【正文】 序就構(gòu)成了電鍍行車工作的各個階段。 而采用單片機控制方案或 PLC 控制方案來控制的話，則不需采用一個硬件繼電器，因此，可以克服由采用繼電器控制方案帶來的上述所有缺點。 綜上所述，作者決定對電鍍行車控制系統(tǒng)的電動機系統(tǒng)采用 PLC 控制方案控制。 基于 PLC的電鍍行車 控制系統(tǒng)的 設(shè)計與實現(xiàn) － 10－ 基于 PLC 的電鍍行車控制系統(tǒng)的 公用程序、手動程序、信號顯示和故障報警程序不存在步的轉(zhuǎn)換問題，程序中各回路間的關(guān)系不相同，且沒有規(guī)律可循，因此，對這幾部分程序只能采用 經(jīng)驗法設(shè)計。 大車電機選擇 根據(jù)電鍍行車大車實際情況：電鍍行車大車最大載重為 Mmax=5000Kg，其大車與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù) u=，大車的速度要求為 v=30m/min，由電機功率計算公式 ()～()可得出 P=3750W，由此查《電動機選型與應(yīng)用》可選型號為 Y112M6 的電動機 1臺作為大車的拖動電機，其額定功率為 6KW，額定電壓為交流 380V，額定電流為 ，額定轉(zhuǎn)速為 1500r/min。 刀開關(guān)選 擇 根據(jù)前面所選定的電鍍行車各電機額定電流 ,可知配電支路的總工作電流為 45A，查《工廠常用電氣設(shè)備手冊》，選用規(guī)格最小的 HD11100/18 型單投刀開關(guān)作為自動線控制系統(tǒng)配電支路的電源開關(guān) ,數(shù)量為 1 只。其額定電壓為交流 500V，額定電流為 100A，極限短路通斷電流（峰值）為 9000A，機械壽命為 10000 次，電壽命為 5000 次；過電流電磁脫扣器額定電流為 50A，瞬時整定電流為 10In=500A。 (2) 大車電機接觸器 KM5 和 KM6 的選擇 根據(jù)大車電機額定功率為 6KW、額定電流為 ，查《低壓電器維修手冊》，選擇接觸器 KM5 和 KM6 型號為 CJ1030，數(shù)量為 2 臺，其額定電壓為交流 380V，額定電流為 30A，可控制電動機最大功率為 ，吸引線圈視在功率起動時 210VA、吸持時 32VA。 (5) PLC 電源及 PLC 負載電源接觸器 KM 選擇 從 附圖 可以看出 ，接觸器 KM 的線圈及其兩對主觸頭均接于 220V 交流線路中，這對觸頭用來控制 PLC 電源的通／斷，接觸器 KM 的另外一對主觸頭分別接于直流穩(wěn)壓電源 GD 的 24V 直流輸出端，用來控制 PLC 負載電源的通／斷，因此接觸器 KM的額定電壓 (即觸頭的額定電壓 )及其線圈的額定電壓均應(yīng)按交流 220V 來選，而其額定電流 (即觸頭的額定電流 )應(yīng)按直流電流 來選。 (6) 吊鉤電機串電阻起動接觸器 KM11～ KM13 選擇 因為吊鉤電機串電阻起動接觸器的主觸頭接于電機轉(zhuǎn)子電路中，故這些接觸器的型號選擇與前述控制吊鉤電機的接觸器 KM9 和 KM10 的選擇一樣，也為 CJ24100 型，數(shù)量為 3 臺。 (2) 大車拖動 電機的熱繼 電器 FR3 的選擇 根據(jù)大車電機額定電流為 ，查《電器控制》，可選用規(guī)格最小的熱繼電器作為大車拖動電機的熱繼電器 FR3，其型號為 JR020/3D，數(shù)量為 1 只，極數(shù)為 3，有斷相保護和溫度補償功能，觸頭數(shù)量： 1 個常閉， 1 個常開。 (4) 吊鉤拖動電機的熱繼電器 FR5 的選擇 根據(jù)吊鉤電機額定電流為 ，查《電器控制》，選擇熱繼電器型號為 JR060/3D，數(shù)量為 1 只，極數(shù)為 3，有斷相保護和溫度補償功能，觸頭數(shù)量： 1 個常閉， 1 個常開。故在電路中設(shè)置了中間繼電器，在起動時由中間繼電器的常開觸頭來切斷接觸器 KM11～KM13 的線圈回路，這樣就可保證起動時轉(zhuǎn)子回路接入全部電阻。 熔斷器選擇 熔斷器 FU1 接于 直流穩(wěn)壓電源 GD 的輸入電路中，它 所保護的對象為 直流穩(wěn)壓電源 GD， 該直流穩(wěn)壓電源 GD 向 PLC 的負 荷 供電，其負 荷 中 沒有沖擊性負荷，因此，該直流穩(wěn)壓電源 GD 的輸入電路中沒有沖擊性電流。由公式 ()～ ()可得： R1= ； R2= ； R3= 。電動機控制線路中各電機主電路接于 380V 電源，控制電路接于 220V電源。 在 附圖 所示主電路中，根據(jù)前面所確定的控制方案，各主軸電機的接觸器KM1～ KM10 的線圈由 PLC 控制。 在 附圖 的自動開關(guān) QF2 作為穩(wěn)壓電源和 PLC 及 其負載的短路保護，接觸器 KM作為 PLC 及其負載的電源控制電器。由于發(fā)光二極管屬直流元件，其電壓等級較高的也只有 24V，因此就需要為 PLC 負載配置一臺輸出電壓為 24V 的直流穩(wěn)壓電源 GD。 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 － 17－ PLC 及其負載的電源控制電路設(shè)計 在電鍍行車正常工作下，通常 PLC 及其負載的電源應(yīng)一直處于供電狀態(tài)，因此，可采用由按鈕和接觸器組成的啟、保、停電路對它們的電源進行通 /斷控制。因此，應(yīng)為控制系統(tǒng)配置一只電源指示燈 HLD，并應(yīng)將該指示燈直接跨接到電動機主電路的相線與零線之間，如圖 附圖 所 示。 工作方式選擇開關(guān)型號的選擇 為了滿足控制要求，本電鍍行車控制 系統(tǒng)設(shè)置了手動、單周和連續(xù)三種工作方式；且電鍍種類也分為鍍鋅、鍍鉻和鍍鎳鎘三種。通過工作方式選擇開關(guān)中手動這一檔位的觸點閉合，其余檔位的觸點斷開的這一狀態(tài)，使與之相連 接的輸入繼電器 X 的狀態(tài)分別為“ 1”和“ 0”態(tài)，使得系統(tǒng)只執(zhí)行手動工作方式的程序，其余工作方式的程序?qū)⒈辉竭^而不執(zhí)行。當(dāng)工作方式選擇開關(guān)手柄置于零位時，工作方式選擇開關(guān)的所有觸點都應(yīng)處于斷開狀態(tài)。根據(jù)國家對按鈕帽顏色的規(guī)定：紅色代表停止，而綠色代表起動。手動工作方式按鈕、啟動按鈕、預(yù)開按鈕和 PLC 負載電源接通按鈕選綠色，共 13 個；緊急停止按鈕和預(yù)停按鈕為紅色，共 2 個。對個行程開關(guān)的選擇要求是：只需 1 對常開觸點即可。根據(jù)國家對指示燈顏色的規(guī)定：表示工作方式、運行過程等的指示燈的顏色應(yīng)為綠色，表示故障的指示燈應(yīng)為紅色。蜂鳴器選用型號為 7012 型，數(shù)量 1 個。 電鍍行車及傳送帶的手動操作按鈕 SB SB SB SB SB SB SB SBSB SB10 均為一個常開觸點，它們共占用 PLC 的 10 個輸入點。 用于檢測電鍍行車小車運行位置的行程開關(guān) SQ SQ1 SQ1 SQ1 SQ1 SQ1SQ1 SQ17，它們共占用 PLC 的 8 個輸入點。 所需 PLC 輸出元件及輸出點的統(tǒng)計 控制電鍍行車各個電機運行的接觸器線圈為 KM KM KM KM KM KM KMKM KM KM10，它們 共占用 PLC 的 10 個輸出點。 故障報警蜂 鳴器 BU 1個，占用 PLC的 1個輸出點。 綜上所述，共需 PLC 輸出觸點 32 個。模塊式和疊裝式可編程序控制器還具備有多種特殊 I/O 模塊供用戶 選用，可完成各種特殊的控制任務(wù)，在判斷故障范圍和維修時更換模塊等也很方便，因此較復(fù)雜的、要求較高的系統(tǒng)一般采用模塊式或疊裝式可編程控制器。 對 PLC 輸入 /輸出點數(shù)的要求 PLC 的實際輸入點數(shù)應(yīng)大于所需輸入點數(shù) 48 點 , PLC 的實際輸出點數(shù)應(yīng)大于所需湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 － 21－ 輸出點數(shù) 32 點 ,在條件許可的情況下，盡可能留有 10% 20%的余量。交流輸入方式的觸點接觸可靠 ,適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 繼電器型輸出模塊的觸點工作電壓范圍廣 ,導(dǎo)通壓降小 ,承受瞬間過電壓和過電流的能力較強 ,每一點的輸出容量較大（可達 2A），在同一時間內(nèi)對導(dǎo)通的輸出點的個數(shù)沒有限制，但動作速度較慢 ,壽命 (動作次數(shù) )有一定的限制。 PLC 型號的確定 綜上所述 ,查閱我國各大企業(yè)使用較多的 PLC 生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC 的技術(shù)手冊，確認日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N128MR 型基本單元完全能過滿足上述要求，因此本課題控制系統(tǒng)的 PLC 選用 FX2N128MR 型基本單元 1 臺。 本電鍍行車對 PLC 輸出點的動作速度要求不高，繼電器型輸出模塊的動作速度完全能夠滿足要求，且每一點的輸出容量較大，在同一時間內(nèi)對導(dǎo)通的輸出點的個數(shù)沒有限制，這將給設(shè) 計工作帶來很大的方便。因此，本電鍍行車控制系統(tǒng)的 PLC 輸入模塊輸入電壓選用 DC24V 電壓。 對 PLC 輸入模塊的類型及電源電壓的要求 開關(guān)量 輸入模塊的輸入電壓一般有 DC24V 和 AC200V 兩種。 對 PLC 的指令功能的要求 現(xiàn)代可編程序控制器的指令功能越來越強 ,內(nèi)部編程元件 (如輔助繼電器、定時器和計數(shù)器 )的個數(shù)越來越多 ,任何一種 PLC 都可以滿足開關(guān)量控制系統(tǒng)的要求。整體式每一 I/O 點的平均價格比模塊式便宜，小型控制系統(tǒng)一般使用整體式可編程序控制器。 其中 傳送帶 A 向前指示燈為 HL1；傳送帶 A 向后指示燈為 HL2；傳送帶 B 向前指示燈為 HL3；傳送帶 B 向后指示燈為 HL4；大車前進指示燈為 HL5；大車后退指示燈為 HL6；小車右行指示燈為 HL7；小車左行指示燈為 HL8；吊鉤上升指示燈為 HL9；吊鉤下降指示燈為 HL10。 用于大車電機、小車電機、吊鉤電機制動抱閘的電磁鐵的線圈為 YB YB YB3，它們共占用 PLC 的 3個輸出點。 用于電鍍行車各電動機過載保護的熱繼電器為 FR FR FR FR FR5，它們均為一個常開觸點，共占用 PLC 的 5 個輸入點。 用于吊鉤拖動電機串電阻起動的欠電流繼電器為 KI KI KI3，它們共占用 PLC的 3 個輸入點。 工作方式選擇開關(guān) SA2 用來選擇手動、單周、連續(xù)三種工作方式的一種，占用 PLC的 3 個輸入點。 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 － 19－ 電鈴和蜂鳴器型號的選擇 為減少 PLC 負載電源的種類和電壓等級的級數(shù)，便于控制機系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和接線，電鈴和蜂鳴器的額定電壓也應(yīng)選為直流 24V。根據(jù)以上要求，查《工廠常用電氣設(shè)備手冊》，選取型號為 LX314 的行程開關(guān) 18 個。 行程開關(guān)型號的選擇 電鍍行車 中各電機的運行速度比較緩慢，使得各行程開關(guān)閉合和斷開的速度也同樣較為緩慢，這樣使得處于電路中的行程開關(guān)的觸頭在閉合和斷開時都將產(chǎn)生較長時間的電弧，而且電弧存在的時間越長，就越容易燒壞行程開關(guān)的觸頭。 PLC 輸入點的電壓為直流 24V，電流小于 100mA。根據(jù)以上的要求，查《工廠常用電氣設(shè)備手冊》，選用LW515GF1781/4 型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)作為工作方式選擇開關(guān)和電鍍種類選擇開關(guān)，數(shù)量為 2 個， 手柄操作位置 4 個，常開觸點 3 對，沒有常閉觸點，任何時刻都只能有一對常開觸點閉合。由于在任何時基于 PLC的電鍍行車 控制系統(tǒng)的 設(shè)計與實現(xiàn) － 18－ 刻都只能選中一種工作方式，所以工作方式選擇開關(guān)必須有三個操作位置來對應(yīng)三種工作方式。由于與 PLC 輸入點相連的一般都是電器元件的常開觸點，也就是說，在任何時刻，工作方式選擇開關(guān)都只能有一對常開觸點閉合。 PLC 控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計 PLC I/O 元件選型 PLC 運行控制開關(guān) SA1 可選規(guī)格最小的 XB2BD25型具有 1對常開觸點的二位置旋鈕作 PLC運行／停止控制開關(guān) SA1。據(jù)此， 可將 PLC 及其負載的電源控制電路的電氣原理圖設(shè)計成如 附圖 所示的形式。根據(jù)以上配置情況，可將 PLC 負載電源電路的電氣原理圖設(shè)計成如 附圖 所示的形式。為了減少指示燈占用的信號顯示屏的安裝面積，需要選用體積較小的信號指示燈。 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。因 實際需要，吊鉤電機采用轉(zhuǎn)子串電阻起動。 10%。具體參數(shù)計算公式如下： () () () () 在式 ()中， m 表示轉(zhuǎn)子回路中所串電阻的段數(shù)， 考慮到采用三段電阻啟動已經(jīng)夠用，故這里取 m=3。 制動電磁鐵型號的選擇 電動機的機械抱閘制動器的有關(guān)技術(shù)參數(shù)由機械方面的工程技術(shù)人員提供，這里只需向機械方面的工程技術(shù)人員提供選擇制動電磁鐵的要求即可，即要求對大車和小車拖動電機采用通