電氣自動化畢業(yè)論文1

1、 基于PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究摘 要 本文介紹了利用可編程序控制器對某電鍍行車的工作過程進行控制的方法，簡化了控制系統(tǒng)的接線，克服了電磁繼電器動作時間長、觸點抖動的缺點，提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。利用PLC實現(xiàn)對電鍍生產(chǎn)線的系統(tǒng)控制，使系統(tǒng)具有很強的適應(yīng)能力，可方便完成自動，手動拉制和相互之間的切換；整個程序采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計方法，具有調(diào)試方便，維護簡單，移植性好的優(yōu)點。關(guān)鍵詞：PLC，電鍍行車，可編程控制器，控制Abstract This paper presents a controlling system which controls the special travelin

2、g crane for electroplating. This system really helps improve the reliability and laity of the controlling system. And this paper introduces the application of Rockwell PLC in the plating product line. The system can achieve auto-control and manual-control, and be switched flexibly between the two me

3、thods. Modularization is the fundamental aspect of the programming designs. Advantages of this method include convenience for debugging, simplicity for maintenance and good transplantation.Keywords: PLC, special traveling crane for electroplating, programmable controller, control目 錄第1章 前 言11.1 電鍍行車控

4、制系統(tǒng)的種類11.2 電鍍行車控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀2第2章 電鍍行車控制系統(tǒng)的總體方案42.1 電鍍行車概述42.2 對電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計要求6第3章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計93.1 電氣控制線路的設(shè)計93.2 PLC控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計9第4章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計及實現(xiàn)134.1 PLC梯形圖總體方案設(shè)計134.2 公用程序設(shè)計144.3 單周/連續(xù)程序設(shè)計154.4 手動程序設(shè)計164.5 信號顯示及故障報警程序設(shè)計16總 結(jié)17參 考 文 獻18附錄A 基于PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計圖紙20附錄B 電鍍行車電氣控制系統(tǒng)PLC指令表28第1章 前 言1.1 電鍍行車控制系統(tǒng)的種類1.1.

5、1 繼電接觸器控制系統(tǒng)繼電器問世以來，一直是電氣控制的主流，目前國內(nèi)仍有不少廠家應(yīng)用繼電接觸器控制系統(tǒng)。其中輸人單元為按鈕開關(guān)等主令電器、邏輯單元是支配控制系統(tǒng)的“程序”，它是由各種繼電器的觸點通過導線連接，并具有一定的邏輯功能的控制線路。輸出單元包括各種閥門的控制線圈、各類接觸器控制線圈及信號指示等執(zhí)行元件。這種控制系統(tǒng)的特點是：價格便宜、性能價格比低。由于存在繼電器抖動、打弧、吸合不良等現(xiàn)象，因此控制系統(tǒng)壽命短，可靠性差。因為它的自動控制功能是靠繼電器的輔助觸點動作來實現(xiàn)，而觸點動作一次需要幾十毫秒，所以控制速度慢；由于需要改變控制邏輯就要改變各觸點間的連線，故技改難度大，同時體積大，耗能

6、高。因此繼電接觸器控制方案，適用控制邏輯比較簡單，所需繼電器數(shù)量較少，程序固定的場合。1.1.2 單片機控制系統(tǒng) 用單片機可以構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)。有不少控制系統(tǒng)是利用通用PC單片機或通用計算機。大部分都可以用單片機系統(tǒng)或單片機加通用機系統(tǒng)來代替計算機系統(tǒng)，特別是較大型的工業(yè)測控系統(tǒng)。單片機的控制邏輯由軟件組成，同時軟件的編寫和修改方便，設(shè)計安裝接線工作量相對較少，設(shè)計周期較短，其適應(yīng)性較強。但其缺點是對工作環(huán)境條件要求較高，抗干擾能力不強，它適應(yīng)于工作環(huán)境條件比較好的各種控制領(lǐng)域，如機械、冶金、紡織、國防、民用等。除通用外設(shè)（如打印機、硬盤、磁盤等）外，還有許多外部通信、采集、多路分配管理、

7、驅(qū)動控制等接口，而這些外設(shè)與接口完全由主機進行管理，必然造成主機負擔過重，因而出現(xiàn)了新的控制手段，即可編程序控制器。1.1.3 可編程序控制器控制系統(tǒng)一、可編程序控制器的特點（1）可靠性高，抗干擾能力強；（2）適應(yīng)性強，應(yīng)用靈活；（3）編程方便，易于使用；（4）功能強，擴展能力強； （5）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便；（6）維修方便，維修工作量少；（7）PLC體積小，重量輕，易于實現(xiàn)機電一體化。二、可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，PLC的制造成本不斷下降，而功能卻大大加強。目前，在先進工業(yè)國家中PLC已成為工業(yè)控制的標準設(shè)備，應(yīng)用的領(lǐng)域已覆蓋了所有的工業(yè)企業(yè)。概括起來主

8、要應(yīng)用在以下幾個方面：（1） 順序控制；（2）運動控制；（3）閉環(huán)過程控制；（4）數(shù)據(jù)處理；（5）通信和聯(lián)網(wǎng)。1.2 電鍍行車控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀在工業(yè)控制的各個領(lǐng)域里，小到一個簡單的機電一體化設(shè)備、大到整個生產(chǎn)線，以及大型的工程領(lǐng)域里，都存在PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)存在。PLC已不在是局限在邏輯上，應(yīng)該理解成過程控制器，如西門子全集成自動化TIA的概念。在整個自動化領(lǐng)域，PLC和傳動是組成自動控制的兩個非常重要的部分。在主流PLC往大型化、集成化、多功能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的同時，還有很多分支在并列發(fā)展。我們還有很多單體化、一體化的設(shè)備，現(xiàn)在越來越微型化離散的控制也在同步進行。比如西門子S7-200功

9、能強大，1000多塊一個，原來是不能想象的。為滿足自動控制領(lǐng)域各層面的不同要求，微型機、小型機的發(fā)展勢頭也很猛。現(xiàn)在，PLC不僅能進行邏輯控制，在模擬量的閉環(huán)控制、數(shù)字量的智能控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)及集散控制方面都得到廣泛的應(yīng)用。如今大、中型、甚至小型PLC都配有A/D、D/A轉(zhuǎn)換及算術(shù)運算功能，有的還具有PID功能。這些功能使PLC應(yīng)用于模擬量的閉環(huán)控制、運動控制、速度控制等具有了硬件基礎(chǔ)；PLC具有輸出和接收高速脈沖的功能，配合相應(yīng)的傳感器及伺服裝置，PLC可以實現(xiàn)數(shù)字量的智能控制；PLC配合可編程終端設(shè)備（如觸摸屏），可以實時顯示采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，為分析、研究系統(tǒng)提供依

10、據(jù)；利用PLC的自檢信號可實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控；PLC具有較強的通信功能，可與計算機或其他智能裝置進行通信和聯(lián)網(wǎng)，從而能方便地實現(xiàn)集散控制。功能完備的PLC不僅能滿足控制的要求，還能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)管理的需要。總之為了進一步擴大PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，適應(yīng)大、中、小型企業(yè)擴印不同需要，PLC產(chǎn)品大致向以下幾方面發(fā)展：（1）向小型化方向發(fā)展；（2）向高速度、大容量和智能化方向發(fā)展；（3）PLC編程工具與編程語言的多樣化、高級化、標準化；（4） 向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；（5）發(fā)展容錯技術(shù)和故障診斷。第2章 電鍍行車控制系統(tǒng)的總體方案2.1 電鍍行車概述2.1.1 電鍍行車的用途本電鍍行車是某企業(yè)電鍍車

11、間為了提高工作效率，促進生產(chǎn)自動化和減輕勞動強度而制造的一臺起吊設(shè)備。該設(shè)備采用遠距離控制，起吊物品是有待進行電鍍或表面處理的各種產(chǎn)品零件。另外，本電鍍行車擁有手動、單周和連續(xù)3種工作方式，用戶可根據(jù)實際需要選擇其中工作方式進行電鍍產(chǎn)品零件，這樣就大大增加了對電鍍行車操作的靈活性。2.1.2 電鍍行車的基本組成結(jié)構(gòu)本電鍍行車機械部分由傳送帶A、傳送帶B、行車和電鍍槽等4部分組成，而行車又由大車、小車和吊鉤等部分組成，如圖2.1所示。傳送帶A、傳送帶B、大車、小車和吊鉤分圖2.1 電鍍車間平面示意圖別由電動機M1M5拖動。其中，大車、小車和吊鉤在電動機的拖動下可分別作前后、左右、上下運動，行車的

12、起吊重量在500kg以下，起吊物品是待進行電鍍和表面處理的各種產(chǎn)品零件。用來進行電鍍和表面處理的容器是15號槽，每個槽內(nèi)從左到右都有5個位置依次稱為1號位、2號位5號位，每個位置都可以放置一個吊籃，因此，每個槽內(nèi)共可以放置5個吊藍。15號槽內(nèi)依次裝有酸液、清水、鋅液、鉻液、鎳鎘液，可分別用來對產(chǎn)品零件進行除銹、清洗、鍍鋅、鍍鉻和鍍鎳鎘等處理（但在同一時間內(nèi)，只需對產(chǎn)品零件進行鍍鋅或鍍鉻或鍍鎳鎘處理）。完成對產(chǎn)品零件的除銹、清洗、鍍鋅、鍍鉻和鍍鎳鎘處理所需的時間分別為5分鐘、2分鐘、10分鐘、15分鐘、20分鐘。2.1.3 電鍍行車的主要技術(shù)參數(shù)根據(jù)工廠生產(chǎn)實際情況可得：（1）電鍍行車傳送帶A和

13、傳送帶B最大載重為Mmax=2500kg，其傳送帶摩擦系數(shù)m =0.2，傳送帶速度要求為v =15m/min。 （2）電鍍行車大車最大載重為Mmax =5000kg，其大車與導軌的摩擦系數(shù)m =0.15，大車的速度要求為v =30m/min。（3）電鍍行車小車最大載重為Mmax =1500kg，其小車與大車的摩擦系數(shù)m =0.1，小車的速度要求為v =15m/min。（4）電鍍行車吊鉤最大負重為Mmax =500kg，其吊繩的摩擦系數(shù)可忽略不計，吊鉤上升與下降的速度要求為v =15m/min。2.1.4 電鍍行車的工作原理要求本電鍍行車對產(chǎn)品零件的傳送過程如下：（1）將吊籃從傳送帶A送到1號槽

14、，以對產(chǎn)品零件進行除銹處理。在電鍍行車啟動前的初始狀態(tài)下，吊鉤在大車和小車的拖動下處于傳送帶A的1號位的上方。當按下啟動按鈕后，傳送帶A向前，將裝滿待電鍍和表面處理的產(chǎn)品零件的吊籃送到15號位。傳送到位后，吊鉤下降。下降到位后，小車向右一小段距離，以使吊鉤鉤住吊籃。鉤住吊籃后，吊鉤上升。吊鉤將吊籃提升到位后，大車向前(小車不動)，將吊籃送到1號槽的1號位的上方。將吊籃送到位后，吊鉤下降，將吊籃送到1號槽中的1號位，以對產(chǎn)品零件進行除銹處理。吊鉤下降到位后，小車向左一小段距離，以使吊鉤脫離吊籃。吊鉤脫離吊籃后，吊鉤上升。上升到位后，大車向后，小車向左，拖動吊鉤到傳送帶A的2號位的上方。吊鉤到達傳

15、送帶A的2號位的上方后，吊鉤下降。以后重復上述過程，依次將各吊籃從傳送帶A的25號位送到1號槽的25號位。當行車將第5個吊藍送到1號槽的5號位后，重復上述第（7）、（8）步的過程，使吊鉤脫離吊籃并上升。上升到位后，大車不動，小車向左，拖動吊鉤回到1號槽的1號位的上方。等待下一步傳送工作的進行。（2）將吊籃從1號槽送到2號槽，以對產(chǎn)品零件進行清洗。當1號槽1號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)酸液進行了5分鐘的除銹處理后，重復類似于上述（1）（13）步的過程，依次將各吊籃從1號槽中的15號位送到2號槽的15號位，以對產(chǎn)品零件進行清洗。將各吊籃送到位后，應(yīng)使吊鉤回到2號槽的1號位的上方。等待下一步傳送工作的進

16、行。（3）將吊籃從2號槽送到3號槽，以對產(chǎn)品零件進行鍍鋅處理。當2號槽1號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)清水進行了2分鐘的清洗后，若需對產(chǎn)品零件進行鍍鋅處理，則應(yīng)重復類似于上述（1）（13）步的過程，依次將各吊籃從2號槽中的15號位送到3號槽的15號位，以對產(chǎn)品零件進行鍍鋅處理。將各吊籃送到位后，應(yīng)使吊鉤回到3號槽的1號位的上方。等待下一步傳送工作的進行。（4）將吊籃從2號槽送到4號槽，以對產(chǎn)品零件進行鍍鉻處理。當2號槽1號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)清水進行了2分鐘的清洗后，若需對產(chǎn)品零件進行鍍鉻處理，則應(yīng)重復類似于上述（1）（13）步的過程，依次將各吊籃從2號槽中的15號位送到4號槽的15號位，以對產(chǎn)品

17、零件進行鍍鉻處理。將各吊籃送到位后，應(yīng)使吊鉤回到4號槽的1號位的上方。等待下一步傳送工作的進行。（5）將吊籃從2號槽送到5號槽，對產(chǎn)品零件進行鍍鎳鎘處理。當2號槽1號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)清水進行了2分鐘的清洗后，若需對產(chǎn)品零件進行鍍鎳鎘處理，則應(yīng)重復類似于上述（1）（13）步的過程，依次將各吊籃從2號槽中的15號位送到5號槽的15號位，以對產(chǎn)品零件進行鍍鎳鎘處理。將各吊籃送到位后，應(yīng)使吊鉤回到5號槽的1號位的上方。等待下一步傳送工作的進行。（6）將吊籃從3或4、5號槽送到傳送帶B，以將經(jīng)鍍鋅或鍍鉻、鍍鎳鎘處理過的產(chǎn)品零件運走。當3或4、5號槽的1號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)過了10或15、20分

18、鐘的鍍鋅或鍍鉻、鍍鎳鎘處理后，重復類似于上述（1）（13）步的過程，依次將各吊籃從3或4、5號槽中的15號位送到傳送帶B的15號位，以將經(jīng)鍍鋅或鍍鉻、鍍鎳鎘處理過的產(chǎn)品零件運走。將各吊籃送到傳送帶B后，應(yīng)使吊鉤回到傳送帶A的1號位的上方。等待下一個循環(huán)的傳送工作的進行。2.2 對電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計要求2.2.1 對工作方式的設(shè)計要求（1）為了適應(yīng)電鍍行車控制系統(tǒng)的調(diào)試、檢查和操作方便的需要，應(yīng)使電鍍行車控制系統(tǒng)具備手動、單周和連續(xù)三種工作方式。（2）應(yīng)具有對上述三種工作方式的自由選擇功能。（3）為了避免程序混亂，應(yīng)能避免在同一時間內(nèi)電鍍行車按兩種或兩種以上的工作方式運行。2.2.2 對單機

19、控制的設(shè)計要求在電鍍產(chǎn)品零件的過程中，要求能按下某一步就運行某一步，即當遇到電鍍特殊工藝要求時能實現(xiàn)人工單步操作。2.2.3 對全機控制的設(shè)計要求（1）在單周和連續(xù)工作方式下，當下述初始條件中的任何一個不具備時，應(yīng)避免電鍍行車啟動運行： 行車大車在初始位置； 行車小車在初始位置； 吊鉤在初始位置。（2）在單周和連續(xù)工作方式下，應(yīng)能使電鍍行車按照預先規(guī)定的工藝流程運行。（3）在電鍍產(chǎn)品零件的過程中，如遇到任何一步不能正常完成，應(yīng)能使電鍍行車立即自動停車。（4）在連續(xù)工作方式下，應(yīng)能對電鍍行車工作循環(huán)次數(shù)和一個循環(huán)完成時間進行累計，具備計數(shù)和計時功能。（5）應(yīng)能保證操作人員隨時都能使電鍍行車緊急停

20、車。2.2.4 對控制系統(tǒng)保護的要求為了能夠保障電鍍行車及其控制系統(tǒng)的安全，應(yīng)使控制系統(tǒng)具備以下保護功能：（1）短路保護；（2）過載保護；（3）失壓保護；（4）吊鉤緊急制動。2.2.5 對信號顯示和故障報警的設(shè)計要求（1）在任何工作方式下，信號顯示系統(tǒng)都能顯示電鍍行車及其傳送帶運行的全過程。（2）信號顯示系統(tǒng)應(yīng)能顯示控制系統(tǒng)的電源的工作狀態(tài)，電動機的工作狀態(tài)，控制系統(tǒng)的工作方式。（3）當任何一臺電動機的過載保護動作時，信號顯示系統(tǒng)應(yīng)能顯示發(fā)生過載故障電動機，故障報警系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出音響故障信號。第3章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 電氣控制線路的設(shè)計本自動線中的電動機控制線路，采用交流380/220V電

21、源供電，電源開關(guān)采用刀開關(guān)與自動開關(guān)串連的組合形式，其中刀開關(guān)起隔離電源、安全檢修的作用，自動開關(guān)起短路保護作用。電動機控制線路中各電機主電路接于380V電源，控制電路接于220V電源。各電機主電路采用接觸器控制，并采用熱繼電器作過載保護，其中大車電機、小車電機和吊鉤電機采用電磁抱閘制動。因?qū)嶋H需要，吊鉤電機采用轉(zhuǎn)子串電阻起動。因此，電鍍行車電動機的主電路、局部照明電路、向PLC負載供電的直流穩(wěn)壓電源如附錄A中的圖A.1所示。在附圖A.1所示主電路中，根據(jù)前面所確定的控制方案，各主軸電機的接觸器KM1KM10的線圈由PLC控制。因此，在該圖中不再給出這些接觸器的線圈控制回路。信號和故障顯示采用

22、DC24V發(fā)光二極管，因此，電路中配備了一臺AC220V/DC24V變壓器向該二極管電路提供24V直流電源。在附圖A.1的自動開關(guān)QF2作為穩(wěn)壓電源和PLC及其負載的短路保護，接觸器KM作為PLC及其負載的電源控制電器。3.2 PLC控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計3.2.1 PLC輸入/輸出元件確定一、所需PLC輸入元件及輸入點的統(tǒng)計預開按鈕SB11、啟動按鈕SB12和預停按鈕SB13，占用PLC的3個輸入點。工作方式選擇開關(guān)SA2用來選擇手動、單周、連續(xù)三種工作方式的一種，占用PLC的3個輸入點。電鍍種類選擇開關(guān)SA3用來選擇鍍鋅、鍍鉻、鍍鎳鎘三種電鍍中的一種，占用PLC的3個輸入點。電鍍行車及傳送

23、帶的手動操作按鈕SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SB9、SB10均為一個常開觸點，它們共占用PLC的10個輸入點。用于檢測傳送帶吊籃位置的光電開關(guān)為SP1、SP2、SP3，它們共占用PLC的3個輸入點。用于吊鉤拖動電機串電阻起動的欠電流繼電器為KI1、KI2、KI3，它們共占用PLC的3個輸入點。用于檢測電鍍行車大車運行位置的行程開關(guān)為SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ9，它們共占用PLC的9個輸入點。用于檢測電鍍行車小車運行位置的行程開關(guān)SQ10、SQ11、SQ12、SQ13、SQ14、SQ15、SQ16、SQ17，它們共占用

24、PLC的8個輸入點。用于檢測吊鉤升降位置的行程開關(guān)SQ18，占用PLC的一個輸入點。用于電鍍行車各電動機過載保護的熱繼電器為FR1、FR2、FR3、FR4、FR5，它們均為一個常開觸點，共占用PLC的5個輸入點。綜上所述，共需PLC輸入觸點48個。二、所需PLC輸出元件及輸出點的統(tǒng)計控制電鍍行車各個電機運行的接觸器線圈為KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、KM8、KM9、 KM10，它們共占用PLC的10個輸出點。在吊鉤拖動電機轉(zhuǎn)子回路中，用于接入和切除三段附加電阻的接觸器為KM11、KM12、KM13，用于防止三臺接觸器同時通電動作的中間繼電器為KA，KM11、KM12、

25、KM13和KA的線圈與PLC輸出點的連接關(guān)系如圖3.1所示，由該圖可知，KM11、KM12、KM13和KA的線圈共占用PLC的2個輸出點。圖3.1 電流繼電器控制電路圖用于大車電機、小車電機、吊鉤電機制動抱閘的電磁鐵的線圈為YB1、YB2、YB3，它們共占用PLC的3個輸出點。預開預告電鈴BE 1個，占用PLC的1個輸出點。故障報警蜂鳴器BU 1個，占用PLC的1個輸出點。電鍍行車各電機運行過程指示燈為HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6、HL7、HL8、HL9、HL10，它們共占用PLC的10個輸出點。其中傳送帶A向前指示燈為HL1；傳送帶A向后指示燈為HL2；傳送帶B向前指示燈為

26、HL3；傳送帶B向后指示燈為HL4；大車前進指示燈為HL5；大車后退指示燈為HL6；小車右行指示燈為HL7；小車左行指示燈為HL8；吊鉤上升指示燈為HL9；吊鉤下降指示燈為HL10。用于指示電鍍行車各電機過載故障的指示燈為HL10、HL11、HL12、HL13、HL14，它們共占用PLC的5個輸出點。綜上所述，共需PLC輸出觸點32個。3.2.2 PLC型號的確定查閱我國各大企業(yè)使用較多的PLC生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC的技術(shù)手冊，確認日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-128MR型基本單元完全能過滿足上述要求，因此本課題控制系統(tǒng)的PLC選用FX2N-128MR型基本單元1臺。其主要技術(shù)性能指標如下：該型P

27、LC為整體式結(jié)構(gòu)，具有本電鍍行車所需的所有指令功能，其輸入點數(shù)為64點，輸出點數(shù)為64點，用戶存儲器容量8KB，輸入模塊電壓為DC24V，輸出模塊為繼電器型。3.2.3 PLC I/O元件分配表一、PLC輸入元件分配表可將PLC電鍍行車控制系統(tǒng)中PLC的所有輸入元件分配到PLC的各個輸入點上，如表3. 1所示。表3.1 PLC輸入元件分配表輸入元件輸入點輸入元件輸入點輸入元件輸入點SB11X0SP1X23SQ10X42SB12X1SP2X24SQ11X43SB13X2SP3X25SQ12X44SA2X3-X5KI1X26SQ13X45SA3X6-X10KI2X27SQ14X46SB1X11KI

28、3X30SQ15X47SB2X12SQ1X31SQ16X50SB3X13SQ2X32SQ17X51SB4X14SQ3X33SQ18X52SB5X15SQ4X34FR1X53SB6X16SQ5 X35FR2X54SB7X17SQ6X36FR3X55SB8X20SQ7X37FR4X56SB9X21SQ8X40FR5X57SB10X22SQ9X41二、PLC輸出元件分配可將基于PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)中PLC的所有輸出元件分配到PLC的各個輸出點上，如表3.2所示。表3.2 PLC輸出元件分配表輸出元件輸出點輸出元件輸出點輸出元件輸出點KM1YOKAY14HL6Y31KM2Y1KM11KM12KM1

29、3Y15HL7Y32KM3Y2HL8Y33KM4Y3HL9Y34KM5Y4YB3Y16HL10Y35KM6Y5BEY17HL11Y36YB1Y6BUY20HL12Y37KM7Y7HL1Y24HL13Y40KM8Y10HL2Y25HL14Y41YB2Y11HL3Y26HL15Y42KM9Y12HL4Y27KM10Y13HL5Y303.2.4 PLC I/O接線圖的繪制由輸入元件分配表3.1和輸出元件分配表3.2可繪制PLC輸入和輸出元件接線圖如附圖A.2所示。第4章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計及實現(xiàn)4.1 PLC梯形圖總體方案設(shè)計4.1.1 PLC程序的組成及各部分程序的作用在第二章中，已對電鍍行車工作方

30、式控制的設(shè)計要求進行了敘述，其內(nèi)容如下：為了適應(yīng)電鍍行車控制系統(tǒng)的調(diào)試、檢查和操作方便的需要，應(yīng)使電鍍行車控制系統(tǒng)具備手動、單周和連續(xù)三種工作方式。據(jù)此，本設(shè)計基于PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)的軟件部分應(yīng)由公用程序、手動程序、單周程序、連續(xù)程序、信號顯示和故障報警程序等五個部分組成。公用程序是電鍍行車在大多數(shù)工作方式下都要執(zhí)行的程序，這部分程序主要用來處理電鍍行車的各種操作信號（如預開和預停等操作信號）、電鍍行車起動前應(yīng)具備的各種初始信號、由連續(xù)的工作方式轉(zhuǎn)換為手動或單周工作方式時，使連續(xù)工作方式程序復位的信號等，并將處理結(jié)果作為電鍍行車啟動、停止、程序轉(zhuǎn)換或故障報警等的一個依據(jù)。連續(xù)程序是軟件中

31、最重要的部分。它用來實現(xiàn)電鍍行車控制對象在無人參與的情況下對成批零件進行自動地連續(xù)電鍍，在電鍍完預期的零件后才自動停下來。因此，連續(xù)程序可大大提高加工效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人的勞動強度、降低加工成本。單周程序可實現(xiàn)電鍍行車控制對象對單批零件的自動電鍍，在電鍍完單批零件后實現(xiàn)自動停車。因此這部分程序主要用于電鍍行車控制對象及其PLC控制系統(tǒng)在組裝或檢修完成后投入生產(chǎn)前的試車，以及工人交接班時對行車的檢查。手動程序主要用來檢查和調(diào)整電鍍行車每一步的運行狀態(tài)。具體來說，就是要實現(xiàn)單步控制，即按下某一步的起動按鈕，該步就運行直到這一步完成。信號顯示及故障報警程序用來顯示電鍍行車控制對象中各電動機的

32、工作狀態(tài)、電鍍行車控制對象的工作方式和運行過程，用來在電鍍行車控制對象啟動的所有初始條件都已具備且已按下預開按鈕時發(fā)出音響預告信號，或在各電動機的過載保護動作時發(fā)出音響故障警告信號。4.1.2 PLC梯形圖程序的總體結(jié)構(gòu)在第二章中，對電鍍行車控制對象工作方式選擇的設(shè)計要求中，還提出了如下的要求：（1）應(yīng)具有對上述三種工作方式的自由選擇功能。（2）為了避免程序混亂和發(fā)生機械碰撞事故，應(yīng)能避免在同一時間內(nèi)電鍍行車控制系統(tǒng)有兩種或兩種以上的工作方式運行。圖4.1 PLC梯形圖程序的總體結(jié)構(gòu)圖為滿足上述要求，從程序的總體結(jié)構(gòu)上來說，應(yīng)采用跳步法設(shè)計基于PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)的用戶程序，即將手動程序、

33、單周程序和連續(xù)程序分隔在不同的跳步區(qū)，同時應(yīng)能保證在同一時間內(nèi)，所有跳步區(qū)中只有一個跳步區(qū)的跳步條件滿足，其余跳步區(qū)的跳步條件都不滿足，而各跳步區(qū)的跳步條件的滿足與否，則應(yīng)能由工作方式選擇開關(guān)SA2自由選擇，這樣才能滿足上述要求。據(jù)此，可將PLC梯形圖程序的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計成圖4.1所示的形式。4.2 公用程序設(shè)計公用程序采用經(jīng)驗法設(shè)計，可將其梯形圖設(shè)計成如圖4.2所示的情形。由圖4.2中第1邏輯行并結(jié)合PLC輸入/輸出接線圖可知，在電鍍行車的小車處于傳送帶A的1號位時（初始狀態(tài)）和未按預停按鈕的情況下，輔助繼電器的線圈回路中X33和X44的觸點處于斷開狀態(tài)，X2觸點均處于閉和狀態(tài)。此時，按下預開

34、按鈕SB11(X0)，可使繼電器M151和Y17通電動作。M151動作可為電鍍行車起動作好準備，Y17動作可接通電鈴BE的電源，向人們發(fā)出電鍍行車將要開車的音響預告信號。在按下起動按鈕SB12（X1）以前，若想取消預開命令，只要按下預停按鈕SB13（X2），使M151斷電即可。在圖4.2第2邏輯行中，電鍍行車的預停信號由輔助繼電器 M150發(fā)出。當按預停按鈕SB13 (X2)，應(yīng)能使預停回路M150通電，以向電鍍行車發(fā)出預停信號；當按啟動按鈕SB12（X1）或電鍍行車回到初始步M0時，應(yīng)能使預?；芈稭150斷電，否則，電鍍行車將無法在連續(xù)工作方式下再次啟動運行。據(jù)此，應(yīng)將預停按鈕X2、和初始步

35、的狀態(tài)寄存器M0的常閉觸點串聯(lián)起來，去控制輔助繼電器M150的線圈回路，以得到所需的預?；芈?。圖4.2 公用程序梯形圖在圖4.2第3、4邏輯行中，當M151和M8002滿足同時動作時，可使初始步M0置位。系統(tǒng)選擇手動工作方式運行時，X3的常開觸點接通，用區(qū)間復位指令ZRST使M1M23復位，同時初始步M0復位，為以后由手動轉(zhuǎn)到單周或連續(xù)作好準備。如果此時不對所有的狀態(tài)復位，回到單周或連續(xù)狀態(tài)后有可能出現(xiàn)兩個狀態(tài)同時為ON的異?，F(xiàn)象。在圖4.2第5邏輯行中，系統(tǒng)選擇單周或連續(xù)工作方式工作時，X4或X5的常開觸點接通，且必須是由一個上升沿脈沖才能使觸點動作，同時使用ZRST指令使Y0Y42復位，防

36、止由手動轉(zhuǎn)到單周或連續(xù)時出現(xiàn)兩個輸出狀態(tài)同時為ON的異常現(xiàn)象。4.3 單周/連續(xù)程序設(shè)計 單周/連續(xù)工作方式的順序功能圖設(shè)計根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書要求，本控制系統(tǒng)應(yīng)具備單周/連續(xù)工作方式，即在單周/連續(xù)工作方式下，控制系統(tǒng)控制的電鍍行車在按下啟動按鈕后，將按照設(shè)計的程序連續(xù)不間斷的運行，在完成一個循環(huán)后又進入下一個循環(huán)，直到循環(huán)次數(shù)達到預定值或操作人員停止電鍍行車的運行。據(jù)此，可設(shè)計出單周/連續(xù)工作方式程序的順序功能圖，如附錄A中的圖A.3所示。 單周/連續(xù)工作方式的程序設(shè)計根據(jù)圖A.3所示的單周/連續(xù)工作方式程序的順序功能圖，以及順序功能圖與梯形圖之間的對映關(guān)系，可設(shè)計出電鍍行車控制系統(tǒng)單周/連

37、續(xù)工作方式程序的梯形圖，如附錄A中的圖A.4所示。4.4 手動程序設(shè)計手動操作主要用于設(shè)備的檢修和調(diào)試，以及調(diào)整元件位置和改進接線等。手動運行時，各種操作可獨立運行，但同時只能執(zhí)行一個動作，一步運行時，按其它步的運行按鈕不能使這一步停止運行，并且所按的步也不能運行。各種操作之間的互鎖是分別串聯(lián)其它輸出線圈的常閉觸點實現(xiàn)的。據(jù)此，采用經(jīng)驗設(shè)計法，可設(shè)計出手動工作方式程序的梯形圖，如附錄A中的圖A.5所示。4.5 信號顯示及故障報警程序設(shè)計對信號顯示及故障報警程序的設(shè)計要求是：（1）在任何工作方式下，信號顯示系統(tǒng)都能顯示電鍍行車運行的過程。（2）信號顯示系統(tǒng)應(yīng)能顯示控制系統(tǒng)的電源的工作狀態(tài)，電動機

38、的工作狀態(tài)。（3）在單周/連續(xù)工作方式下，當系統(tǒng)啟動的初始條件都具備時，按下預開按鈕后，信號系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出音響預開信號。（4）在連續(xù)工作方式下，當控制系統(tǒng)的實際工作循環(huán)次數(shù)累計達到設(shè)定的次數(shù)時，信號系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出音響預停信號。（5）當任何一臺電動機的過載保護動作時，信號顯示系統(tǒng)應(yīng)能顯示發(fā)生過載故障的電動機，故障報警系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出音響故障信號。據(jù)此，結(jié)合附圖A.2所示的PLC I/O接線圖，可設(shè)計出電鍍行車的信號顯示及故障報警程序，如附錄A中的圖A.6所示?？?結(jié) 在電鍍行車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計中，實現(xiàn)了兩個目的：（1）對我們即將進入社會的畢業(yè)生進行了現(xiàn)場工程師的綜合訓練，著重訓練我們查閱資料的能力、工程

39、制圖的能力、計算機運用能力、元件選擇能力、軟件開發(fā)使用能力以及文字表達的能力。同時，讓我們回顧已學過的電氣控制與PLC的知識，并對知識重新組合、靈活運用。使我們能夠通過畢業(yè)設(shè)計對電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)的了解更加深刻；也為我們今后從事工業(yè)自動化及自動線方面的設(shè)計工作提供了寶貴的經(jīng)驗。（2）成功地實現(xiàn)使控制系統(tǒng)滿足工藝流程要求以及設(shè)計任務(wù)書上提出的所有控制、保護和顯示要求，并且力圖使所設(shè)計的控制系統(tǒng)做到了工作穩(wěn)定可靠、技術(shù)性能先進、操作靈活方便。通過順序功能圖的循環(huán)，重點解決了連續(xù)工作方式的順序功能圖的設(shè)計過程中遇到的各種復雜問題。畢業(yè)設(shè)計達到了預期目的。參 考 文 獻1可編程控制器技術(shù). 齊蓉

40、、肖維榮主編. 電子工業(yè)出版社.2PLC應(yīng)用實例與程序解說. 張公源主編. 電子工業(yè)出版社.3電氣控制與PLC技術(shù)應(yīng)用. 劉曉春主編. 電子工業(yè)出版社.4PLC應(yīng)用開發(fā). 高欽和編著. 人民郵電出版社.附錄A 基于PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計圖紙圖A.1 電動機主電路原理圖圖A.2 PLC I/O接線圖A.3 單周/連續(xù)工作方式順序功能圖圖A.4 單周/連續(xù)工作方式程序梯形圖（第一張）圖A.4 單周/連續(xù)工作方式程序梯形圖（第二張）圖A.4 單周/連續(xù)工作方式程序梯形圖（第三張）圖A.5 手動工作方式程序梯形圖圖A.6 信號顯示和故障報警程序梯形圖圖A.7 安裝底板的零件加工圖圖A.8 操作

41、面板元件布置圖圖A.9 操作面板元件接線圖附錄B 電鍍行車電氣控制系統(tǒng)PLC指令表表B.1 公用程序指令程序清單序指令0LDX0001ORM1512ANDX0333ANDX0444ANIX0025OUTM1516OUTY0177LDX0028ORM1509ANIX00110ANIM011OUTM15012LDM800213ORX00314MPS15ANDM15116SETM017MPP18ANIM15119RSTM020ZRSTM1M2325LDPX00427ORPX00529ZRSTY000 Y041表B.2 單周/連續(xù)程序指令程序清單序指令參數(shù)0LDM80021LDM172ANDM193A

42、NDM214ANDX0035ORB6LDM227ANDM1508ANIC39ORB10LDM2311ANIC312ORB13ORBM014ANIM115OUTM016LDM017ANDX00018LDM2219ANIC320ANIM15021ORB22ORM123ANIM224OUTM125LDM126ANDX02327ANDC028LDM1129ANDM1330ORB31LDT032ORT133ORT234ORT335ORT436ANDM1537ORB38ORM239ANIM340OUTM241LDM242ANDC143ORM344ANIM445OUTM346LDM347ANDX05048O

43、RM449ANIM550OUTM451LDM452ANDC153ORM554ANIM655OUTM556LDX03457ORX03558LDX03659ANDX03560ORB61LDX03762ANDX00663ORB64LDX04065ANDX00766ORB67ANDM568ORM669ANIM770OUTM671LDM672ANDC173ORM774ANIM875OUTM776LDX04377ORX04478ORX04579ORX04680ORX04781ANDM782ORM883ANIM984OUTM885LDM886ANDC187ORM988ANIM1089ANIM1490ANIM

44、1691OUTM992LDM993ANIC194ANIX04795ORM1096ANIM1197OUTM1098LDX04499ORX045100ORX046101ORX047102ANDM10103ORM11104ANIM2105OUTM11106LDM9107ANIC1108ANIX047109ORM12110ANIM13111OUTM12112LDX032113ORX034114ORX035115LDX036116ANDX005117ORB118LDX037119ANDX006120ORB121LDX040122ANDX007123ORB124ANDM12125ORM13126ANIM2

45、127OUTM13128LDM9129ANDX047130ANIC1131ANIX033132ORM14133ANIM15134OUTM14135LDM14136ANDX043137ORM15138ANIM2139OUTM15140LDM9141ANDX047142ANDX033143ANIC1144ORM16145ANIM17146OUTM16147LDM16148ANDX043149ORM17150ANIM22151OUTM17152LDM9153ANDX047154ANDX033155ANIC1156ORM18157ANIM19158OUTM18159LDM18160ANDX032161

46、ORM19162ANIM22163OUTM19164LDM9165ANDX047166ANDX033167ANIC1168ORM20169ANIM21170OUTM20171LDM20172ANDC2173ORM21174ANIM22175OUTM21176LDM17177ANDM19178ANDM21179ORM22180ANIM0181ANIM1182ANIM23183OUTM22184LDM22185ANDC3186ORM23187ANIM0188OUTM23189LDM1190OUTY000191LDM20192OUTY002193LDM5194OUTY004195LDM12196OR

47、M18197OUTY005198LDM3199ORM10200OUTY007201LDM7202ORM14203ORM16204OUTY010205LDM4206ORM8207OUTY012208LDM2209ORM6210OUTY013211LDM7212MPS213ANDX034214SETM100215MRD216ANDX035217SETM101218MRD219ANDX036220ANDX003221SETM102222MRD223ANDX037224ANDX004225SETM103226MPP227ANDX040228ANDX005229SETM104230LDM100231OUTTOK