【文章內(nèi)容簡介】 380/220V電源供電，電源開關(guān)采用刀開關(guān)與自動開關(guān)串聯(lián)的組合形式，其中刀開關(guān)起隔離電源、安全檢修的作用，自動開關(guān)起短路保護作用。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。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?qū)嶋H需要，吊鉤電機采用轉(zhuǎn)子串電阻起動。因此，電鍍行車電動機的主電路、局部照明電路、。，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。因此，在該圖中不需再給出這些接觸器的線圈控制回路。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。該電源及其整流變壓器由協(xié)作單位供貨。，接觸器KM作為PLC及其負載的電源控制電器。 輔助電路的設計 PLC負載電源電路設計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。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。目前在各類信號指示燈中，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)的過程顯示指示燈。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。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。根據(jù)以上配置情況。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,作者只負責向協(xié)作單位提供這兩個部分的設計原始數(shù)據(jù)。 PLC及其負載的電源控制電路設計在電鍍行車正常工作下，通常PLC及其負載的電源應一直處于供電狀態(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。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。據(jù)此。 控制系統(tǒng)電源指示電路設計為了讓操作人員和維修人員能夠及時、方便地了解基于PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)電源的狀態(tài)，以便為進一步的操作、維修以及對故障的分析判斷提供依據(jù)。因此，應為控制系統(tǒng)配置一只電源指示燈HLD，并應將該指示燈直接跨接到電動機主電路的相線與零線之間。在電源指示電路中不應串入任何開關(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。 PLC控制系統(tǒng)硬件部分的設計 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。其主要技術(shù)參數(shù)如下：UN=220V，IN=5A，手柄操作位置2個，常開觸點1對，沒有常閉觸點。 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。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。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。例如，當工作方式選擇開關(guān)打到手動工作方式這一檔位時，此時只能有這一檔位的觸點閉合，而其余檔位的觸點都必須處于斷開狀態(tài)。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。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。由于在任何時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三種工作方式。除此外，工作方式選擇開關(guān)還應有一個零位。當工作方式選擇開關(guān)手柄置于零位時，工作方式選擇開關(guān)的所有觸點都應處于斷開狀態(tài)。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。 按鈕型號的選擇對電鍍行車控制系統(tǒng)中所有按鈕的要求是，只需一對常開觸點即可。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。所以在選取按鈕時應根據(jù)按鈕所起作用來選取按鈕帽的顏色。PLC 輸入點的電壓為直流24V，電流小于100mA。根據(jù)以上要求，查《低壓電器維修手冊》，選用型號為LA1911D的按鈕14個。手動工作方式按鈕、啟動按鈕、預開按鈕和PLC負載電源接通按鈕選綠色，共13個；緊急停止按鈕和預停按鈕為紅色，共2個。 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，重復定位精度≤。 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。為了避免行程開關(guān)在閉合和斷開時產(chǎn)生的電弧燒壞其觸頭，所以本課題不能采用直動式的行程開關(guān)，而應選擇滾輪式行程開關(guān)。對個行程開關(guān)的選擇要求是：只需1對常開觸點即可。PLC 輸入點的電壓為直流24V，電流小于100mA。根據(jù)以上要求，查《工廠常用電氣設備手冊》，選取型號為LX314的行程開關(guān)18個。 指示燈型號的選擇為減少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)的設計、安裝和接線，指示燈的額定電壓也應選為直流24V。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為綠色，表示故障的指示燈應為紅色。根據(jù)以上要求，查《工廠常用電氣設備手冊》，選取型號為AD122/11的指示燈，其中綠色10個，紅色5個。 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)的設計、安裝和接線，電鈴和蜂鳴器的額定電壓也應選為直流24V。根據(jù)以上要求，查《工廠常用電氣設備手冊》，選取型號為UCZ475的電鈴，數(shù)量1個。蜂鳴器選用型號為7012型，數(shù)量1個。 PLC輸入/輸出元件確定 所需PLC輸入元件及輸入點的統(tǒng)計預開按鈕SB1啟動按鈕SB12和預停按鈕SB13，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。電鍍種類選擇開關(guān)SA3用來選擇鍍鋅、鍍鉻、鍍鎳鎘三種電鍍中的一種，占用PLC的3個輸入點。電鍍行車及傳送帶的手動操作按鈕SBSBSBSBSBSBSBSBSBSB10均為一個常開觸點，它們共占用PLC的10個輸入點。用于檢測傳送帶吊籃位置的光電開關(guān)為SPSPSP3，它們共占用PLC的3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KIKIKI3，它們共占用PLC的3個輸入點。用于檢測電鍍行車大車運行位置的行程開關(guān)為SQSQSQSQSQSQSQSQSQ9，它們共占用PLC的9個輸入點。用于檢測電鍍行車小車運行位置的行程開關(guān)SQSQ1SQ1SQ1SQ1SQ1SQ1SQ17，它們共占用PLC的8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。用于電鍍行車各電動機過載保護的熱繼電器為FRFRFRFRFR5，它們均為一個常開觸點，共占用PLC的5個輸入點。綜上所述，共需PLC輸入觸點48個。 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KMKMKMKMKMKMKMKMKM KM10，它們共占用PLC的10個輸出點。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KM1KM1KM13，用于防止三臺接觸器同時通電動作的中間繼電器為KA，KM1KM1，KM1KM1KM13和KA的線圈共占用PLC的2個輸出點。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YBYBYB3，它們共占用PLC的3個輸出點。預開預告電鈴BE 1個，占用PLC的1個輸出點。故障報警蜂鳴器BU 1個，占用PLC的1個輸出點。電鍍行車各電機運行過程指示燈為HLHLHLHLHLHLHLHLHLHL10，它們共占用PLC的10個輸出點。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。用于指示電鍍行車各電機過載故障的指示燈為HLHL1HL1HL1HL14，它們共占用PLC的5個輸出點。綜上所述，共需PLC輸出觸點32個。 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。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。模塊式和疊裝式可編程控制器的功能擴展方便靈活，I/O點數(shù)的多少、輸入點數(shù)與輸出點數(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。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，在判斷故障范圍和維修時更換模塊等也很方便，因此較復雜的、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。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。據(jù)此，本課題將盡量采用價格適中，且作者最熟悉的一種型號的PLC。 對PLC輸入/輸出點數(shù)的要求PLC的實際輸入點數(shù)應大于所需輸入點數(shù)48點, PLC的實際輸出點數(shù)應大于所需輸出點數(shù)32點,在條件許可的情況下，盡可能留有10%20%的余量。 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同時應盡可能留有20%的余量。 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。直流輸入電路的延遲時間較短,可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接。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。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。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 輸出模塊的類型的要求PLC輸出模塊有繼電器型、晶體管型和雙向可控硅型三種。繼電器型輸出模塊的觸點工作電壓范圍廣,導通壓降小,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。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,反應速度快,壽命長,但是過載能力稍差，4