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电镀 行车 控制系统 设计 常州

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电镀行车控制系统设计（常州）,电镀,行车,控制系统,设计,常州

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常州工学院成人(继续)教育学院毕业设计（论文）指导记录（20 /20 学年 第 学期）专业 电气自动化 班级 G自动化50801 一、课题情况学生姓名课题名称 杨 路 路 电 镀 行 车二、指导记录内容与要求指导记录前期课题落实情况、学生对毕业设计的内容，要求及方法步骤是否了解、有否工作计划、指导时间与方式是否落实。日期中期毕业设计的进度情况、素材的来源与选择、设计过程中遇到那些困难与问题、是否有特殊情况。 日期后期按任务书要求学生完成毕业设计情况、毕业设计资料是否齐全、符合要求，对毕业设计内容审阅情况。 日期指导教师：郑晖晖 年 月 日指导教师应按时分阶段填写指导记录，学生全部完成毕业设计后，随毕业设计成绩评定表一起交电气工程系。常州工学院成人（继续）教育学院毕业设计（论文）任务书系：电气工程系 专业：工业电气自动化 班级：G自动化50801 学生姓名杨路路指导教师郑晖晖职称课题名称电镀行车课题工作内容1）在单周和连续工作方式下，当下述初始条件中的任何一个不具备时，应避免电镀行车启动运行：（2）在电镀产品零件的过程中，如遇到任何一步不能正常完成，应能使电镀行车立即自动停车。（3）在连续工作方式下，应能对电镀行车工作循环次数和一个循环完成时间进行累计，具备计数和计时功能。指标目标要求1）为了适应电镀行车控制系统的调试、检查和操作方便的需要，应使电镀行车控制系统具备手动、单周和连续三种工作方式。（2）应具有对上述三种工作方式的自由选择功能。（3）为了避免程序混乱，应能避免在同一时间内电镀行车按两种或两种以上的工作方式运行。进程安排2011年12月08日至12月15日 布置任务，选择课题，明确要求。2011年12月15日至12月22日 明确课题，学生完成毕业设计工作。2011年12月22日至12月29日 指导教师审核、阅卷评定成绩。2011年12月29日至01月03日 评阅（答辩）教师审核、阅卷、评定成绩。2011年01月03日至01月05日 学生答辩主要参与文献1可编程控制器技术. 齐蓉、肖维荣主编. 电子工业出版社.2PLC应用实例与程序解说. 张公源主编. 电子工业出版社.3电气控制与PLC技术应用. 刘晓春主编. 电子工业出版社.4PLC应用开发. 高钦和编著. 人民邮电出版社.地点无锡技师学院起止日期2011年12月5日至1月3日系主任： 指导教师：年 月 日 年 月 日说明：毕业设计（论文）任务书由指导教师根据课题的具体情况填写，经系部审核签字后生效。常州工学院（成人教育） 毕 业 设 计（论文）题 目 电镀行车 副标题 性 质： 毕业设计 毕业论文学生姓名 杨路路 年 级 2008级 教 学 点 无锡技师学院 专 业 工业电气自动化 指导教师 郑晖晖 评定成绩 优 良 中 及格 不及格电镀行车第 1 页 共 27 页1摘摘 要要制技术的应用情况，提出电镀行车生产线自动化结合其他行业自动控了基于 PLC 的电镀行车自动生产线的设计，并通过应用机械、可编程序控制器(PLC)等多项专门技术开发的自动生产系统。本文首先分析和制定了该生产线的整体设计思想和方案，确保了该生产线系统具备真正的自动化生产能力且结构简单。利用三菱 PLC FX2n 进行自动化电镀生产线控制，重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、PLC 控制 I/O 端口分配表以及整体程序流程图等，实现了电镀生产自动化，提高了生产效率，降低了劳动强度。在该生产线的控制系统中，采用了高可靠性，高稳定性，编程简单，易于使用，而且广泛应用于现代工业企业生产线过程控制中的控制器 PLC。详细分析了输送系统设备保护控制电动机原理图、程序框图、PLC 系统外部接线图。分层次详细阐述了整个高度自动化输送系统的目标及功能，使高度自动化输送系统的结构更加清晰，层次更加分明，具有非常强的实用性。关键词：关键词：自动电镀生产线；自动控制技术；可编程控制器（自动电镀生产线；自动控制技术；可编程控制器（PLCPLC）; ; 组态王组态王 电镀行车第 2 页 共 27 页2第第 1 1 章章 概概述述1.11.1 电镀行车控制系统的种类电镀行车控制系统的种类1 1. .1 1. .1 1 继继电电接接触触器器控控制制系系统统继电器问世以来，一直是电气控制的主流，目前国内仍有不少厂家应用继电接触器控制系统。其中输人单元为按钮开关等主令电器、逻辑单元是支配控制系统的“程序” ，它是由各种继电器的触点通过导线连接，并具有一定的逻辑功能的控制线路。输出单元包括各种阀门的控制线圈、各类接触器控制线圈及信号指示等执行元件。这种控制系统的特点是：价格便宜、性能价格比低。由于存在继电器抖动、打弧、吸合不良等现象，因此控制系统寿命短，可靠性差。因为它的自动控制功能是靠继电器的辅助触点动作来实现，而触点动作一次需要几十毫秒，所以控制速度慢；由于需要改变控制逻辑就要改变各触点间的连线，故技改难度大，同时体积大，耗能高。因此继电接触器控制方案，适用控制逻辑比较简单，所需继电器数量较少，程序固定的场合。1 1. .1 1. .2 2 单单片片机机控控制制系系统统 用单片机可以构成各种工业控制系统。有不少控制系统是利用通用PC单片机或通用计算机。大部分都可以用单片机系统或单片机加通用机系统来代替计算机系统，特别是较大型的工业测控系统。单片机的控制逻辑由软件组成，同时软件的编写和修改方便，设计安装接线工作量相对较少，设计周期较短，其适应性较强。但其缺点是对工作环境条件要求较高，抗干扰能力不强，它适应于工作环境条件比较好的各种控制领域，如机械、冶金、纺织、国防、民用等。除通用外设（如打印机、硬盘、磁盘等）外，还有许多外部通信、采集、多路分配管理、驱动控制等接口，而这些外设与接口完全由主机进行管理，必然造成主机负担过重，因而出现了新的控制手段，即可编程序控制器。1 1. .1 1. .3 3 可可编编程程序序控控制制器器控控制制系系统统一、可编程序控制器的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强；（2）适应性强，应用灵活；（3）编程方便，易于使用；（4）功能强，扩展能力强； （5）PLC控制系统设计、安装、调试方便；电镀行车第 3 页 共 27 页3（6）维修方便，维修工作量少；（7）PLC体积小，重量轻，易于实现机电一体化。二、可编程序控制器的应用领域随着微电子技术的快速发展， PLC的制造成本不断下降，而功能却大大加强。目前，在先进工业国家中 PLC已成为工业控制的标准设备，应用的领域已覆盖了所有的工业企业。概括起来主要应用在以下几个方面：（1） 顺序控制；（2）运动控制；（3）闭环过程控制；（4）数据处理；（5）通信和联网。1.21.2 电镀行车控制系统的发展与现状电镀行车控制系统的发展与现状在工业控制的各个领域里，小到一个简单的机电一体化设备、大到整个生产线，以及大型的工程领域里，都存在 PLC控制系统的技术存在。 PLC已不在是局限在逻辑上，应该理解成过程控制器，如西门子全集成自动化TIA的概念。在整个自动化领域， PLC和传动是组成自动控制的两个非常重要的部分。在主流PLC往大型化、集成化、多功能化、网络化发展的同时，还有很多分支在并列发展。我们还有很多单体化、一体化的设备，现在越来越微型化离散的控制也在同步进行。比如 三菱FX2N-128MR功能强大， 1000多块一个，原来是不能想象的。为满足自动控制领域各层面的不同要求，微型机、小型机的发展势头也很猛。现在，PLC不仅能进行逻辑控制，在模拟量的闭环控制、数字量的智能控制、数据采集、监控、通信联网及集散控制方面都得到广泛的应用。如今大、中型、甚至小型PLC都配有A/D、D/A转换及算术运算功能，有的还具有 PID功能。这些功能使 PLC应用于模拟量的闭环控制、运动控制、速度控制等具有了硬件基础；PLC具有输出和接收高速脉冲的功能，配合相应的传感器及伺服装置，PLC可以实现数字量的智能控制；PLC配合可编程终端设备（如触摸屏），可以实时显示采集到的现场数据及分析结果，为分析、研究系统提供依据；利用 PLC的自检信号可实现系统监控； PLC具有较强的通信功能，可与计算机或其他智能装置进行通信和联网，从而能方便地实现集散控制。功能完备的 PLC不仅能满足控制的要求，还能满足现代化大生产管理的需要。电镀行车第 4 页 共 27 页4总之为了进一步扩大 PLC在工业自动化领域的应用范围，适应大、中、小型企业扩印不同需要， PLC产品大致向以下几方面发展：（1）向小型化方向发展；（2）向高速度、大容量和智能化方向发展；（3）PLC编程工具与编程语言的多样化、高级化、标准化；（4） 向网络化方向发展；（5）发展容错技术和故障诊断。电镀行车第 5 页 共 27 页5第第 2 2 章章 电镀行车控制系统的总体方案电镀行车控制系统的总体方案2.12.1 电镀行车概述电镀行车概述2 2. .1 1. .1 1 电电镀镀行行车车的的用用途途本电镀行车是某企业电镀车间为了提高工作效率，促进生产自动化和减轻劳动强度而制造的一台起吊设备。该设备采用远距离控制，起吊物品是有待进行电镀或表面处理的各种产品零件。另外，本电镀行车拥有 手动、单周和连续 3种工作方式 ，用户可根据实际需要选择其中工作方式进行电镀产品零件，这样就大大增加了对电镀行车操作的灵活性。2 2. .1 1. .2 2 电电镀镀行行车车的的基基本本组组成成结结构构本电镀行车机械部分由传送带 A、传送带 B、行车和电镀槽等 4部分组成，而行车又由大车、小车和吊钩等部分组成，如图 2.1所示。传送带 A、传送带 B、大车、小车和吊钩分别由电动机 M1M5拖动。其中，大车、小车和吊钩在电动机的拖动下可分别作前后、左右、上下运动，行车的起吊重量在 500kg以下，起吊物品是待进行电镀和表面处理的各种产品零件。用来进行电镀和表面处理的容器是15号槽，每个槽内从左到右都有5个位置依次称为 1号位、2号位5号位，每个位置都可以放置一个吊篮，因此，每个槽内共可以放置 5个吊蓝。 15号槽内依次装有酸液、清水、锌液、铬液、镍镉液，可分别用来对产品零件进行除锈、清洗、镀锌、镀铬和镀镍镉等处理（但在同一时间内，只需对产品零件进行镀锌或镀铬或图2.1 电镀车间平面示意图12345123451234512345123451 2 3 4 5AB 1234512345 .电镀行车第 6 页 共 27 页6镀镍镉处理） 。完成对产品零件的除锈、清洗、镀锌、镀铬和镀镍镉处理所需的时间分别为5分钟、2分钟、10分钟、15分钟、20分钟。2 2. .1 1. .3 3 电电镀镀行行车车的的主主要要技技术术参参数数根据工厂生产实际情况可得：（1）电镀行车传送带 A和传送带 B最大载重为Mmax=2500kg，其传送带摩擦系数 =0.2，传送带速度要求为v =15m/min。 （2）电镀行车大车最大载重为Mmax =5000kg，其大车与导轨的摩擦系数 =0.15，大车的速度要求为v =30m/min。（3）电镀行车小车最大载重为Mmax =1500kg，其小车与大车的摩擦系数 =0.1，小车的速度要求为v =15m/min。（4）电镀行车吊钩最大负重为Mmax =500kg，其吊绳的摩擦系数可忽略不计，吊钩上升与下降的速度要求为v =15m/min。2 2. .1 1. .4 4 电电镀镀行行车车的的工工作作原原理理要求本电镀行车对产品零件的传送过程如下：（1）将吊篮从传送带 A送到1号槽，以对产品零件进行除锈处理。在电镀行车启动前的初始状态下，吊钩在大车和小车的拖动下处于传送带A的1号位的上方。当按下启动按钮后，传送带 A向前，将装满待电镀和表面处理的产品零件的吊篮送到15号位。传送到位后，吊钩下降。下降到位后，小车向右一小段距离，以使吊钩钩住吊篮。钩住吊篮后，吊钩上升。吊钩将吊篮提升到位后，大车向前 (小车不动 )，将吊篮送到 1号槽的1号位的上方。将吊篮送到位后，吊钩下降，将吊篮送到 1号槽中的 1号位，以对产品零件进行除锈处理。吊钩下降到位后，小车向左一小段距离，以使吊钩脱离吊篮。吊钩脱离吊篮后，吊钩上升。上升到位后，大车向后，小车向左，拖动吊钩到传送带A的2号位的上方。吊钩到达传送带 A的2号位的上方后，吊钩下降。以后重复上述过程，依次将各吊篮从传送带A的25号位送到 1号槽的25号位。当行车将第 5个吊蓝送到 1号槽的5号位后，重复上述第（ 7） 、 （8）步的过程，使电镀行车第 7 页 共 27 页7吊钩脱离吊篮并上升。上升到位后，大车不动，小车向左，拖动吊钩回到1号槽的1号位的上方。等待下一步传送工作的进行。（2）将吊篮从 1号槽送到 2号槽，以对产品零件进行清洗。当1号槽1号位的吊篮中的产品零件经酸液进行了 5分钟的除锈处理后，重复类似于上述（1）（13）步的过程，依次将各吊篮从 1号槽中的 15号位送到 2号槽的15号位，以对产品零件进行清洗。将各吊篮送到位后，应使吊钩回到2号槽的1号位的上方。等待下一步传送工作的进行。（3）将吊篮从 2号槽送到 3号槽，以对产品零件进行镀锌处理。当2号槽1号位的吊篮中的产品零件经清水进行了 2分钟的清洗后，若需对产品零件进行镀锌处理，则应重复类似于上述（ 1）（13）步的过程，依次将各吊篮从 2号槽中的15号位送到 3号槽的15号位，以对产品零件进行镀锌处理。将各吊篮送到位后，应使吊钩回到 3号槽的1号位的上方。等待下一步传送工作的进行。（4）将吊篮从 2号槽送到 4号槽，以对产品零件进行镀铬处理。当2号槽1号位的吊篮中的产品零件经清水进行了 2分钟的清洗后，若需对产品零件进行镀铬处理，则应重复类似于上述（ 1）（13）步的过程，依次将各吊篮从 2号槽中的15号位送到 4号槽的15号位，以对产品零件进行镀铬处理。将各吊篮送到位后，应使吊钩回到 4号槽的1号位的上方。等待下一步传送工作的进行。（5）将吊篮从 2号槽送到 5号槽，对产品零件进行镀镍镉处理。当2号槽1号位的吊篮中的产品零件经清水进行了 2分钟的清洗后，若需对产品零件进行镀镍镉处理，则应重复类似于上述（ 1）（13）步的过程，依次将各吊篮从 2号槽中的15号位送到 5号槽的15号位，以对产品零件进行镀镍镉处理。将各吊篮送到位后，应使吊钩回到 5号槽的1号位的上方。等待下一步传送工作的进行。（6）将吊篮从 3或4、5号槽送到传送带 B，以将经镀锌或镀铬、镀镍镉处理过的产品零件运走。当3或4、5号槽的1号位的吊篮中的产品零件经过了 10或15、20分钟的镀锌或镀铬、镀镍镉处理后，重复类似于上述（ 1）（13）步的过程，依次将各吊篮从 3或4、5号槽中的15号位送到传送带 B的15号位，以将经镀锌或镀铬、镀镍镉处理过的产品零件运走。将各吊篮送到传送带 B后，应使吊钩回到传送带 A的1号位的上方。等待下一个循环的传送工作的进行。电镀行车第 8 页 共 27 页82.22.2 对电镀行车控制系统的设计要求对电镀行车控制系统的设计要求2 2. .2 2. .1 1 对对工工作作方方式式的的设设计计要要求求（1）为了适应电镀行车控制系统的调试、检查和操作方便的需要，应使电镀行车控制系统具备手动、单周和连续三种工作方式。（2）应具有对上述三种工作方式的自由选择功能。（3）为了避免程序混乱，应能避免在同一时间内电镀行车按两种或两种以上的工作方式运行。2 2. .2 2. .2 2 对对单单机机控控制制的的设设计计要要求求在电镀产品零件的过程中，要求能按下某一步就运行某一步，即当遇到电镀特殊工艺要求时能实现人工单步操作。2 2. .2 2. .3 3 对对全全机机控控制制的的设设计计要要求求（1）在单周和连续工作方式下，当下述初始条件中的任何一个不具备时，应避免电镀行车启动运行： 行车大车在初始位置； 行车小车在初始位置； 吊钩在初始位置。（2）在单周和连续工作方式下，应能使电镀行车按照预先规定的工艺流程运行。（3）在电镀产品零件的过程中，如遇到任何一步不能正常完成，应能使电镀行车立即自动停车。（4）在连续工作方式下，应能对电镀行车工作循环次数和一个循环完成时间进行累计，具备计数和计时功能。（5）应能保证操作人员随时都能使电镀行车紧急停车。2 2. .2 2. .4 4 对对控控制制系系统统保保护护的的要要求求为了能够保障电镀行车及其控制系统的安全，应使控制系统具备以下保护功能：（1）短路保护；（2）过载保护；（3）失压保护；（4）吊钩紧急制动。2 2. .2 2. .5 5 对对信信号号显显示示和和故故障障报报警警的的设设计计要要求求（1）在任何工作方式下，信号显示系统都能显示电镀行车及其传送带运行的全过程。电镀行车第 9 页 共 27 页9（2）信号显示系统应能显示控制系统的电源的工作状态，电动机的工作状态，控制系统的工作方式。（3）当任何一台电动机的过载保护动作时，信号显示系统应能显示发生过载故障电动机，故障报警系统应能发出音响故障信号。电镀行车第 10 页 共 27 页10第第 3 章章 控制系统硬件设计控制系统硬件设计3.13.1 电气控制线路的设计电气控制线路的设计本自动线中的电动机控制线路，采用交流380/220V电源供电，电源开关采用刀开关与自动开关串连的组合形式，其中刀开关起隔离电源、安全检修的作用，自动开关起短路保护作用。电动机控制线路中各电机主电路接于 380V电源，控制电路接于 220V电源。各电机主电路采用接触器控制，并采用热继电器作过载保护，其中大车电机、小车电机和吊钩电机采用电磁抱闸制动。因实际需要，吊钩电机采用转子串电阻起动。因此，电镀行车电动机的主电路、局部照明电路、向PLC负载供电的直流稳压电源如附录 A中的图A.1所示。在附图A.1所示主电路中，根据前面所确定的控制方案，各主轴电机的接触器KM1KM10的线圈由PLC控制。因此，在该图中不再给出这些接触器的线圈控制回路。信号和故障显示采用 DC24V发光二极管，因此，电路中配备了一台AC220V/DC24V变压器向该二极管电路提供 24V直流电源。在附图A.1的自动开关 QF2作为稳压电源和 PLC及其负载的短路保护，接触器 KM作为PLC及其负载的电源控制电器。3.23.2 PLCPLC 控制系统硬件部分的设计控制系统硬件部分的设计3 3. .2 2. .1 1 P PL LC C输输入入/ /输输出出元元件件确确定定一、所需 PLC输入元件及输入点的统计预开按钮 SB11、启动按钮 SB12和预停按钮 SB13，占用PLC的3个输入点。工作方式选择开关 SA2用来选择手动、单周、连续三种工作方式的一种，占用PLC的3个输入点。电镀种类选择开关 SA3用来选择镀锌、镀铬、镀镍镉三种电镀中的一种，占用PLC的3个输入点。电镀行车及传送带的手动操作按钮 SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SB9、SB10均为一个常开触点，它们共占用 PLC的10个输入点。用于检测传送带吊篮位置的光电开关为SP1、SP2、SP3，它们共占用 PLC的3个输入点。用于吊钩拖动电机串电阻起动的欠电流继电器为KI1、KI2、KI3，它们共占用 PLC的3个输入点。电镀行车第 11 页 共 27 页11用于检测电镀行车大车运行位置的行程开关为SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ9，它们共占用 PLC的9个输入点。用于检测电镀行车小车运行位置的行程开关SQ10、SQ11、SQ12、SQ13、SQ14、SQ15、SQ16、SQ17，它们共占用 PLC的8个输入点。用于检测吊钩升降位置的行程开关 SQ18，占用PLC的一个输入点。用于电镀行车各电动机过载保护的热继电器为FR1、FR2、FR3、FR4、FR5，它们均为一个常开触点，共占用 PLC的5个输入点。综上所述，共需 PLC输入触点 48个。二、所需 PLC输出元件及输出点的统计控制电镀行车各个电机运行的接触器线圈为KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、KM8、KM9、 KM10，它们共占用 PLC的10个输出点。在吊钩拖动电机转子回路中，用于接入和切除三段附加电阻的接触器为KM11、KM12、KM13，用于防止三台接触器同时通电动作的中间继电器为KA，KM11、KM12、KM13和KA的线圈与 PLC输出点的连接关系如图 3.1所示，由该图可知， KM11、KM12、KM13和KA的线圈共占用 PLC的2个输出点。图3.1 电流继电器控制电路图用于大车电机、小车电机、吊钩电机制动抱闸的电磁铁的线圈为YB1、YB2、YB3，它们共占用PLC的3个输出点。预开预告电铃 BE 1个，占用 PLC的1个输出点。故障报警蜂鸣器 BU 1个，占用 PLC的1个输出点。电镀行车各电机运行过程指示灯为HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6、HL7、HL8、HL9、HL10，它们共占用 PLC的10个输出点。其中传送带 A向前指示灯为 HL1；传送带 A向后指示灯为 HL2；传送带 B向前指示灯为 HL3；传送带B向后指示灯为 HL4；大车前进指示灯为 HL5；大车后退指示灯为 HL6；小车右行指示灯为 HL7；小车左行指示灯为 HL8；吊钩上升指示灯为 HL9；吊钩下降指示灯为 HL10。电镀行车第 12 页 共 27 页12用于指示电镀行车各电机过载故障的指示灯为HL10、HL11、HL12、HL13、HL14，它们共占用PLC的5个输出点。综上所述，共需 PLC输出触点 32个。3 3. .2 2. .2 2 P PL LC C型型号号的的确确定定查阅我国各大企业使用较多的 PLC生产厂家生产的 PLC的技术手册，确认日本三菱公司生产的FX2N-128MR型基本单元完全能过满足上述要求，因此本课题控制系统的PLC选用FX2N-128MR型基本单元1台。其主要技术性能指标如下：该型PLC为整体式结构，具有本电镀行车所需的所有指令功能，其输入点数为 64点，输出点数为 64点，用户存储器容量 8KB，输入模块电压为 DC24V，输出模块为继电器型。3 3. .2 2. .3 3 P PL LC C I I/ /O O元元件件分分配配表表一、PLC输入元件分配表可将PLC电镀行车控制系统中 PLC的所有输入元件分配到 PLC的各个输入点上，如表 3. 1所示。输入元件输入点输入元件输入点输入元件输入点SB11X0SP1X23SQ10X42SB12X1SP2X24SQ11X43SB13X2SP3X25SQ12X44SA2X3-X5KI1X26SQ13X45SA3X6-X10KI2X27SQ14X46SB1X11KI3X30SQ15X47SB2X12SQ1X31SQ16X50SB3X13SQ2X32SQ17X51SB4X14SQ3X33SQ18X52SB5X15SQ4X34FR1X53SB6X16SQ5 X35FR2X54SB7X17SQ6X36FR3X55SB8X20SQ7X37FR4X56SB9X21SQ8X40FR5X57SB10X22SQ9X41二、PLC输出元件分配电镀行车第 13 页 共 27 页13可将基于 PLC的电镀行车控制系统中 PLC的所有输出元件分配到 PLC的各个输出点上，如表 3.2所示。表 3.2 PLC 输出元件分配表输出元件输出点输出元件输出点输出元件输出点KM1YOKAY14HL6Y31KM2Y1HL7Y32KM3Y2HL8Y33KM4Y3KM11KM12KM13Y15HL9Y34KM5Y4YB3Y16HL10Y35KM6Y5BEY17HL11Y36YB1Y6BUY20HL12Y37KM7Y7HL1Y24HL13Y40KM8Y10HL2Y25HL14Y41YB2Y11HL3Y26HL15Y42KM9Y12HL4Y27KM10Y13HL5Y303 3. .2 2. .4 4 P PL LC C I I/ /O O接接线线图图的的绘绘制制由输入元件分配表3.1和输出元件分配表3.2可绘制PLC输入和输出元件接线图如附图A.2所示。电镀行车第 14 页 共 27 页14第第 4 4 章章 控制系统软件设计及实现控制系统软件设计及实现4.14.1 PLCPLC 梯形图总体方案设计梯形图总体方案设计4 4. .1 1. .1 1 P PL LC C程程序序的的组组成成及及各各部部分分程程序序的的作作用用在第二章中，已对电镀行车工作方式控制的设计要求进行了叙述，其内容如下：为了适应电镀行车控制系统的调试、检查和操作方便的需要，应使电镀行车控制系统具备手动、单周和连续三种工作方式。据此，本设计基于 PLC的电镀行车控制系统的软件部分应由公用程序、手动程序、单周程序、连续程序、信号显示和故障报警程序等五个部分组成。公用程序是电镀行车在大多数工作方式下都要执行的程序，这部分程序主要用来处理电镀行车的各种操作信号（如预开和预停等操作信号） 、电镀行车起动前应具备的各种初始信号、由连续的工作方式转换为手动或单周工作方式时，使连续工作方式程序复位的信号等，并将处理结果作为电镀行车启动、停止、程序转换或故障报警等的一个依据。连续程序是软件中最重要的部分。它用来实现电镀行车控制对象在无人参与的情况下对成批零件进行自动地连续电镀，在电镀完预期的零件后才自动停下来。因此，连续程序可大大提高加工效率，提高产品质量，减轻工人的劳动强度、降低加工成本。单周程序可实现电镀行车控制对象对单批零件的自动电镀，在电镀完单批零件后实现自动停车。因此这部分程序主要用于电镀行车控制对象及其PLC控制系统在组装或检修完成后投入生产前的试车，以及工人交接班时对行车的检查。手动程序主要用来检查和调整电镀行车每一步的运行状态。具体来说，就是要实现单步控制，即按下某一步的起动按钮，该步就运行直到这一步完成。信号显示及故障报警程序用来显示电镀行车控制对象中各电动机的工作状态、电镀行车控制对象的工作方式和运行过程，用来在电镀行车控制对象启动的所有初始条件都已具备且已按下预开按钮时发出音响预告信号，或在各电动机的过载保护动作时发出音响故障警告信号。电镀行车第 15 页 共 27 页15/CJ P0CJ P1X3X1X2P0P14.1 PLC.4 4. .1 1. .2 2 P PL LC C梯梯形形图图程程序序的的总总体体结结构构在第二章中，对电镀行车控制对象工作方式选择的设计要求中，还提出了如下的要求：（1）应具有对上述三种工作方式的自由选择功能。（2）为了避免程序混乱和发生机械碰撞事故，应能避免在同一时间内电镀行车控制系统有两种或两种以上的工作方式运行为满足上述要求，从程序的总体结构上来说，应采用跳步法设计基于PLC的电镀行车控制系统的用户程序，即将手动程序、单周程序和连续程序分隔在不同的跳步区，同时应能保证在同一时间内，所有跳步区中只有一个跳步区的跳步条件满足，其余跳步区的跳步条件都不满足，而各跳步区的跳步条件的满足与否，则应能由工作方式选择开关SA2自由选择，这样才能满足上述要求。据此，可将 PLC梯形图程序的总体结构设计成图 4.1所示的形式。图4.1 PLC梯形图程序的总体结构图4.24.2 公用程序设计公用程序设计由图4.2中第1逻辑行并结合 PLC输入/输出接线图可知，在电镀行车的小车处于传送带A的1号位时（初始状态）和未按预停按钮的情况下，辅助继电器的线圈回路中X33和X44的触点处于断开状态，X2触点均处于闭和状态。此时，按下预开按钮SB11(X0)，可使继电器 M151和Y17通电动作。M151动作可为电镀行车起动作好准备， Y17动作可接通电铃 BE的电源，向人们发出电镀行车将要开电镀行车第 16 页 共 27 页16X0X33X44M151M8002M151X3M151X2M150X1M0X4X5M151X2Y17M150SETM0RSTM0ZRST M1M23ZRST Y0Y42预开电铃响预停单周连续循环使初始步置位手动图4.2 公用程序梯形图车的音响预告信号。在按下起动按钮SB12（X1）以前，若想取消预开命令，只要按下预停按钮SB13（X2） ，使M151断电即可。在图4.2第2逻辑行中，电镀行车的预停信号由辅助继电器 M150发出。当按预停按钮 SB13 (X2)，应能使预停回路 M150通电，以向电镀行车发出预停信号；当按启动按钮SB12（X1）或电镀行车回到初始步 M0时，应能使预停回路 M150断电，否则，电镀行车将无法在连续工作方式下再次启动运行。据此，应将预停按钮 X2、和初始步的状态寄存器 M0的常闭触点串联起来，去控制辅助继电器M150的线圈回路，以得到所需的预停回路。图4.2 公用程序梯形图在图4.2第3、4逻辑行中，当 M151和M8002满足同时动作时，可使初始步 M0置位。系统选择手动工作方式运行时， X3的常开触点接通，用区间复位指令 ZRST使M1M23复位，同时初始步 M0复位，为以后由手动转到单周或连续作好准备。如果此时不对所有的状态复位，回到单周或连续状态后有可能出现两个状态同时为 ON的异常现象。在图4.2第5逻辑行中，系统选择单周或连续工作方式工作时，X4或X5的常开触点接通，且必须是由一个上升沿脉冲才能使触点动作，同时使用ZRST指令使Y0Y42复位，防止由手动转到单周或连续时出现两个输出状态同时为ON的异常现象。电镀行车第 17 页 共 27 页174.3 单周单周/连续程序设计连续程序设计4 4. .3 3. .1 1 单单周周/ /连连续续工工作作方方式式的的顺顺序序功功能能图图设设计计根据毕业设计任务书要求，本控制系统应具备单周/连续工作方式，即在单周 /连续工作方式下，控制系统控制的电镀行车在按下启动按钮后，将按照设计的程序连续不间断的运行，在完成一个循环后又进入下一个循环，直到循环次数达到预定值或操作人员停止电镀行车的运行。据此，可设计出单周 /连续工作方式程序的顺序功能图，如附录A中的图A.3所示。4 4. .3 3. .2 2 单单周周/ /连连续续工工作作方方式式的的程程序序设设计计根据图A.3所示的单周 /连续工作方式程序的顺序功能图，以及顺序功能图与梯形图之间的对映关系，可设计出电镀行车控制系统单周/连续工作方式程序的梯形图，如附录A中的图A.4所示。4.44.4 手动程序设计手动程序设计手动操作主要用于设备的检修和调试，以及调整元件位置和改进接线等。手动运行时，各种操作可独立运行，但同时只能执行一个动作，一步运行时，按其它步的运行按钮不能使这一步停止运行，并且所按的步也不能运行。各种操作之间的互锁是分别串联其它输出线圈的常闭触点实现的。据此，采用经验设计法，可设计出手动工作方式程序的梯形图，如附录A中的图A.5所示。4.54.5 信号显示及故障报警程序设计信号显示及故障报警程序设计对信号显示及故障报警程序的设计要求是：（1）在任何工作方式下，信号显示系统都能显示电镀行车运行的过程。（2）信号显示系统应能显示控制系统的电源的工作状态，电动机的工作状态。（3）在单周 /连续工作方式下，当系统启动的初始条件都具备时，按下预开按钮后，信号系统应能发出音响预开信号。（4）在连续工作方式下，当控制系统的实际工作循环次数累计达到设定的次数时，信号系统应能发出音响预停信号。（5）当任何一台电动机的过载保护动作时，信号显示系统应能显示发生过载故障的电动机，故障报警系统应能发出音响故障信号。据此，结合附图 A.2所示的PLC I/O接线图，可设计出电镀行车的信号显示及故障报警程序，如附录A中的图A.6所示。电镀行车第 18 页 共 27 页18总总 结结在电镀行车电气控制系统设计中，实现了两个目的：（1）对我们即将进入社会的毕业生进行了现场工程师的综合训练，着重训练我们查阅资料的能力、工程制图的能力、计算机运用能力、元件选择能力、软件开发使用能力以及文字表达的能力。同时，让我们回顾已学过的电气控制与PLC的知识，并对知识重新组合、灵活运用。使我们能够通过毕业设计对电气控制与PLC应用技术的了解更加深刻；也为我们今后从事工业自动化及自动线方面的设计工作提供了宝贵的经验。（2）成功地实现使控制系统满足工艺流程要求以及设计任务书上提出的所有控制、保护和显示要求，并且力图使所设计的控制系统做到了工作稳定可靠、技术性能先进、操作灵活方便。通过顺序功能图的循环，重点解决了连续工作方式的顺序功能图的设计过程中遇到的各种复杂问题。毕业设计达到了预期目的。社.电镀行车第 19 页 共 27 页19参参 考考 文文 献献1 可编程控制器技术 . 齐蓉、肖维荣主编 . 电子工业出版社 .2 PLC 应用实例与程序解说 . 张公源主编 . 电子工业出版社 .3 电气控制与 PLC 技术应用. 刘晓春主编. 电子工业出版社.电镀行车第 22 页 共 27 页22电镀行车第 23 页 共 27 页23L1L2L3QF1123456QS2021 22U5V5 W5M53KM9FR5KM1089U1 V1W1M13KM1FR1KM2A111213U2 V2W2M23KM3FR2KM4B1415 16U3V3W3M33KM5FR3171819U4V4 W4M43FR4KM8KM7KM6IKM11KM12KM13YB1YB2YB3N710KI1KI2KI3TCFU1QF2HLD25DC24V29282723PLC26GDPLC24R1R2R3PAPV31323334380/220VACI I 图 A.1 电动机主电路原理图电镀行车第 24 页 共 27 页24FX -128MRAC220VKMSB15SB14AKM1KMSA1DC24VKMBEBUCOMLNASB1ASB2BSB3BSB4SB5SB6SB7SB8SB9SB10A1SP1A5SP2B5SP3SQ1SQ2ASQ3BSQ41SQ52SQ63SQ74SQ85SQ9SQ10SQ111SQ122SQ133SQ144SQ155SQ16SQ17SQ18AFR1BFR2FR3FR4FR5AKM2BKM3BKM4KM5KM6KM7KM8KM9KM10YB1YB2YB3KM11KM12KM13SA2AABABKI1KI2KI3KACOM1COM2COM3COM4COM5COM6COM7COM8KM2KM2KM1KM1FR1KM4KM4KM3KM3FR2KM6KM6KM5KM5FR3KM6KM5YB1KM8KM8KM7KM7FR4KM8KM7YB2KM10KM10KM9KM9FR5KM9KM10KAKAKI1KI2KI3KM11KM12KM13KM10KM9YB323N37383940COM93738X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13X14X15X16X17X20X21X22X23X24X25X26X27X30X31X32X33X34X35X36X37X40X41X42X43X44X45X46X47X50X51Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y17Y20Y24Y25Y26Y27Y30Y31Y32Y33Y34Y35Y36Y37Y40Y41HL1HL2HL3HL4HL5HL6HL7HL8HL9HL10HL11HL12HL13HL14SA3X52X53X542NX55SB12SB13X56KMHL15Y42BSB11X573536Te