【正文】 西安石油大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 的電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究 摘 要 本文介紹了利用可編程序控制器對某電鍍行車的工作過程進(jìn)行控制的方法，簡化了控制系統(tǒng)的接線，克服了電磁繼電器動作時(shí)間長、觸點(diǎn)抖動的缺點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。利用 PLC 實(shí)現(xiàn)對電鍍生產(chǎn)線的系統(tǒng)控制，使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，可方便完成自動，手動拉制和相互之間的切換 ； 整個程序采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法，具有調(diào)試方便，維護(hù)簡單，移植性好的優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 ： PLC， 電鍍行車 ， 可編程控制器 ， 控制 Abstract This paper presents a controlling system which controls the special traveling crane for electroplating. This system really helps improve the reliability and laity of the controlling system. And this paper introduces the application of Rockwell PLC in the plating product line. The system can achieve autocontrol and manualcontrol, and be switched flexibly between the two methods. Modularization is the fundamental aspect of the programming designs. Advantages of this method include convenience for debugging, simplicity for maintenance and good transplantation. Keywords: PLC, special traveling crane for electroplating, programmable controller, control 西安石油大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 第 1 章 前 言 1 電鍍行車控制系統(tǒng)的種類 ......................................... 1 電鍍行車控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀 ................................... 2 第 2 章 電鍍行車控制系統(tǒng)的總體方案 4 電鍍行車概述 ................................................... 4 對電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 ................................... 7 第 3 章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 電氣控制線路的設(shè)計(jì) ............................................. 9 PLC 控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) ...................................... 9 第 4 章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 13 PLC 梯形圖總體方案設(shè)計(jì) ......................................... 13 公用程序設(shè)計(jì) .................................................. 14 單周 /連續(xù)程序設(shè)計(jì) ............................................. 16 手動程序 設(shè)計(jì) .................................................. 16 信號顯示及故障報(bào)警程序設(shè)計(jì) .................................... 17 總 結(jié) 錯誤 !未定義書簽。 參 考 文 獻(xiàn) 19 附錄 A 基于 PLC 的電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖紙 20 附錄 B 電鍍行車電氣控制系統(tǒng) PLC 指令表 28 西安石油大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 前 言 電鍍行車控制系統(tǒng)的種類 繼電接觸器控制系統(tǒng) 繼電器問世以來，一直是電氣控制的主流 ，目前國內(nèi)仍有不少廠家應(yīng)用繼電接觸器控制系統(tǒng)。其中輸人單元為按鈕開關(guān)等主令電器、邏輯單元是支配控制系統(tǒng)的 “ 程序 ”， 它是由各種繼電器的觸點(diǎn)通過導(dǎo)線連接，并具有一定的邏輯功能的控制線路。輸出單元包括各種閥門的控制線圈、各類接觸器控制線圈及信號指示等執(zhí)行元件。這種控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是：價(jià)格便宜、性能價(jià)格比低。由于存在繼電器抖動、打弧、吸合不良等現(xiàn)象，因此控制系統(tǒng)壽命短，可靠性差。因?yàn)樗淖詣涌刂乒δ苁强坷^電器的輔助觸點(diǎn)動作來實(shí)現(xiàn) ， 而觸點(diǎn)動作一次需要幾十毫秒，所以控制速度慢 ； 由于需要改變控制邏輯就要改變各觸點(diǎn)間的連線， 故技改難度大，同時(shí)體積大，耗能高。因此繼電接觸器控制方案，適用控制邏輯比較簡單，所需繼電器數(shù)量較少，程序固定的場合。 單片機(jī)控制系統(tǒng) 用單片機(jī)可以構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)。有不少控制系統(tǒng)是利用通用 PC單片機(jī)或通用計(jì)算機(jī)。大部分都可以用單片機(jī)系統(tǒng)或單片機(jī)加通用機(jī)系統(tǒng)來代替計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，特別是較大型的工業(yè)測控系統(tǒng)。單片機(jī)的控制邏輯由軟件組成，同時(shí)軟件的編寫和修改方便，設(shè)計(jì)安裝接線工作量相對較少，設(shè)計(jì)周期較短，其適應(yīng)性較強(qiáng)。但其缺點(diǎn)是對工作環(huán)境條件要求較高，抗干擾能力不強(qiáng)，它適應(yīng)于工作環(huán)境條件比較好的各種 控制領(lǐng)域 ， 如機(jī)械、冶金、紡織、國防、民用等。除通用外設(shè) （ 如打印機(jī)、硬盤、磁盤等 ） 外，還有許多外部通信、采集、多路分配管理、驅(qū)動控制等接口，而這些外設(shè)與接口完全由主機(jī)進(jìn)行管理，必然造成主機(jī)負(fù)擔(dān)過重，因而出現(xiàn)了新的控制手段，即可編程序控制器。 可編程序控制器控制系統(tǒng) 一、 可編程序控制器的特點(diǎn) （ 1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)； （ 2） 適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活； （ 3） 編程方便，易于使用； 西安石油大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 （ 4） 功能強(qiáng)，擴(kuò)展能力強(qiáng)； （ 5） PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便； （ 6） 維修方便，維修工作量少； （ 7） PLC體積小，重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 二、 可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域 隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展， PLC的制造成本不斷下降，而功能卻大大加強(qiáng)。目前，在先進(jìn)工業(yè)國家中 PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用的領(lǐng)域已覆蓋了所有的工業(yè)企業(yè)。概括起來主要應(yīng)用在以下幾個方面 ： （ 1） 順序控制； （ 2） 運(yùn)動控制； （ 3） 閉環(huán)過程控制； （ 4） 數(shù)據(jù)處理； （ 5） 通信和聯(lián)網(wǎng)。 電鍍行車控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀 在工業(yè)控制的各個領(lǐng)域里，小到一個簡單的機(jī)電一體化設(shè)備、大到整個生產(chǎn)線，以及大型的工程領(lǐng)域里，都存在 PLC控制系統(tǒng)的技 術(shù)存在。 PLC已不在是局限在邏輯上，應(yīng)該理解成過程控制器，如西門子全集成自動化 TIA的概念。在整個自動化領(lǐng)域， PLC和傳動是組成自動控制的兩個非常重要的部分。 在主流 PLC往大型化、集成化、多功能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的同時(shí)，還有很多分支在并列發(fā)展。我們還有很多單體化、一體化的設(shè)備，現(xiàn)在越來越微型化離散的控制也在同步進(jìn)行。比如西門子 S7200功能強(qiáng)大， 1000多塊一個，原來是不能想象的。為滿足自動控制領(lǐng)域各層面的不同要求，微型機(jī)、小型機(jī)的發(fā)展勢頭也很猛。 現(xiàn)在， PLC不僅能進(jìn)行邏輯控制，在模擬量的閉環(huán)控制、數(shù)字量 的智能控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)及集散控制方面都得到廣泛的應(yīng)用。如今大、中型、甚至小型 PLC都配有 A/D、 D/A轉(zhuǎn)換及算術(shù)運(yùn)算功能，有的還具有 PID功能。這些功能使 PLC應(yīng)用于模擬量的閉環(huán)控制、運(yùn)動控制、速度控制等具有了硬件基礎(chǔ)； PLC具有輸出和接收高速脈沖的功能，配合相應(yīng)的傳感器及伺服裝置，PLC可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的智能控制； PLC配合可編程終端設(shè)備（如觸摸屏），可以實(shí)時(shí)顯示采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，為分析、研究系統(tǒng)提供依據(jù)；利用 PLC西安石油大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 的自檢信號可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控； PLC具有較強(qiáng)的通信功能，可與計(jì)算機(jī)或其他 智能裝置進(jìn)行通信和聯(lián)網(wǎng)，從而能方便地實(shí)現(xiàn)集散控制。功能完備的 PLC不僅能滿足控制的要求，還能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)管理的需要。 總之為了進(jìn)一步擴(kuò)大 PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，適應(yīng)大、中、小型企業(yè)擴(kuò)印不同需要， PLC產(chǎn)品大致向以下幾方面發(fā)展： （ 1） 向小型化方向發(fā)展； （ 2） 向高速度、大容量和智能化方向發(fā)展； （ 3） PLC編程工具與編程語言的多樣化、高級化、標(biāo)準(zhǔn)化； （ 4） 向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展； （ 5） 發(fā)展容錯技術(shù)和故障診斷。 西安石油大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 電鍍行車控制系統(tǒng)的總體方案 電鍍行車概述 電鍍 行車的用途 本 電鍍行車是某企業(yè)電鍍車間為了提高工作效率，促進(jìn)生產(chǎn)自動化和減輕勞動強(qiáng)度而制造的一臺起吊設(shè)備。該設(shè)備采用遠(yuǎn)距離控制，起吊物品是有待進(jìn)行電鍍或表面處理的各種產(chǎn)品零件。另外，本電鍍行車擁有 手動、單周和連續(xù)3種工作方式 ，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選擇其中工作方式進(jìn)行電鍍產(chǎn)品零件，這樣就大大增加了對電鍍行車操作的靈活性。 電鍍行車的基本組成結(jié)構(gòu) 本 電鍍行車機(jī)械部分由傳送帶 A、傳送帶 B、行車和電鍍槽等 4部分組成，而行車又由大車、小車和吊鉤等部分組成，如圖 。傳送帶 A、傳送帶 B、大車、小車和吊鉤 分 圖 電鍍車間平面示意圖 別由電動機(jī) M1～ M5拖動。其中，大車、小車和吊鉤在電動機(jī)的拖動下可分別作前后、左右、上下運(yùn)動，行車的起吊重量在 500kg以下，起吊物品是待進(jìn)行電鍍和表面處理的各種產(chǎn)品零件。用來進(jìn)行電鍍和表面處理的容器是 1～ 5號槽，12345123451234512345123451號槽 2號槽 3號槽 4號槽 5號槽傳送帶A 傳送帶B酸液 清水 鋅液 鉻液 鎳鎘液1234512345導(dǎo)軌導(dǎo)軌大 車小車大車運(yùn)動方向小車運(yùn)動方向..后 前左右西安石油大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 每個槽內(nèi)從左到右都有 5個位置依次稱為 1號位、 2號位?? 5號位，每個位置都可以放置一個吊籃，因此，每個槽內(nèi)共可以放置 5個吊藍(lán)。 1～ 5號槽內(nèi)依次裝有酸液、清水、鋅液、鉻液、鎳鎘液，可分別用來對產(chǎn)品零件進(jìn)行除銹、清洗、鍍鋅、鍍鉻和鍍鎳鎘等處理 （ 但在同一時(shí)間內(nèi)，只需對產(chǎn)品零件進(jìn)行鍍鋅或鍍鉻或鍍鎳鎘處理 ） 。完成對產(chǎn)品零件的除銹、清洗、鍍鋅、鍍鉻和鍍鎳鎘處理所需的時(shí)間分別為 5分鐘、 2分鐘、 10分鐘、 15分鐘、 20分鐘。 電鍍行車的主要技術(shù)參數(shù) 根據(jù)工廠生產(chǎn)實(shí)際情況可得： （ 1） 電鍍行車傳送帶 A和傳送帶 B最大載重為 Mmax=2500kg，其傳送帶摩擦系數(shù) ? =，傳送帶速度要求為 v =15m/min。 （ 2） 電鍍行車大車最大載重為 Mmax =5000kg，其大車與導(dǎo)軌的摩擦系數(shù) ? =，大車的速度要 求為 v =30m/min。 （ 3） 電鍍行車小車最大載重為 Mmax =1500kg，其小車與大車的摩擦系數(shù) ? =，小車的速度要求為 v =15m/min。 （ 4） 電鍍行車吊鉤最大負(fù)重為 Mmax =500kg，其吊繩的摩擦系數(shù)可忽略不計(jì)，吊鉤上升與下降的速度要求為 v =15m/min。 電鍍行車的工作原理 要求 本 電鍍行車對產(chǎn)品零件的傳送過程如下： （ 1） 將吊籃從傳送帶 A送到 1號槽，以對產(chǎn)品零件進(jìn)行除銹處理。 在電鍍行車啟動前的初始狀態(tài)下，吊鉤在大車和小車的拖動下處于傳送帶A的 1號位的上方。 當(dāng)按 下啟動按鈕后，傳送帶 A向前，將裝滿待電鍍和表面處理的產(chǎn)品零件的吊籃送到 1～ 5號位。傳送到位后，吊鉤下降。 下降到位后，小車向右一小段距離，以使吊鉤鉤住吊籃。 鉤住吊籃后，吊鉤上升。 吊鉤將吊籃提升到位后，大車向前 (小車不動 )，將吊籃送到 1號槽的 1號位的上方。 將吊籃送到位后，吊鉤下降，將吊籃送到 1號槽中的 1號位，以對產(chǎn)品零件進(jìn)行除銹處理。 吊鉤下降到位后，小車向左一小段距離，以使吊鉤脫離吊籃。 西安石油大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 吊鉤脫離吊籃后，吊鉤上升。 上升到位后，大車向后，小車向左，拖動吊鉤到傳送帶 A的 2號位的上方。 吊鉤到達(dá)傳送帶 A的 2號位的上方后，吊鉤下降。 以后重復(fù)上述過程，依次將各吊籃從傳送帶 A的 2～ 5號位送到 1號槽的 2～ 5號位。 當(dāng)行車將第 5個吊藍(lán)送到 1號槽的 5號位后，重復(fù)上述第 （ 7） 、 （ 8） 步 的 過程，使吊鉤脫離吊籃并上升。 上升到位后，大車不動，小車向左，拖動吊鉤回到 1號槽的