【文章內容簡介】 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，吊鉤電機正轉，吊鉤上升。 （ 16）工件滴液 吊鉤上升碰撞到 上限位開關 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 當行車后退碰撞到左限位開關 SQ4 時，行車停止后退，輔助繼電西南科技大學 應用型自學考試畢業(yè)設計（論文） 8 器 M18 接通，吊鉤電機反轉，吊鉤下降。 （ 19）復位 吊鉤下降碰撞到下限位開關 SQ6，吊鉤停止下降，輔助器 M19 接通，行車復位，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) 的設計要求 （ 1） 控制裝置有程序功能， 整個工作自動進行。 （ 2） 前進、后退，上升、下降，左右移動有連鎖。 （ 3） 采用遠距離兩地控制 。 （ 4） 設有極限位置保護和其他必要的電氣保護 。 （ 5） 繪制主電路 圖。 （ 6） 設計控制程序。 設計 方案的論證 硬件 設計方案 電鍍行車控制系統(tǒng)的 主控電路是用電機的正反轉來實現(xiàn)機械手、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動都需要設置一個控制回路對其進行控制， 每一個控制回路都需設置一個繼電器。 電動機仍采用繼電器控 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系，這就給控制系統(tǒng)日后的技術改造工作埋下了很大的隱患。 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， 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。 雖然單片機控制方案的成本比 PLC 控制方案較低，但將它應用于電鍍行車 控制系統(tǒng)時， 需要 為 它設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備，如采用 PLC 控制方案，則不需要為 PLC 設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 應用型自學考試畢業(yè)設計（論文） 9 機控制方案所需的電路設計、制作工作量較大，設計、制作周期較長，此外，單片機控制系統(tǒng)的抗擾能力沒有 PLC 控制系統(tǒng)的強，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。 本設計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。 軟件 設計方案 由 于電鍍行車控制系統(tǒng) 各個階段數量很多 、控制關系較復雜，在各種工作方式的控制程序、信號顯示的設計 中 ，各程序間必然會相互“牽連”，從而使設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計中，采用模塊化設計方案，即將不同功能的程序放在不同的模塊中設計。這樣可以省去各部分程序之間復雜的連鎖關系，使得每一部分的程序都可以單獨設計和修改，不必擔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系不相同，且沒有規(guī)律可循，因此，對 程序只能采用經驗法設計。 根據工藝流程和設計要求 制定控制系統(tǒng) ： （ 1） 裝料位置和卸料位置的機械手、 行車的左右、前后及上下運動分別由電動機M M M M M M6 拖動，并通過正反轉控制實現(xiàn)兩個方向的移動。 （ 2） 進退與 升降運動停止時，采用能耗制動，以保證準確定位。 （ 3） 位置控 制指令信號，由固定于軌道側位的限位開關發(fā)出， 來保證行車 與鍍槽相對位置的準確性。 （ 4） 制動時間與各槽停留時間可根據工藝要求設定，并由定時器自動控制。 （ 5） 采用程 序預選開關實現(xiàn)電鍍槽位工藝自選。 （ 6） 采用熱繼電器實現(xiàn)過載保護，短時工作無過載保護。 （ 7） 采用控制按鈕，以確保 設備 的 運動狀態(tài)。 （ 8） 主電路及控制電路采用熔斷器實現(xiàn)短路保護。由限位開關實現(xiàn)前進 和 后退、提升 和下降、 左移 和 右移 的極限位置保護 。 主電路圖見附錄 C。 西南科技大學 應用型自學考試畢業(yè)設計（論文） 10 3 系統(tǒng)的硬件設計 PLC 控制系統(tǒng)的優(yōu)點 PLC在當今社會當中，特別是在工業(yè)生產上應用越來越廣泛，這說明它在設計和使用當中有很多的優(yōu)點。 (1) 低成本 利用電力線上網，最大的優(yōu)點就是成本低。由于利用電力線上網，直接使用現(xiàn) 有電力網就可以實現(xiàn)通信，而不需要另外鋪設電話線、光電纜等，大大地減少了在基礎網絡上的投資。用戶能自由選擇在家中任何有電插座的角落上網，無需通過電話線，不用擔心相對昂貴的電話費了，也不用花錢鋪設更多電話線，從而能夠享受到價格低廉的互聯(lián)網接入服務。 (2) 范圍廣 無所不在的電力線網絡也是這種技術的優(yōu)勢。電力線是最基礎的網絡，它的規(guī)模之大，是其他任何網絡無法比擬的。因為家家都有電力線，由此，運營商就可以輕松地把這種網絡接入服務滲透到每一個家庭 .因此，這一技術一旦進入商業(yè)化階段，將會促進電信市場的變革，并 給互聯(lián)網普及帶來極大的發(fā)展空間。 (3)高速 利用電力線上網能夠提供高速傳輸。德國最大的電力設備生產商 RWE承諾，運用他們的電力線上網技術，其速度要比 ISDN拔號上網快 30多倍 , 比 ADSL更快！足以支持現(xiàn)有網絡上的各種應用。更高速率的 PLC產品正在研制之中。 (4)便捷 不管在家里的哪個角落 ,只要連接到房間內的任何電源插座上，就可立即擁有 PLC帶來的高速網絡享受 ! (5)永遠在線 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絡！ (6)結構靈活 通過 PLC技術 實現(xiàn) Inter接入，可以靈活擴展接入端口數量，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，因此，電力線通信設備都是集西南科技大學 應用型自學考試畢業(yè)設計（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)域內的用戶聯(lián)在一起，提高服務器的利用率；如果用戶增多，不同變壓器區(qū)域內的用戶又可分開，使用本區(qū)域的主服務器。這樣可使資源的利用率始終保持在較高的水準。 (7)家庭數字化 PLC技術能夠 通過電力線將整個家庭的電器與網絡聯(lián)為一體，在室內的設備之間構筑起可自由交換信息的局域網，使人們能夠通過網絡來控制自己家里的電器設備。今后，隨著能上網的電視機和冰箱等數字家電的普及，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)網就能解決這個問題。從某種意義上講，電力線上網技術的推廣應用，也推動著家庭電器數字化的普及。 PLC 機型選擇 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（ Personal Computer）混淆，故人們仍習慣地用 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字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應用而設計，它采用可編程序的儲存器，用以在其內部儲存執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時 /計數和算術運算等操作指令，并通過數字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產過程。 PLC 是微型技術與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術相結合的產物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復雜、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 修人員的技能與習慣，特別是 PLC 的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用用戶程序編制形象、直觀、方便易學，調試與查錯也很方便。 隨著 PLC 技術的發(fā)展， PLC 產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、美國等引進的 PLC 產品和國內廠家組裝自行開發(fā)的產品，已有幾十個、上百種型號。 PLC 的品種繁多，其結構形式、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重。 合理選擇 PLC，對于提高 PLC 控制系統(tǒng)技術經濟指標有著重 要意義。 西南科技大學 應用型自學考試畢業(yè)設計（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 于它具有結構小巧，運行速度高，價格低廉及多功能多用途等特點， 在工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛的應用。 PLC 種類繁多，但其組成結構和工作原理基本相同。用 PLC 實施控制，其實質是按一定算法進行輸入 、 輸出變換，并將這個變換給以物理實現(xiàn)，應用于工業(yè)現(xiàn)場。 PLC專為工業(yè)現(xiàn)場應用而設計，采用了典型的計算機結構，它主要由 CPU、 電源、存儲器和專門設計的輸入 /輸出接口電路 等 組成。 PLC 結構框圖如圖 31 所示。 圖 31 PLC 的結構框圖 根 據自動化電鍍 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， 其參數詳見附錄 B。 此類型 PLC 無論獨立運行，還是聯(lián)接網絡都能完成各 種控制任務。 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， 經過 PLC 的輸入接口輸入到內部數據寄存 器 ， 然后在 PLC 內部進行邏輯運算或數據處理后， 以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅動電機來控制行車 和機械手的運行 。 電機及電器元件型號選擇 (1)傳送帶電機選擇 根據工廠生產實際要求：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 u=，傳送帶速度要求為 v=15m/min，由電機功率計算公式 ugMf ??? (31) vfP ?? (32) 西南科技大學 應用型自學考試畢業(yè)設計（論文） 13 得出 P=1250W, 由此查《電動機選型與應用》 可選型號為 Y100L14 的電動機 2臺分別作為傳送帶 A、 B 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，功率因數為 ，額定轉速 1430r/min。 (2)大車電機選擇 根據電鍍行車大車實際情況：電鍍行車大車最大載重為 Mmax=5000Kg，其大車與導軌間的摩擦系數 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 ，額定轉速為 1500r/min。 (3)小車電機選擇 根據電鍍行車小車實際情況：電鍍行車小車最大載重為 Mmax=1500Kg，小車與導軌間的摩擦系數 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，功率因數為 ，額定轉速 1430r/min。 (4)吊鉤電機 選擇 根據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，由電機功率計算公式 ()～ ()可得出 P=3750W，由此查《電動機選型與應用》可選定吊鉤拖動電機型號為 YZR160M26，數量為 1 臺，其額定功率為 ，額定電壓為交流 380V，額定電流為 ，額定轉速為 1470r/min。 (5)電源指示燈選擇 根據實際情況，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, 其主要技術參數如為：額定電壓為 220V，顏色為 綠色，變壓器式結構。 (6)刀開關選擇 根據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《工廠常用電氣設備手冊》，選用規(guī)格最小的 HD11100/18 型單投刀開關作為自動線控制系統(tǒng)配電支路的電源開關 ,數量為 1 只。其額定電壓為 380V，額定電流 100A。 (7)自動開關選擇 西南科技大學 應用型自學考試畢業(yè)設計（論文） 14 表 31 DZ510 型 自動開關 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 QF1 的選擇 由于此自動開關是用作電鍍行車主電路電源端配電開關，作為該電路的短路保護電器，該電路負荷不大 ,所以