【正文】 流程和對系統(tǒng)進行擴充。因此在我們即將畢業(yè) 時，學(xué)院給我們安排了為期 14周的畢業(yè)設(shè)計，本次畢業(yè)設(shè)計不僅僅是要我們成功設(shè)計出控制系統(tǒng)，更重要的基于 PLC的電鍍行車 控制系統(tǒng)的 設(shè)計與實現(xiàn) － 4－ 是培養(yǎng)我們善于解決生產(chǎn)中的實際問題的能力，這是為了我們以后走向工作崗位打好堅實的基礎(chǔ)。 設(shè)計要求 本控制系統(tǒng)應(yīng)能使電鍍行車具有手動、單周和連續(xù) 3種工作方式。 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)實際需要選擇其中工作方式進行電鍍產(chǎn)品零件，這樣就大大增加了對電鍍行車操作的靈活性 。用來進行電鍍和表面處理的容器是 1～ 5 號槽，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。 (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) u=，大車的速度要求為 v=30m/min。 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。 ③ 鉤住吊籃后，吊鉤上升。 ⑦ 吊鉤脫離吊籃后，吊鉤上升。 當行車將第 5 個吊藍送到 1 號槽的 5 號位后，重復(fù)上述第 (7)、 (8)步過程，使吊鉤脫離吊籃并上升。 當 1 號槽 1 號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)酸液進行了 5 分鐘的除銹處理后，重復(fù)類似于上述 (1)～ (13)步的過程，依次將各吊籃從 1號槽中的 1～ 5號位送到 2號槽的 1～5 號位，以對產(chǎn)品零件進行清洗。 當 2 號槽 1 號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)清水進行了 2 分鐘的清洗后，若需對產(chǎn)品零件進行鍍鋅處理，則應(yīng)重復(fù)類似于上述 (1)～ (13)步的過程，依次將各吊籃從 2 號槽中的 1～ 5 號 位送到 3 號槽的 1～ 5 號位，以對產(chǎn)品零件進行鍍鋅處理。 當 2 號槽 1 號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)清水進行了 2 分鐘的清洗后，若需對產(chǎn)品零件進行鍍鉻處理，則應(yīng)重復(fù)類似于上述 (1)～ (13)步的過程，依次將各吊籃從 2 號槽中的 1～ 5 號位送到 4 號槽的 1～ 5 號位，以對產(chǎn)品零件進行鍍鉻處理。 當 2 號槽 1 號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)清水進行了 2 分鐘的清洗后，若需對產(chǎn)品零件進行鍍鎳鎘處理，則應(yīng)重復(fù)類似于上述 (1)～ (13)步的過程，依次將各吊籃從 2號槽中的 1～ 5 號位送到 5 號槽的 1～ 5 號位，以對產(chǎn)品零件進行鍍鎳鎘處理。 當 3 或 5 號槽的 1 號位的吊籃中的產(chǎn)品零件經(jīng)過了 10 或 1 20 分鐘的鍍鋅或鍍鉻 、鍍鎳鎘處理后，重復(fù)類似于上述 (1)～ (13)步的過程，依次將各吊籃從 3 或 5 號槽中的 1～ 5 號位送到傳送帶 B 的 1～ 5 號位，以將經(jīng)鍍鋅或鍍鉻、鍍鎳鎘處理過的產(chǎn)品零件運走。 (2) 應(yīng)具有對上述三種工作方式的自由選擇功能。 (2) 在單周和連續(xù)工作方式下，應(yīng)能使電鍍行車按照預(yù)先規(guī)定的工藝流程運行。 對控制系統(tǒng)保護的要求 為了能夠保障電鍍行車及其控制系統(tǒng)的安全，應(yīng)使控制系統(tǒng)具備以下保護功能： (1) 短路保護 (2) 過載保護 (3) 失壓保護 (4) 吊鉤緊急制動 對信號顯示和故障報警的設(shè)計要求 (1) 在任何工作方式下，信號顯示系統(tǒng)都能顯示電鍍行車 及其傳送帶運行的全過程。從工藝流程來看，對于電鍍行車每一階段的運動都需要設(shè)置一個控制回路來對其進行控制，每一控制回路都需要設(shè)置一個繼電器。于是電鍍行車各電動機拖動的控制方案選擇就縮小到單片機控制和 PLC 控制這兩種方案的范圍了。 對 PLC 用戶程序設(shè)計方案的論證 由 于電鍍行車控制系統(tǒng) 各個階段數(shù)量很多 、控制關(guān)系較復(fù)雜，因此，如果將公用程序、各種工作方式的控制程序、信號顯示和故障報警程序“混合”在一起設(shè)計， 則各程序間必然會相互“牽連”，從而使設(shè)計和修改程序的難度成倍增大，且出現(xiàn)故障時故障點難以查找。而手動、 單周和連續(xù) 工作方式的工作過程都是一步一步按順序進行的，所以，對這幾種工作方式的程序決定采用順序控制法設(shè)計，這樣做不但可以使這幾種工作方式的程序的設(shè)計工作變得思路清晰和簡單，而且設(shè)計出來的程序非常規(guī)范，便于閱讀理解。 小車電機選擇 根據(jù)電鍍行車小車實際情況：電鍍行車小車最大載重為 Mmax=1500Kg，小車與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù) u=，小車的速度要求為 v=15m/min，由電機功率計算公式 ()～ ()可得出 P=375W，由此查《電動機選型與應(yīng)用》可選型號為 Y100L14 的電動機 1 臺作為小車的拖動電機，其額定功率為 ，額定電壓為交流 380V，額定電流為 5A，功率因數(shù)為 ，額定轉(zhuǎn)速 1430r/min。其額定電壓為 380V，額定電流 100A。 (2) 用于 PLC 和穩(wěn)壓電源配電支路電源端的自動開關(guān) QF2 的選擇 由于 PLC、變壓器和穩(wěn)壓電源配電支路的工作電壓為交流 220V，工作電流較小，不超過 6A，查《低壓電器維修手冊》，可選用規(guī)格最小的塑料外殼式自動開關(guān)作為用于 PLC、照明變壓器和穩(wěn)壓電源配電支路電源端的自動開關(guān) QF2，其型號為 DZ510，其額定電壓為交流 220V，額定電流為 10A，極限短路通斷電流（有效值）為 1000A，電壽命為 2021 次；過電流電磁脫扣器額定電流為 10A，其脫扣器延時特性如表 所示： 接觸器選擇 (1) 傳送帶電機接觸器 KM1～ KM4 的選擇 根據(jù)傳送帶電機額定功率為 、額定電流為 5A，查《低壓電器維修手冊》，選擇其接觸器 KM1～ KM4 型號為 CJ1020，數(shù)量為 4 臺，其額定電壓為交流 380V，額定電流為 20A，可控制電動機最大功率為 ， 倍額定電壓時通斷能力為200A，操作頻率為 600 次 /h，電壽命為 60 萬次，機械壽命為 300 萬次。 (3) 小車電機接觸器 KM7 和 KM8 的選擇 根據(jù)小車電機額定功率 =、額定電流 =5 A，可選擇其接觸器與傳送帶電機選擇接觸器型號相同。據(jù)此，選規(guī)格最小的 3TB40 型接觸器 1只作 PLC電源及 PLC負載電源的控制 接觸器 KM，并選擇其線圈的額定電壓為 AC220V，主觸頭為三對常開，輔助觸頭為兩對常開和兩對常閉。 熱繼電器選擇 (1) 傳送帶 A、 B 拖動電機的熱繼電器 FR1 和 FR2 的選擇 根據(jù)傳送帶電機額定功率為 、額定電流為 5A，查《電器控制》，可選用規(guī)基于 PLC的電鍍行車 控制系統(tǒng)的 設(shè)計與實現(xiàn) － 14－ 格最小的熱繼電器作為傳送帶電機熱繼電器 FR1 和 FR2，其型號為 JR020/3D，數(shù)量為 2 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。其額定電壓為交流 500V，額定電流為 20A，熱元件額定電流為 11A，額定電流調(diào)節(jié)范圍為 ～ 11A。其額定電壓為交流 500V，額定電流為 60A，熱繼電器熱元件額定電流為 22A，調(diào)節(jié)范圍 14～ 22A，故熱繼電器的動作電流整定為 ，這樣能保證熱繼電器在電動機過載時可靠動作。查《低壓電器維修湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 － 15－ 手冊》，可選型號為 DZ650 的中間繼電器 1 只，其額定電流為 DC24V，動作時間小于 40mm，觸點容量為 AV250V。 據(jù)此，查《電器控制》可選 型號選為 RL115 的螺旋式熔斷器 1 只作 直流穩(wěn)壓電源GD 電路的短路保護熔斷器 FU1， 其主要技術(shù)參數(shù)如下： =380V， =15A， =10A， Idl=2KA 啟動電阻的選擇 吊鉤拖動電機轉(zhuǎn)子回路所串附加電阻的阻值采用解析法計算，因轉(zhuǎn)子回路串電阻分級起動時起動電阻計算是在對機械特性作線性化處理的前提下得出的，因此有一定的誤差。查《低壓電器維修手冊》，選用型號為 BT29 的變阻器三只，其電阻選擇值分別為R1= ； R2= ； R3= ， 該變阻器適用于在小型繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子回路中作起動調(diào)速用，其額定電壓為交流 380V，電流≤ 63A，電阻值誤差177。各電機主電路采用接觸器控制，并采用熱繼電器作過載保護，其中大車電機、小車電機和吊鉤電機采用 電磁抱閘制動 。因此，在該圖中不需再給出這些接觸器的線圈控制回路。 輔助電路的設(shè)計 PLC 負載電源電路設(shè)計 PLC 的負載包括 接觸器線圈、電磁換向閥線圈、信號指示燈、電鈴和蜂鳴器等五種。此外，需要在該穩(wěn)壓電源的輸入回路配置一只熔斷器 FU1 作其短路保護。為此， 需為 PLC 及其負載配置一只接觸器 KM 作為其電源的 通 /斷 控制電 器，并需為接觸器 KM的線圈控制回路配置一只接通按鈕 SB14 和一只緊急停止按鈕 SB15，以對 PLC 及其負載的電源進行 通／斷操作。在電源 指示電路中不應(yīng)串入任何開關(guān)或保護電器，以免因開關(guān)或保護電器方面的原因，造成電源指示燈不能正確地指示出電源工作狀態(tài)的后果。在任何時刻，控制系統(tǒng)都只能選中其中的一種工作方式，絕對不能有兩種或兩種以上的工作方式被選中，否則將產(chǎn)生嚴重后果。同理，當工作方式選擇開關(guān)打到單周和連續(xù)這兩種工作方式中的任何一檔位時，此時也只能有被選中的工作方式的檔位的觸點閉合，而其余檔位的觸點處于斷開位置。 PLC 輸入點的電壓為直流 24V，電 流小于 100mA。所以在選取按鈕時應(yīng)根據(jù)按鈕所起作用來選取按鈕帽的顏色。 光電開關(guān)的選擇 電鍍行車傳送帶上光電開關(guān)主要用來檢測吊籃，因吊籃為金屬物品，所以查《工廠常用電氣設(shè)備手冊》，選用型號為 LJ215 的光電開關(guān) 3 只，其額定電壓為 DC24V，元件檢測距離為 100mm，最高工作頻率為 20 次 /秒，回環(huán)寬度≤ 3mm，重復(fù)定位精度≤ 。 PLC 輸入點的電壓為直流 24V，電流小于 100mA。根據(jù)以上要求，查《工廠常用電氣設(shè)備手冊》表 1531，選取型號為 AD122/11 的指示燈，其中綠色 10 個，紅色 5 個。 PLC 輸入 /輸出元件確定 所需 PLC 輸入元件及輸入點的統(tǒng)計 預(yù)開按鈕 SB1啟動按鈕 SB12 和預(yù)停按鈕 SB13，占用 PLC 的 3 個輸入點。 用于檢測傳送帶吊籃位置的光電開關(guān)為 SP SP SP3，它們共占用 PLC 的 3 個輸入點。 用于檢測吊鉤升降位置的行程開關(guān) SQ18，占用 PLC 的一個輸入點。 在吊鉤拖動電機轉(zhuǎn)子回路中，用于接入和切除三段附加電阻的接觸器為 KM1KM1 KM13，用于防止三臺接觸器同時通電動作的中間繼電器為 KA， KM1 KM1 KM13和 KA 的線圈與 PLC 輸出點的連接關(guān)系如圖 所示，由該圖 可知， KM1 KM1基于 PLC的電鍍行車 控制系統(tǒng)的 設(shè)計與實現(xiàn) － 20－ KM13 和 KA 的線圈共占用 PLC 的 2 個輸出點。 電鍍行車各電機運行過程 指示燈為 HL HLHL HL HL HL HL HL HL HL10，它們共 占用 PLC 的 10 個輸出點。 PLC 型號的確定 對 PLC 物理結(jié)構(gòu)的要求 PLC 的物理結(jié)構(gòu)可分為整體式、模塊式和疊裝式。 由于本電鍍行車的控制系統(tǒng)一經(jīng)研制出來后，就不需要再擴充其功能了，故可選用結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、價格較為便宜的整體式結(jié)構(gòu)的 PLC。 對 PLC 存儲器容量的要求 PLC 存儲器容量的估算：對于僅有開關(guān)量輸入／輸出信號的控制系統(tǒng) ,將所需的輸入 /輸出點數(shù)乘以 8,就是所需的存儲器的存儲單元數(shù) (單位為 bt),即 （ 48＋ 32） 8＝ 640bt 同時應(yīng)盡可能留有 20%的余量。由于本電鍍行車控制系統(tǒng)的工作環(huán)境并不惡劣，且對控制系統(tǒng)操作人員來說 DC24V 電壓較 AC200V 電壓安全些。 晶體管型與雙向可控硅型輸出模塊分別用于直流負載和交流負載 ,它們的可靠性高 ,反應(yīng)速度快 ,壽命長 ,但是過載能力稍差，每 1 點的輸出容量只有 ， 4 點同時輸出的總?cè)萘坎坏贸^ 2A。其主要技術(shù)性能指標如下：該型 PLC為整體式結(jié)構(gòu)，具有本電鍍行車所需的所有指令功能，其輸入點數(shù)為 64 點，輸出