電鍍行車課程設(shè)計

1、電鍍車間專用行車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計一、設(shè)計說明書1.1 設(shè)計目的通過這次課程設(shè)計我鞏固了書本上的理論知識，也對大學里學的知識有了一個很好的總結(jié)和概括，特別是在低壓電氣，自動控制方面的理論知識有了個很好整理和應(yīng)用。同時要把這些大學學的理論應(yīng)用今后的工作中去又是一個漫長的過程，通過這次課程設(shè)計也希望能為今后的學習和工作打下良好的基礎(chǔ)，另外也希望自己的探索研究能力，查找和收集資料的能力得到相應(yīng)的鍛煉和提高。1.2 設(shè)計任務(wù)1.設(shè)計出繼電接觸控制或PLC電氣原理圖、選擇電器元件、編制元件目錄表。2.在上述控制原理圖的基礎(chǔ)上，設(shè)計出PLC控制的梯形圖和PLC I/O口接線圖，選擇合適的PLC控制器。3.繪

2、制總接線圖、電器元件板布置圖與安裝接線圖、控制面板布置圖與接線圖。4.編制設(shè)計使用說明書、設(shè)計小結(jié)、列出設(shè)計參考資料目錄。1.3 設(shè)計內(nèi)容與要求 系統(tǒng)設(shè)計要求a) 電鍍生產(chǎn)線的工藝要求本課題研究的電鍍生產(chǎn)線屬于小型生產(chǎn)企業(yè)的電鍍生產(chǎn)線。電鍍小型專業(yè)行車，其運動形式主要有三種：即大車拖動的行車前后運動和提升機構(gòu)的重物的升降運動以及小車在鍍槽方向上的左右運動。電鍍專用行車設(shè)備是采用遠距離控制，起吊重量是500kg以下（含電鍍裝具和電鍍件），生產(chǎn)效率高，勞動強度低的專用自動化起吊設(shè)備。電鍍專用行車的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-1所示。圖1-1 電鍍專用行車示意圖電鍍專用行車在生產(chǎn)線上的工作順序是：操作人員在操

3、作區(qū)域?qū)⒋庸さ牧慵b入吊籃，并發(fā)出開車指令，專用行車的小車便自動提升吊籃至吊梁頂部，大車同時自動前行。前行至電鍍生產(chǎn)現(xiàn)場時大車停止運行，小車牽引吊籃以及生產(chǎn)工件自動逐段前行，按工藝設(shè)定的要求在各鍍槽前停車，吊籃自動下降至電鍍槽內(nèi)，停留一定的時間（在各槽停留的時間預(yù)先按工藝要求設(shè)定）后自動提升吊籃，如此完成電鍍工藝規(guī)定的每一道工序，直至生產(chǎn)線的終端，大車自動后行返回操作區(qū)域，小車自動右行自動返回原位，卸下吊籃內(nèi)處理好的零件，重新裝料待出發(fā)指令后進入下一次加工循環(huán)。在電鍍生產(chǎn)工藝中，不同的零件對鍍層的要求不同，而且還要滿足批量生產(chǎn)的需求。因此，電氣控制系統(tǒng)針對不同的工藝流程（如鍍鋅、鍍鉻、鍍鎳等

4、），硬件應(yīng)具有預(yù)選功能，控制程序應(yīng)具有參數(shù)可修正功能。電鍍專用行車與通用的小型行車結(jié)構(gòu)類似，跨度較小，但要求定位準確，以便吊籃能準確進入電鍍槽內(nèi)，所以設(shè)計中在工序的各個動作中的轉(zhuǎn)化時利用傳感器的傳感信號作為動作轉(zhuǎn)化的開關(guān)。工作時大車的移動（前/后）與吊籃的上/下運動、小車移動（左/右）,除了應(yīng)該具有自動控制功能以外，還要能夠執(zhí)行人工手動控制。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)備的造價較高，生產(chǎn)的時候設(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，降低危險系數(shù)，所以無論是自動運行時還是手動運行時，系統(tǒng)都必須有相應(yīng)的保護措施，各個動作之間要有聯(lián)鎖

5、、自鎖。故障出現(xiàn)時要能夠及時的報警，生產(chǎn)線無條件的停止運行，故障消除后，才可以繼續(xù)恢復運行。行車電氣系統(tǒng)的框圖如圖1-2所示。圖1-2 電鍍專用行車電氣系統(tǒng)控制框圖b) 拖動系統(tǒng)專用行車的小車、大車及升降運動均采用三軸交流電動機（JY2-12-4型號0.8kw、1.99A、1410r/min、380V）分散拖動，并采用一級機械減速。c) 系統(tǒng)設(shè)計要求1.控制裝置具有程序預(yù)選功能（由工藝編定需要停留工位）一旦程序選定，除上、下裝卸零件，整個電鍍工藝應(yīng)能自動進行?？蓪崿F(xiàn)自動循環(huán)、單周期運行、前進操作、手動操作四種方式。2.前/后運動，升/降運動要求準確停位，各運動之間應(yīng)有必要的聯(lián)鎖作用。3.采用遠

6、距離控制，整機電源及各動作要有相應(yīng)指示。4.行車運行采用行程開關(guān)控制，并要求有過極限位置保護。主電路應(yīng)有短路和過載保護5.行車升降，進退采用能耗制動，升降電動機制動時間為2S，進退運動電動機制動時間為1S，1#5#槽位的停留時間依次為10S、12S、14S、16S、18S，原位裝卸時間為10S。 系統(tǒng)總體設(shè)計方案a) 主電路的設(shè)計系統(tǒng)主電路設(shè)計見附錄所示，控制系統(tǒng)采用3臺三相交流異步電動機（型號JYZ-12-4，P=0.8kw，I=2A,n=1410r/min，V=380V），M1用于驅(qū)動行車的前進后退，M2用于控制上升下降， M3用于點動調(diào)整行車左右位置，并由接觸器 KM1 KM2 KM3

7、KM4 KM5 KM6分別控制其正反轉(zhuǎn)。隔離開關(guān) QS作為電源控制, 由熔斷器FU1實現(xiàn)短路保護，由熱繼電器FR1、FR2、FR3實現(xiàn)過載保護。取U、W兩相電流，經(jīng)整流濾波后產(chǎn)生36V直流電，為能耗制動提供直流電源。b)交流控制電路的設(shè)計控制電路設(shè)有電源指示HL0，以標識工作電路電源的工作情況。在PLC的控制回路中設(shè)計了隔離變壓器TC用以防止電源的干擾隔離變壓器TC的選用，一般根據(jù)PLC的耗電量來配置，本系統(tǒng)的自動控制方案采用的是三菱F160MR型的可編程控制器，其耗電量40VA，其輸入端電源有100110V，200220V兩種，考慮到盡量和外接的用電器的電源兼容，選用220V的電源端口進行電

8、源的輸入。故可以考慮采用標準型，變比1：1、220V的隔離變壓器。起吊電機（M1）、橫行電機（M2）、走行電機（M3）分別設(shè)有運行指示燈，HL1/ HL2（上行/下行），HL3/ HL4（左行/右行），HL5/ HL6（前行/后行），均由KM1、KM2、KM3的輔助觸點點亮。程序功能預(yù)選（小車停止電鍍槽位置）指示燈分別由5個扭子開關(guān)SB3 SB7進行選通控制，實現(xiàn)小車按工藝要求在進行不同方案的電鍍操作。交流控制電路設(shè)計如圖1-3所示。1-3 電鍍車間專用行車控制系統(tǒng)交流控制電路1.4 設(shè)計計算說明與元器件選擇計算及參考 動力設(shè)備的設(shè)計和選擇電鍍車間專用行車的特點是跨度小，定位準確，并且要滿足批

9、量生產(chǎn)的需求。根據(jù)實際生產(chǎn)情況的使用要求，額定起升重量為500kg(含電鍍裝具和電鍍件)，為保證工件平穩(wěn)的啟動以及起升后運動的穩(wěn)定，從安全性以及工藝需求分析，起升的速度設(shè)定為，橫行速度設(shè)定為，走行的速度設(shè)定為，橫行小車的全重設(shè)為200kg，橋重5t，橫行的阻力系數(shù)設(shè)為，走行的阻力系數(shù)為，機械的傳動效率設(shè)為0.75。設(shè)安全系數(shù)為1.5，則啟動重量按照1.5500750kg0.75t；設(shè)P1 、P2 、P3分別為各個機構(gòu)工作時所需的功率；設(shè)G為各個機構(gòu)的重量之合；故由機械設(shè)計公式可得計算式如（1-1）、（1-2）、（1-3）所示。起升機構(gòu)： （1-1）橫行機構(gòu)：（1-2）走行機構(gòu)： （1-3）1.

10、4.2 主要參數(shù)計算及元器件選擇a) 自動開關(guān)QF脫扣電流的選定該自動開關(guān)設(shè)計為供電系統(tǒng)的電源開關(guān)，在主回路中的控制對象為交流電動機（電感性負載）。自動開關(guān)過電流脫扣值的整定，針對電動機負載而言，可按電機額定電流的1.7倍選定。本系統(tǒng)一共有四臺電動機，三臺額定功率0.8kw，一臺額定功率0.016kw，故0.8kw的電機啟動電流較大，容量較大，故其自動開關(guān)QF脫扣值按此電機計算如下。0.8kw電機的額定電流INE1.99 A （1-4） 故應(yīng)選用IQF 4A的自動開關(guān)。我們選擇開啟式負荷開關(guān)，開關(guān)型號為HK24/3，級數(shù)3，額定電流4A。b)保護電機用熔斷器FU的選擇熔斷器主要是用于電機的熱保

11、護，控制電動機的電流，以防電流過大燒壞電動機引起危險，當電機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)計電動機采用的是單臺電機輕載啟動，熔斷器電流計算的方法如式（1-5）所示。 （1-5）IQF 熔體額定電流；IS 電機的啟動電流。對于JY2-12-4型號電機，其額定電流IN 1.99 A，啟動電流IS6.51.9912.93A，熔體額定電流IFU如式（1-6）所示。 （1-6）故選擇熔斷器類型為：RC1A10，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流計算如式（1-7）得。 （1-7）故干路熔斷器的類型為：RC1A15，熔絲額定電

12、流15A。c) 接觸器的選擇對于JY2-12-4型號的電機，額定的功率PMN 0.81kw，三相電源的相電壓UMN 380V，功率因數(shù) ，電機效率h75%，則控制回路的接觸器的選擇可以按下式（1-8）計算選擇。 （1-8）查閱手冊可以確定接觸器選用CJ105/3380V型號。d) 熱繼電器的選擇熱繼電器主要用于電動機的過載、斷相及三相不平衡的保護及電動設(shè)備的發(fā)熱狀態(tài)控制。由于支路總電流10A，故可選用JR2010/31型熱繼電器，額定電壓10A，帶斷相保護。e) 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定位?？紤]生產(chǎn)實際情況，初步選

13、擇LX19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，將機械信號轉(zhuǎn)換成電信號，作為控制運動機構(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)成防護式。在外殼上配有各種方式的機械部件，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25120 ，適用于電鍍車間的高溫環(huán)境。最終選擇行程開關(guān)型號LX19111（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。f) 接近開關(guān)的選擇接近開關(guān)主要用于控制大車的前后運動的限位和電鍍小車電鍍左右動作

14、的限位，同樣要求定位準確，耐使用性、耐高溫性好。根據(jù)生產(chǎn)的實際情況，初步選定LXJ16系列的接近開關(guān)。LXJ16系列的接近開關(guān)適用于交流50Hz或60Hz，額定工作電壓100250V的線路中，作為自動線定位或檢測信號的使用，當運動的金屬體靠近接近開關(guān)并達到動作的距離之內(nèi)的時候，接近開關(guān)無接觸、無壓力發(fā)出檢測信號，供驅(qū)動小容量的接觸器或中間繼電器以及控制程序開關(guān)使用，該系列的開關(guān)調(diào)整方便，具有防振、防潮性，外殼采用增強性尼龍材料，安全可靠。根據(jù)需要最終選擇LXJ64/8型號的接近開關(guān)，其工作環(huán)境5120，其主要參數(shù)如表1-1所示。表1-1 LXJ64/8型接近開關(guān)主要技術(shù)參數(shù)型號動作距離/mm復

15、位行程差/mm額定電壓/V輸出能力復位精度/mm開關(guān)電壓/vACDC長期m/A瞬時AC DCLXJ64/841mm11502501030302001A t200.1594.5g) 故障報警器選擇電鍍行車生產(chǎn)線雖然經(jīng)過嚴密的檢測和設(shè)計，也難免出現(xiàn)意想不到的故障，發(fā)生故障時需要及時地報警，以提醒操作人員故障的發(fā)生。由于電鍍車間生產(chǎn)環(huán)境復雜，機械運動部件的聲音嘈雜，又是采用遠距離自動操作，所以報警裝置要有足夠的功率以達到警鈴的目的?？紤]以上因素，選用BJ2型報警器，這是一種高響亮度報警器，接上電源即可發(fā)出聲級大于120dB的報警聲。其主要參數(shù)如表1-2所示。表1-2 BJ2型報警器主要技術(shù)參數(shù)參數(shù)額

16、定電壓（V）工作電壓（V）電流（mA）聲壓電平（1m處）工作頻率（Hz）質(zhì)量（g）BJ212615120dB8003500125h) 旋轉(zhuǎn)開關(guān)的選擇旋轉(zhuǎn)開關(guān)主要用于操作程序中手動、自動兩種操作方式的選，通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)每次只選擇一種狀態(tài)，就能夠達到手動、自動兩種方式每次運行時只能選擇其一，而不會同時選通，以造成誤操作。選擇開關(guān)選型為：KX03，額定電壓DC350V，額定電流0.05A，接觸電阻0.01，絕緣電阻1000M，耐壓AC1050V，壽命10000次。i) 功能預(yù)選開關(guān)選擇功能預(yù)選開關(guān)主要用于預(yù)選通行程開關(guān)，以實現(xiàn)選通電鍍小車停車的槽位的功能。此開關(guān)如果不接通則行程開關(guān)處于無效狀態(tài)，小車通

17、過行程開關(guān)時不會產(chǎn)生輸入信號。如果選通開關(guān)接通，應(yīng)有響應(yīng)的指示燈點亮以于指示。為了不增加硬件（PLC）的輸出端口的使用，簡化控制程序，采用本身帶有指示裝置的開關(guān)。同時此開關(guān)也可以應(yīng)用于PLC的RUN/OFF開關(guān)。查閱相關(guān)手冊，KCD系列帶燈船形開關(guān)可以滿足這種技術(shù)需要，其主要技術(shù)參數(shù)為：額定電壓DC200V，額定電流KCD1型15A，KCD2型15A，KCD3型3A，KCD4型6A，KCD5型15A，KCD6型20A。按照前面的計算支路最大電流15A，選擇KCD1型的開關(guān)。其電路圖如圖1-4所示。j) 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

18、，在這里選用KAD4102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500100M，工作壓力16N，壽命50000次。k) 電渦流傳感器的選擇電渦流傳感器是安裝在電機的轉(zhuǎn)軸上對電機的轉(zhuǎn)動情況做實時監(jiān)控的裝置，使用它的主要目的是將電動機是否運行的狀態(tài)送入PLC中對其信號進行處理，以到達電機故障時候能及時報警的目的。根據(jù)電動機的型號以及特性以及轉(zhuǎn)速的分析，我們選擇CZF1型號的電渦流傳感器。轉(zhuǎn)速檢測的原理如下：在被測軸上固定一個凸塊，靠近軸的表面安裝上電渦流傳感器，電渦流的探頭感受到軸表面位置的變化，傳感器激勵線圈的電感隨之改變。振蕩

19、器的頻率變化一次，通過檢波器轉(zhuǎn)換成電壓的變化從而得到與轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號，來自傳感器的脈沖經(jīng)過整形后就可以變成一組開關(guān)的通斷信號，從而送入PLC來表征電動機的轉(zhuǎn)動情況。電渦流式傳感器的工作原理如圖1-5所示。1.5 控制電路設(shè)計PLC電路的設(shè)計是電鍍車間行車控制系統(tǒng)的核心部分，由硬件電路和軟件電路一起實現(xiàn)自動和手動的控制程序，對這部分電路的設(shè)計分成硬件電路和軟件電路兩部分。 PLC硬件電路的設(shè)計根據(jù)以上硬件選型的設(shè)計要求，選用三菱FX2N-64MC型PLC，輸入輸出各32點。如圖1-7，將20個輸入信號、17個輸出信號按各自的功能類型分好。下料點指示燈設(shè)為HL1，下料點聲音指示設(shè)為HL2，一

20、槽位指示燈設(shè)為HL3，二槽位指示燈設(shè)為HL4，三槽位指示燈設(shè)為HL5，四槽位指示燈設(shè)為HL6，五槽位指示燈設(shè)為HL7，原點指示燈設(shè)為HL8，運行指示燈設(shè)為HL9。電機前進線圈設(shè)為KM1，電機后退線圈設(shè)為KM2，電機上行線圈設(shè)為KM3，電機下行線圈設(shè)為KM4，電機左調(diào)整線圈設(shè)為KM5，電機右調(diào)整線圈設(shè)為KM6，電機上下行后抱閘制動線圈設(shè)為KM7，電機左右平移能耗制動線圈設(shè)為KM8。啟動按鈕設(shè)為SB1，前限指示接近開關(guān)設(shè)為SQ1，原點行程開關(guān)設(shè)為SQ2，下料點指示行程開關(guān)設(shè)為SQ3，后限保護接近開關(guān)設(shè)為SQ4，停止按鈕設(shè)為SB2，一槽選擇開關(guān)設(shè)為SA1，一槽接近開關(guān)設(shè)為SQ5，一槽上限開關(guān)設(shè)為SQ

21、6，一槽下限開關(guān)設(shè)為SQ7，二槽選擇開關(guān)設(shè)為SA2，二槽接近開關(guān)設(shè)為SQ8，二槽上限開關(guān)設(shè)為SQ9，二槽下限開關(guān)設(shè)為SQ10，三槽選擇開關(guān)設(shè)為SA3，三槽接近開關(guān)設(shè)為SQ11，三槽上限開關(guān)設(shè)為SQ12，槽下限開關(guān)設(shè)為SQ13，左右調(diào)整點動按鈕設(shè)為SB3，上下調(diào)整點動按鈕設(shè)為SB4。各輸出端的負載一側(cè)并聯(lián)接入220V交流電。繪制PLC接線圖如附錄所示。將外接元件與PLC的I/O點一一對應(yīng)，編排地址。表1-3是外部信號與PLC的I/O接點地址編號對照表。表1-3 外部信號與PLC的I/O接點地址編號對照表輸入信號名 稱功 能I/O編號SB1啟動按鈕X000SQ1前限指示接近開關(guān)X001SQ2原點行

22、程開關(guān)X002SQ3下料點指示行程開關(guān)X003SQ4后限保護接近開關(guān)X004SB2停止按鈕X005SA1一槽選擇開關(guān)X006SQ5一槽接近開關(guān)X007SQ6一槽上限開關(guān)X010SQ7一槽下限開關(guān)X011SA2二槽選擇開關(guān)X012SQ8二槽接近開關(guān)X013SQ9二槽上限開關(guān)X014SQ10二槽下限開關(guān)X015SA3三槽選擇開關(guān)X016SQ11三槽接近開關(guān)X017SQ12三槽上限開關(guān)X020SQ13槽下限開關(guān)X021SB3左右調(diào)整點動按鈕X032SB4上下調(diào)整點動按鈕X033輸出信號名稱功能I/O編號HL8原點指示燈Y000HL9運行指示燈 Y001KM1電機前進線圈Y002KM2電機后退線圈Y0

23、03KM3電機上行線圈Y004KM4電機下行線圈Y005HL1下料點指示燈Y006HL2下料點聲指示Y007HL3一槽位指示燈Y010HL4二槽位指示燈Y011HL5三槽位指示燈Y012HL6四槽位指示燈Y013HL7五槽位指示燈Y014KM5電機左調(diào)整Y015KM6電機右調(diào)整Y016KM7電機上下行后抱閘制動Y017KM8電機左右平移能耗制動Y020 PLC控制系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計PLC系統(tǒng)的軟件程序主要應(yīng)該能夠完成三個方面的功能：自動程序的運行、停止；手動程序；系統(tǒng)的故障報警。a) 自動程序分析說明1. 行車過程分析大車原始狀態(tài)為行車道末端，吊籃下放，小車的原始狀態(tài)在大車的左端。當操作工放好

24、待加工工件，按下開關(guān)，吊籃上升，大車前行。到達鍍槽所在位置，停留幾秒中，小車啟動，在各槽前停留預(yù)定的時間。吊槽下降，電鍍完畢后，吊槽上升，繼續(xù)前進，重復上一步操作，經(jīng)過5個槽后，小車停止右行，大車回行。返回后端后，小車右行，吊籃下放，整個工藝結(jié)束。2. 控制系統(tǒng)方案及方案軟件設(shè)計從控制系統(tǒng)功能考慮。為了便于控制系統(tǒng)的調(diào)試和維護，本設(shè)計加有手動功能和顯示功能。當自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動位置時，可進行相應(yīng)的手動操作，同時“手動”狀態(tài)指示燈亮。當?shù)趸@處于原點狀態(tài)時，將手動/自動開關(guān)轉(zhuǎn)換到“自動”位置時，“自動”狀態(tài)指示燈亮，進入自動控制狀態(tài)，手動按鈕無效。方案的軟件設(shè)計的詳細思路如下：大車在原位，

25、吊籃在下端，將自動/手動打到“自動”，預(yù)選入需要使用的行程開關(guān)，當自檢信號通過后，點動自啟動開關(guān)，程序自動運行。此時，定時器啟動，達到吊籃上升的規(guī)定時間25s。從安全的角度考慮，工件完成上升動作后應(yīng)該有短暫的停留時間以消除慣性作用，設(shè)暫停時間3s。3s后，啟動大車前進電機，。觸及到前限位開關(guān)，延時3s后，小車左行電機啟動。觸及槽1前的定位開關(guān)，同時有效行程開關(guān)信號接通，同時小車停止。延時3s后，吊籃下降電機啟動，同樣定時25s的下降時間后，吊籃停止下降。設(shè)電鍍時間為10s，則定時器定時10s后，吊籃上升，同樣上升25s后停止上升，經(jīng)過3s延時后，小車繼續(xù)左行。如果左行同樣壓觸到行車開關(guān)時，在預(yù)

26、選通的行程開關(guān)處繼續(xù)重復剛才的電鍍工藝操作；如果電鍍小車經(jīng)過了所有的行程開關(guān)后碰到左限位的接近開關(guān)后，小車停止左行，延時3s后，大車回行。觸及后限位開關(guān)時，大車停車3s，然后小車右行。小車右行觸及右限位開關(guān)時，小車停車3s，吊籃下降，下降25s后停止。整個自動生產(chǎn)過程停止，點動開始按鈕，可重復同樣的操作進入下一個電鍍環(huán)節(jié)。b) 手動程序的分析說明在自動工作或是工件在原位時，若將自動/手動開關(guān)打到“手動”檔，則X512 ON，輸出端子均復位，自動工作停止。這時按動相應(yīng)的手動開關(guān)，可以實現(xiàn)手動上升、下降、左移、右移、前移、后移的動作。利用手動操作使機械回到原點后，將手動/自動開關(guān)打到“自動”位置，

27、即可再進入自動工作環(huán)節(jié)。并且在手動運行時，在軟件中設(shè)計了電機六個狀態(tài)(上下、左右、前后)的互鎖，一次只能完成一個動作，從而保證了操作工序的安全性。c) 自檢程序及報警程序分析說明對于本系統(tǒng)，我們考慮的故障狀態(tài)主要包括兩個內(nèi)容：即行程開關(guān)的故障和電機的故障。行程開關(guān)是控制電鍍工藝順利進行的關(guān)鍵元器件，由于行程開關(guān)是無源機械開關(guān)，當設(shè)備組裝完畢后長期的反復性的壓動可能會造成開關(guān)的失效，即電鍍小車壓動開關(guān)時不會有有用信號輸入PLC。而程序要求具有預(yù)選功能，即只檢測已經(jīng)選通的行程開關(guān)，不選通的開關(guān)可以不用檢測，報警裝置只對選通開關(guān)的故障進行報警，所以程序在每次啟動之前可以用檢測程序?qū)x通的行程開關(guān)進行

28、檢測，如果選通的行程開關(guān)故障則程序會自動報警，自動程序?qū)o法啟動。相反，如果自檢通過，則自檢信號燈點亮，可以進行自動程序的操作。而手動程序完全是人工操作，不需要行程開關(guān)輸入傳感信號，所以進行手動操作時可以不用進行行程開關(guān)的自檢。對于電動機的故障檢測，由于驅(qū)動程序在PLC內(nèi)部，只要程序無誤，驅(qū)動繼電器的狀態(tài)不會錯誤，然而電動機卻會因為一些意想不到的情況不按照繼電器的輸出運行。譬如說正轉(zhuǎn)繼電器動作，而電機的轉(zhuǎn)軸由于機械故障卡死不動，這時控制程序需要立即報警，對電機進行停機檢修。此外，報警裝置還可以起到對手動程序的實時監(jiān)控。為了達到完全手動操作的目的，手動程序的開關(guān)將設(shè)置為不具有自保的特性。即，壓動

29、開關(guān)時電機啟動運行，松手時電機立即停止運行。此套報警裝置應(yīng)該達到這樣的目的：當操作員疏忽大意，電機已經(jīng)運行到極限位置而停轉(zhuǎn)（比如當起吊電機已經(jīng)將吊籃提升至頂端吊索放完，而操作人員卻沒有意識到）時要能夠及時的報警，提醒操作人員操作有誤。d) 控制系統(tǒng)動作流程框圖為實現(xiàn)設(shè)計要求，擬用三臺電動機分別控制行車前進后退到達不同的電鍍槽位，上行下行實現(xiàn)電鍍過程，以及必要時做左右調(diào)整。通過選擇不同的旋動開關(guān)實現(xiàn)功能選擇，以使行車在不同的槽位停止完成電鍍的動作。圖1-6為實現(xiàn)這些動作的流程框圖，也是程序運行的主要流程。開始原 點選擇不同槽位不同的槽位的電鍍動作下料點原點指示啟動下料聲光提示電鍍槽位指示e) 系

30、統(tǒng)控制流程圖通過調(diào)用子程序這種方法，可以實現(xiàn)選擇不同的開關(guān)完成不同的動作。給這種程序設(shè)計思想具有較強的功能拓展性，可根據(jù)不同的要求對子程序賦予不同的值，實現(xiàn)程序預(yù)選功能。圖1-7為子程序調(diào)用流程框圖。行車前進調(diào)用條件滿足選擇槽的子程序子程序返回下一個條件滿足行車前進1.6 設(shè)計工藝圖1.7 元器件列表如表1-4所示為系統(tǒng)設(shè)計所用到的元器件目錄表。表1-4 元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FX2N-64MC繼電器輸出型 2KA1中間繼電器1H52P線圈電壓220V AC 3HL0HL17指示燈18AD1622GLED顯示220V AC 4KM1KM6交流接觸器

31、9CJ105/3380V線圈電壓380V AC 5XT1XT2旋轉(zhuǎn)開關(guān)1KX03手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān) 6SB1，SB2啟動、停止開關(guān)2LAY37D2黑色 7SB3SB7帶燈船形開關(guān)5KCD1紅色，單向?qū)?8XL1XL5行程開關(guān)5LX19111（B）機械式接觸型開關(guān) 9R，L，B，F(xiàn)接近開關(guān)4LXJ64/18工作電壓220V 10FU1FU3熔斷器4RC1A10支路插入式熔斷器6A 11FR1FR4熱繼電器4JR2010/31額定電流10A帶斷相保護 12QF自動開關(guān)1HK215/13開啟式負荷開關(guān) 13M1M3電動機3Y系列三相異步交流電機 5TC隔離變壓器1BK100變比1：1 220V A

32、C1.8 參考文獻1 趙明.工廠電氣控制. 北京:機械工業(yè)出版社2 方承遠.工廠電氣控制技術(shù). 北京:機械工業(yè)出版社3 李仁.電氣控制. 北京:機械工業(yè)出版社4 張鳳珊.電氣控制及可編程控制器. 北京:中國輕工業(yè)出版社5 熊葵容.電器邏輯控制技術(shù).科學出版社6 王衛(wèi)兵.可編程序控制器原理與應(yīng)用. 北京:中國輕工業(yè)出版社7 王兆義.可編程控制器實用技術(shù). 北京:機械工業(yè)出版社8 李慕法.液壓傳動與氣壓傳動. 北京:機械工業(yè)出版社9 賀天樞.電氣圖形符號國家標準應(yīng)用指南. 北京:中國標準出版社10 賀天樞.國家標準電氣制圖應(yīng)用指南. 北京:中國標準出版社11 有關(guān)PC可編程時用手冊12 趙燕,阮詳

33、發(fā),王虹. 可編程控制器原理及應(yīng)用. 成都:西南交通大學出版社, 1997.213 常曉玲. 電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器. 北京:機械工業(yè)出版社, 2004.114 談嘉禎,王小群. 機械設(shè)計基礎(chǔ)大作業(yè)與課程設(shè)計, 北京:中國標準出版社, 1996.1215 成大先. 機械設(shè)計手冊(單行本,減速器.電機與電氣). 北京:化學工業(yè)出版社, 2004.116 張士炯. 電子設(shè)備常用器件手冊. 北京: 人民郵電出版社. 2001.61.9 設(shè)計小結(jié)經(jīng)過兩個星期的設(shè)計，電鍍車間專用行車電氣控制系統(tǒng)終于設(shè)計完成。電鍍行車的電氣設(shè)計主要的難處在于行車的運動他是個三維的運動，有左右，前后，升降運動，而在前后

34、，升降又要考慮到他的制動過程，電鍍的槽數(shù)不同他自動運行的次數(shù)也不同，同時在電鍍的行車運動到各個槽位和位置又要相應(yīng)的指示燈能顯示，各個燈的顯示能指示行車運動狀態(tài)，這幾個就是設(shè)計的難點，在設(shè)計中已經(jīng)有所體現(xiàn)。而在撰寫論文本身的時候可能在畫的低壓電氣的控制回路中的電路時還存在一些問題，對軟件的運用不熟悉，畫出來的圖還不是那么盡善盡美，這是今后在工作中應(yīng)該重點加強的。從整體的工藝和總體表現(xiàn)出的功能中，我們可以看出：采用PLC控制該生產(chǎn)線后，和以往系統(tǒng)相比有以下突出的特點：a) 抗干擾能力大為提高，控制精度準確，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；由于采用了子程序的設(shè)計方法，可以根據(jù)工藝要求可以迅速靈活的改變生產(chǎn)流程，系統(tǒng)

35、擴充方便。同時該系統(tǒng)維護簡單，使用方便，提高了生產(chǎn)效率，降低了工人勞動強度。b) 采用PLC控制，由于省去了原繼電器系統(tǒng)的大量的觸點，使得系統(tǒng)故障率降低，可靠性大大的提高，且由原繼電器控制產(chǎn)生的火花帶來的火災(zāi)隱患得到充分的控制，使產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)都上了一個臺階。c) PLC硬件系統(tǒng)接線簡單，軟件系統(tǒng)程序修改與擴展方便，并能模擬控制現(xiàn)場進行程序的調(diào)試，因此能很好地適應(yīng)現(xiàn)場生產(chǎn)工藝變化的要求。d) PLC操作簡單，控制精度高，主機故障率很低；一般只在外圍電路（輸入/輸出繼電器、執(zhí)行器、線路等）出現(xiàn)故障，因此，根據(jù)I/O顯示，可以準確地迅速查找、處理故障，系統(tǒng)維護量很少。e) 一套PLC系統(tǒng)僅幾千元，

36、并不比原繼電器系統(tǒng)昂貴，但施工安裝費、系統(tǒng)維護費。元件破損更換等費用大大降低，工人勞動強度也大大降低。這對于企業(yè)重新編制，精簡人員，提高經(jīng)濟效益也大有幫助。因此，廣泛地推廣使用可編程控制器，特別是對中小型電器控制系統(tǒng)進行改造，能取得明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益。通過這次課程設(shè)計把大學里學的知識有了一個很好的總結(jié)結(jié)和概括，特別是在低壓電氣，自動控制方面的理論知識有了個很好整理和應(yīng)用。而要把這些大學學的理論能在今后的工作中去應(yīng)用又是一個漫長的過程，回顧自動化這個專業(yè)的學習史在結(jié)合到本論文的設(shè)計。可以看出一個系統(tǒng)要實現(xiàn)自動化，必須要有控制器，執(zhí)行器，被控過程 ，和反饋裝置，而控制過程中的準確性是在行車中重點要

37、考慮的，在設(shè)計中就多次用到了行程開關(guān)。同時，由于本身的知識和能力有限，設(shè)計環(huán)節(jié)難免欠缺考慮，錯誤肯定是有的，這些地方的欠缺有待于本人能力的提高以及知識的積累和融合而有待于解決。二、使用說明書2.1 概述電鍍車間專用行車電氣控制系統(tǒng)是采用可編程控制器控制的電鍍自動化控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的繼電器控制的電鍍行車控制系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)不會出現(xiàn)因觸點頻繁的轉(zhuǎn)換帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定性以及觸點碰撞而產(chǎn)生火花從而造成安全隱患。此系統(tǒng)采用遠距離控制，控制臺遠離電鍍生產(chǎn)現(xiàn)場，有利于保證操作人員的操作安全。此套系統(tǒng)與通用小型行車結(jié)構(gòu)類似，但是跨度較小，定位準確，電鍍吊籃可以準確無誤的進入電鍍吊槽內(nèi)。本系統(tǒng)具有自動/手動兩種控

38、制方式，自動操作可以按照工序的要求自動完成電鍍大車前行，小車在指定的電鍍槽位置停車，按要求進行電鍍生產(chǎn)。電鍍工藝完畢后，自動返回工作臺。整個過程除裝卸工件需手工操作外，其余的整個環(huán)節(jié)都可自動完成。手動操作時，生產(chǎn)線所有的操作完全由手動完成，任何設(shè)備不會自動運行。本系統(tǒng)的電鍍工藝具有程序預(yù)選能，在自動程序開始之前可以按照生產(chǎn)工藝的要求對電鍍槽進行預(yù)選，即電鍍小車在所選擇的電鍍槽位置停車進行電鍍操作。在不選通的開關(guān)處，小車不會有任何動作。具有系統(tǒng)參數(shù)的修訂功能，通過修改軟件中的程序即可以修改程序的參數(shù)，比如電鍍時間，停車時間等；更換熔斷器，接觸器的型號，即可以適應(yīng)不同電路的要求。本系統(tǒng)具有自檢報警

39、功能，啟動自檢開關(guān)可以啟動自檢小車對定位電鍍槽用行程開關(guān)的故障進行報警。同時，報警裝置可以對電動機的運行情況進行實時監(jiān)控，一旦機電故障，立即報警停機，確保生產(chǎn)的安全性。同時報警裝置也可以對手動程序進行監(jiān)控，如果手動操作有誤的話，同樣會報警。2.2 工作原理a) 系統(tǒng)總體工作原理分析本系統(tǒng)采用FX2N-64MR型號可編程控制器對整個系統(tǒng)進行控制，其編程特別方便，不但支持通常的邏輯、算術(shù)、位等，還直接支持了程序、跳轉(zhuǎn)等指令?？刂品秶ㄗ詣舆\行程序，手動運行程序，自檢程序以及故障報警程序。通過編程器的按鍵將控制程序?qū)懭胫鳈C的RAM中去控制PLC內(nèi)部軟件繼電器線圈觸點的動作，內(nèi)部觸點的通斷，經(jīng)過邏輯

40、組合從而達到智能控制系統(tǒng)工作的目的。自動程序采用步進指令編程，使得自動生產(chǎn)的工作流程暢通無誤，效率較高。五個行開關(guān)是對電鍍槽的定位開關(guān)，小車運行到此位置時會壓動行程開關(guān)，產(chǎn)生控制信號，接近開關(guān)做限位開關(guān)用來控制大小車的行動。渦流傳感器用來實時監(jiān)控電動機的運轉(zhuǎn)情況，為故障報警做輸入信號。根據(jù)電鍍工藝要求,行車前進運動與升降運動為自動控制,其控制過程是:在原位狀態(tài)下,按下SB10,KM3 吸合,行車前進,當運行至需要停留的槽位,例如至1槽,由運動擋鐵壓下固定于道軌一側(cè)的行程開關(guān)SQ1,SQ1常開觸點接通使M2 停止運轉(zhuǎn),同時接通前制動回路,使M2 制動,行車準確停在1槽位。在行車停止在1槽位時,要

41、求接通KM6,使M3正轉(zhuǎn),吊籃下降,至下限保護開關(guān)SQ11動作,使KM6失電,M3失電,三相電磁鐵YA釋放,抱閘剎車,根據(jù)工藝要求不同,吊籃在每個電鍍槽停留的時間不同,由用戶根據(jù)工藝要求進行設(shè)定。為簡化設(shè)計過程,本設(shè)計暫定吊籃在第 1槽電鍍后停留的時間為10秒,在第2槽電鍍后停留的時間為12秒,在第3槽電鍍后停留的時間為14秒,在第 4槽電鍍后停留的時間為16秒,在第5槽電鍍后停留的時間為18秒。吊籃在電鍍后停留的時間結(jié)束,馬上接通KM3,行車再次前進,如此循環(huán),直至按工藝要求完成零件的電鍍過程,行車到達終點,壓下SQ8前進限位開關(guān),接通前進制動回路后,接通KM4 ,使行車自動回到原位。若工藝

42、要求2槽無需要電鍍加工,可扳動SA2,則行車會繼續(xù)前進,直接到3槽加工。在生產(chǎn)過程中由指示燈HL1 HL5 和HL12顯示行車的停留位置,由HL6 HL11顯示行車的運行狀態(tài),并由HL13顯示電源。b) 梯形圖工作原理分析電鍍生產(chǎn)線采用專用行車，行車架上裝有可升降的吊鉤，行車和吊鉤各由一臺電動機拖動，行車的進/ 退和吊鉤的升/降均由相應(yīng)的限位開關(guān)SQ 定位，流程如下：1. 按啟動按鈕SB1，X001 閉合，狀態(tài)S0 被置位，Y003得電，KM3 工作，吊鉤提起工件，開始上升，當碰到上限位開關(guān)SQ5 時停止，X007 接通，S0 復位，吊鉤停止上升，狀態(tài)S1被置位，M20 得電，Y001 工作，

43、KM1 工作，行車開始向下一道工序前行。2. 當行車前行至鍍槽限位開關(guān)SQ1 時，X005 動作，S1 復位，行車停止前行，狀態(tài)S2 被置位，Y004 得電，KM4 工作，吊鉤剛好在鍍槽的上方開始下降。3. 當?shù)蹉^下降至下限位開關(guān)SQ6 時，X006 動作，吊鉤下降停止，工件浸入鍍液槽中，并開始定時。4. 定時280 秒后，狀態(tài)S3 被置位，Y003 工作，KM3 工作，電鍍結(jié)束，吊鉤提起工件，開始上升，當碰到上限位開關(guān)SQ5 時停止，X007 接通，吊鉤停止上升，并在鍍槽上方停留28秒，讓鍍波滴回槽中。5. 當行車在鍍槽上方停留28 秒后，狀態(tài)S4 被置位，M20得電，Y001 工作，KM1

44、 工作，行車繼續(xù)向下一道工序前行，直到碰壓回收波槽限位開關(guān)SQ2 時，X004 動作，狀態(tài)S5 被置位，Y004 得電，KM4工作，行車停止前行，并且吊鉤剛好在回收波槽的上方開始下降。6. 當?shù)蹉^下降至下限位開關(guān)SQ6 時，X006動作，吊鉤下降停止，工件被放置回收波槽中，并開始定時。7. 定時30 秒后，狀態(tài)S6 被置位，Y003工作，KM3 工作，吊鉤又開始上升，當碰到上限位開關(guān)SQ5 時停止，X007 接通，吊鉤停止上升，并定時停留15 秒。8. 當15 秒定時到后，狀態(tài)S7 被置位，M20得電，Y001 工作，KM1 工作，行車繼續(xù)向下一道工序前行，直到碰壓清水槽限位開關(guān)SQ3 時，X

45、003 動作，行車停止前行，并且在清水槽上方停留15 秒。9. 定時15 秒后，狀態(tài)S8 被置位，Y004工作，KM4 工作，吊鉤開始下降，當?shù)蹉^下降至下限位開關(guān)SQ6 時，X006 動作，吊鉤下降停止，工件置于清水槽中，并開始定時清洗30 秒。10. 定時清洗30 秒后，狀態(tài)S9 被置位，Y003 得電，KM3 工作，吊鉤提起工件，開始上升，當碰到上限位開關(guān)SQ5 時停止，X007 接通，吊鉤停止上升，并定時停留15 秒。11. 定時15 秒后，狀態(tài)S10 被置位，M21得電，Y002 工作，KM2 工作，行車開始后退，當后退至原位限位開關(guān)SQ4 時，X002 動作，狀態(tài)S11 被置位，Y004 工作，KM4 工作，行車停止后退，吊鉤開始下降，當?shù)蹉^下降至下限位開關(guān)SQ6 時，X006 動作，吊鉤下降停止， 鍍好的工件被取