工業(yè)自動生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、 周口科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文工業(yè)自動生產(chǎn)線plc控制系統(tǒng)的設(shè)計專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù)學(xué)生姓名 班 級 10機(jī)電（2）班 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 完成日期 2012.11.22 工業(yè)自動生產(chǎn)線plc控制系統(tǒng)的設(shè)計【摘 要】 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，電鍍生產(chǎn)對控制的要求也不斷提高。本文通過對三菱fx2n系列的plc的介紹。實現(xiàn)了plc對電鍍生產(chǎn)中電機(jī)的正反轉(zhuǎn)與制動的控制，并實現(xiàn)對電機(jī)的暫?？刂坪瓦^限位的保護(hù)。通過對控制要求的分析和查閱資料本文已經(jīng)給出了具體的設(shè)計方法和步驟，設(shè)計出了完整的梯形圖，并通過對程序的調(diào)試進(jìn)一步簡化了程序增強(qiáng)了程序的實用性?！娟P(guān)鍵詞】 三菱pl 異步電動機(jī) 電磁包閘制動 能耗制動一畢業(yè)

2、設(shè)計任務(wù)書設(shè)計內(nèi)容及要求1.自動生產(chǎn)線示意圖電鍍生產(chǎn)線一側(cè)（原位）將待加工零件裝入吊籃，并發(fā)出信號，專用行車便提升前進(jìn)，到規(guī)定槽位自動下降，并停留一段時間（各槽停留時間預(yù)先按工藝設(shè)定）后自動提升，行至下一個電鍍槽，完成電鍍工藝規(guī)定的每道工序后，自動返回原位，卸下電鍍好的工件重新裝料，進(jìn)入下一個電鍍循環(huán)。電鍍行車采用兩臺三相異步電動機(jī)分別控制行車的升降和進(jìn)退，采用機(jī)械減速裝置。電動機(jī)數(shù)據(jù)（j02-12-4, p=0.81kw, i=2a, n=1410r/min,v=380v）2.主要解決的問題和設(shè)計（研究）要求：(1)單周期控制方式進(jìn)行；(2)前后運行和升降運行應(yīng)能準(zhǔn)確停位，前、后升降運行之間

3、有互鎖作用。(3)該裝置采用遠(yuǎn)距離操作臺控制行車運動，要求有暫停控制功能。(4)行車運行采用行程開關(guān)控制，并要求有過限位保護(hù)。主電路應(yīng)有短路和過載保護(hù)。(5)行車升降電動機(jī)采用三相電磁包閘制動，升降電動機(jī)和三相電磁包閘并聯(lián)接線，不需單獨控制。進(jìn)退采用能耗制動，進(jìn)退電動機(jī)制動時間為1.5s。1#-5#槽位的停留時間依次為11s、12s、13s、14s、15s，原位裝卸時間為10s。二、器件選擇及設(shè)計思路（二） plc簡介1.plc的基本結(jié)構(gòu)可編程控制器作為控制器的自動控制系統(tǒng)，實質(zhì)上就是一種用于工業(yè)控制的專用計算機(jī)，它既可進(jìn)行開關(guān)量的控制，又可實現(xiàn)模擬量的控制。plc采用了典型的計算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要

4、由中央處理器、存儲器、輸入輸出接口電路、電源等組成。如圖2-1所示。圖2-1 plc的基本結(jié)構(gòu)2.plc的工作原理plc雖具有微機(jī)的許多特點，但它的工作方式與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式，而plc則采用循環(huán)掃描工作方式。在plc中用戶程序按先后順序存放。對每個程序，處理器從第一條指令開始執(zhí)行，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)成為一個掃描周期。掃描周期的長短去決定于以下幾個因素：一是處理器執(zhí)行指令的速度；二是執(zhí)行每條指令占用的時間；三是程序中指令條數(shù)的多少。一個掃描周期大致可分為輸入/輸出刷新和執(zhí)行指令兩個階段。3.plc的特點 由于plc采用循環(huán)

5、掃描的工作方式，所以它的輸出對輸入的響應(yīng)速度要受掃描周期的影響。plc的這一特點，一方面使它的響應(yīng)速度變慢，但另一方面也使它的抗干擾能力增強(qiáng)，對一些短時的瞬間干擾可能會因響應(yīng)滯后而躲避開。這對一些慢速控制系統(tǒng)是有利的，但對一些快速相應(yīng)系統(tǒng)則不利，在使用中應(yīng)特別注意這一點。隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，對于生產(chǎn)速度的要求越來越快，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，是生產(chǎn)社會化的必然趨勢。本設(shè)計對傳統(tǒng)生產(chǎn)方式加以更新，運用高性價比的現(xiàn)代可編程控制器（plc）控制技術(shù)，力求向人性化、智能化方向發(fā)展。plc控制既克服了繼電器接觸器控制電梯的工作可靠性差、故障率高、維修工作量大的缺點；又克服了單片機(jī)控制電梯的抗干擾能力

6、差的缺點，所以用plc進(jìn)行生產(chǎn)的電氣控制受到越來越多廠家的青睞，發(fā)展前景廣闊。在現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)中，用plc代替以往的繼電器，簡化了系統(tǒng)布線。生產(chǎn)運行穩(wěn)定、安全可靠、檢修方便，大大提高了使用效率。4.plc的選型plc機(jī)型選擇的基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能要求及保證可靠，維護(hù)方便的前提下，力爭最佳的性能價格比，還要考慮控制系統(tǒng)的工藝改進(jìn)后的系統(tǒng)升級的需要，更要兼顧控制系統(tǒng)的制作成本，選擇是主要考慮以下幾點：(1)可編程控制器的結(jié)構(gòu)選擇plc的基本結(jié)構(gòu)分整體式和模塊式兩種，整體式plc的每一個i/o點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小，一般用于小型控制系統(tǒng)中；而模塊式plc的功能擴(kuò)展靈活方

7、便，在i/o點數(shù)輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例，i/o模塊的種類等方面選擇余地大，且維護(hù)方便，一般用于復(fù)雜的控制系統(tǒng)。(2)i/o點數(shù)的確定一般來講，可編程控制器控制系統(tǒng)的規(guī)模的大小是用輸入，輸出的點數(shù)來衡量的。在設(shè)計系統(tǒng)時，應(yīng)準(zhǔn)確統(tǒng)計i/o點數(shù)，并考慮今后調(diào)整和工藝改進(jìn)的需要，一般為實際點數(shù)再加上10%20%的備用量，根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工藝要求總共有13個輸入，6個輸出，所以總點數(shù)為（136）（10%20%）19=20.922.8綜上所述選擇并根據(jù)課題要求所以所選plc為三菱fxgp_win-c型號。2.熔斷器選擇對于頻繁起動的單臺電動機(jī)為了起到短路保護(hù)作用，又保證電動機(jī)的正常啟動，在頻繁起動時，熔

8、體不應(yīng)熔斷。即irn（33.5）in所以選型號為rl625，熔體為6a。3.開關(guān)選擇根據(jù)控制要求當(dāng)按下啟動按鈕（有信號）時程序動作，當(dāng)需要暫停時吊籃暫停，放開按鈕吊籃繼續(xù)動作所以啟動選擇點動開關(guān)，暫停選撥動開關(guān)。在運動過程中需要限位和狀態(tài)轉(zhuǎn)換，所以在前進(jìn)和后退過程中需要限位開關(guān)和行程開關(guān)。4.接觸器根據(jù)要求選額定工作電壓、電流為380v、5a，額定線圈電壓為220v，頻率為600次/h，類別為ac-3，型號為cj20-10的三極交流接觸器。三、plc控制系統(tǒng)的設(shè)計1.流程圖2.主電路圖及原理分析電氣原理分析：按下啟動按鈕sb1，km1、km3得電，到達(dá)sq8時km1斷電，km5閉合制動2秒后斷

9、開，在到sq1時km3斷開km6閉合制動1.5秒之后km6斷開，同時閉合km2。到達(dá)sq9時斷開km2閉合km5同時計時11秒之后重復(fù)上述動作。當(dāng)?shù)竭_(dá)sq5計時15秒之后閉合km4、km2，再次到達(dá)sq8時斷開km2閉合km52秒之后斷開。當(dāng)?shù)竭_(dá)sq0時斷開km4閉合km6制動1.5秒同時閉合km1回到原位。在整個過程中不能短路，所以km1、km2不能同時閉合，km3、km4不能同時閉合，km6不能與km3、km4同時閉合，應(yīng)此他們之間要互鎖。如下圖。3、i/o分配表4、外部接線圖 5、梯形圖 6、程序說明當(dāng)按下啟動按鈕x0后，m3保持接通啟動y0和y2吊籃，上升同時左行，當(dāng)上行到sq8時x1

10、2得電y0斷開，同時在x12得電的上升沿接通y4，t5同時y4自鎖，啟動電磁抱閘制動y4,1秒后停止上行。當(dāng)左行到sq1時x3得電，y2斷電同時y1和m0得電，m0斷開y0一直被斷開，y1開始下行，在x3的點的上升沿接通y5并自鎖，啟動能耗制動y5,1.5秒后停止左行，當(dāng)下行到sq9時x13得電，斷開y1,在x13上升沿時接通y4制動1秒，吊籃停止下行。因為此時x3,x13都得電所以t0接通。11秒后同時接通y0和y2,y、y2動作sq1復(fù)位，y0、y2就一直接通。當(dāng)再次到達(dá)sq8時y0斷電停止上升同時在上升沿啟動y4制動1.5秒后復(fù)位，當(dāng)?shù)趸@到達(dá)sq2時，sq2得電，x4動作m0得電，y2因

11、此斷電，同時在上升沿時啟動y5制動1秒后復(fù)位，同時y1得電，吊籃下降，到達(dá)sq9停止并啟動t1計時12秒，如此循環(huán)下一個13秒再下一個14秒，當(dāng)?shù)趸@到5#槽停15秒之后，t4動作，先接通y3，y3自鎖y2被y3互鎖，吊籃向右上方運行，當(dāng)上行到sq8時y4制動停止上升，sq8得電此時m4接通m3斷電直到到達(dá)sq0,sq0得電，x2動作，接通y1,吊籃下行，到達(dá)sq9時x13得電回到原點等待物件信號進(jìn)行下一次循環(huán)。過限位保護(hù)：在到達(dá)sq5時如果吊籃繼續(xù)左行，當(dāng)?shù)竭_(dá)sq6時即x10立即動作幾桶y3吊籃停止左行向右行駛返回原位。在吊籃又行到達(dá)sq7時，即x11立即動作接通m2，m2接通y2左行到原位。

12、暫停：在前進(jìn)過程中需要暫停時按下x1按鈕，x1的常閉斷開，則y0,y1,y2,y3斷電吊籃停止，當(dāng)x1復(fù)位時x1斷電，其常閉閉合，吊籃繼續(xù)動作。7、指令表 108 end四、plc調(diào)試先通過計算機(jī)打開三菱fxgp_win-c的編程軟件，將已編好的程序編入編程軟件，檢查無誤點擊轉(zhuǎn)換按鈕對程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再將plc與進(jìn)算計聯(lián)機(jī)，把plc打在stop狀態(tài)，點擊軟件里的plc按鈕點擊plc存儲器清除，再點擊傳送、寫出，將程序?qū)懭雙lc，然后是接線，將各個開關(guān)按鈕和器件與plc的i/o口相連，最后監(jiān)控調(diào)試程序。通過對程序的編譯調(diào)試，可以找出編程的一些語法上的錯誤，檢查是否有雙線圈輸出，同時可以對程序改進(jìn)以

13、優(yōu)化程序。五、本設(shè)計特點plc控制電梯既克服了繼電器接觸器控制電梯的工作可靠性差、故障率高、維修量大的缺點，又克服了單片機(jī)控制電梯的抗干擾能力差的缺點，所以用plc進(jìn)行電梯的電氣控制受到越來越多廠家的青睞，發(fā)展前景廣闊。本設(shè)計就利用plc的高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力、編程簡單直觀和維修方便等特點，來對電梯系統(tǒng)進(jìn)行編程控制。系統(tǒng)控制核心為plc主機(jī)，通過plc輸入端口將信號送入plc，按plc存儲器中存儲的程序進(jìn)行運算處理，然后經(jīng)輸出接口分別向指層器、召喚指示燈、驅(qū)動系統(tǒng)等發(fā)出顯示信號及控制信號。但由于是對電梯模型進(jìn)行控制，故在一些功能實現(xiàn)和控制方法上有許多的限制。六、本設(shè)計實現(xiàn)的功能 本文通過對三菱系列的三菱fxgp_win-c系列的plc的介紹，實現(xiàn)了plc對電鍍生產(chǎn)中電機(jī)的正反轉(zhuǎn)與制動的控制，并實現(xiàn)對電機(jī)的暫?？刂坪瓦^限位的保護(hù)。通過對控制要求的分析和查閱資料本文已經(jīng)給出了具體的設(shè)計方法和步驟，設(shè)計出了完整的梯形圖，并通過對程序的調(diào)試進(jìn)一步簡化了程序增強(qiáng)了程序的實用性。 結(jié) 論通過本次畢業(yè)設(shè)計我學(xué)到了許多，了