù)控制方式設(shè)計連續(xù)控制方式就是反復(fù)執(zhí)行單周控制方式，如果不按停止按鈕就 一直運行下去。將選擇開關(guān) SA打到連續(xù)位置，X12輸入接點閉合,當(dāng)行車完成一次，電鍍過程返回原位時。 TO 延時后，經(jīng) X12 常開接 點返回到S20,進(jìn)入下一步電鍍過程。3）公共程序設(shè)計公共程序是指不受跳轉(zhuǎn)CJ控制的程序，其中ZRST用于步進(jìn)指令 狀態(tài)器 S 的全部復(fù)位。已達(dá)到停止的目的， ALT 用于暫停，按下暫停按鈕 X17 M8O34=1 。停止輸出， 全部 Y 失電。再按下按鈕 X17 M8O3

17、4=O 全部僅恢復(fù)原來 的輸出狀態(tài)。 MOV 用于位置信號燈的顯示。 Y14 用于進(jìn)退電機(jī)停止 時的能耗制動控制。3）手動控制方式手動控制方式如圖 分別用四個點 動按鈕控制兩臺電機(jī)的升降和 進(jìn)退 其中進(jìn)退的能耗制動仍由公共程序的 Y14 制動電路控制。將選 擇開關(guān) SA 打到手動位置， X1O 控制跳轉(zhuǎn)指令 CJ 將單周 連續(xù)控制跳 過去 執(zhí)行手動程序。在手動程序中，應(yīng)考慮各種動作之間的互鎖和運行條件，如必須 在上限位時 才能前進(jìn)后退，進(jìn)退到兩端必須停止，上升到上限位停 止，下降到下限位停止。4）單步控制方式設(shè)計單步控制方式 就是按一次起動按鈕， 行車每次只完成一個規(guī)定動 作，例如按起動按鈕吊

18、籃上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)上限位時并不前進(jìn)，只有再按 一次起動按鈕，才前進(jìn)。單步操作方式開關(guān)打在單步位置時， X11 接點閉合， M8040 線圈 得電，禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移。如電鍍行車在原位時，狀態(tài)器 S0 置位，按下 起動按鈕 X16 S20 置位 Y12 得電 吊籃上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)上限位時， X6動作 滿足轉(zhuǎn)移條件，但由于 M8040 線圈得電。禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移。 S20仍置位 這時為了防止 Y12 得電吊籃繼續(xù)上升，要由 X6 常閉觸點將 其斷開，其他狀態(tài)器S的輸出線圈也應(yīng)該如此。在S21狀態(tài)步中，當(dāng)Y10 得電前進(jìn)到位時，防止死循環(huán)和單步控制要求，在電路中增加M3 線圈回路。3.6主要電器元件選擇說明(1)保護(hù)

19、電機(jī)用熔斷器FU的選擇:熔斷器主要是用于電機(jī)的熱保護(hù)，控制電動機(jī)的電流，以防電流過大 燒壞電動機(jī)引起危險，當(dāng)電機(jī)過熱時熔斷器自動切斷，從方便安裝和 修理的角度考慮，我們選擇插入式熔斷器。本設(shè)計電動機(jī)采用的是單臺電機(jī)輕載啟動， 熔斷器電流計算的方法為:Ifu= Is /(2.53)Ifu 熔體額定電流；Is 電機(jī)的啟動電流對于JYZ-12-4型號電機(jī)，其額定電流In= 2A,啟動電流Is= 6.5 X 2= 13A,熔體額定電流 Ifu = I s/(2.53) = 4.3 5.2 (A) 故選擇熔斷器類型為：RC1A- 10,熔絲的額定電流6A;干路熔斷器電流為支路電流之和，故干路熔斷器額定電

20、流計算為：Ifu=3X (4.35.2)= 12.9 15.6 (A), 故干路熔斷器的類型為：RC1A- 15,熔絲額定電流15A。(2)接觸器的選擇對于JYZ-12-4型號的電機(jī)，額定的功率 Rn= 0.81kw，三相電源的相電壓Un= 380V,功率因數(shù) cos O = 0.87，電機(jī)效率葉=75%，則控Fmn制回路的接觸器的選擇可以按下式計算選擇:I mN=S81=1.89AVau mN cosV3 0.38 0.87 0.75查閱手冊可以確定接觸器選用 CJ10 53- 380V型號。3）熱繼電器的選擇熱繼電器主要用于電動機(jī)的過載、 斷相及三相不平衡的保護(hù)及電動設(shè) 備的發(fā)熱狀態(tài)控制。

21、由于支路總電流W 10A,故可選用JR20- 10/3 1型熱繼電器，頷疋電壓10A帶斷相保護(hù)。4）行程開關(guān)的選擇電鍍車間專用行車用行程開關(guān)是主導(dǎo)電鍍工藝是否成功的關(guān)鍵元件， 要用于小車在電鍍槽位置的精確疋位。 考慮生產(chǎn)實際情況， 初步選擇LX 1 9系列的行程開關(guān)。LX19系列行程開關(guān)適用于交流50HZ或60HZ電壓至380V,直流電壓至220V的控制電路，將機(jī)械信號轉(zhuǎn)換成電信號，作為控制運動機(jī) 構(gòu)行程和變換運動方向或速度用。 LX19 系列開關(guān)采用雙斷點瞬時結(jié) 構(gòu)，安裝在金屬外殼內(nèi)構(gòu)成防護(hù)式。 在外殼上配有各種方式的機(jī)械部 件，組成單輪， 雙輪轉(zhuǎn)動及無輪直線移動等形式的行程開關(guān)。工作環(huán) 境

22、一25120 C ，適用于電鍍車間的高溫環(huán)境。最終選擇行程開關(guān)型號LX19- 111 （B）,額定發(fā)熱電流5A,觸頭接觸 時間0.04s。此開關(guān)的性能完全可以滿足精確定位以及高溫工作環(huán)境。5）電源開關(guān)選擇電源開關(guān)主要用于供電氣設(shè)備中電源的通斷使用， 電源開關(guān)是整個電 路系統(tǒng)的安全保障所在，在這里選用KAD- 102型號的電源安全性開關(guān)。其主要技術(shù)參數(shù)為：額定電壓級及電流220V,6A,接觸電阻0.010.05，絕緣電阻500100MQ，工作壓力16N,壽命50000次。3.7兀器件目錄表序 號代號名稱數(shù) 量規(guī)格型號備注1PLC可編程控制器1三菱F&-32MR繼電器輸出型2SA選擇開關(guān)1SA3010A施多德3HLo-8指示燈18AD16-22GLED 顯示 220V AC4TC隔離變壓器1BK-100變比 1:1 220V AC5KM 1-5交流接觸器5CJ10-