【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ”、“溫控”、“ PH 值監(jiān)測(cè)”等各個(gè)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(tái)變頻器可同時(shí)控制數(shù)臺(tái)電機(jī)，不僅可以無極調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，使其達(dá)到最佳狀態(tài)，且可方便的滿足每個(gè)動(dòng)作的開始及終點(diǎn)有一定距離的緩速，呈緩變形式，達(dá)到工件運(yùn)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(yùn)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(dòng)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(zhǎng)的國(guó)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(jì) 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(yùn)動(dòng)形式主要有三種：即大車拖動(dòng)的行車前后運(yùn)動(dòng)和提升機(jī)構(gòu)的重物的升降運(yùn)動(dòng)以及小車在鍍槽方向上的左右運(yùn)動(dòng)。 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(dòng)強(qiáng)度低的專用自動(dòng)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(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)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(dòng)提升吊籃至吊梁頂部，大車同時(shí)自動(dòng)前行。前行至電鍍生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)大車停止運(yùn)行，小車牽引吊籃以及生產(chǎn)工件自動(dòng)逐段前行，按工藝設(shè)定的要求在各鍍槽前停車，吊 籃自動(dòng)下降至電鍍槽內(nèi)，停留一定的時(shí)間（在各槽停留的時(shí)間預(yù)先按工藝要求設(shè)定）后自動(dòng)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(dòng)后行返回操作區(qū)域，小車自動(dòng)右行自動(dòng)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(duì)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(duì)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(jì)中在工序的各個(gè)動(dòng)作中的轉(zhuǎn)化時(shí)利用傳感器的傳感信號(hào)作為動(dòng)作轉(zhuǎn)化的開關(guān)。工作時(shí)大車的移動(dòng)（前 /后）與吊籃的上 /下運(yùn)動(dòng)、小車移動(dòng)（左 /右） ,除了應(yīng)該具有自動(dòng)控制功能以外，還要能夠執(zhí)行人工手動(dòng)控制。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jià)較高，生產(chǎn)的時(shí)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(xiǎn)系數(shù)，所以無論是自動(dòng)運(yùn)行時(shí)還是手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)都必須有相應(yīng)的保護(hù)措施，各個(gè)動(dòng)作之間要有聯(lián)鎖、自鎖。故障出現(xiàn)時(shí)要能夠及時(shí)的報(bào)警，生產(chǎn)線無條件的停止運(yùn)行，故障消除后，才可以繼續(xù)恢復(fù)運(yùn)行。 行車電氣系統(tǒng)的框圖如圖 2 所示： 自動(dòng)手動(dòng)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(yùn)行顯示運(yùn)行顯示運(yùn)行顯示故障顯示故障報(bào)警圖 2 電鍍專用行車電氣系統(tǒng)控制框圖 系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備的要求 電鍍車間專用行車的拖動(dòng)設(shè)備采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)分散拖動(dòng)，并采用一級(jí)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(shí)際工作環(huán)境進(jìn)行考慮，對(duì)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(guó)內(nèi)同行業(yè)生產(chǎn)中的較高要求，所以本課題考慮 5 個(gè)鍍槽，吊籃的時(shí)間按生產(chǎn)工藝設(shè)定。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 （ 1）控制裝置設(shè)計(jì)選用 PLC 作為系統(tǒng)的控制核心，本次設(shè)計(jì)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(jì)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(gè)電鍍工藝可以自動(dòng)運(yùn)行。 （ 3）本設(shè)計(jì)可以采用自動(dòng) /手動(dòng)兩種自動(dòng)方案，按工藝要求編輯程序可以實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)。系統(tǒng)具有故障報(bào)警裝置，裝置包括故障的警示以及顯示裝置。 （ 4）前后運(yùn)動(dòng)、升降運(yùn)動(dòng)的定位準(zhǔn)確，拖動(dòng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電機(jī)位正、反轉(zhuǎn)雙向運(yùn)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(dòng)作要有相應(yīng)的指示。 （ 6）為了設(shè)計(jì)的安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)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(cè)的要求設(shè)計(jì)，在圖中標(biāo)明。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 總體的方案說明 （ 1）本設(shè)計(jì)方案中的控制對(duì)象電機(jī)均由交流接觸器完成開、停的控制，電動(dòng)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(duì)各個(gè)行動(dòng)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(duì)其進(jìn)行定位的設(shè)計(jì)，選用的開關(guān)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，在選型和安裝硬件以及編程時(shí)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(shí)還要考慮其耐磨損性。 （ 3）導(dǎo)軌上的驅(qū)動(dòng)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(diǎn)。作為電機(jī)的過載保護(hù)信號(hào)，在設(shè)計(jì) PLC 的控制電路時(shí)應(yīng)考慮該信號(hào)的邏輯關(guān)系。 （ 4）對(duì)于電鍍車間小型行車系統(tǒng)而言，電鍍環(huán)節(jié)是整個(gè)工序成敗的關(guān)鍵，而進(jìn)行電鍍的鍍槽定位的信號(hào)是由裝在電鍍現(xiàn)場(chǎng)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(shí)的好 壞對(duì)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(dòng)作為重復(fù)性的機(jī)械動(dòng)作，磨損和受壓的次數(shù)最多，因而是整個(gè)工作的電氣元件中最容易出現(xiàn)故障的裝置。所以在自動(dòng)程序開始之前，先要對(duì)行程開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，是用檢測(cè)電機(jī)（小功率）驅(qū)動(dòng)一個(gè)檢測(cè)小車對(duì)行程開關(guān)進(jìn)行通 /斷的測(cè)試。 （ 5）起吊電機(jī)（ M1） 、橫行電機(jī)（ M2） 、走行電機(jī)（ M3） 、檢測(cè)用電機(jī)（ M4） 。分別采用熱繼電器實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，其熱繼電器的常開觸點(diǎn)用過中間繼電器 KA 的轉(zhuǎn)換后，作為 PLC 的輸入觸點(diǎn)，用以完成各個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的過載保護(hù)。 （ 6）主回路選用自動(dòng)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(shí)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(jì)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(diǎn)應(yīng)與動(dòng)力設(shè)備（電動(dòng)機(jī)）的接地點(diǎn)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(diǎn)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(jì) 主電路的設(shè)計(jì) （ 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(jì) 10 分別控制電動(dòng)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(dòng)機(jī) M M M M4 工作 時(shí)間較長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 （ 4）選擇自動(dòng)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(shí)現(xiàn)各個(gè)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(dòng)機(jī)的控制設(shè)計(jì)中，拖動(dòng)電機(jī)由主回路設(shè)計(jì)，電動(dòng)機(jī)的控制及報(bào)警電路由PLC 回路設(shè)計(jì)完成。 根據(jù)上述設(shè)計(jì)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(jì) [18] （ 1）控制電路設(shè)有電源指示 HL0，以標(biāo)識(shí)工作電路電源的工作情況。 （ 2）在 PLC 的控制回路中設(shè)計(jì)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(dòng)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