【正文】 專 業(yè) 電氣自動化 學(xué)生姓名 郭棟 山 東農(nóng)業(yè)大學(xué) 成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 的電鍍 行車控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究 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間長、觸點抖動的缺點，提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。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。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。單片機的控制邏輯由軟件組成，同時軟件的編寫和修改方便，設(shè)計安裝接線工作量相對較少，設(shè)計周期較短，其適應(yīng)性較強。 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。 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。比如西門子 S7200功能強大， 1000多塊一個，原來是不能想象的。這些功能使 PLC應(yīng)用于模擬量的閉環(huán)控制、運動控制、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），可以實時顯示采集到的現(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山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 的自檢信號可實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控； PLC具有較強的通信功能，可與計算機或其他智能裝置進行通信和聯(lián)網(wǎng)，從而能方便地實現(xiàn)集散控制。該設(shè)備采用遠(yuǎn)距離控制，起吊物品是有待進行電鍍或表面處理的各種產(chǎn)品零件。其中，大車、小車和吊鉤在電動機的拖動下可分別作前后、左右、上下運動，行車的起吊重量在 500kg以下，起吊物品是待進行電鍍和表面處理的各種產(chǎn)品零件。 電鍍行車的主要技術(shù)參數(shù) 根據(jù)工廠生產(chǎn)實際情況可得： （ 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。 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)品零件進行除銹處理。 下降到位后，小車向右一小段距離，以使吊鉤鉤住吊籃。 吊鉤下降到位后，小車向左一小段距離，以使吊鉤脫離吊籃。 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。 （ 2） 將吊籃從 1號槽送到 2號槽，以對產(chǎn)品零件進行清洗。 （ 3） 將吊籃從 2號槽送到 3號槽，以對產(chǎn)品零件進行鍍鋅處理。 （ 4） 將吊籃從 2號槽送到 4號槽，以對產(chǎn)品零件進行鍍鉻處理。 （ 5） 將吊籃從 2號槽送到 5號槽，對產(chǎn)品零件進行鍍鎳鎘處理。 （ 6） 將吊籃從 3或 5號槽送到傳送帶 B，以將經(jīng)鍍鋅或鍍鉻、鍍鎳鎘處理過的產(chǎn)品零件運走。 對電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計要求 對工作方式的設(shè)計要求 （ 1） 為了適應(yīng)電鍍行車控制系統(tǒng)的調(diào)試、檢查和操作方便的需要，應(yīng)使電鍍行車控制系統(tǒng)具備手動、單周和連續(xù)三種工作方式。 對全機控制的設(shè)計要求 （ 1） 在單周和連續(xù)工作方式下，當(dāng)下述初始條件中的任何一個不具備時，應(yīng)避免電鍍行車啟動運行： ① 行車大車在初始位置； ② 行車小車在初始位置； ③ 吊鉤在初始位置。 （ 5） 應(yīng)能保證操作人員隨時都能使電鍍行車緊急停車。 （ 3） 當(dāng)任何一臺電動機的過載保護動作時，信號顯示系統(tǒng)應(yīng)能顯示發(fā)生過載故障 電動機，故障報警系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出音響故障信號。因?qū)嶋H需要，吊鉤電機采用轉(zhuǎn)子串電阻起動。 信 號和 故障顯 示采 用 DC24V發(fā)光 二極 管，因 此， 電路中 配備 了一 臺AC220V/DC24V變壓器向該二極管電路提供 24V直流電源。 電鍍種類選擇開關(guān) SA3用來選擇鍍鋅、鍍鉻、鍍鎳鎘三種電鍍中的一種，占用 PLC的 3個輸入點。 用于檢測電鍍行車大車運行位置的行程開關(guān)為 SQ SQ SQ SQ SQSQ SQ SQ SQ9，它們共占用 PLC的 9個輸入點。 綜上所述，共需 PLC輸入觸點 48個。 預(yù)開預(yù)告電鈴 BE 1個，占用 PLC的 1個輸出點。 用于指示電鍍行車各電機過載故障的指示燈為 HL HL1 HL1 HL1HL14，它們共占用 PLC的 5個輸出點。 PLC I/O元件分 配表 一、 PLC輸入元件分配表 可將 PLC電鍍行車控制系統(tǒng)中 PLC的所有輸入元件分配到 PLC的各個輸入點上，如表 3. 1所示。 據(jù)此，本設(shè)計基于 PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)的軟件部分應(yīng)由公用程序、手動程序、單周程序、連續(xù)程序、信號顯示和故障報警程序等五個部分組成。因此，連續(xù)程序可大大提高加工效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人的勞動強度、降低加工成本。具體來說，就是要實現(xiàn)單步控制，即按下某一步的起動按鈕，該步就運行直到這一步完成。 圖 PLC梯形圖程序的總體結(jié)構(gòu) 圖 為滿足上述要求，從程序的總體結(jié)構(gòu)上來說，應(yīng)采用跳步法設(shè)計基于 PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)的用戶程序，即將手動程序、單周程序和連續(xù)程序分隔在不同的跳步區(qū)，同時應(yīng)能保證在同一時間內(nèi)，所有跳步區(qū) 中只有一個跳步區(qū)的跳步條件滿足，其余跳步區(qū)的跳步條件都不滿足，而各跳步區(qū)的跳步條件的滿足與否，則應(yīng)能由工作方式選擇開關(guān) SA2自由選擇，這樣才能滿足上述要求。此時 ， 按下預(yù)開按鈕 SB11(X0)， 可使繼電器 M151和 Y17通電動作。當(dāng)按預(yù)停按鈕 SB13 (X2)，應(yīng)能使預(yù)?；芈?M150通電，以向電鍍行車發(fā)出預(yù)停信號；當(dāng)按啟動按鈕 SB12（ X1）或電鍍行車回到初始步 M0時， 應(yīng)能使預(yù)?；芈?M150斷電，否則，電鍍行車將無法在連續(xù)工作方式下再次啟動運行。如果此時不對 所有的狀態(tài)復(fù)位，回到單周或連續(xù)狀態(tài)后有可能出現(xiàn)兩個狀態(tài)同時為 ON的異?，F(xiàn)象。 單周 /連續(xù)工作方式的程序設(shè)計 根據(jù)圖 /連續(xù)工作方式程序的順序功能圖，以及順序功能圖與梯形圖之間的對映關(guān)系，可設(shè)計出電鍍行車控制系統(tǒng)單周 /連續(xù)工作方式程序的梯形圖，如附錄 A中的圖 。據(jù)此，采用經(jīng)驗設(shè)計法，可設(shè)計出手動工作方式程序的梯形圖，如附錄 A中的圖 。 （ 4） 在連續(xù)工作方式下，當(dāng)控制系統(tǒng)的實際工作循環(huán)次數(shù)累計達到設(shè)定的次數(shù)時，信號系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出音響預(yù)停信號。同時 ， 讓我們回顧已學(xué)過的電氣控制與 PLC的知識 ， 并對知識重新組合、靈活運用。畢業(yè)設(shè)計達到了預(yù)期目的。（ 2）成功地實現(xiàn)使控制系統(tǒng)滿足工藝流程要求以及設(shè)計任務(wù)書上提出的所有控制、保護和顯示要求，并且力圖使所設(shè)計的控制系統(tǒng)做到了工作穩(wěn)定可靠、技術(shù)性能先進、操作靈活方便。 據(jù)此，結(jié)合附圖 PLC I/O接線圖，可設(shè)計出電鍍行車的信號顯示及故障報警程序，如 附錄 A中的圖 。 （ 2） 信號顯示系統(tǒng)應(yīng)能顯示控制系統(tǒng)的電源的工作狀態(tài)，電動機的工作狀態(tài)。手動