【導(dǎo)讀】..大量的金屬和非金屬制品、飛機(jī)、汽。車和輪船的配件都要經(jīng)過(guò)電鍍加工以提高其使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)電鍍工業(yè)的發(fā)展是在新中國(guó)成立以后。首先，為解決氰化物污染問(wèn)題，鍍、多功能性電鍍及各種代氰、代鉻工藝的開發(fā)取得重大進(jìn)展。，而且操作控制靈活，解決了普通電鍍線加工不靈活的缺陷。性能，使加工更易于管理！.控制器的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 機(jī)型 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí) 現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn) 品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 1. 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求 充分發(fā)揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問(wèn)題和疑難問(wèn)題。 2. 保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可 靠 保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。 3. 力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的 效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇 PLC、輸入 /輸出模塊、I/O 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。 PLC選型及地址分配 在本設(shè)計(jì)中，要求 PLC 控制系統(tǒng) 可靠性好，安全性高，可控性好，性價(jià)比高，可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，機(jī)型的 選擇主要是考慮在功能上滿足系統(tǒng)的要求。 根據(jù)該專用行車的控制要求，其輸入 /輸出及控制信號(hào)共有 28 個(gè)，其輸入信號(hào) 21 個(gè)，輸出信號(hào) 7 個(gè)，實(shí)際使用時(shí)，系統(tǒng)的輸入都為開關(guān)控制量，加上 10% － 15%的余量就可以了，要求輸入輸出點(diǎn)為 40～ 48 點(diǎn)；因?yàn)樗獙?shí)現(xiàn)的功能多，程序的步驟也會(huì)有所增加，這就要求系統(tǒng)有較短的響應(yīng)速度，并無(wú)其他特殊控制模塊的需要，擬采用三菱公司 FX0N40MR 型 PLC。 PLC控制電路設(shè)計(jì) 圖 43 主電路拖動(dòng)控制系統(tǒng) 輸入設(shè)備： 2 個(gè)控制開關(guān) 19 個(gè)接近開關(guān) 輸出設(shè)備： 4 個(gè)交流接觸器 PLC 的 I/O 接線圖如圖 44 所示： 因?yàn)橄到y(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)與主機(jī)之間距離近，所以輸入模塊選用 DC5V 輸入形式。電源回路 PLC 供電電源一般為 AC85— 240V（也有 DC24V），適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化元件（如電源濾波器、 1： 1 隔離變壓器等）。 PLC 上 DC24V電源的使用各公司 PLC 產(chǎn)品上一般都有 DC24V電源，但該電源容量小，為幾十毫安至幾百毫安，用其帶負(fù)載時(shí)要注意容量，同時(shí)作好防短路措施（因?yàn)樵撾娫吹倪^(guò)載或短路都將影響 PLC 的運(yùn)行）。 輸出模塊 選用的是繼電器輸出型。它的優(yōu)點(diǎn)是不同公共點(diǎn)之間可帶不同的交、直流負(fù)載，且電壓也可不同，帶負(fù)載電流可達(dá) 2A/點(diǎn)；但繼電器輸出方式不適用于高頻動(dòng)作的負(fù)載，這是由繼電器的壽命決定的。其壽命隨帶負(fù)載電流的增加而減少，一般在幾十萬(wàn)次至幾百萬(wàn)次之間，有的公司產(chǎn)品可達(dá) 1000 萬(wàn)次以上，響應(yīng)時(shí)間為 10ms。 圖 44 控制系統(tǒng) I/O 端口接線圖 第 5章 控制器的設(shè)計(jì) 運(yùn)行行車電機(jī)電路和鍍件升降鉤電機(jī)電路 這兩個(gè)電路已經(jīng)在第四章中介紹過(guò)，圖 42 是運(yùn)行行車的結(jié)構(gòu)圖，里面有行車電機(jī)和 兩個(gè)鍍件升降鉤的電機(jī)；圖 43 為運(yùn)行行車電機(jī)電路和兩個(gè)鍍件升降鉤電機(jī)電路，其中運(yùn)行行車電機(jī)通過(guò)變頻器連接到電源上，實(shí)現(xiàn)對(duì)行車的變頻調(diào)速；另外兩個(gè)鍍件升降鉤電機(jī)通過(guò)熔斷器直接連接到電源上，它們的正反轉(zhuǎn)通過(guò)連在變頻器輸出端的四個(gè)交流接觸器來(lái)控制，在主電路中，常開觸點(diǎn) KM1和 KM2并聯(lián)分別實(shí)現(xiàn) 1 號(hào)鉤電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，常開觸點(diǎn) KM3和 KM4并聯(lián)實(shí)現(xiàn) 2 號(hào)鉤電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。具體與變頻器的接線詳見附圖 1。 電鍍電源電路 電鍍是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程，在此過(guò)程中，金屬離子獲得電子而還原成金屬原子，金屬原子按一定規(guī)則排列形成具有 一定晶粒取向的平滑鍍層。直流電鍍電源正是提供電子的源泉和使金屬原子結(jié)晶的動(dòng)力。因此，電鍍電源設(shè)備是電鍍生產(chǎn)的主要設(shè)備，它與鍍槽和電鍍?nèi)芤号浜弦黄?，即可完成電鍍過(guò)程。 電鍍電源是將工頻交流電變換為不同電壓、頻率和波形的直流電設(shè)備。在晶閘管整流器中主要應(yīng)用“整流”技術(shù)，在高頻開關(guān)電源中既應(yīng)用“整流”技術(shù)又應(yīng)用“逆變”技術(shù)。電鍍電源主要由主電路和控制電路組成。 主電路主要包括主變壓器、功率整流器件和一些檢測(cè)、保護(hù)裝置等。電鍍電源中的主變壓器是將交流電源電壓降低為電鍍工藝所需要的電壓值。晶閘管整流器中使用的是工頻 (50Hz)變壓器，高頻開關(guān)電源中使用的是高頻 (10～ 50kHz)變壓器。檢測(cè)裝置包括電壓表、電流互感器等。保護(hù)裝置主要是用于功率整流器件的過(guò)流保護(hù)。 控制電路主要包括晶閘管或 IGBT 等的觸發(fā)控制電路，電源的軟啟動(dòng)電路，過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)電路，電源缺相保護(hù)電路等。 其電鍍電源電路圖如圖 51 所示： 電路輸入電壓為 220V，經(jīng)過(guò)變壓器后接著進(jìn)行全波整流，再經(jīng)過(guò)電壓輸出穩(wěn)定器電路將輸入的交流電壓改變成直流輸出可調(diào)電壓。固定輸出情況下 V0為 15V，若想改變輸出電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)可變電阻 R2來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓。其中穩(wěn)壓器選用 的是 7815 系列，固定輸出電壓為 15V，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)輸出，在經(jīng)過(guò)變壓器和整流后，此時(shí)的輸入電壓為 23V,所以要求經(jīng)變壓器后的電壓為 23/=，所以變壓器的原、副匝數(shù)比為 N1/N2=220/=9，通過(guò)這個(gè)電路來(lái)組成電鍍電源。圖 51 電鍍電源電路圖 恒溫電路 在全自動(dòng)電鍍流水線中，電鍍與去油工位都需要在特定的溫度下來(lái)實(shí)現(xiàn)工位所要完成的工藝，這就需要一個(gè)恒溫電路來(lái)控制這些工位能完成特定工藝所需要的條件。需要加熱的的工位主要有三個(gè)工位：去 油工位，需要加熱到 60℃；鍍銅和鍍鎳（鉻）工位，需要加熱到 80℃。去油工位： 具有電熱升溫的堿性洗滌液，用于去除工件表面的油污。鍍銅工位：盛有硫酸銅液體的工位鍍槽，具有銅極板，由電鍍電源供電電壓電流連續(xù)可調(diào)，在該工位要對(duì)工件進(jìn)行亮鍍銅處理。鍍鎳（鉻）工位：供用稀硫酸調(diào)制而成而具有鎳有鉻有極板，由電鍍電源供電電壓電流連續(xù)可調(diào)，在該工位對(duì)工件進(jìn)行鍍鎳處理。 在恒溫電鍍中，根據(jù)有溫度控制的要求，在實(shí)現(xiàn)恒溫的要求上，用三個(gè)可調(diào)溫度的加熱器，來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱溫度的控制與調(diào)節(jié)。其電路圖如圖 52 所示： 圖 52 恒溫電路圖 圖中 RDO 為熱電阻感溫元件， JRC 為電加熱槽， ZK 為轉(zhuǎn)換開關(guān)， DJB 為溫度調(diào)節(jié)器。 感溫元件 (如溫包、電接點(diǎn)玻璃水銀溫度計(jì)及鉑電阻溫度計(jì)等 )在溶液溫度達(dá)到或低于整定值時(shí)，儀表自動(dòng)發(fā)出指令，經(jīng)中間繼電器控制主回路接觸器，使之?dāng)嚅_或閉合，從而使加熱器切斷或接通電源，達(dá)到自動(dòng)控制溶液溫度的目的。 速度跟蹤電路 在本文設(shè)計(jì)的全自動(dòng)電鍍流水線中，主要的運(yùn)行設(shè)備就是行車，通過(guò)行車的進(jìn)退來(lái)實(shí)現(xiàn)電鍍工藝。所以，這里的速度跟蹤電路主要是指對(duì)行車的速度跟蹤。為了實(shí)現(xiàn)此電路，在 行車電機(jī)的輸出輪端裝有磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器，然后經(jīng)過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)換電路將輸出量轉(zhuǎn)換為電量信號(hào)，在通過(guò)反饋控制系統(tǒng)將此電量反饋到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，從而完成對(duì)行車電機(jī)的速度跟蹤。 其控制系統(tǒng)原理圖如下所示： 故障保護(hù)、報(bào)警、復(fù)位 在全自動(dòng)電鍍流水線設(shè)備運(yùn)行中不免會(huì)出現(xiàn)一些故障，大致可以分為兩類故障，行車電機(jī)故障和電鍍槽工藝障礙等。 行車電機(jī)故障： 因?yàn)樾熊囯姍C(jī)是由變頻器來(lái)進(jìn)行控制的，所以它出現(xiàn)的故障可以通過(guò)變頻器來(lái)解決。 如果電動(dòng)機(jī)發(fā)生異常，通過(guò)變頻器中保護(hù)功能動(dòng)作，并且 顯示引起故障的提示，啟動(dòng)報(bào)警。保護(hù)功能動(dòng)作后，處理引起的原因。處理完成后，變頻器再?gòu)?fù)位，然后開始運(yùn)轉(zhuǎn)。 電鍍槽工藝障礙： 電鍍槽液在生產(chǎn)過(guò)程中始終處于瞬息萬(wàn)變狀態(tài)，對(duì)槽液成分、溫度、 pH 值和電流密度等參數(shù)如果采用手工操作控制，只能是維持一定范圍內(nèi)的相對(duì)穩(wěn)定。特別是化學(xué)鍍槽液的變化很快，人工化學(xué)分析和加料調(diào)節(jié)的速度總是跟不上變化速度，始終滯后一個(gè)化驗(yàn)周期。 為簡(jiǎn)化操作，提高生產(chǎn)效率，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)溶液調(diào)整處理周期，電鍍槽液的自動(dòng)控制是很重要的。本文中采用的就是電鍍槽業(yè)的自動(dòng)控制裝置。 鍍槽的自動(dòng)控制分為槽 液綜合控制 (或稱槽液管理 )和各種單一的電鍍參數(shù)測(cè)示控制儀器兩類。自動(dòng)線控制系統(tǒng)還包括全線程序控制。 電鍍生產(chǎn)線的總控制系統(tǒng)是將電鍍槽液自動(dòng)管理裝置、泵及溫度控制裝置、反饋控制系統(tǒng) 變頻器 行車電機(jī) 傳感器 測(cè)量轉(zhuǎn)換電路 圖 53 跟蹤 電路控制系統(tǒng) 整流器控制裝置、料倉(cāng)控制裝置、吊運(yùn)機(jī)控制裝置等置于主計(jì)算機(jī)和顯示器的管理下。主計(jì)算機(jī)可與上位計(jì)算機(jī)聯(lián)接，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行全面計(jì)算機(jī)管理。 硫酸鹽鍍銅槽液自動(dòng)管理裝置由操作控制單元與分析單元組成，分別裝在兩個(gè)獨(dú)立的箱體內(nèi)，分析單元的儀器安裝在鍍槽附近，操作控制單元可以在距分析單元 200m 范圍內(nèi)分開安裝，為生產(chǎn)集中管理提供了可能性。該分析裝置 機(jī)多能，可 進(jìn)行多槽管理，操作控制單元可利用顯示器、功能選擇鍵與操作鍵進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。計(jì)算機(jī)對(duì)分析單元各部件的動(dòng)作隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)分析操作異常時(shí)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并顯示故障所在，滴定泵采用標(biāo)準(zhǔn)化部件，排除故障簡(jiǎn)便。備有微機(jī)接口，可與上位計(jì)算機(jī)連接。 分析單元取樣用電磁閥與鍍槽循環(huán)過(guò)濾機(jī)的輸出管道相連，采用試劑泵與滴定泵等進(jìn)行分析輸液，經(jīng)放大器將數(shù)據(jù)輸入操作控制單元的微處理機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，操作單元的只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和顯示器及鍵盤等裝置可按指令對(duì)補(bǔ)給泵加以控制，根據(jù)需要，通過(guò)打印機(jī)提出記錄材料。 第 6章 程序設(shè)計(jì)與調(diào)試 控制系統(tǒng)梯形圖編制 根據(jù)控制要求和 I/O 地址編制，繪出控制系統(tǒng)梯形圖如附圖 2。 在梯形圖中 ,電鍍 I/O 設(shè)備及 I/O 點(diǎn)編號(hào)的分配如下表所示： 表 61 電鍍 I/O 設(shè)備及 I/O 點(diǎn)編號(hào) 動(dòng)作 輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)編號(hào) 啟動(dòng)按鈕 SB1 X0 停止 /復(fù)位按鈕 SB2 X1 1 工位接近開關(guān) SJ1 X3 2 工位接近開關(guān) SJ2 X4 3 工位接近開關(guān) SJ3 X5 4 工位接近開關(guān) SJ4 X6 5 工位接近開關(guān) SJ5 X7 6 工位接近開關(guān) SJ6 X10 71 工位接近開關(guān) SJ7 X11 72 工位接近開關(guān) SJ8 X12 73 工位接近開關(guān) SJ9 X13 8 工位接近開關(guān) SJ10 X14 9 工位接近開關(guān) SJ11 X15 10 工位接近開關(guān) SJ12 X16 11 工位接近開關(guān) SJ13 X17 1 號(hào)鉤上升限位接近開關(guān) SJ14 X20 1 號(hào)鉤下降限位接近開關(guān) SJ15 X21 2 號(hào)鉤上升限位接近開關(guān) SJ16 X22 2 號(hào)鉤下降限位接近開關(guān) SJ17 X23 行車后退限位接近開關(guān) SJ18 X24 行車前進(jìn)限位接近開關(guān) SJ19 X25 輸出設(shè)備 輸出點(diǎn)編號(hào) 1 號(hào)鉤電 機(jī)正轉(zhuǎn)（工件上） KM1 Y0 1 號(hào)鉤電機(jī)反轉(zhuǎn)（工件下） KM2 Y1 2 號(hào)鉤電機(jī)正轉(zhuǎn)（工件上） KM3 Y2 2 號(hào)鉤電機(jī)反轉(zhuǎn)（工件下） KM4 Y3 接變頻器行車電機(jī)正轉(zhuǎn) （行車前進(jìn)） UFWD Y6 接變頻器行車電機(jī)反轉(zhuǎn) （行車后退） UREV Y5 接變頻器信號(hào)端 URL 梯形圖工作原理分析 電鍍生產(chǎn)線采用專用行車，行車架上裝有可升降的吊鉤，行車和吊鉤各由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，行車的進(jìn) /退和吊鉤的升 /降均由相應(yīng)的限位開關(guān) SJ 定位，流程如下： 1. 在行車在停止?fàn)顟B(tài)下，將工件放在原位（ 11 工位）處 ，按下啟動(dòng)按鈕SB1， X0 閉合，中間繼電器 M6 得電，使 Y6 得電，從而行車前進(jìn)。 2. 當(dāng)行車前進(jìn)到 11 工位時(shí)， X17 常閉觸電斷開，常開觸點(diǎn)閉合， T2 清零，行車停止前進(jìn)， Y2 得電， 2 號(hào)鉤上升，上升到上限位，接近開關(guān) X22動(dòng)作，上升停止，計(jì)數(shù)器 C1 得電，行車?yán)^續(xù)前進(jìn)。 3. 當(dāng)行車前進(jìn)到右限位處， X25 動(dòng)作，計(jì)數(shù)器 C1 清零， C0、 C2 CC31 得電，行車前進(jìn)停止， Y5 動(dòng)作，行車開始后退，同時(shí) C0 動(dòng)作，M0 得電動(dòng)作，其中 C2 C C31 是分別控制釣鉤在第一、二、三輪回時(shí)，在 7 7 73 時(shí)的升降動(dòng)作。 4. 當(dāng)行車 1 號(hào)鉤后退到 1 工位時(shí)，接近開關(guān) X3 動(dòng)作， M30 得電動(dòng)作，行車停止后退；同時(shí) C0 清零， Y0 得電動(dòng)作， 1 號(hào)鉤上升，上升到上限位，接近開關(guān) X20 動(dòng)作，上升停止， M2 得電動(dòng)作， Y5 得電，行車?yán)^續(xù)后退。 5. 當(dāng)行車 2 號(hào)鉤后退到 1 工位時(shí)， C2