【正文】 4 的選擇 根據(jù)小車電機(jī)額定電 流為 5A，可選與傳送帶 A、 B 拖動(dòng)電機(jī)同樣型號(hào)規(guī)格的熱繼電器 JR020/3D 作為小車拖動(dòng)電機(jī)的過(guò)載保護(hù)電器。 電氣原理圖設(shè)計(jì) 本自動(dòng)線中的電動(dòng)機(jī)控制線路，采用交流 380/220V 電源供電，電源開(kāi)關(guān)采用刀開(kāi)關(guān)與自動(dòng)開(kāi)關(guān)串連的組合形式，其中刀開(kāi)關(guān)起隔離電源、安全檢修的作用，自動(dòng)開(kāi)關(guān)起短路保護(hù)作用。但直流穩(wěn)壓電源GD以及向該電源供電的變壓器 TC由協(xié)作單位供貨 ,作者只負(fù)責(zé)向協(xié)作單位提供這兩個(gè)部分的設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)。除此外，工作方式選擇開(kāi)關(guān)還應(yīng)有一個(gè)零位。 指示燈型號(hào)的選擇 為減少 PLC 負(fù)載電源的種類和電壓等級(jí)的級(jí)數(shù)，便于控制機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和接線，指示燈的額定電壓也應(yīng)選為直流 24V。 綜上所述，共需 PLC 輸入觸點(diǎn) 48 個(gè)。據(jù)此，本課題將盡量采用價(jià)格適中，且作者最熟悉的一種型號(hào)的 PLC。所以 ,本課題選用繼電器型輸出模塊。模塊式和疊裝式可編程控制器的功能擴(kuò)展方便靈活， I/O 點(diǎn)數(shù)的多少、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、 I/O模塊的種類和塊數(shù)等的選擇，比整體式可編程控制器靈活得多。 用于檢測(cè)電鍍行車大車運(yùn)行位置的行程開(kāi)關(guān)為 SQ SQ SQ SQ SQ SQSQ SQ SQ9，它們共占用 PLC 的 9 個(gè)輸入點(diǎn)。為了避免行程開(kāi)關(guān)在閉合和斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的電弧燒壞其觸頭，所以本課題不能采用直動(dòng)式的行程開(kāi)關(guān)，而應(yīng)選擇滾輪式行程開(kāi)關(guān)。例如，當(dāng)工作方式選擇開(kāi)關(guān)打到手動(dòng)工作方式這一檔位時(shí)，此時(shí)只能有這一檔位的觸點(diǎn)閉合，而其余檔位的觸點(diǎn)都必須處于斷開(kāi)狀態(tài)。目前在各類信號(hào)指示燈中，只有發(fā)光二極管的體積較小，因此，只能選用發(fā)光二極管作該控制系統(tǒng)的過(guò)程顯示指示燈。 () () 11 nnns NN ??NNN nPT ?mNNTsT1??21 ???R 233 ???R222 ???R211 rRR ?? 122 RRR ?? 233 RRR ??NNN IEsr222 3?基于 PLC的電鍍行車 控制系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) － 16－ 吊鉤電機(jī)的額定功率為 PN=，額定電壓為交流 UN=380V，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2N=380V，轉(zhuǎn)子感應(yīng)線電流 I2N=19 .7A，額定電流為 IN=，過(guò)載能力λ =，額定轉(zhuǎn)速為 nN=1470r/min?？紤]到傳送帶 A、 B 的拖動(dòng)電機(jī)額定電流為 5A，故熱繼電器的動(dòng)作電流整定為 5A，這樣能保證熱繼電器在上述兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)可靠動(dòng)作。根據(jù)前面所 選定的各種電機(jī)額定電流可知該主電路的總工作電流為 45A，工作電壓為 380/220V，查《低壓電器維修手冊(cè)》，可將該塑料外殼式自動(dòng)開(kāi)關(guān) QF1 的型號(hào)選為 DZ10100。而PLC 本身就是一個(gè)獨(dú)立的控制設(shè)備，如采用 PLC 控制方案，則不需要為 PLC 設(shè)計(jì)和制作輸入 /輸出接口電路、放大電路和印刷電路板，因此，相對(duì)于 PLC 控制 方案而言，單片機(jī)控制方案所需的電路設(shè)計(jì)、制作工作量較大，設(shè)計(jì)、制作周期較長(zhǎng)，此外，單片機(jī)控制系統(tǒng)的抗擾能力沒(méi)有 PLC 控制系統(tǒng)的強(qiáng)，工作的可靠性也沒(méi)有 PLC 控制系統(tǒng)的高，其編程方法也不如 PLC 控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單，而它對(duì)工作環(huán)境的要求卻比 PLC控制系統(tǒng)的高。 對(duì)單機(jī)控制的設(shè)計(jì)要求 在電鍍產(chǎn)品零件的過(guò)程中，要求能按下某一步就運(yùn)行某一步，即當(dāng)遇到電鍍特殊工藝要求時(shí)能實(shí)現(xiàn)人工單步操作。等待下一步傳送工作的進(jìn)行。 ⑤ 將吊籃送到位后，吊鉤下降，將吊籃送到 1 號(hào)槽中的 1 號(hào)位，以對(duì)產(chǎn)品零件進(jìn)行除 銹處理。傳送帶 A、傳送帶 B、大車、小車和吊鉤分別由電動(dòng)機(jī) M1～ M5 拖動(dòng)。 為了提高工作效率，促進(jìn)生產(chǎn)自動(dòng)化和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度以及保障工人的身體健康 ,就很有必要由工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)出一種自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)替代人工操作，從而幫助企業(yè)解決許多人力不能為的事情，結(jié)束工人 在惡劣環(huán)境下直接參與控制生產(chǎn)的局面，保證了人身安全。目前，在先進(jìn)工業(yè)國(guó)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)。它是由各種繼電器的觸點(diǎn)通過(guò)導(dǎo)線連接，并具有一定的邏輯功能的控制線路。 55 附錄 A 基于 PLC 的電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖紙 14 第 5 章 電鍍行車控制系統(tǒng)操作面板工藝設(shè)計(jì) 9 公用程序設(shè)計(jì) 8 PLC 梯形圖總體方案設(shè)計(jì) 9 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 PLC 控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) 上機(jī)調(diào)試程 序；編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 題 目 基于 PLC 的電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究 （院）系 電 氣 與 信息工程系 專業(yè) 自動(dòng)化 班級(jí) 0103 學(xué)號(hào) 0101110306 學(xué)生姓名 方 俊 導(dǎo)師姓名 賴 指 南 完成日期 2021 年 6 月 12 日 湖南工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基 于 PLC 的 電 鍍 行 車 控 制 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 與 研 究 姓名 方 俊 系別 電氣與信息工程系 專業(yè) 自動(dòng)化 班級(jí) 0103 學(xué)號(hào) 0101110306 指導(dǎo)老師 賴 指 南 教研室主任 唐 勇 奇、趙 葵 銀 一、 基本任務(wù)及要求： 本 電鍍行車是某電鍍車間的自動(dòng)送料和起吊設(shè)備。 二、 進(jìn)度安排及完成時(shí)間： 第 2～ 4 周：明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，收集設(shè)計(jì)資料，查閱有關(guān)文獻(xiàn)，了解本課題的研究現(xiàn)狀、存在問(wèn)題、實(shí)際意義和發(fā)展前景， 撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述和開(kāi)題報(bào)告， 開(kāi)題報(bào)告上傳到 FTP。 8 電鍍行車的用途 36 致 謝 輸出單元包括各種閥門(mén)的控制線圈、各類接觸器控制線圈及信號(hào)指示等執(zhí)行元件。概括起來(lái)主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面。采用 PLC控制系統(tǒng)控制該電鍍行車，其突出特點(diǎn)表現(xiàn)在：電鍍行車控制系統(tǒng)抗干擾能力大為提高，其工作的可靠性和穩(wěn)定性度可大大提高。其中，大車、小車和吊鉤在電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)下可分別作前后、左右、上下運(yùn)動(dòng)，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。 ⑥ 吊鉤下降到位后，小車向左一小段距離，以使吊鉤脫離吊籃。 (4) 將吊籃從 2 號(hào)槽送到 4 號(hào)槽，以對(duì)產(chǎn)品零件進(jìn)行鍍鉻處理。 對(duì)全機(jī)控制的設(shè)計(jì)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(gè)不具備時(shí)，應(yīng)避免電鍍行車啟動(dòng)運(yùn)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。 綜上所述，作者決定對(duì)電鍍行車控制系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)采用 PLC 控制方案控制。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(jī)械壽命為 10000 次，電壽命為 5000 次；過(guò)電流電磁脫扣器額定電流為 50A，瞬時(shí)整定電流為 10In=500A。 (2) 大車拖動(dòng) 電機(jī)的熱繼 電器 FR3 的選擇 根據(jù)大車電機(jī)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(dòng)電機(jī)的熱繼電器 FR3，其型號(hào)為 JR020/3D，數(shù)量為 1 只，極數(shù)為 3，有斷相保護(hù)和溫度補(bǔ)償功能，觸頭數(shù)量： 1 個(gè)常閉， 1 個(gè)常開(kāi)。由公式 ()～ ()可得： R1= ； R2= ； R3= 。由于發(fā)光二極管屬直流元件，其電壓等級(jí)較高的也只有 24V，因此就需要為 PLC 負(fù)載配置一臺(tái)輸出電壓為 24V 的直流穩(wěn)壓電源 GD。通過(guò)工作方式選擇開(kāi)關(guān)中手動(dòng)這一檔位的觸點(diǎn)閉合，其余檔位的觸點(diǎn)斷開(kāi)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(dòng)工作方式的程序，其余工作方式的程序?qū)⒈辉竭^(guò)而不執(zhí)行。對(duì)個(gè)行程開(kāi)關(guān)的選擇要求是：只需 1 對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)即可。 用于檢測(cè)電鍍行車小車運(yùn)行位置的行程開(kāi)關(guān) SQ SQ1 SQ1 SQ1 SQ1 SQ1SQ1 SQ17，它們共占用 PLC 的 8 個(gè)輸入點(diǎn)。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(shí)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。 PLC 型號(hào)的確定 綜上所述 ,查閱我國(guó)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(cè)，確認(rèn)日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N128MR 型基本單元完全能過(guò)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(tái)。 對(duì) 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(lái)越強(qiáng) ,內(nèi)部編程元件 (如輔助繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器 )的個(gè)數(shù)越來(lái)越多 ,任何一種 PLC 都可以滿足開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)的要求。 用于電鍍行車各電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)的熱繼電器為 FR FR FR FR FR5，它們均為一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)，共占用 PLC 的 5 個(gè)輸入點(diǎn)。根據(jù)以上要求，查《工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)》，選取型號(hào)為 LX314 的行程開(kāi)關(guān) 18 個(gè)。由于在任何時(shí)基于 PLC的電鍍行車 控制系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) － 18－ 刻都只能選中一種工作方式，所以工作方式選擇開(kāi)關(guān)必須有三個(gè)操作位置來(lái)對(duì)應(yīng)三種工作方式。根據(jù)以上配置情況，可將 PLC 負(fù)載電源電路的電氣原理圖設(shè)計(jì)成如 附圖 所示的形式。 10%?？紤]到大車拖動(dòng)電機(jī)額定電流為 ，故熱繼電器的動(dòng)作電流整定為 ，這樣能保證熱繼電器在電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)可靠動(dòng)作。線圈參數(shù)：線圈電壓 220V，線圈匝數(shù) 3260177。為此作者決定在 PLC 用戶程序程序設(shè)計(jì)中，采用模塊化設(shè)計(jì)方案，即將不同功能的程序放在不同的模塊中設(shè)計(jì)。 (3) 在電鍍 產(chǎn)品零件的過(guò)程中，如遇到任何一步不能正常完成，應(yīng)能使電鍍行車立即自動(dòng)停車。將各吊籃送到位后，應(yīng)使吊鉤回到 4 號(hào)槽的 1 號(hào)位的上方。 ⑧ 上升到位后，大車向后，小車向左，拖動(dòng)吊鉤到傳送帶 A 的 2 號(hào)位的上方。 1～ 5 號(hào)槽內(nèi)依次裝有酸液、清水、鋅液、鉻液、鎳鎘液，可分別用來(lái)對(duì)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(duì)產(chǎn)品零件進(jìn)行鍍鋅或鍍鉻或鍍鎳鎘處理 ) 。而且系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單 ,使用方便 ,提高了生產(chǎn)效率、降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 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(gè) 領(lǐng)域里，小到一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)電一體化設(shè)備、大到整個(gè)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。由于存在繼電器抖動(dòng)、打弧、吸合不良等現(xiàn)象，因此控制系統(tǒng)壽命短，可靠性差。 9 對(duì)電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 9 電鍍行車的基本組成結(jié)構(gòu) 1 控制系統(tǒng)在電鍍行車中的作用與地位 第 7 周：確定控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。其中，傳送帶 A、傳送帶 B、大車、小車和吊鉤分別由電動(dòng)機(jī) M1～ M5 拖動(dòng) ,作前后、左右、上下運(yùn)動(dòng)，起吊重量在 500kg以下，起吊重物是裝有待進(jìn)行電鍍和表面處理的各種產(chǎn)品零件的吊籃。要求能對(duì)本 電鍍行車 實(shí)現(xiàn)起動(dòng)、預(yù)停、急停等操作，具有計(jì)數(shù)、 計(jì)時(shí)、 短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、 失壓 保護(hù)以及故障報(bào)警和故障顯示功能。 9 輔助電路的設(shè)計(jì) 11 PLC I/O 接線圖的繪制 8 第 6 章 電鍍行車控制系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū) 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(wèn)世以來(lái)，一直是電氣控制的主流，目前國(guó)內(nèi)仍有不少?gòu)S家應(yīng)用繼電接觸器控制