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1、河南农业职业学院电气控制技术课程设计电镀车间专用行车PLC控制系统设计系、部：机电工程系学生姓名：张文平指导老师：樊留锁专业:汽车制造与装配班级：14-1学号： 140723完成时间：2015/12/24摘要本文以电镀自动生产线控制系统设计为研究对象，以其电镀专用 行车为控制对象，对其电镀的工艺要求和控制要求进行了分析，采用 理论研究的方法，设计了一套基于PLC的电镀车间专用行车自动控 制系统。本系统选用三菱FXCPU-3U-001型号的PLC来进行控制， 通过PLC输出信号接触器的触点动作，来控制两台异步电动机的运 行，从而实现对行车的水平运动和吊钩的垂直运动的控制，考虑到电 镀、上升、下降
2、等运动时行车和吊钩需要准确定位。在程序设计时为 了便于对设备进行调整和检修，设计了手动程序以实现对行车和吊钩 的点动控制，对于自动控制程序的设计，其工作过程是典型的顺序控 制，采用步进指令能很好地实现对其控制。通过软件仿真可以看出所 设计的控制系统很好的实现了电镀的工艺要求和控制要求，可以方便 完成自动和手动之间的切换，体现出PLC控制系统具有调试方便、 适应性强的优点。关键字：电镀行车、编程控制器、SFC图、梯形图目录1 绪论，,1.1 电镀生产简介，1.2电镀车间行车专用PLC控制系统设计内容，1.21 设备基本情况，1.22 拖动系统，1.3电镀车间行车专用PLC控制系统设计要求，1.4
3、 可编程控制器简述，2控制系统总体方案及系统硬件设计，2.1电镀车间专用行车PLC控制系统方案选择,2.1.1 拖动方案，2.1.2槽位选择方案， 2.1.3信号检测装置选择， 2.1.4指示显示方案，2.2电镀车间专用行车PLC控制系统主电路,2.3 保护方案选择，2.4抗电源干扰选择，2.5控制系统的接地设计，, 3控制系统软件设计，3.1控制系统SFC图，,9103.2 I/O分配图，3.3 梯形图，3.4 PLC选型,，,，,，,，,，,135参考文献,，,，,，,，,，,，,，,，,，,，14致谢，,，,，,，,，,，,，,，,，,14附录1绪论1.1电镀生产线简介随着我国国民经济的
4、迅速发展，电镀与精饰的技术，新工艺不断涌现，电镀生产实现 的是一个复杂的工艺生产过程，需要控制电镀时间，电镀电流，电镀压，溶液浓度，温度， 相关的周边设备控制及生产过程自动化。电镀行车是现代化工厂中用于物料输送的重要设备， 传统的控制方式下，大都采用人工操1作的半自动控制方式。在许多场合，为了提高工作效 率，往往需要实现电镀行车的自动化控制。实现自动化控制，可以使行车能够按照预定顺序 和控制要求，自动完成一系列的工作。1.2电镀车间行车专用PLC控制系统设计内容1.2.1设备基本情况该电镀自动线是某场电镀车间为提高功效、促进生产自动化和减轻劳动强度而提出制造 的一台专用半自动起吊设备。采用远距
5、离控制，起吊重量在500千克以下，起吊物品是待进 行电镀及表面处理的各种产品零件。其结构及工艺流程如下图一所示图1电镀自动线示意图电镀自动线机械机构与普通小型汽车结构类似，由小车、大车和吊物提升机构组成。工 作时，除具有自动控制的大车移动，（前/后）与小车（提升吊物用）上/下运动外，还有调整 吊篮位置的小车左右运动。其工作过程为:在电镀自动线的一侧，工人将加工零件装入吊篮， 并发出信号，提示机构便提升并自动逐段前进，按工艺要求在需要停留的槽位停止，并自动 下降，停留一定的时间后自动提升，如此完成电镀工艺规定的每一道工序，直至自动线的末 端自动返回原位。卸下处理好的零件，重新发出信号进入下一加工
6、循环。对于不同的零件，其镀层要求和工艺过程是不同的，则自动线上镀槽的数量也不相 同，该控制系统能对不同工艺过程（如镀锌、镀铬、镀镍镉）有程序预选和修改能力。 该自动线有5个电镀槽，各个电镀槽，各槽停留时间有用户根据工艺要求进行整定。1.2.2拖动系统专用行车的小车、大车和升降运动均采用三相交流异步电动机（Y802-4，0.75KW、 2A、1390r/min、380v）分别拖动，并采用一级机械减速。1.3电镀车间行车专用PLC控制系统设计要求（1）控制装置具有程序预选功能（按电镀工艺确定需要停留工位），一旦程序选定， 除上、下装卸零件，整个电镀工艺应能自动进行。（2）前后运动和升降运动要求准确
7、停位，前后、左右、升降运动之间有联锁作用（3）采用远距离控制，整机电源及各种动作要有相应指示。（4）应有极限位置保护和其他必要的电器保护措施。1.4可编程控制器简述PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统 中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、灵活性差的缺点，充分利用了微处理器 的优点，它采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、 直观、方便易学。用可编程程序控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变 换，并将这个变换予以物理实现，应用于工业现场。它具有可靠性高、抗干扰能力强、 功能完善、适用性强、易学易用，系统的设计、建
8、造工作量小，维护方便，容易改造； 体积小，重量轻，功耗低。2控制系统总体方案及系统硬件设计2.1电镀车间专用行车PLC控制技术系统方案选择为了实现不同的槽位的精准位置停车，设计采用自带刹车的电机。这即节省 了左右制动接触器，也减少了能耗制动的能量，使用接近开关代替行程开关。以 获得更多的反应时间，然后在程序中使用一定的延时，保证行车的精准位置停车， 并且使挂件不会因为运动的惯性，出现撞击事故。在平移的过程中上下的电机采 用抱闸制动（失电保持性），以防止吊篮因为自重下滑导致事故。2.1.2槽位选择方案在启动电机以前要通过旋动开关旋动不同的槽位，因设计的行车是上料点和 下料点分开，故不需要考虑行车
9、在中途返回。通过程序设计就可以实现行车在不 同的槽位上停车并进行电镀的设计要求。2.1.3信号检测装置选择在每一个槽位之前设置接近开关，相对行程开关能使停车更精准，在左右 平移上限位置也设置接近开关，给行车充分的反应时间实现前后限位保护。每个 槽位电镀都做了上下限的行程开关，方便控制电镀过程的电镀过程的电机动作。 由于上下动作的速度较慢，为了减少输入点和开关数量以及成本，没有添加上下 限保护开关。2.1.4指示显示方案在不同的槽位前面设置到位提示，在原点和下料点处、及电机前运行前进 行设置指示灯，以保证控制人员通过指示灯清晰了解行车的运行状况。2.2电镀车间专用行车PLC控制系统主电路如图2在
10、控制系统采用两台三相交流异步电动机（Y802-4，0.75KW、2A、 1390r/min、380V、），M1用于驱动行车前进后退，M2用于控制上升下降，并有 接触器KM1 KM2 KM3 KM4分别控制其正反转。隔离开关QS作为电源控制， 由熔断器FU1实现短路保护，由热继电器FR1、FR2实现过载保护。去U、W 两相电流，经整流滤波后产生36V直流电，为能耗制动提供直流电源。II1.213Ul如图2电镀专用行车PLC控制系统2.3保护方案选择如图2,在主电路以及整流滤波电路中装设熔断器保护，并给每台电机装设热继电器，防止 电机过载过热。2.4抗电源的干扰措施（1）可以使用隔离变压器来抑制电
11、网中的干扰信号，为了改善隔离变压器的干扰效果， 应注意两点：第一屏蔽器要良好的接地：第二，次级连接线应用双绞线，以减少电源线间的 干扰。（2）滤波器有较好的抗电网干扰的作用，但是要选择好滤波器的频率范围常常是困难的， 为此，常的办法是即使用滤波器，同时也使用隔离变压器。2.5控制系统的接地设计良好的接地可以有效地防止干扰线的误操作，控制系统的接地一般有图3种方法。（a）专用接地（b）共用接地c）共通接地图3控制系统接地方法其中图3 (a)为控制器和其他设备分别接地的方式，这种接地方式最好。一般不能使用图3 (C)所示的共 同接地方法。再设计接地时，还需要注意一下两点；第一，采用共同接地方式，接
12、地电阻应小于100 :第 二，接地线尽量粗，一般用大于两毫米的接地线3.1控制系统系统SFC图I SO I十 X2E| 中Y0十I S2 2 H Y2S2324翌6TG DOf Y0K1427 T1S29 * 1S32 * Y1T430 * T2 D2S33 * T33T2X11SET 22I S30f-X21I贸&X0SET 90S37 YCY3S34 Y0Y1|- X133.2I/O分配图Y3yT左右限位X14X15X10X17X20X21上限位X13X11/X24X7/X23X顷X22X3XI上限位X12X10X6X4X2X05槽 4槽3槽罪 1槽 原点3.3梯形图能。表1 FXCPU-
13、3U系列可编程的总体性能环境温度0-55摄氏度环境湿度3磁&9做E【不结雾）抗噪声干扰用嗅声仿真器产生电压为所如噪声脉冲宽度为1微秒 周期为SO-lOOEz的噪声，在此噪声干JtTPLC工作E常耐压AC1500V Imin各端子与接地端之间绝缘电阻5MQ以上接地笋3种接地=不能接地时，亦可浮空使用坏境禁二腐蚀性气体，严禁尘埃根据该专用行车的控制要求，其输进/输出及控制信号共有32个，其输出信号20个，输出 信号17个，实际使用时，系统的输入输出都为开关控制量，加上10%-15%的余量，并无其 他特殊控制模块的需要，拟采用三菱公司FXCPU-3UMR型PLC。如果需要增加一些槽位的 时候可以再配用F系列的拓展单元，以满足需要更多的输入输出点。4参考文献1 方承运。工厂电气控制技术，机械工业出版社，20032 史国生。电气控制与编程控制技术。化学工业出版社，2005.43 廖常初。PLC编程及应用。机械工程出版社，2002.94 钟肇新，范建东，可编程控制原理及应用，华南理工大学出版社，2003.5
