【正文】 此外，在攻讀學(xué)位期間的學(xué)習(xí)中，得到了學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和幫助，還得到了許多老師的協(xié)助，在這里對(duì)他們一并表示感謝。為此，特向他致以深深的謝意。在完成整個(gè)論文的過程中，他不僅提供了大量的資料，及時(shí)提出論文中存在的問題并給予了耐心的指導(dǎo)，對(duì)論文初稿進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的審查并提出了許多寶 貴的意見。畢業(yè)設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期目的。本設(shè)計(jì)成功地實(shí)現(xiàn)使控制系統(tǒng)滿足工藝流程要 求以及設(shè)計(jì)任務(wù)書上提出的所有控制、保護(hù)和顯示要求，并且力圖使所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)做到了工作穩(wěn)定可靠、技術(shù)性能先進(jìn)、操作靈活方便。使我們能夠通過畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)電氣控制與 PLC應(yīng)用技術(shù)的了解更加深刻。 安徽 師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 電鍍行車的自動(dòng)化控制 31 結(jié)論 在電鍍行車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)我們即將進(jìn)入社會(huì)的畢業(yè)生進(jìn)行了能力綜合訓(xùn)練 ,著重訓(xùn)練我們查閱資料的能力、工程制圖的能力、計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力、元件選擇能力、軟件開發(fā)使用能力以及文字表達(dá)的能力。據(jù)此， 可設(shè)計(jì)出單周 /連續(xù)工作方式程序的順序功能圖，如附錄 A 中的圖 所示。 在圖 第 5 邏輯行中， 系統(tǒng)選擇單周或連續(xù)工作方式工作時(shí)， X4 或 X5 的常開觸點(diǎn)接通，且必須是由一個(gè)上升沿脈沖才能使觸點(diǎn)動(dòng)作，同時(shí)使用 ZRST 指令使 Y0～ Y42 復(fù)位，防止由手動(dòng)轉(zhuǎn)到單周或連續(xù)時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)輸出狀態(tài)同時(shí)為 ON 的異?，F(xiàn)象。系統(tǒng)選擇手動(dòng)工作方式運(yùn)行時(shí)， X3的常開觸點(diǎn)接通，用區(qū)間復(fù)位指令 ZRST 使 M1～ M23 復(fù)位，同時(shí)初始步 M0復(fù)位，為以后由手動(dòng)轉(zhuǎn)到單周或連續(xù)作好準(zhǔn)備。據(jù)此，應(yīng)將預(yù)停按鈕 X和初始步的狀態(tài)寄存器M0 的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)起來，去控制輔助繼電器 M150 的線圈回路，以得到所需的預(yù)?；芈?。 在圖 第 2 邏輯行中，電鍍行車的預(yù)停信號(hào)由輔助繼電器 M150 發(fā)出。 M151 動(dòng)作可為電鍍行車起動(dòng)作好準(zhǔn)備 ,Y17 動(dòng)作可接通電鈴 BE的電源，向人們發(fā)出電鍍行車將要開車的音響預(yù)告信號(hào)。 由圖 中第 1 邏輯行并結(jié)合 PLC 輸入 /輸出接線圖可知 ，在電鍍行車的小車處于傳送帶 A的 1號(hào)位時(shí)（初始狀態(tài)）和未按預(yù)停按鈕的情況下，輔助繼電器的線圈回路中 X33和 X44的觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)， X2 觸點(diǎn)均處于閉和狀態(tài)。據(jù)此，可將 PLC 梯形圖程序的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成圖 所示的形式。 (2)為了避免程序混亂和發(fā)生機(jī)械碰撞事故，應(yīng)能避免在同一時(shí)間內(nèi)電鍍行車控制系統(tǒng)有兩種或兩種以上的工作方式運(yùn)行。具體來說，就是要實(shí)現(xiàn)單步控制，即按下某一步的起動(dòng)按鈕，該步就運(yùn)行直到安徽 師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 電鍍行車的自動(dòng)化控制 28 信號(hào)顯示及故障報(bào)警程序用來顯示 電鍍行車 控制對(duì)象中各電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)、 電鍍行車 控制對(duì)象的工作方式和運(yùn)行 過程，用來在 電鍍行車 控制對(duì)象啟動(dòng)的所有初始條件都已具備且已按下預(yù)開按鈕時(shí)發(fā)出音響預(yù)告信號(hào)，或在各電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)動(dòng)作時(shí)發(fā)出音響故障警告信號(hào)。因此這部分程序主要用于電鍍行車控制對(duì)象及其 PLC 控制系統(tǒng)在組裝或檢修完成后投入生產(chǎn)前的試車，以及工人交接班時(shí)對(duì)行車的檢查。因此 ，連續(xù)程序可大大提高加工效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低加工成本。 連續(xù)程序是軟件中最重要的部分。 據(jù)此，本設(shè)計(jì)基于 PLC 的電鍍行車控制系統(tǒng)的軟件部分應(yīng)由公用程序、手動(dòng)程 序、單周程序、連續(xù)程序 、信號(hào)顯示和故障報(bào)警程序等五個(gè)部分組成。由此可知， FX2N128MR型基本單元，其技術(shù)性能指標(biāo)完全能滿足電鍍行車控制系統(tǒng)的上述要求。 PLC 型號(hào)的確定 綜上所述 ,查閱我國各大企業(yè)使用較多的 PLC 生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC 的技術(shù)手冊(cè)，確認(rèn)日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N128MR 型基本單元完全能夠 滿足上述要求，因此本課題控制系統(tǒng)的 PLC 選用 FX2N128MR 型基本單元 1 臺(tái)。 本電鍍行車對(duì) PLC 輸出點(diǎn)的動(dòng)作速度要求不高，繼電器型輸出模塊的動(dòng)作速度完全能夠滿足要求，且每一點(diǎn)的輸 出容量較大，在同一時(shí)間內(nèi)對(duì)導(dǎo)通的輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒有限制，這將給設(shè)計(jì)工作帶來很大的方便。 繼電器型輸出模塊的觸點(diǎn)工作電壓范圍廣 ,導(dǎo)通壓降小 ,承受瞬間過電壓和過電流的安徽 師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 電鍍行車的自動(dòng)化控制 26 能力較強(qiáng) ,每一點(diǎn)的輸出容量較大（可達(dá) 2A），在同一時(shí)間內(nèi)對(duì)導(dǎo)通的輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒有限制，但動(dòng)作速度較慢 ,壽命 (動(dòng)作次數(shù) )有一定的限制。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。交流輸入方式的觸點(diǎn)接觸可靠 ,適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 對(duì) 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。 對(duì) PLC 輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)的要求 PLC的實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)應(yīng)大于所需輸入點(diǎn)數(shù) 48點(diǎn) , PLC的實(shí)際輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)大于所需輸出點(diǎn)數(shù) 32 點(diǎn) ,在條件許可的情況下，盡可能留有 10% 20%的余量。 對(duì) 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(qiáng) ,內(nèi)部編程元件 (如輔助繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器 )的個(gè)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。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(wù)，在判斷故障范圍和維修時(shí)更換模塊等也很方便，因此較復(fù)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。整體式每一 I/O 點(diǎn)的平均價(jià)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。 綜上所述，共需 PLC輸出觸點(diǎn) 32 個(gè)。 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(jìn)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。 故障報(bào)警蜂鳴器 BU 1 個(gè)，占用 PLC 的 1 個(gè)輸出點(diǎn)。 用于大車電機(jī)、小車電機(jī)、吊鉤電機(jī)制動(dòng)抱閘的電磁鐵的線圈為 YB YB YB3，它們共占用 PLC 的 3個(gè)輸出點(diǎn)。 所需 PLC 輸出元件及輸出點(diǎn)的統(tǒng)計(jì) 控制電鍍行車各個(gè)電機(jī)運(yùn)行的接觸器線圈為 KM KM KM KM KM KM KMKM KM KM10，它們共占用 PLC 的 10 個(gè)輸出點(diǎn)。 用于電鍍行車各電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)的熱繼電器為 FR FR FR FR FR5，它們均為一個(gè)常開觸點(diǎn)，共占用 PLC 的 5 個(gè)輸入點(diǎn)。 用于檢測(cè)電鍍行車小車運(yùn)行位置的行程開關(guān) SQ SQ1 SQ1 SQ1 SQ1 SQ1SQ1 SQ17，它們共占用 PLC的 8個(gè)輸入點(diǎn)。 用于吊鉤拖動(dòng)電機(jī)串電阻起動(dòng)的欠電流繼電器為 KI KI KI3，它們共占用 PLC的3個(gè)輸入點(diǎn)。 電鍍行車及傳送帶的手動(dòng)操作按鈕 SB SB SB SB SB SB SB SBSB SB10 均為一個(gè)常開觸點(diǎn)，它們共占用 PLC的 10 個(gè)輸入點(diǎn)。 工作方式選擇開關(guān) SA2 用來選擇手動(dòng)、單周、連續(xù)三種工作方式的一種，占用 PLC的 3個(gè)輸入點(diǎn)。蜂鳴器選用型號(hào)為 7012 型，數(shù)量 1 個(gè)。 電鈴和蜂鳴器型號(hào)的選擇 為減少 PLC 負(fù)載電源的種類和電壓等級(jí)的級(jí)數(shù)，便于控制機(jī) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和接線，電鈴和蜂鳴器的額定電壓也應(yīng)選為直流 24V。根據(jù)國家對(duì)指示燈顏色的規(guī)定：表示工作方式、運(yùn)行過程等的指示燈的顏色應(yīng)為綠色，表示故障的指示燈應(yīng)為紅色。根據(jù)以上要求，查《工廠常 用電氣設(shè)備手冊(cè)》，選取型號(hào)為 LX314 的行程開關(guān) 18 個(gè)。對(duì)個(gè)行程開關(guān)的選擇要求是：只需 1 對(duì)常開觸點(diǎn)即可。 安徽 師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 電鍍行車的自動(dòng)化控制 22 行程開關(guān)型號(hào)的選擇 電鍍行車中各電機(jī)的運(yùn)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(shí)都將產(chǎn)生較長時(shí)間的電弧，而且電弧存在的時(shí)間越長，就越容易燒壞行程開關(guān)的觸頭。手動(dòng)工作方式按鈕、啟動(dòng)按鈕、預(yù)開按鈕和 PLC 負(fù)載電源接通按鈕選綠色，共 13 個(gè)；緊急停止按鈕和預(yù)停按鈕為紅色，共 2 個(gè)。 PLC 輸入點(diǎn)的電壓為直流 24V，電流小于 100mA。根據(jù)國家對(duì)按鈕帽顏色的規(guī)定：紅色代表停止，而綠色代表起動(dòng)。根據(jù)以上的要求，查《工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)》，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(gè)， 手柄操作位置 4 個(gè)，常開觸點(diǎn) 3 對(duì)，沒有常閉觸點(diǎn)，任何時(shí)刻都只能有一對(duì)常開觸點(diǎn)閉合。當(dāng)工作方式選擇開關(guān)手柄置于零位時(shí)，工作 方式選擇開關(guān)的所有觸點(diǎn)都應(yīng)處于斷開狀態(tài)。由于在任何時(shí)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(gè)操作位置來對(duì)應(yīng)三種工作方式。通過工作方 式選擇開關(guān)中手動(dòng)這一檔位的觸點(diǎn)閉合，其余檔位的觸點(diǎn)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(dòng)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。由于與PLC 輸入點(diǎn)相連的一般都是電器元件的常開觸點(diǎn)，也就是說，在任何時(shí)刻，工作方式選擇開關(guān)都只能有一對(duì)常開觸點(diǎn)閉合。 工作方式選擇開關(guān)型號(hào)的選擇 為了滿足控制要求，本電鍍行車控制系統(tǒng)設(shè)置了手動(dòng)、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。 PLC 控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) PLC I/O 元件選型 PLC 運(yùn)行控制開關(guān) SA1 可選規(guī)格最小的 XB2BD25 型具有 1 對(duì)常開觸點(diǎn)的二位置旋鈕作 PLC 運(yùn)行／停止控制開關(guān) SA1。因此，應(yīng)為控制系統(tǒng)配置一只電源指示燈 HLD，并應(yīng)將該指示燈直接跨接到電動(dòng)機(jī)主電路 的相線與零線之間，如圖 附圖 所 示。據(jù)此， 可將 PLC 及其負(fù)載的電源控制電路的電氣原理圖設(shè)計(jì)成如 附圖 所示的形式。 PLC 及其負(fù)載的電源控制電路設(shè)計(jì) 在電鍍行車正常工作下，通常 PLC 及其負(fù)載的電源應(yīng)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(duì)它們的電源進(jìn)行通 /斷控制。根據(jù)以上配置情況，可將 PLC 負(fù)載電源電路的電氣原理圖設(shè)計(jì)成如 附圖 所示的形式。由于發(fā)光二極管屬直流元件，其電壓等級(jí)較高的也只有 24V，因此就需要為 PLC 負(fù)載配置一 臺(tái)輸出電壓為 24V 的直流穩(wěn)壓電源 GD。為了減少指示燈占用的信號(hào)顯示屏的安裝面積，需要選用體積較小的信號(hào)指示燈。 在 附圖 的自動(dòng)開關(guān) QF2 作為穩(wěn)壓電源和 PLC 及其負(fù)載的短路保護(hù)，接觸器 KM作為 PLC及其負(fù)載的電源控制電器。 信號(hào)和故障顯示采用 DC24V 發(fā)光二極管，因此，電路中配備了一臺(tái) AC220V/DC24V 變壓器向該二極管電路提供 24V直流電源。 在 附圖 所示主電路中，根據(jù)前面所確定的控制方案，各主軸電機(jī)的接觸器 KM1～KM10 的線圈由 PLC 控制。因?qū)嶋H需要，吊鉤電機(jī)采用轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。電動(dòng)機(jī)控制線路中各電機(jī)主電路接于 380V 電源，控制電路接于 220V 電源。 熔斷器選擇 熔斷器 FU1 接于 直流穩(wěn)壓電源 GD 的輸入電路中，它 所保護(hù)的對(duì)象為 直流穩(wěn)壓電源GD， 該直流穩(wěn)壓電源 GD 向 PLC 的負(fù) 荷 供電，其負(fù) 荷 中 沒有沖擊性負(fù)荷，因此， 該直流穩(wěn)壓電源 GD 的輸入電路中沒有沖擊性電流。 制動(dòng)電磁鐵型號(hào)的選擇 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械抱閘制動(dòng)器的有關(guān)技術(shù)參數(shù)由機(jī)械方面的工程技術(shù)人員提供，這里只需向機(jī)械方面的工程技術(shù)人員提供選擇制動(dòng)電磁鐵的要求即可，即要求對(duì)大車和小車拖動(dòng)電機(jī)采用通電抱閘 制動(dòng)方式；為了防止突然停電時(shí)吊鉤上的重物自由落下，應(yīng)對(duì)吊鉤拖動(dòng)電機(jī)采用斷電抱閘制動(dòng)方式。故在電路中設(shè)置安徽 師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 電鍍行車的自動(dòng)化控制 18 了中間繼電器，在起動(dòng)時(shí)由中間繼電器的常開觸頭來切斷接觸器 KM11～ KM13 的線圈回路，這樣就可保證起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子回路接入全部電阻。 電流繼電器選擇 本電鍍行車吊鉤電機(jī)采用轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)，起動(dòng)電阻的接入和切除用電流繼電器KI1～ KI3 分別控制接觸器 KM11～ KM13 來實(shí)現(xiàn)，查《中低壓電控使用技術(shù)》，可選型號(hào)為 LL63 的電流繼電器 3 只，其觸點(diǎn)數(shù)為一動(dòng)合、一斷開，最大整定電流值為 20A，電流整定范圍 5～ 20A，動(dòng)作時(shí)間 1 .1 倍整定值時(shí)小于 20ms，觸頭斷開容量 AC250V，電壽命 10 萬次。 (4) 吊鉤拖動(dòng)電機(jī)的熱繼電器 FR5 的選擇 根據(jù)吊鉤電機(jī)額定電流為 ，查《電器控制》，選擇熱繼電器型號(hào)為 JR060/3D，數(shù)