電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線PLC控制課程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、電氣與PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)及任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)課題:電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線PLC控制設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè)建筑電氣與智能化學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)地點(diǎn)起至?xí)r間發(fā)放日期電 氣 工 程 學(xué) 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(chǎn)線總體設(shè)計(jì)說(shuō)明 2.1 電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線示意圖 2.2 電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線控制要求第三章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明 3.1主電路設(shè)計(jì)說(shuō)明 3.2 PLC輸入輸出接線圖設(shè)計(jì)說(shuō)明 3.3 控制面板元件布置圖的設(shè)計(jì) 3.4 梯形圖設(shè)計(jì)說(shuō)明 3.5 操作控制設(shè)計(jì)說(shuō)明 3.6 主要電器元件選擇說(shuō)明 3.7 元器件目錄表第四章 設(shè)計(jì)小節(jié)概述1.1 電鍍工藝的發(fā)展 電鍍生產(chǎn)作

2、為一種傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)自開(kāi)始以來(lái)，幾十年間有了極大的發(fā)展，從早期的純手工作坊生產(chǎn)發(fā)展到今天的半自動(dòng)甚至全自動(dòng)生產(chǎn)，電鍍工業(yè)的進(jìn)步巨大的，電鍍產(chǎn)品的種類(lèi)和電鍍工藝的復(fù)雜程度也是發(fā)生了極大的變化，大道汽車(chē)、飛機(jī)，小到生活用品金銀首飾，各式各樣的贛南工業(yè)產(chǎn)品都離不開(kāi)電鍍技術(shù)，電鍍技術(shù)已發(fā)展形成一個(gè)重要的工程領(lǐng)域一個(gè)表面工程。 近年來(lái)隨著生產(chǎn)的發(fā)展和不同產(chǎn)品工藝的特殊要求，電鍍生產(chǎn)的生產(chǎn)過(guò)程在有些淋雨顯得相當(dāng)復(fù)雜，有許多條流水線構(gòu)成一套完整的生產(chǎn)線，這就要各流水線之前能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，因而PLC技術(shù)開(kāi)始引入電鍍。 質(zhì)量?jī)?yōu)秀的電鍍產(chǎn)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(chǎn)品按照電鍍工藝流程運(yùn)行以

3、及電鍍時(shí)間，這些都是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)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(dāng)FX系列中最高檔次的超小程序裝置，除輸入出1625點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于多個(gè)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(mǎn)足多樣化廣泛需要的PLC。 特點(diǎn) -系統(tǒng)配置即固定又靈活；-編程簡(jiǎn)單；備有可自由選擇，豐富的品種；令人放心的高性能；高速運(yùn)算；使用于多種特殊用途；外部機(jī)器通訊簡(jiǎn)單化；共同的外部設(shè)備。第二章 電鍍生產(chǎn)線總體設(shè)計(jì)說(shuō)明2.1 電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線示意圖  某電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線如圖2.1所示。在電鍍生產(chǎn)線一

4、側(cè)（原位），將待加工零件裝入吊藍(lán)，并發(fā)出信號(hào)，專(zhuān)用行車(chē)便提升前進(jìn)，到規(guī)定的槽位自動(dòng)下降，并停留一段時(shí)間（各槽停留時(shí)間預(yù)先按工藝設(shè)定）后自動(dòng)提升，行至下一個(gè)電鍍槽，完成電鍍工藝規(guī)定的每道工序后，自動(dòng)返回原位，卸下電鍍好的工件重新裝料，進(jìn)入下一個(gè)電鍍循環(huán)。圖2.12.2 電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線控制要求 對(duì)于不同零件，其鍍層要求不同，為了節(jié)省場(chǎng)地，適應(yīng)批號(hào)生產(chǎn)需要，提高設(shè)備利用率，設(shè)備還要求電氣控制系統(tǒng)有槽位選擇能力。由于每個(gè)槽位之間的跨度較小，行車(chē)在前后運(yùn)行停車(chē)時(shí)要有能耗制動(dòng)，以保證準(zhǔn)確停位。拖動(dòng)情況：電鍍行車(chē)采用兩臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)分別控制行車(chē)的升降和進(jìn)退，采用機(jī)械減速裝置。電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)（型號(hào)JYZ-12-

5、4，P=0.81kw，I=2A,n=1410r/min，V=380V）拖動(dòng)控制要求:控制裝置具有程序預(yù)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(gè)電鍍工藝應(yīng)能實(shí)現(xiàn)四種操作方式。(1)自動(dòng)循環(huán)； （2）單周期； 3）步進(jìn)操作； （4）手動(dòng)操作。前后運(yùn)行和升降運(yùn)行應(yīng)能準(zhǔn)確停位，前、后升降運(yùn)行之間有互鎖作用。該裝置采用遠(yuǎn)距離操作臺(tái)控制行車(chē)運(yùn)動(dòng)，要求有暫?？刂乒δ?。行車(chē)運(yùn)行采用行程開(kāi)關(guān)控制，并要求有過(guò)極限位置保護(hù)。主電路應(yīng)有短路和過(guò)載保護(hù)。行車(chē)升降，進(jìn)退采用能耗制動(dòng)，升降電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)間為3S，進(jìn)退運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)間為2S，1#5#槽位的停留時(shí)間依次為15S、17S、18S、19

6、S、20S，原位裝卸時(shí)間為20S。第三章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明3.1主電路設(shè)計(jì)說(shuō)明主電路分析:電源開(kāi)關(guān)QS為普通閘刀開(kāi)關(guān)或組合開(kāi)關(guān)，用熔斷器FU作為短路保護(hù)。2臺(tái)電動(dòng)機(jī)均采用熱繼電器FR作為過(guò)載保護(hù)，正反轉(zhuǎn)由接觸器KM1KM4控制。進(jìn)退電動(dòng)機(jī)M1的能耗制動(dòng)電源由控制變壓器TC降壓后整流，由制動(dòng)接觸器KM5接到電動(dòng)機(jī)定子繞組上。3.2 PLC輸入輸出接線圖設(shè)計(jì)說(shuō)明（1） 確定輸入設(shè)備過(guò)限保護(hù) SQ7, 原位 SQ0 ， 槽位選擇 S1， 1#槽行程開(kāi)關(guān)SQ1槽位選擇 S2 ,2#槽行程開(kāi)關(guān)SQ2，槽位選擇S3 ， 3#槽行程開(kāi)關(guān)SQ3 槽位選擇 S4 ,4#槽行程開(kāi)關(guān)SQ4，槽位選擇S5 ， 5#槽

7、行程開(kāi)關(guān)SQ5過(guò)限保護(hù) SQ6，上限位 SQ8 , 下限位SQ9 ，手動(dòng) 單步 連續(xù) 單周停止 前進(jìn) 后退 上升（起動(dòng)） 下降（暫停）（2） 確定輸出設(shè)備指示燈Y0-Y7 M1電機(jī)正反轉(zhuǎn)Y10 Y11M1電機(jī)正反轉(zhuǎn) Y12 Y13 能耗制動(dòng) Y14分配I/O點(diǎn)：輸入輸出輸入設(shè)備及符號(hào)PLC輸入點(diǎn)輸出設(shè)備及符號(hào)PLC輸出點(diǎn)過(guò)限保護(hù)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(guò)限保護(hù) SQ6指示燈7Y7上限位 SQ8X6下限位

8、SQ9X7手動(dòng)X10前進(jìn)Y10單步X11后退Y11連續(xù)X12上升Y12單周下降Y13停止X13制動(dòng)Y14前進(jìn)X14后退X15上升（起動(dòng)）X16下降（暫停）X17PLC接線圖（1） PLC輸入接線的設(shè)計(jì)說(shuō)明1、在電鍍行車(chē)中，為了防止行車(chē)在到達(dá)原位和末端時(shí)由于限位開(kāi)關(guān)損壞而越過(guò)工作區(qū)，設(shè)置了過(guò)限保護(hù)SQ6和SQ7。它們分別與原位和5#槽位的限位開(kāi)關(guān)SQ0、SQ5并聯(lián)，這樣可以節(jié)省輸入點(diǎn)數(shù)。根據(jù)要求對(duì)電鍍槽有槽位選擇功能，只需要使用5個(gè)槽位選擇開(kāi)關(guān)S1S5，分別和SQ1SQ5串聯(lián)即可達(dá)到槽位選擇的目的。而不必占用輸入點(diǎn)。2、行車(chē)控制有4個(gè)操作方式，用了三個(gè)輸入點(diǎn)，其中單周期控制方式，不用輸入點(diǎn)，可以

9、簡(jiǎn)化梯形圖和減少輸入點(diǎn)數(shù)。3、手動(dòng)操作采用單獨(dú)的控制按鈕。停止、前進(jìn)、后退、上升、下降分別對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)X13X17。（2）輸出控制接線的設(shè)計(jì) Y0Y7 用于顯示吊籃所在位置和上下限。 Y10Y13用于進(jìn)退電機(jī)和升降電機(jī)的控制和保護(hù)。3.3 控制面板元件布置圖的設(shè)計(jì) 操作面板圖如圖所示，其用于對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線遠(yuǎn)距離控制操作。在操作面板上安裝9各信號(hào)燈用于電鍍行車(chē)在1#5#槽位和原位的顯示，以及上限下限的顯示。PLC電源開(kāi)關(guān)和電源信號(hào)燈接在一起，按下電源開(kāi)關(guān)時(shí)，電源信號(hào)燈亮。操作方式采用選擇開(kāi)關(guān)，在手動(dòng)方式下。使用停止、前進(jìn)、后退、上升、下降5個(gè)按鈕、在其他控制使用啟動(dòng)和暫停按鈕（與上升和下降公用）和停

10、止按鈕。槽位選擇開(kāi)關(guān)S1S5用于槽位選擇。停止下降上升電源前進(jìn)后退起動(dòng)暫停槽位選擇S1S5S4S3S2手動(dòng)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(shè)計(jì)說(shuō)明 指令表:3.5 操作控制設(shè)計(jì)說(shuō)明（1）自動(dòng)控制程序設(shè)計(jì) 自動(dòng)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(shè)計(jì)，如圖單周控制方式設(shè)計(jì):單周控制方式，即為從裝料到各槽位電鍍結(jié)束后退回原位，完成一個(gè)工作循環(huán)過(guò)程，當(dāng)?shù)趸@在原位時(shí)，原位X0及下限位開(kāi)關(guān)X7動(dòng)作，信號(hào)燈Y0亮，狀態(tài)器S0置位，等待起動(dòng)命令。按下起動(dòng)按鈕X16、S20置位，Y12得電，吊籃上升，當(dāng)上升碰到上限位開(kāi)關(guān)X

11、6時(shí)，電路經(jīng)X5常閉接點(diǎn)使S21,Y12得電行車(chē)前進(jìn)行至1號(hào)槽X1動(dòng)作，M2產(chǎn)生一個(gè)脈沖使S23置位，Y13得電吊籃下降。同時(shí)Y10失電，在公共程序中Y10下降沿接點(diǎn)閉合使Y14閉合得電，對(duì)進(jìn)退電機(jī)M進(jìn)行能耗制動(dòng)2秒鐘。下降到下限位開(kāi)關(guān)X7，S23置位，由于這時(shí)在1號(hào)槽位，X1接點(diǎn)接通定時(shí)器T1，在1#槽位停留T1對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間，停留時(shí)間到時(shí)，T1接點(diǎn)閉合，返回到S20,Y12得電上升。需要特別注意的的是，此時(shí)行車(chē)在1#位，X1處于動(dòng)作狀態(tài)，所以當(dāng)上升到達(dá)上限為時(shí)，X6動(dòng)作后S20置位，應(yīng)該Y10 得電，但由于X10接點(diǎn)閉合，使得M2產(chǎn)生一個(gè)脈沖跳過(guò)S21到S23又下降了，結(jié)果造成反復(fù)上升下降

12、的死循環(huán)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象一般不通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行驗(yàn)證，時(shí)很難發(fā)現(xiàn)的。這里采用PLSM1指令，其作用是當(dāng)S21置位時(shí)，M1常閉接點(diǎn)斷開(kāi)一個(gè)掃描周期，使M2的脈沖不起作用，從而防止了直接跳過(guò)S21的現(xiàn)象。電鍍結(jié)束后，在5 #槽位上升到上限位X6時(shí)，由于X5接點(diǎn)已經(jīng)閉合，使S22置位，Y11得電行車(chē)后退，當(dāng)退到原位時(shí)，X0動(dòng)作，S23置位下降，到下限位X7動(dòng)作，S24置位。T0得電延時(shí)后，經(jīng)X12 常閉接點(diǎn)返回到S0。全部過(guò)程結(jié)束，完成一次電鍍過(guò)程。（2）連續(xù)控制方式設(shè)計(jì)連續(xù)控制方式就是反復(fù)執(zhí)行單周控制方式，如果不按停止按鈕就一直運(yùn)行下去。將選擇開(kāi)關(guān)SA打到連續(xù)位置，X12輸入接點(diǎn)閉合，當(dāng)行車(chē)完成一次，

13、電鍍過(guò)程返回原位時(shí)。T0延時(shí)后，經(jīng)X12常開(kāi)接點(diǎn)返回到S20，進(jìn)入下一步電鍍過(guò)程。（3）公共程序設(shè)計(jì)公共程序是指不受跳轉(zhuǎn)CJ控制的程序，其中ZRST用于步進(jìn)指令狀態(tài)器S的全部復(fù)位。已達(dá)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?jī)H恢復(fù)原來(lái)的輸出狀態(tài)。MOV用于位置信號(hào)燈的顯示。Y14用于進(jìn)退電機(jī)停止時(shí)的能耗制動(dòng)控制。（3）手動(dòng)控制方式手動(dòng)控制方式如圖 分別用四個(gè)點(diǎn) 動(dòng)按鈕控制兩臺(tái)電機(jī)的升降和 進(jìn)退 其中進(jìn)退的能耗制動(dòng)仍由公共程序的Y14制動(dòng)電路控制。將選擇開(kāi)關(guān)SA打到手動(dòng)位置，X10控制跳轉(zhuǎn)指令CJ 將單周 連續(xù)

14、控制跳過(guò)去 執(zhí)行手動(dòng)程序。在手動(dòng)程序中，應(yīng)考慮各種動(dòng)作之間的互鎖和運(yùn)行條件，如必須在上限位時(shí) 才能前進(jìn)后退，進(jìn)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(shè)計(jì)單步控制方式 就是按一次起動(dòng)按鈕，行車(chē)每次只完成一個(gè)規(guī)定動(dòng)作，例如按起動(dòng)按鈕吊籃上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)上限位時(shí)并不前進(jìn)，只有再按一次起動(dòng)按鈕，才前進(jìn)。單步操作方式開(kāi)關(guān)打在單步位置時(shí)，X11接點(diǎn)閉合，M8040線圈得電，禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移。如電鍍行車(chē)在原位時(shí)，狀態(tài)器S0置位，按下起動(dòng)按鈕X16 S20 置位 Y12得電 吊籃上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)上限位時(shí)，X6動(dòng)作 滿(mǎn)足轉(zhuǎn)移條件，但由于M8040 線圈得電。禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移。S20仍置位 這時(shí)

15、為了防止Y12得電吊籃繼續(xù)上升，要由X6常閉觸點(diǎn)將其斷開(kāi)，其他狀態(tài)器S的輸出線圈也應(yīng)該如此。在S21狀態(tài)步中，當(dāng)Y10得電前進(jìn)到位時(shí)，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(shuō)明（1） 保護(hù)電機(jī)用熔斷器FU的選擇：熔斷器主要是用于電機(jī)的熱保護(hù)，控制電動(dòng)機(jī)的電流，以防電流過(guò)大燒壞電動(dòng)機(jī)引起危險(xiǎn)，當(dāng)電機(jī)過(guò)熱時(shí)熔斷器自動(dòng)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(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)采用的是單臺(tái)電機(jī)輕載啟動(dòng)，熔斷器電流計(jì)算的方法為：  IFUIS /(2.53)   

16、;   IFU熔體額定電流；IS 電機(jī)的啟動(dòng)電流 對(duì)于JYZ-12-4型號(hào)電機(jī)，其額定電流IN2A，啟動(dòng)電流IS6.5×213A，熔體額定電流IFU IS/(2.53)4.35.2（A）故選擇熔斷器類(lèi)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(jì)算為： IFU  3×(4.35.2) 12.915.6（A）， 故干路熔斷器的類(lèi)型為：RC1A15，熔絲額定電流15A。(2) 接觸器的選擇對(duì)于JYZ-12-4型號(hào)

17、的電機(jī)，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(jī)效率75，則控制回路的接觸器的選擇可以按下式計(jì)算選擇：IMN=1.89A查閱手冊(cè)可以確定接觸器選用CJ105/3380V型號(hào)。（3）熱繼電器的選擇 熱繼電器主要用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載、斷相及三相不平衡的保護(hù)及電動(dòng)設(shè)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(hù)。（4）行程開(kāi)關(guān)的選擇 電鍍車(chē)間專(zhuān)用行車(chē)用行程開(kāi)關(guān)是主導(dǎo)電鍍工藝是否成功的關(guān)鍵元件，要用于小車(chē)在電鍍槽位置的精確定位?？紤]生產(chǎn)實(shí)際情況，初步選擇L

18、X19系列的行程開(kāi)關(guān)。 LX19系列行程開(kāi)關(guān)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(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，作為控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)行程和變換運(yùn)動(dòng)方向或速度用。LX19系列開(kāi)關(guān)采用雙斷點(diǎn)瞬時(shí)結(jié)構(gòu)，安裝在金屬外殼內(nèi)構(gòu)成防護(hù)式。在外殼上配有各種方式的機(jī)械部件，組成單輪，雙輪轉(zhuǎn)動(dòng)及無(wú)輪直線移動(dòng)等形式的行程開(kāi)關(guān)。工作環(huán)境25120 ，適用于電鍍車(chē)間的高溫環(huán)境。 最終選擇行程開(kāi)關(guān)型號(hào)LX19111（B），額定發(fā)熱電流5A，觸頭接觸時(shí)間0.04s。此開(kāi)關(guān)的性能完全可以滿(mǎn)足精確定位以及高溫工作環(huán)境。（5）電源開(kāi)關(guān)選擇 電源開(kāi)關(guān)主要用于供電氣

19、設(shè)備中電源的通斷使用，電源開(kāi)關(guān)是整個(gè)電路系統(tǒng)的安全保障所在，在這里選用KAD4102型號(hào)的電源安全性開(kāi)關(guān)。其主要技術(shù)參數(shù)為：額定電壓級(jí)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(hào)代號(hào)名稱(chēng)數(shù)量規(guī)格型號(hào)備注1PLC可編程控制器1三菱FX2N-32MR繼電器輸出型2SA選擇開(kāi)關(guān)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(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)5LAY37-D2黑色7FU熔斷器1RC1A-10額定電流15A8FR1-2熱繼電器2JR20