電鍍自動生產線PLC控制課程設計

1、電氣與plc控制系統(tǒng)設計指導及任務書設計課題:電鍍自動生產線plc控制設計 專業(yè)建筑電氣與智能化學生姓名班級學號指導教師設計地點起至時間發(fā)放日期電 氣 工 程 學 院目錄第1章 概述 1.1 電鍍工藝的發(fā)展 1.2 plc- fx2n第二章 電鍍生產線總體設計說明 2.1 電鍍自動生產線示意圖 2.2 電鍍自動生產線控制要求第三章 控制系統(tǒng)設計說明 3.1主電路設計說明 3.2 plc輸入輸出接線圖設計說明 3.3 控制面板元件布置圖的設計 3.4 梯形圖設計說明 3.5 操作控制設計說明 3.6 主要電器元件選擇說明 3.7 元器件目錄表第四章 設計小節(jié)概述1.1 電鍍工藝的發(fā)展 電鍍生產作

2、為一種傳統(tǒng)產業(yè)自開始以來，幾十年間有了極大的發(fā)展，從早期的純手工作坊生產發(fā)展到今天的半自動甚至全自動生產，電鍍工業(yè)的進步巨大的，電鍍產品的種類和電鍍工藝的復雜程度也是發(fā)生了極大的變化，大道汽車、飛機，小到生活用品金銀首飾，各式各樣的贛南工業(yè)產品都離不開電鍍技術，電鍍技術已發(fā)展形成一個重要的工程領域一個表面工程。近年來隨著生產的發(fā)展和不同產品工藝的特殊要求，電鍍生產的生產過程在有些淋雨顯得相當復雜，有許多條流水線構成一套完整的生產線，這就要各流水線之前能實現(xiàn)互聯(lián)，因而plc技術開始引入電鍍。 質量優(yōu)秀的電鍍產品不光需要好的電鍍工藝和鍍液添加劑，還需要保證電鍍產品按照電鍍工藝流程運行以及電鍍時間，

3、這些都是決定電鍍產品質量的重要因素。因此plc的引入尤為重要。1.2 plc- fx2n 三菱fxplc是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當fx系列中最高檔次的超小程序裝置，除輸入出1625點的獨立用途外，還可以適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的plc。 特點 -系統(tǒng)配置即固定又靈活；-編程簡單；備有可自由選擇，豐富的品種；令人放心的高性能；高速運算；使用于多種特殊用途；外部機器通訊簡單化；共同的外部設備。第二章 電鍍生產線總體設計說明2.1 電鍍自動生產線示意圖 某電鍍自動生產線如圖2.1所示。在電鍍生產線一側（原位），將待加工零件

4、裝入吊藍，并發(fā)出信號，專用行車便提升前進，到規(guī)定的槽位自動下降，并停留一段時間（各槽停留時間預先按工藝設定）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，進入下一個電鍍循環(huán)。圖2.12.2 電鍍自動生產線控制要求 對于不同零件，其鍍層要求不同，為了節(jié)省場地，適應批號生產需要，提高設備利用率，設備還要求電氣控制系統(tǒng)有槽位選擇能力。由于每個槽位之間的跨度較小，行車在前后運行停車時要有能耗制動，以保證準確停位。拖動情況：電鍍行車采用兩臺三相異步電動機分別控制行車的升降和進退，采用機械減速裝置。電動機數(shù)據(jù)（型號jyz-12-4，p=0.81kw，i

5、=2a,n=1410r/min，v=380v）拖動控制要求:控制裝置具有程序預選功能（按電鍍工藝確定需停留2位），一旦程序選定，除裝卸零件外，整個電鍍工藝應能實現(xiàn)四種操作方式。(1)自動循環(huán)； （2）單周期； 3）步進操作； （4）手動操作。前后運行和升降運行應能準確停位，前、后升降運行之間有互鎖作用。該裝置采用遠距離操作臺控制行車運動，要求有暫?？刂乒δ堋Ｐ熊囘\行采用行程開關控制，并要求有過極限位置保護。主電路應有短路和過載保護。行車升降，進退采用能耗制動，升降電動機制動時間為3s，進退運動電動機制動時間為2s，1#5#槽位的停留時間依次為15s、17s、18s、19s、20s，原位裝卸時間

6、為20s。第三章 控制系統(tǒng)設計說明3.1主電路設計說明主電路分析:電源開關qs為普通閘刀開關或組合開關，用熔斷器fu作為短路保護。2臺電動機均采用熱繼電器fr作為過載保護，正反轉由接觸器km1km4控制。進退電動機m1的能耗制動電源由控制變壓器tc降壓后整流，由制動接觸器km5接到電動機定子繞組上。3.2 plc輸入輸出接線圖設計說明（1） 確定輸入設備過限保護 sq7, 原位 sq0 ， 槽位選擇 s1， 1#槽行程開關sq1槽位選擇 s2 ,2#槽行程開關sq2，槽位選擇s3 ， 3#槽行程開關sq3 槽位選擇 s4 ,4#槽行程開關sq4，槽位選擇s5 ， 5#槽行程開關sq5過限保護

7、sq6，上限位 sq8 , 下限位sq9 ，手動 單步 連續(xù) 單周停止 前進 后退 上升（起動） 下降（暫停）（2） 確定輸出設備指示燈y0-y7 m1電機正反轉y10 y11m1電機正反轉 y12 y13 能耗制動 y14分配i/o點：輸入輸出輸入設備及符號plc輸入點輸出設備及符號plc輸出點過限保護sq7x0指示燈0y0原位 sq0指示燈1y11# sq1 s1x1指示燈2y22# sq2 s2x2指示燈3y33# sq3 s3x3指示燈4y44# sq4 s4x4指示燈5y55# sq5 s5x5指示燈6y6過限保護 sq6指示燈7y7上限位 sq8x6下限位 sq9x7手動x10前進

8、y10單步x11后退y11連續(xù)x12上升y12單周下降y13停止x13制動y14前進x14后退x15上升（起動）x16下降（暫停）x17plc接線圖（1） plc輸入接線的設計說明1、在電鍍行車中，為了防止行車在到達原位和末端時由于限位開關損壞而越過工作區(qū)，設置了過限保護sq6和sq7。它們分別與原位和5#槽位的限位開關sq0、sq5并聯(lián)，這樣可以節(jié)省輸入點數(shù)。根據(jù)要求對電鍍槽有槽位選擇功能，只需要使用5個槽位選擇開關s1s5，分別和sq1sq5串聯(lián)即可達到槽位選擇的目的。而不必占用輸入點。2、行車控制有4個操作方式，用了三個輸入點，其中單周期控制方式，不用輸入點，可以簡化梯形圖和減少輸入點數(shù)

9、。3、手動操作采用單獨的控制按鈕。停止、前進、后退、上升、下降分別對應輸入點x13x17。（2）輸出控制接線的設計 y0y7 用于顯示吊籃所在位置和上下限。 y10y13用于進退電機和升降電機的控制和保護。263.3 控制面板元件布置圖的設計 操作面板圖如圖所示，其用于對自動生產線遠距離控制操作。在操作面板上安裝9各信號燈用于電鍍行車在1#5#槽位和原位的顯示，以及上限下限的顯示。plc電源開關和電源信號燈接在一起，按下電源開關時，電源信號燈亮。操作方式采用選擇開關，在手動方式下。使用停止、前進、后退、上升、下降5個按鈕、在其他控制使用啟動和暫停按鈕（與上升和下降公用）和停止按鈕。槽位選擇開關

10、s1s5用于槽位選擇。停止下降上升電源前進后退起動暫停槽位選擇s1s5s4s3s2手動連續(xù)單步單周下限上限5#槽4#槽3#槽2#槽1#槽原位3.4 梯形圖設計說明 指令表:3.5 操作控制設計說明（1）自動控制程序設計 自動控制程序包括單周，連續(xù)，單步3種控制方式。其中單周為最基本的控制方式。連續(xù)控制方式的程序設計，如圖單周控制方式設計:單周控制方式，即為從裝料到各槽位電鍍結束后退回原位，完成一個工作循環(huán)過程，當?shù)趸@在原位時，原位x0及下限位開關x7動作，信號燈y0亮，狀態(tài)器s0置位，等待起動命令。按下起動按鈕x16、s20置位，y12得電，吊籃上升，當上升碰到上限位開關x6時，電路經x5常閉

11、接點使s21,y12得電行車前進行至1號槽x1動作，m2產生一個脈沖使s23置位，y13得電吊籃下降。同時y10失電，在公共程序中y10下降沿接點閉合使y14閉合得電，對進退電機m進行能耗制動2秒鐘。下降到下限位開關x7，s23置位，由于這時在1號槽位，x1接點接通定時器t1，在1#槽位停留t1對應的設定時間，停留時間到時，t1接點閉合，返回到s20,y12得電上升。需要特別注意的的是，此時行車在1#位，x1處于動作狀態(tài)，所以當上升到達上限為時，x6動作后s20置位，應該y10 得電，但由于x10接點閉合，使得m2產生一個脈沖跳過s21到s23又下降了，結果造成反復上升下降的死循環(huán)現(xiàn)象。這種現(xiàn)

12、象一般不通過實驗裝置運行驗證，時很難發(fā)現(xiàn)的。這里采用plsm1指令，其作用是當s21置位時，m1常閉接點斷開一個掃描周期，使m2的脈沖不起作用，從而防止了直接跳過s21的現(xiàn)象。電鍍結束后，在5 #槽位上升到上限位x6時，由于x5接點已經閉合，使s22置位，y11得電行車后退，當退到原位時，x0動作，s23置位下降，到下限位x7動作，s24置位。t0得電延時后，經x12 常閉接點返回到s0。全部過程結束，完成一次電鍍過程。（2）連續(xù)控制方式設計連續(xù)控制方式就是反復執(zhí)行單周控制方式，如果不按停止按鈕就一直運行下去。將選擇開關sa打到連續(xù)位置，x12輸入接點閉合，當行車完成一次，電鍍過程返回原位時。

13、t0延時后，經x12常開接點返回到s20，進入下一步電鍍過程。（3）公共程序設計公共程序是指不受跳轉cj控制的程序，其中zrst用于步進指令狀態(tài)器s的全部復位。已達到停止的目的，alt用于暫停，按下暫停按鈕x17 m8034=1。停止輸出，全部y失電。再按下按鈕x17 m8034=0 全部僅恢復原來的輸出狀態(tài)。mov用于位置信號燈的顯示。y14用于進退電機停止時的能耗制動控制。（3）手動控制方式手動控制方式如圖 分別用四個點 動按鈕控制兩臺電機的升降和 進退 其中進退的能耗制動仍由公共程序的y14制動電路控制。將選擇開關sa打到手動位置，x10控制跳轉指令cj 將單周 連續(xù)控制跳過去 執(zhí)行手動

14、程序。在手動程序中，應考慮各種動作之間的互鎖和運行條件，如必須在上限位時 才能前進后退，進退到兩端必須停止，上升到上限位停止，下降到下限位停止。（4）單步控制方式設計單步控制方式 就是按一次起動按鈕，行車每次只完成一個規(guī)定動作，例如按起動按鈕吊籃上升，當?shù)竭_上限位時并不前進，只有再按一次起動按鈕，才前進。單步操作方式開關打在單步位置時，x11接點閉合，m8040線圈得電，禁止狀態(tài)轉移。如電鍍行車在原位時，狀態(tài)器s0置位，按下起動按鈕x16 s20 置位 y12得電 吊籃上升，當?shù)竭_上限位時，x6動作 滿足轉移條件，但由于m8040 線圈得電。禁止狀態(tài)轉移。s20仍置位 這時為了防止y12得電吊

15、籃繼續(xù)上升，要由x6常閉觸點將其斷開，其他狀態(tài)器s的輸出線圈也應該如此。在s21狀態(tài)步中，當y10得電前進到位時，防止死循環(huán)和單步控制要求，在電路中增加m3線圈回路。3.6 主要電器元件選擇說明（1） 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為：ifuis/(2.53)ifu熔體額定電流；is電機的啟動電流對于jyz-12-4型號電機，其額定電流in2a，啟動電流is6.5213a，熔體額定電

16、流ifuis/(2.53)4.35.2（a）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為：ifu3(4.35.2)12.915.6（a），故干路熔斷器的類型為：rc1a15，熔絲額定電流15a。(2) 接觸器的選擇對于jyz-12-4型號的電機，額定的功率pmn0.81kw，三相電源的相電壓umn380v，功率因數(shù)cos0.87，電機效率75，則控制回路的接觸器的選擇可以按下式計算選擇：imn=1.89a查閱手冊可以確定接觸器選用cj105/3380v型號。（3）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

17、及電動設備的發(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。（4）行程開關的選擇電鍍車間專用行車用行程開關是主導電鍍工藝是否成功的關鍵元件，要用于小車在電鍍槽位置的精確定位?？紤]生產實際情況，初步選擇lx19系列的行程開關。lx19系列行程開關適用于交流50hz或60hz，電壓至380v，直流電壓至220v的控制電路，將機械信號轉換成電信號，作為控制運動機構行程和變換運動方向或速度用。lx19系列開關采用雙斷點瞬時結構，安裝在金屬外殼內構成防護式。在外殼上配有各種方式的機械部件，組成單輪，雙輪轉動及無輪直線移動等形式的行程開關。工作環(huán)境25

18、120，適用于電鍍車間的高溫環(huán)境。最終選擇行程開關型號lx19111（b），額定發(fā)熱電流5a，觸頭接觸時間0.04s。此開關的性能完全可以滿足精確定位以及高溫工作環(huán)境。（5）電源開關選擇電源開關主要用于供電氣設備中電源的通斷使用，電源開關是整個電路系統(tǒng)的安全保障所在，在這里選用kad4102型號的電源安全性開關。其主要技術參數(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。3.7 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-32mr繼電器輸出型2sa選擇開關1sa3010a施多德3hl0-8指示燈18ad16-22gled顯示220v ac4tc隔離變壓器1bk-100變比1:1 220v ac5km1-5交流接觸器5cj10-5/3-380v線圈電壓380v ac6sb0-4點動開關5lay37-d2黑色7fu熔斷器1rc1a-10額定電流15a8fr1-2熱繼電器2jr2010/31額定電流10a帶斷相