【文章內(nèi)容簡介】 ”、“溫控”、“ PH 值監(jiān)測”等各個領(lǐng)域一顯示了它的威力。 在速度控制方面，由于采用了變頻器，一臺變頻器可同時控制數(shù)臺電機(jī)，不僅可以無極調(diào)節(jié)運行速度，使其達(dá)到最佳狀態(tài)，且可方便的滿足每個動作的開始及終點有一定距離的緩速，呈緩變形式，達(dá)到工件運行平穩(wěn)，準(zhǔn)確定位。 其他如單釣行車取代傳統(tǒng)的雙釣行車，降低行車總重量，降低成本，使行車運行穩(wěn)定；行車輪用尼龍 輪緣外套聚氨酯橡膠的結(jié)構(gòu)，增加了行車輪的摩擦力，減少噪音，提高行車的到位準(zhǔn)確率等。這些新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用大大提高了電鍍行業(yè)的機(jī)械化、自動化程度，為適應(yīng)多品種、大批量生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，挖掘企業(yè)潛力，滿足日益增長的國名經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要提供了可靠的保證。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 2 電鍍生產(chǎn)線專用行車的技術(shù)要求 電鍍生產(chǎn)線的工藝要求 本課題研究的電鍍生產(chǎn)線屬于小型生產(chǎn)企業(yè)的電鍍生產(chǎn)線。 電鍍小型專業(yè)行車，其運動形式主要有三種：即大車拖動的行車前后運動和提升機(jī)構(gòu)的重物的升降運動以及小車在鍍槽方向上的左右運動。 電 鍍專用行車設(shè)備是采用遠(yuǎn)距離控制，起吊重量是 500kg 以下（含電鍍裝具和電鍍件），生產(chǎn)效率高，勞動強(qiáng)度低的專用自動化起吊設(shè)備。電鍍專用行車的結(jié)構(gòu)與工藝流程圖 1 所示： 5槽1槽2槽3槽4槽導(dǎo)軌接近開關(guān)接近開關(guān)接近開關(guān)電動機(jī)電動機(jī)電動機(jī)原始工作位置大車小車吊籃、工件行程開關(guān)圖 1 電鍍專用行車示意圖 電鍍 專用行車在生產(chǎn)線上的工作順序是：操作人員在操作區(qū)域?qū)⒋庸さ牧慵b入吊籃，并發(fā)出開車指令，專用行車的小車便自動提升吊籃至吊梁頂部，大車同時自動前行。前行至電鍍生產(chǎn)現(xiàn)場時大車停止運行，小車牽引吊籃以及生產(chǎn)工件自動逐段前行，按工藝設(shè)定的要求在各鍍槽前停車，吊 籃自動下降至電鍍槽內(nèi)，停留一定的時間（在各槽停留的時間預(yù)先按工藝要求設(shè)定）后自動提升吊籃，如此完成電鍍工藝規(guī)定的每一道工序，直至生產(chǎn)線的終端，大車自動后行返回操作區(qū)域，小車自動右行自動返回原位，卸下吊籃內(nèi)處理好的零件，重新裝料待出發(fā)指令后進(jìn)入下一次加工循環(huán)。 在電鍍生產(chǎn)工藝中，不同的零件對鍍層的要求不同，而且還要滿足批量生產(chǎn)的需求。因此，電氣控制系統(tǒng)針對不同的工藝流程（如鍍鋅、鍍鉻、鍍鎳等），硬件應(yīng)具有預(yù)選功能，控制程序應(yīng)具有參數(shù)可修正功能。 電鍍專用行車與通用的小型行車結(jié)構(gòu)類似，跨度較小，但要求定位準(zhǔn)確， 以便吊籃能準(zhǔn)確進(jìn)入電鍍槽內(nèi)，所以設(shè)計中在工序的各個動作中的轉(zhuǎn)化時利用傳感器的傳感信號作為動作轉(zhuǎn)化的開關(guān)。工作時大車的移動（前 /后）與吊籃的上 /下運動、小車移動（左 /右） ,除了應(yīng)該具有自動控制功能以外，還要能夠執(zhí)行人工手動控制。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 由于電鍍生產(chǎn)線屬于中型的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)的設(shè)備的造價較高，生產(chǎn)的時候設(shè)備的功率較大，耗電量較大，故而其安全性必須得到考慮，以保證操作人員以及生產(chǎn)設(shè)備的安全，降低危險系數(shù)，所以無論是自動運行時還是手動運行時，系統(tǒng)都必須有相應(yīng)的保護(hù)措施，各個動作之間要有聯(lián)鎖、自鎖。故障出現(xiàn)時要能夠及時的報警，生產(chǎn)線無條件的停止運行，故障消除后，才可以繼續(xù)恢復(fù)運行。 行車電氣系統(tǒng)的框圖如圖 2 所示： 自動手動開車停車功能預(yù)選大車小車小車吊籃前行后行左行右行上行下行運行顯示運行顯示運行顯示故障顯示故障報警圖 2 電鍍專用行車電氣系統(tǒng)控制框圖 系統(tǒng)動力設(shè)備的要求 電鍍車間專用行車的拖動設(shè)備采用三相交流異步電動機(jī)分散拖動，并采用一級機(jī)械減速，以達(dá)到行車平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確的目的。電鍍生產(chǎn)線上的鍍槽數(shù)量，一般按實際工作環(huán)境進(jìn)行考慮，對于一般的工業(yè)電鍍產(chǎn)品而言， 5 層電鍍已經(jīng)達(dá)到了國內(nèi)同行業(yè)生產(chǎn)中的較高要求，所以本課題考慮 5 個鍍槽，吊籃的時間按生產(chǎn)工藝設(shè)定。 系統(tǒng)設(shè)計要求 （ 1）控制裝置設(shè)計選用 PLC 作為系統(tǒng)的控制核心，本次設(shè)計采用三菱 F1－ 60MR型機(jī)，根據(jù)工藝的要求合理的分配 PLC 的機(jī)型和 I/O 接口。 （ 2）本設(shè)計的控制裝置具有程序預(yù)選的功能（按工藝確定需要的槽位），程序設(shè)定后，除上、下裝卸零件外，整個電鍍工藝可以自動運行。 （ 3）本設(shè)計可以采用自動 /手動兩種自動方案，按工藝要求編輯程序可以實時調(diào)整參數(shù)。系統(tǒng)具有故障報警裝置，裝置包括故障的警示以及顯示裝置。 （ 4）前后運動、升降運動的定位準(zhǔn)確，拖動設(shè)備的驅(qū)動電機(jī)位正、反轉(zhuǎn)雙向運行，因此要在 PLC 控 制回路中加裝互鎖控制裝置。 （ 5）采用遠(yuǎn)距離控制，整機(jī)電源及各主要設(shè)備動作要有相應(yīng)的指示。 （ 6）為了設(shè)計的安全運行，在設(shè)計中需考慮必要的保護(hù)措施，包括電機(jī)的過熱保護(hù)，控制系統(tǒng)的短路保護(hù)等。 PLC 的接地，按照產(chǎn)品手冊的要求設(shè)計，在圖中標(biāo)明。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 3 系統(tǒng)總體設(shè)計 總體的方案說明 （ 1）本設(shè)計方案中的控制對象電機(jī)均由交流接觸器完成開、停的控制，電動機(jī)需采用正、反向控制，正、反轉(zhuǎn)之間具有互鎖的功能，為了避免過多的使用接觸器，互鎖裝置由 PLC 內(nèi)部的軟件完成。 （ 2）為了精確的對各個行動部件（大車，小車）進(jìn)行 定位，采用行程開關(guān)和接近開關(guān)對其進(jìn)行定位的設(shè)計，選用的開關(guān)在現(xiàn)場進(jìn)行安裝，在選型和安裝硬件以及編程時應(yīng)考慮抗干擾性能。選用的開關(guān)由于要進(jìn)行反復(fù)的使用和承受高強(qiáng)度的負(fù)荷，選用開關(guān)時還要考慮其耐磨損性。 （ 3）導(dǎo)軌上的驅(qū)動電機(jī)，其內(nèi)部設(shè)有過載保護(hù)開關(guān)，一般為常閉型觸點。作為電機(jī)的過載保護(hù)信號，在設(shè)計 PLC 的控制電路時應(yīng)考慮該信號的邏輯關(guān)系。 （ 4）對于電鍍車間小型行車系統(tǒng)而言，電鍍環(huán)節(jié)是整個工序成敗的關(guān)鍵，而進(jìn)行電鍍的鍍槽定位的信號是由裝在電鍍現(xiàn)場的行程開關(guān)錄入的，所以行程開關(guān)的工作狀況，即行程開關(guān)在工作時的好 壞對生產(chǎn)有極大的影響。而行程開關(guān)一般為無源電器元件，其動作為重復(fù)性的機(jī)械動作，磨損和受壓的次數(shù)最多，因而是整個工作的電氣元件中最容易出現(xiàn)故障的裝置。所以在自動程序開始之前，先要對行程開關(guān)進(jìn)行檢測，進(jìn)行檢測時，是用檢測電機(jī)（小功率）驅(qū)動一個檢測小車對行程開關(guān)進(jìn)行通 /斷的測試。 （ 5）起吊電機(jī)（ M1） 、橫行電機(jī)（ M2） 、走行電機(jī)（ M3） 、檢測用電機(jī)（ M4） 。分別采用熱繼電器實現(xiàn)過載保護(hù)，其熱繼電器的常開觸點用過中間繼電器 KA 的轉(zhuǎn)換后，作為 PLC 的輸入觸點，用以完成各個電機(jī)系統(tǒng)的過載保護(hù)。 （ 6）主回路選用自動開 關(guān)，各負(fù)載和控制回路以及 PLC 控制回路采用熔斷器實現(xiàn)短路的保護(hù)。 （ 7）電氣控制箱設(shè)置在控制控制室內(nèi)?？刂泼姘迮c控制箱內(nèi)的電器板選用 BVR 型銅導(dǎo)線連接，電氣控制箱與執(zhí)行裝置之間采用接線端子板連接。 （ 8）設(shè)計方案中選用的 PLC 為繼電器輸出型。 （ 9） PLC 本身配有 24＋ V 的直流電源，該接線端可為輸入傳感器提供直流 24V 電源。 PLC 的接地線與機(jī)器的接地端相連，基本單元必須接地。為了抑止附加在電源設(shè)及輸入端的干擾，應(yīng)給 PLC 接以專用地線，接地點應(yīng)與動力設(shè)備（電動機(jī)）的接地點分開，接地電阻應(yīng)該小于 100Ω ，接地線 面積應(yīng)大于 2mm2，而且接地點應(yīng)該盡可能靠近可編程控制器。 （ 10） PLC 控制程序，均采用梯形圖編程（ LD）。 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計 主電路的設(shè)計 （ 1）主電路采用的是 380V 三相交流電源為電路供電。 （ 2）在主回路中交流接觸器 KM KM2， KM KM4， KM KM6， KM KM8武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 分別控制電動機(jī) M1（起吊）， M2（橫行）， M3（走行）， M4（自檢）的正反轉(zhuǎn)功能。 （ 3）由于電動機(jī) M M M M4 工作 時間較長電流量較大，功率的消耗較大所以需要進(jìn)行過載保護(hù)，分別由熱繼電器 FR FR FR FR4實現(xiàn)過載保護(hù)。 （ 4）選擇自動開關(guān) QF 為總電源的開關(guān)，既可以完成主回路的短路保護(hù)，又起到隔離三相交流電源的作用，使用和維護(hù)維修更便捷。 （ 5）由 FU FU FU FU4分別實現(xiàn)各個負(fù)載回路的短路保護(hù)電路作用。 FUFU分別完成交流控制回路和 PLC 控制回路的短路保護(hù)。 （ 6）電動機(jī)的控制設(shè)計中，拖動電機(jī)由主回路設(shè)計，電動機(jī)的控制及報警電路由PLC 回路設(shè)計完成。 根據(jù)上述設(shè)計原則 [17]， 電氣控制主電路圖如圖 3 所示 FU 5FU 1RSTKM 1 KM 2M 1 M 2 M 3 M 4QF起升 橫行 走行 自檢FU 6L 5 L 6NNKM 3 KM 4 KM 5 KM 6 KM 7 KM 8FU 2 FU 3 FU 4FR 1 FR2FR 3 FR 4圖 3 電鍍車間專用行車控制系統(tǒng)主電路圖 交流控制電路設(shè)計 [18] （ 1）控制電路設(shè)有電源指示 HL0，以標(biāo)識工作電路電源的工作情況。 （ 2）在 PLC 的控制回路中設(shè)計了隔離變壓器 TC 用以防止電源的干擾隔離變壓器TC 的選用，一般根據(jù) PLC 的耗電量來配置，本系統(tǒng)的自動控制方案采用的是三菱F1－ 60MR 型的可編程控制器，其耗電量 40VA，其輸入端電源有 100～ 110V， 200～220V 兩種，考慮到盡量和外接的用電器的電源兼容，選用 220V