基于PLC的电镀行车控制系统的设计.doc

目录目录 摘摘 要要 2 ABSTRACT 3 第第 1 1 章章 前前 言言 4 1 1 电镀行车控制系统的种类 4 1 2 电镀行车控制系统的发展与现状 5 第第 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 6 2 1 电镀行车概述 6 2 2 对电镀行车控制系统的设计要求 10 第第 3 章章 控制系统硬件设计控制系统硬件设计 11 3 1 电气控制线路的设计 11 3 2 PLC 控制系统硬件部分的设计 12 第第 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 15 4 1 PLC 梯形图总体方案设计 15 4 2 公用程序设计 17 4 3 单周 连续程序设计 19 4 4 手动程序设计 19 4 5 信号显示及故障报警程序设计 19 总总 结结 20 参参 考考 文文 献献 20 附录附录 A 基于基于 PLC 的电镀行车控制系统的设计图的电镀行车控制系统的设计图 纸纸 23 摘 要 电镀行车生产线自动化结合其他行业自动控制技术的应用情况 提出了基 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 李利用西门子 PLC S7 200 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 PLC 组态王 Design of galvanization production line control system based on PLC ABSTRACT The galvanization driving production line automation unifies other profession automatic control technology the application situation proposed based on the PLC galvanization driving automatic production line s design and through application mechanical programmable controller PLC and so on many skill development automatic production system This article first analyzed and has formulated this production line s overall design thought and the plan had guaranteed this production line system had the true automation productivity and the structure is simple Li carries on the automated galvanization production line control using Simens PLC S7 200 the selective analysis system software and hardware design part and gave the system hardware wiring diagram PLC to control the I O port distribution list as well as the overall program flow diagram and so on has realized the galvanization production automation raised the production efficiency reduced the labor intensity In this production line s control system has used the redundant reliability the high stability the programming is simple easy to use moreover widely applies in the modern industry enterprise production line process control controller PLC Multianalysis expulsion system equipment protection control motor schematic diagram flow chart PLC system exterior wiring diagram Elaborated in detail in administrative levels the entire highly automation expulsion system s goal and the function cause the automation expulsion system s structure to be highly clearer the level is more distinct has the very strong usability 第第 1 1 章章 前前 言言 1 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 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 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 比如西门子 S7 200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 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 第第 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 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 M1 M5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 1 5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 1 5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 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 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 A B 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 A B 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 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 1 5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2 5号位送到 1号槽的 2 5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 1 5号位送到 2号槽的1 5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 1 5号位送到 3号槽的1 5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 1 5号位送到 4号槽的1 5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 1 5号位送到 5号槽的1 5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 1 5号位送到传送带 B的1 5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 2 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 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 第第 3 章章 控制系统硬件设计控制系统硬件设计 3 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KM1 KM10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 2 PLC 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 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 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 SB11X0SP1X23SQ10X42 SB12X1SP2X24SQ11X43 SB13X2SP3X25SQ12X44 SA2X3 X5KI1X26SQ13X45 SA3X6 X10KI2X27SQ14X46 SB1X11KI3X30SQ15X47 SB2X12SQ1X31SQ16X50 SB3X13SQ2X32SQ17X51 SB4X14SQ3X33SQ18X52 SB5X15SQ4X34FR1X53 SB6X16SQ5 X35FR2X54 SB7X17SQ6X36FR3X55 SB8X20SQ7X37FR4X56 SB9X21SQ8X40FR5X57 SB10X22SQ9X41 二 PLC输出元件分配 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 KM1YOKAY14HL6Y31 KM2Y1HL7Y32 KM3Y2HL8Y33 KM4Y3 KM11 KM12 KM13 Y15 HL9Y34 KM5Y4YB3Y16HL10Y35 KM6Y5BEY17HL11Y36 YB1Y6BUY20HL12Y37 KM7Y7HL1Y24HL13Y40 KM8Y10HL2Y25HL14Y41 YB2Y11HL3Y26HL15Y42 KM9Y12HL4Y27 KM10Y13HL5Y30 3 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 第第 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 1 PLC 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 CJ P0 CJ P1 X3 X1 X2 P0 P1 4 1 PLC 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 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 X0X33X44 M151 M8002M151 X3M151 X2 M150 X1M0 X4 X5 M151 X2 Y17 M150 SETM0 RSTM0 ZRST M1M23 ZRST 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 4 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M1 M23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Y0 Y42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 4 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 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 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 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 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 4 PLC 应用开发 高钦和编著 人民邮电出版社 L1 L2 L3 QF1 1 2 3 4 5 6 QS 2021 22 U5V5 W5 M5 3 KM9 FR5 KM10 89 U1 V1W1 M1 3 KM1 FR1 KM2 A 111213 U2 V2W2 M2 3 KM3 FR2 KM4 B 1415 16 U3V3W3 M3 3 KM5 FR3 171819 U4V4 W4 M4 3 FR4 KM8 KM7KM6 I KM11 KM12 KM13 YB1 YB2YB3 N 7 10 KI1 KI2 KI3 TC FU1 QF2 HLD 25 DC24V 29 28 27 23 PLC 26 GD PLC 24 R1 R2 R3 PA PV 31 32 3334 380 220VAC I I 图 A 1 电动机主电路原理图 FX 128MR AC220V KM SB15 SB14 A KM1 KM SA1 DC24V KM BE BU COM L N A SB1 A SB2 B SB3 B SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10 A 1 SP1 A 5 SP2 B 5 SP3 SQ1 SQ2 A SQ3 B SQ4 1 SQ5 2 SQ6 3 SQ7 4 SQ8 5 SQ9 SQ10 SQ11 1 SQ12 2 SQ13 3 SQ14 4 SQ15 5 SQ16 SQ17 SQ18 A FR1 B FR2 FR3 FR4 FR5 A KM2 B KM3 B KM4 KM5 KM6 KM7 KM8 KM9 KM10 YB1 YB2 YB3 KM11 KM12 KM13 SA2 A A B A B KI1 KI2 KI3 KA COM1 COM2 COM3 COM4 COM5 COM6 COM7 COM8 KM2 KM2 KM1 KM1 FR1 KM4 KM4 KM3 KM3 FR2 KM6 KM6 KM5 KM5 FR3 KM6KM5YB1 KM8 KM8 KM7 KM7 FR4 KM8KM7YB2 KM10 KM10KM9 KM9 FR5 KM9 KM10 KA KA KI1 KI2 KI3 KM11 KM12 KM13 KM10 KM9 YB3 23N 37 38 3940 COM9 3738 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 X27 X30 X31 X32 X33 X34 X35 X36 X37 X40 X41 X42 X43 X44 X45 X46 X47 X50 X51 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17 Y20 Y24 Y25 Y26 Y27 Y30 Y31 Y32 Y33 Y34 Y35 Y36 Y37 Y40 Y41 HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6 HL7 HL8 HL9 HL10 HL11 HL12 HL13 HL14 SA3 X52 X53 X54 2N X55 SB12 SB13 X56 KM HL15 Y42 B SB11 X57 3536 Text M8002 M0 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 Y0传送带向前 X23 C0 K5 计数C1Y13吊钩下降 C1 K2 复位C1Y7小车右行一小步 X50 计数C1Y12吊钩上升 C1 复位C1Y4大车向前 X34 X35 X36 X5 X37 X6 X40 X7 计数C1Y13吊钩下降 C1 复位C1Y10小车左行一小步 X43 X44 X45 X46 X47 计数C1Y12吊钩上升 C1 复位C1 大车后退 等待步 X32 X34 X35 X36 X5 X37 X6 X40 X7 小车右行 等待步 X44 X45 X46 X47 Y5Y7 C1 X47C1 X47 X33 小车左行Y10 X43 等待步 X34 X35 X36 X5 X37 X6 X40 X7 1 T0 T1 T2 T3 T4 T0 T1 T2 T3 T4 k3000 k1200 k6000 k9000 k12000 M12 M13 M10 M11 M14 M15 X0 启动 C1 X47 X33 大车后退 等待步 小车左行 等待步 X43 Y5Y10 X4 连续 M18 M19 M16 M17 X32 传送带B向前 等待步 Y2M20 M21 C2 K5 M22C3加1 C3 M150 C3已计数到预设值 M23C3复位 C3 X3 单周 C3 M150 预停 图 A 3 单周 连续工作方式顺序功能图 C3 M8002 C3 M17 M1 M19M21X3 C3 M22 M150 M150 M2 M23 M3 M0 M0 M0X0 M22 M1 M1 M1X23C0 M11M13 T0M15 T1 T2 T3 T4 M2 M2 M1 M2C1M4 M3 M3 M3X50M5 M4 M4 M4C1M6 M5 M5 X34 X35 X36X5 X37X6 X40X7 M5 M6 M7 M6 M6C1M8 M7 M7 X43M7 X44 X45 X46 X47 M8 M9 M8 M8C1M10 M9 M14M16 M9 C1M9X47M11 M10 M10 X44M10 X45 X46 X47 M11 M2 M11 图 A 4 单周 连续工作方式程序梯形图 第一张 C1M9X47M13 M12 M12 X32 X34 X35 X36X5 X37X6 X38X7 M13 M12M2 M13 C1M9X47M15 M14 M14 X33 M14X43M2 M15 M15 X33M9X47M17 M16 M16 C1 M16X43M22 M17 M17 X33M9X47M19 M18 M18 C1 M18X32M22 M19 M19 X33M9X47M21 M20 M20 C1 M20C2M22 M21 M21 M17M19M21M0M1M23 M22 M22 M22C3M0 M23 M23 图 A 4 单周 连续工作方式程序梯形图 第二张 M1 M1 Y0 M20 Y2 M5 Y4 M12 Y5 M18 M3 Y7 M10 M7 Y10 M14 M16 M4 Y12 M8 M2 Y13 M6 M7X34 X35 X36X3 X37X4 X40X5 SET M100 SET M101 SET M102 SET M103 SET M104 M100 M101 M102 M103 M104 T0 T4 T3 T2 T1 T0 T1 T2 T3 T4 RST M100 RST M101 RST M102 RST M103 RST M104 K3000 K1200 K6000 K9000 K12000 X22 C0 K5 M2 RST C0 X51 C1 K2 M3 RST C1 M5 M7 M9 X24 C2 K5 M21 RST C2 X22 C3 K3 M23 RST C3 图 A 4 单周 连续工作方式程序梯形图 第三张 X10Y1Y2Y3Y4Y5Y7Y10Y12Y13 Y0 X11Y0Y2Y3Y4Y5Y7Y10Y12Y13 Y1 X12Y0Y1Y3Y4Y5Y7Y10Y12Y13 Y2 X13Y0Y1Y2Y4Y5Y7Y10Y12Y13 Y3 X14Y0Y1Y2Y3Y5Y7Y10Y12Y13 Y4 X15Y0Y1Y2Y3Y4Y7Y10Y12Y13 Y5 X16Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y10Y12Y13 Y7 X17Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y7Y12Y13 Y10 X20Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y7Y10Y13 Y12 X21Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y7Y10Y12 Y13 传送带A前进 传送带A后退 传送带B前进 传送带B后退 大车前进 大车后退 小车前进 小车后退 吊钩上升 吊钩下降 图 A 5 手动工作方式程序梯形图 X11 Y0 Y24 X12 Y1 Y25 X13 Y2 Y26 X14 Y3 Y27 X15 Y4 Y30 X16 Y5 Y31 X17 Y7 Y32 X20 Y10 Y33 X21 Y12 Y34 X22 Y13 Y35 X53 Y36 X54 Y37 X55 Y40 X56 Y41 X57 Y42 M160 M160 M160 M160 M160 X31 X32 X42 X43 M160 Y20 Y20 M160 X2 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂