工业自动生产线PLC控制系统的设计

1、周口科技职业学院毕业论文工业自动生产线PLC空制系统的设计专业 机电一体化技术学生姓名班级10 机电（2）班学号指导教师完成日期 2012.11.22工业自动生产线PLC控制系统的设计【摘 要】 随着工业技术的发展，电镀生产对控制的要求也不断提高。本文通过对三菱FX2N系列的PLC的介绍。实现了 PLC对电镀生产中电机的 正反转与制动的控制，并实现对电机的暂停控制和过限位的保护。通过对控制要求的分析和查阅资料本文已经给出了具体的设计方法和步骤，设计出了完整的梯形图，并通过对程序的调试进一步简化了程序增强了程序的实用 性。【关键词】 三菱PL异步电动机 电磁包闸制动 能耗制动一. 毕业设计任务书

2、设计内容及要求1.自动生产线示意图牵引钢缆后退屮槽n槽屮槽屮槽电镀生产线一侧(原位)将待加工零件装入吊篮，并发出信号，专用行车便 提升前进，到规定槽位自动下降，并停留一段时间(各槽停留时间预先按工艺设 定)后自动提升，行至下一个电镀槽，完成电镀工艺规定的每道工序后，自动返 回原位，卸下电镀好的工件重新装料，进入下一个电镀循环。电镀行车采用两台三相异步电动机分别控制行车的升降和进退， 采用机械减速装置。电动机数据(J02-12-4, P=0.81Kw, l=2A, n=1410r/min,V=380v)2. 主要解决的问题和设计(研究)要求：(1) 单周期控制方式进行；(2) 前后运行和升降运行

3、应能准确停位，前、后升降运行之间有互锁作用。(3) 该装置采用远距离操作台控制行车运动，要求有暂停控制功能。(4) 行车运行采用行程开关控制，并要求有过限位保护。主电路应有短路和过载保护(5) 行车升降电动机采用三相电磁包闸制动，升降电动机和三相电磁包闸并 联接线，不需单独控制。进退采用能耗制动，进退电动机制动时间为1.5S。1#-5# 槽位的停留时间依次为11S、12S、13S、14S 15S,原位装卸时间为10S。二、器件选择及设计思路(二) PLC简介1. PLC的基本结构可编程控制器作为控制器的自动控制系统，实质上就是一种用于工业控制的 专用计算机，它既可进行开关量的控制，又可实现模拟

4、量的控制。PLC采用了典型的计算机结构，主要由中央处理器、存储器、输入输出接口电路、电源等组成。 如图2-1所示。图2-1 PLC的基本结构2. PLC的工作原理PLC虽具有微机的许多特点，但它的工作方式与微机有很大不同。微机一般 采用等待命令的工作方式，而PLC则采用循环扫描工作方式。在PLC中用户程序 按先后顺序存放。对每个程序，处理器从第一条指令开始执行， 直至遇到结束符 后又返回第一条，如此周而复始不断循环，每一个循环成为一个扫描周期。 扫描 周期的长短去决定于以下几个因素：一是处理器执行指令的速度；二是执行每条 指令占用的时间；三是程序中指令条数的多少。一个扫描周期大致可分为输入 /

5、 输出刷新和执行指令两个阶段。3. PLC的特点由于PLC采用循环扫描的工作方式，所以它的输出对输入的响应速度要受扫 描周期的影响。PLC的这一特点，一方面使它的响应速度变慢，但另一方面也使 它的抗干扰能力增强，对一些短时的瞬间干扰可能会因响应滞后而躲避开。这对一些慢速控制系统是有利的，但对一些快速相应系统则不利，在使用中应特别注 意这一点。随着社会的发展和科技的进步，对于生产速度的要求越来越快，进一步提高 生产效率，是生产社会化的必然趋势。本设计对传统生产方式加以更新， 运用高 性价比的现代可编程控制器(PLC控制技术，力求向人性化、智能化方向发展。 PLC控制既克服了继电器一接触器控制电梯

6、的工作可靠性差、故障率高、维修工 作量大的缺点；又克服了单片机控制电梯的抗干扰能力差的缺点，所以用PLC进行生产的电气控制受到越来越多厂家的青睐，发展前景广阔。在现代电气控制 系统中，用PLC代替以往的继电器，简化了系统布线。生产运行稳定、安全可靠、 检修方便，大大提高了使用效率。4. PLC的选型PLC机型选择的基本原则是满足控制系统的功能要求及保证可靠，维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比，还要考虑控制系统的工艺改进后的系统升级 的需要，更要兼顾控制系统的制作成本，选择是主要考虑以下几点：(1)可编程控制器的结构选择PLC的基本结构分整体式和模块式两种， 整体式PLC的每一个I/O点的平

7、均 价格比模块式的便宜，且体积相对较小，一般用于小型控制系统中；而模块式 PLC的功能扩展灵活方便，在I/O点数输入点数与输出点数的比例，I/O模块的 种类等方面选择余地大，且维护方便，一般用于复杂的控制系统。I/O点数的确定一般来讲，可编程控制器控制系统的规模的大小是用输入，输出的点数来衡量的。在设计系统时，应准确统计I/O点数，并考虑今后调整和工艺改进的需要，一般为实际点数再加上10%- 20%勺备用量，根据电镀生产线的工艺要求总共有13个输入，6个输出，所以总点数为（13+ 6）X（ 10%-20% +19=20.922.8综上所述选择并根据课题要求所以所选 PLC为三菱FXGP_WIN

8、-型号。2. 熔断器选择对于频繁起动的单台电动机为了起到短路保护作用，又保证电动机的正常启动，在频繁起动时，熔体不应熔断。即Irn （33.5 ） In所以选型号为RL6- 25,熔体为6A。3. 开关选择根据控制要求当按下启动按钮（有信号）时程序动作，当需要暂停时吊篮暂 停，放开按钮吊篮继续动作所以启动选择点动开关，暂停选拨动开关。在运动过 程中需要限位和状态转换，所以在前进和后退过程中需要限位开关和行程开关。4. 接触器根据要求选额定工作电压、电流为 380V、5A,额定线圈电压为220V,频率 为600次/h，类别为AC-3,型号为CJ20-10的三极交流接触器。三、PLC控制系统的设计

9、1. 流程图2. 主电路图及原理分析电气原理分析：按下启动按钮 SB1, KM1 KM3得电，到达SQ8时KM慚电， KM5闭合制动2秒后断开，在到SQ1时KM3断开KM6闭合制动1.5秒之后KM6断 开，同时闭合KM2到达SQ9时断开KM2闭合KM5同时计时11秒之后重复上述 动作。当到达SQ5计时15秒之后闭合KM4 KM2再次到达SQ8时断开KM2闭 合KM52秒之后断开。当到达 SQO时断开KM4闭合KM6制动1.5秒同时闭合KM1 回到原位。在整个过程中不能短路，所以 KM1 KM2不能同时闭合，KM3 KM4不 能同时闭合，KM6不能与KM3 KM4同时闭合，应此他们之间要互锁。如

10、下图。3、I/O分配表输入输岀容称端口号功能吝称端口号功能SB1M3启动生产线钮NilTO吊鬣上升电器SB2XI暂停主产辎安钮KH2Y1吊篮下升尿电器S00X2原靖程开老KH3Y2吊篮左卅匪电器3Q1曲坤槽厅程开关KH4T3吊篮右压电器SQ2:心KM5Y4上卞行希同魏电器SQ3X5肘槽厅程开关KM6Y5左右行带励继电器SQ43EM槽行程开关SQ5X7肘槽行程开关3QSX10左行过限位彳呆护行程开关9Q7XII右行过限位（呆护行程开关9Q3X12上限位行程刃F关SQ930.3下限位行程別F黄4、外部接线图原位限位1#槽限位2#曹限位3#槽限位4#槽限位5#曹限位 左过限位保护 右过限位保护 上限

11、为 下限为停止003SD2SC3SQ4SD5rrr5Q6SOSSD95、梯形图cDYOxjY1海F2Xx4PJNx61fSCO10mCOM11MRj13c OlH 1NL+LL-L才L才5NK尹尹-KML KMP KM5上下左右左右制动FP1FF?xcooYC034|卜X012卄M4? YOOO28IO1112_314XC03X(O4XC05XC06X(07XC02X013T hX004XOO5Y005C Y002C YOO1MO-TOK110-CT1K120-CT2ma-03K140Y4K150Y00873 Y004XC13K1OY(O43X00389OEPX00624ORX00491OEP

12、X00725OEX0052eOBxooe9SOEPX00227ORX00785OFY00528OBX00296ANIY00329MPS97MPS80AN!X01S98ANIIB31ANIYOOS99OUTY00532ANIY00083ANIXQ01100MPP34OUTY001101OUTTGK1535MPP104LDX011詐AN1X002105ORU237OUTKO106ANIXC0238ANDX013107OUT比39MPS40伽xooa41OUTTOKHO44mud45ANDX00446OUTT1K12049NRD50ANDX00551OUTT2K13O54MRD55AMDX00656

13、OUTT8KUO59MPP四、PLC调试先通过计算机打开二菱FXGP_WIN-的编程软件，将已编好的程序编入编程 软件，检查无误点击转换按钮对程序进行转换，再将 PLC与进算计联机，把PLC 打在STOP犬态，点击软件里的PLC按钮点击PLC存储器清除，再点击传送、写 出，将程序写入PLC然后是接线，将各个开关按钮和器件与PLC的I/O 口相连， 最后监控调试程序。通过对程序的编译调试，可以找出编程的一些语法上的错误， 检查是否有双线圈输出，同时可以对程序改进以优化程序。五、本设计特点PLC控制电梯既克服了继电器一一接触器控制电梯的工作可靠性差、故障率 高、维修量大的缺点，又克服了单片机控制电

14、梯的抗干扰能力差的缺点，所以用PLC4行电梯的电气控制受到越来越多厂家的青睐，发展前景广阔。本设计就利 用PLC勺高可靠性、强抗干扰能力、编程简单直观和维修方便等特点，来对电梯 系统进行编程控制。系统控制核心为PLC主机，通过PLC俞入端口将信号送入PLC， 按PLC存储器中存储的程序进行运算处理，然后经输出接口分别向指层器、召唤 指示灯、驱动系统等发出显示信号及控制信号。但由于是对电梯模型进行控制， 故在一些功能实现和控制方法上有许多的限制。六、本设计实现的功能本文通过对三菱系列的三菱 FXGP_WIN-係列的PLC的介绍，实现了 PLC 对电镀生产中电机的正反转与制动的控制,并实现对电机的暂停控制和过限位的保护。通过对控制要求的分析和查阅资料本文已经给出了具体的设计方 法和步骤，设计出了完整的梯形图，并通过对程序的调试进一步简化了程序 增强了程序的实用性。结 论通过本次毕业设计我学到了许