【文章內(nèi)容簡介】 水槽中清洗開始。 （ 15）吊鉤上升 T2 定時時間到，輔助繼電器 M15 接通，吊鉤電機(jī)正轉(zhuǎn)，吊鉤上升。 （ 16）工件滴液 吊鉤上升碰撞到 上限位開關(guān) SQ5，吊鉤停止上升，輔助繼電器 M16接通，定時器 T3 定時 15S 開始，工件滴液。 （ 17）行車后退 定時器 T3 定時時間到，輔助繼電器 M17 接通，行車后退。 （ 18）吊鉤下降 當(dāng)行車后退碰撞到左限位開關(guān) SQ4 時，行車停止后退，輔助繼電西南科技大學(xué) 應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 器 M18 接通，吊鉤電機(jī)反轉(zhuǎn)，吊鉤下降。 （ 19）復(fù)位 吊鉤下降碰撞到下限位開關(guān) SQ6，吊鉤停止下降，輔助器 M19 接通，行車復(fù)位，按下 SB2，行車停止，工作人員此時可以取下工件，整個電鍍過程結(jié)束。 若再次按下 SB1，則開始下一個工作循環(huán)工作過程。 電鍍行車系統(tǒng) 的設(shè)計要求 （ 1） 控制裝置有程序功能， 整個工作自動進(jìn)行。 （ 2） 前進(jìn)、后退，上升、下降，左右移動有連鎖。 （ 3） 采用遠(yuǎn)距離兩地控制 。 （ 4） 設(shè)有極限位置保護(hù)和其他必要的電氣保護(hù) 。 （ 5） 繪制主電路 圖。 （ 6） 設(shè)計控制程序。 設(shè)計 方案的論證 硬件 設(shè)計方案 電鍍行車控制系統(tǒng)的 主控電路是用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)機(jī)械手、行車的上下左右移動。 從電鍍行車系統(tǒng)的工作流程看，對于電鍍行車系統(tǒng)的每一個工作階段的運(yùn)動都需要設(shè)置一個控制回路對其進(jìn)行控制， 每一個控制回路都需設(shè)置一個繼電器。 電動機(jī)仍采用繼電器控 制方案來控制的話，則需采用大量的繼電器，這勢必會大大增加控制系統(tǒng)的安裝、接線工作量，降低控制系統(tǒng)的工作可靠性，增大故障率和查找故障的難度。 此外，電鍍產(chǎn)品零件的工藝流程一旦發(fā)生變動而要求修改其控制程序時，則需花費大量的時間和精力來更改硬件線路中各元件的連接關(guān)系，這就給控制系統(tǒng)日后的技術(shù)改造工作埋下了很大的隱患。 而采用單片機(jī)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， 可以克服由采用繼電器控制方案帶來的上述所有缺點。于是電鍍行車各電動機(jī)拖動的控制方案選擇就縮小到單片機(jī)控制 和 PLC 控制這兩種方案的 范圍了。 雖然單片機(jī)控制方案的成本比 PLC 控制方案較低，但將它應(yīng)用于電鍍行車 控制系統(tǒng)時， 需要 為 它設(shè)計和制作大量的輸入和輸出接口電路、放大電路和印刷電路板。而PLC 本身就是一個獨立的控制設(shè)備，如采用 PLC 控制方案，則不需要為 PLC 設(shè)計和制作輸入和輸出接口電路、放大電路和印刷電路板， 相對于 PLC 控制方案而言，單片西南科技大學(xué) 應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 機(jī)控制方案所需的電路設(shè)計、制作工作量較大，設(shè)計、制作周期較長，此外，單片機(jī)控制系統(tǒng)的抗擾能力沒有 PLC 控制系統(tǒng)的強(qiáng)，工作的可靠性也沒有 PLC 控制系統(tǒng)的高，其編程方法也不如 PLC 控制系統(tǒng)的簡單，而它對工作 環(huán)境的要求卻比 PLC 控制系統(tǒng)的高。 本設(shè)計對電鍍行車控制系統(tǒng)的電動機(jī)系統(tǒng)采用 PLC 控制方案控制。 軟件 設(shè)計方案 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，在各種工作方式的控制程序、信號顯示的設(shè)計 中 ，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。為此在 PLC 控制的電鍍行車的設(shè)計中，采用模塊化設(shè)計方案，即將不同功能的程序放在不同的模塊中設(shè)計。這樣可以省去各部分程序之間復(fù)雜的連鎖關(guān)系，使得每一部分的程序都可以單獨設(shè)計和修改，不必?fù)?dān)心會對另一部分程序造成影響?；?PLC 的電鍍 行車控制系統(tǒng)的 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 程序只能采用經(jīng)驗法設(shè)計。 根據(jù)工藝流程和設(shè)計要求 制定控制系統(tǒng) ： （ 1） 裝料位置和卸料位置的機(jī)械手、 行車的左右、前后及上下運(yùn)動分別由電動機(jī)M M M M M M6 拖動，并通過正反轉(zhuǎn)控制實現(xiàn)兩個方向的移動。 （ 2） 進(jìn)退與 升降運(yùn)動停止時，采用能耗制動，以保證準(zhǔn)確定位。 （ 3） 位置控 制指令信號，由固定于軌道側(cè)位的限位開關(guān)發(fā)出， 來保證行車 與鍍槽相對位置的準(zhǔn)確性。 （ 4） 制動時間與各槽停留時間可根據(jù)工藝要求設(shè)定，并由定時器自動控制。 （ 5） 采用程 序預(yù)選開關(guān)實現(xiàn)電鍍槽位工藝自選。 （ 6） 采用熱繼電器實現(xiàn)過載保護(hù)，短時工作無過載保護(hù)。 （ 7） 采用控制按鈕，以確保 設(shè)備 的 運(yùn)動狀態(tài)。 （ 8） 主電路及控制電路采用熔斷器實現(xiàn)短路保護(hù)。由限位開關(guān)實現(xiàn)前進(jìn) 和 后退、提升 和下降、 左移 和 右移 的極限位置保護(hù) 。 主電路圖見附錄 C。 西南科技大學(xué) 應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)的優(yōu)點 PLC在當(dāng)今社會當(dāng)中，特別是在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用越來越廣泛，這說明它在設(shè)計和使用當(dāng)中有很多的優(yōu)點。 (1) 低成本 利用電力線上網(wǎng)，最大的優(yōu)點就是成本低。由于利用電力線上網(wǎng)，直接使用現(xiàn) 有電力網(wǎng)就可以實現(xiàn)通信，而不需要另外鋪設(shè)電話線、光電纜等，大大地減少了在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上的投資。用戶能自由選擇在家中任何有電插座的角落上網(wǎng)，無需通過電話線，不用擔(dān)心相對昂貴的電話費了，也不用花錢鋪設(shè)更多電話線，從而能夠享受到價格低廉的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。 (2) 范圍廣 無所不在的電力線網(wǎng)絡(luò)也是這種技術(shù)的優(yōu)勢。電力線是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，它的規(guī)模之大，是其他任何網(wǎng)絡(luò)無法比擬的。因為家家都有電力線，由此，運(yùn)營商就可以輕松地把這種網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)滲透到每一個家庭 .因此，這一技術(shù)一旦進(jìn)入商業(yè)化階段，將會促進(jìn)電信市場的變革，并 給互聯(lián)網(wǎng)普及帶來極大的發(fā)展空間。 (3)高速 利用電力線上網(wǎng)能夠提供高速傳輸。德國最大的電力設(shè)備生產(chǎn)商 RWE承諾，運(yùn)用他們的電力線上網(wǎng)技術(shù)，其速度要比 ISDN拔號上網(wǎng)快 30多倍 , 比 ADSL更快！足以支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上的各種應(yīng)用。更高速率的 PLC產(chǎn)品正在研制之中。 (4)便捷 不管在家里的哪個角落 ,只要連接到房間內(nèi)的任何電源插座上，就可立即擁有 PLC帶來的高速網(wǎng)絡(luò)享受 ! (5)永遠(yuǎn)在線 PLC屬于 即插即用 ，不用煩瑣的撥號過程，接入電源就等于接入網(wǎng)絡(luò)！ (6)結(jié)構(gòu)靈活 通過 PLC技術(shù) 實現(xiàn) Inter接入，可以靈活擴(kuò)展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率。目前還未有效解決電力線信號通過變壓器的技術(shù)，因此，電力線通信設(shè)備都是集西南科技大學(xué) 應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 中在 220V線路變壓器的用戶端。一個民用 220V變壓器只覆蓋一定范圍內(nèi)的用戶，所以在同一條電力線上的資源不會因為用戶太多而降低效率。在用戶較少的情況下，可以把幾個變壓器線路區(qū)域內(nèi)的用戶聯(lián)在一起，提高服務(wù)器的利用率；如果用戶增多，不同變壓器區(qū)域內(nèi)的用戶又可分開，使用本區(qū)域的主服務(wù)器。這樣可使資源的利用率始終保持在較高的水準(zhǔn)。 (7)家庭數(shù)字化 PLC技術(shù)能夠 通過電力線將整個家庭的電器與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)為一體，在室內(nèi)的設(shè)備之間構(gòu)筑起可自由交換信息的局域網(wǎng)，使人們能夠通過網(wǎng)絡(luò)來控制自己家里的電器設(shè)備。今后，隨著能上網(wǎng)的電視機(jī)和冰箱等數(shù)字家電的普及，需要大幅度地增加接入端口，而利用家庭和辦公室中已有的萬能插接板，通過電力線路高速接入互聯(lián)網(wǎng)就能解決這個問題。從某種意義上講，電力線上網(wǎng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，也推動著家庭電器數(shù)字化的普及。 PLC 機(jī)型選擇 可編程序控制器，英文稱 Programmable Controller，簡稱 PC。但由于 PC 容易和個人計算機(jī)（ Personal Computer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用 PLC 作為可編程序控制器的縮寫。它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的儲存器，用以在其內(nèi)部儲存執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時 /計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 PLC 是微型技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗性高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維 修人員的技能與習(xí)慣，特別是 PLC 的程序編制，不需要專門的計算機(jī)編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)，調(diào)試與查錯也很方便。 隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展， PLC 產(chǎn)品的種類也越來越多，而且功能也日趨完善。近年來，從德國、日本、美國等引進(jìn)的 PLC 產(chǎn)品和國內(nèi)廠家組裝自行開發(fā)的產(chǎn)品，已有幾十個、上百種型號。 PLC 的品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指 令系系統(tǒng)、編程方式、價格等各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。 合理選擇 PLC，對于提高 PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重 要意義。 西南科技大學(xué) 應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 西門子 S7200 系列可編程序控制器是德國西門子 (Siemens)公司生產(chǎn)的具有高性能價格比的微型可編程序控制器。由 于它具有結(jié)構(gòu)小巧，運(yùn)行速度高，價格低廉及多功能多用途等特點， 在工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。 PLC 種類繁多，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。用 PLC 實施控制，其實質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入 、 輸出變換，并將這個變換給以物理實現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。 PLC專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計，采用了典型的計算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要由 CPU、 電源、存儲器和專門設(shè)計的輸入 /輸出接口電路 等 組成。 PLC 結(jié)構(gòu)框圖如圖 31 所示。 圖 31 PLC 的結(jié)構(gòu)框圖 根 據(jù)自動化電鍍 行車控制系統(tǒng) 的控制要求，我采用了德國西門子 S7200 CPU 226型號， 其參數(shù)詳見附錄 B。 此類型 PLC 無論獨立運(yùn)行，還是聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)都能完成各 種控制任務(wù)。 S7200 CPU 226 通訊功能完善，具有極高的性能價格比是很突出的特點，也是 我 采用它的主要原因。 PLC 為此系統(tǒng)的控制核 心， 經(jīng)過 PLC 的輸入接口輸入到內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存 器 ， 然后在 PLC 內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算或數(shù)據(jù)處理后， 以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅(qū)動電機(jī)來控制行車 和機(jī)械手的運(yùn)行 。 電機(jī)及電器元件型號選擇 (1)傳送帶電機(jī)選擇 根據(jù)工廠生產(chǎn)實際要求：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) u=，傳送帶速度要求為 v=15m/min，由電機(jī)功率計算公式 ugMf ??? (31) vfP ?? (32) 西南科技大學(xué) 應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 得出 P=1250W, 由此查《電動機(jī)選型與應(yīng)用》 可選型號為 Y100L14 的電動機(jī) 2臺分別作為傳送帶 A、 B 的拖動電機(jī)，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。 (2)大車電機(jī)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(jī)功率計算公式 ()～()可得出 P=3750W，由此查《電動機(jī)選型與應(yīng)用》可選型號為 Y112M6 的電動機(jī) 1臺作為大車的拖動電機(jī)，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。 (3)小車電機(jī)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(jī)功率計算公式 ()～ ()可得出 P=375W，由此查《電動機(jī)選型與應(yīng)用》可選型號為 Y100L14 的電動機(jī) 1 臺作為小車的拖動電機(jī)，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。 (4)吊鉤電機(jī) 選擇 根據(jù)電鍍行車吊鉤實際情況：電鍍行車吊鉤最大載重為 Mmax=500Kg，吊鉤的速度要求為 v=15m/min，由電機(jī)功率計算公式 ()～ ()可得出 P=3750W，由此查《電動機(jī)選型與應(yīng)用》可選定吊鉤拖動電機(jī)型號為 YZR160M26，數(shù)量為 1 臺，其額定功率為 ，額定電壓為交流 380V，額定電流為 ，額定轉(zhuǎn)速為 1470r/min。 (5)電源指示燈選擇 根據(jù)實際情況，查《低壓電器維修手冊》可 選 型號為 XD7 信號燈 1 只作電源指示燈 HLD, 其主要技術(shù)參數(shù)如為：額定電壓為 220V，顏色為 綠色，變壓器式結(jié)構(gòu)。 (6)刀開關(guān)選擇 根據(jù)前面所選定的電鍍行車各電機(jī)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 380V，額定電流 100A。 (7)自動開關(guān)選擇 西南科技大學(xué) 應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 表 31 DZ510 型 自動開關(guān) 的脫扣器延時特性 用于電鍍行車主電路電源端的自動開關(guān) QF1 的選擇 由于此自動開關(guān)是用作電鍍行車主電路電源端配電開關(guān)，作為該電路的短路保護(hù)電器，該電路負(fù)荷不大 ,所以