【正文】 PLC 控制系統(tǒng)硬件部分的設計 ...................................... 9 第 4 章 控制系統(tǒng)軟件設計及實現(xiàn) 13 PLC 梯形圖總體方案設計 ......................................... 13 公用程序設計 .................................................. 14 單周 /連續(xù)程序設計 ............................................. 16 手動程序 設計 .................................................. 16 信號顯示及故障報警程序設計 .................................... 17 總 結 錯誤 !未定義書簽。西安石油大學成人高等教育畢業(yè)設計（論文） 基于 PLC 的電鍍行車控制系統(tǒng)的設計與研究 摘 要 本文介紹了利用可編程序控制器對某電鍍行車的工作過程進行控制的方法，簡化了控制系統(tǒng)的接線，克服了電磁繼電器動作時間長、觸點抖動的缺點，提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。利用 PLC 實現(xiàn)對電鍍生產(chǎn)線的系統(tǒng)控制，使系統(tǒng)具有很強的適應能力，可方便完成自動，手動拉制和相互之間的切換 ； 整個程序采用結構化的設計方法，具有調試方便，維護簡單，移植性好的優(yōu)點。 參 考 文 獻 19 附錄 A 基于 PLC 的電鍍行車控制系統(tǒng)的設計圖紙 20 附錄 B 電鍍行車電氣控制系統(tǒng) PLC 指令表 28 西安石油大學成人高等教育畢業(yè)設計（論文） 1 第 1 章 前 言 電鍍行車控制系統(tǒng)的種類 繼電接觸器控制系統(tǒng) 繼電器問世以來，一直是電氣控制的主流 ，目前國內仍有不少廠家應用繼電接觸器控制系統(tǒng)。輸出單元包括各種閥門的控制線圈、各類接觸器控制線圈及信號指示等執(zhí)行元件。由于存在繼電器抖動、打弧、吸合不良等現(xiàn)象，因此控制系統(tǒng)壽命短，可靠性差。因此繼電接觸器控制方案，適用控制邏輯比較簡單，所需繼電器數(shù)量較少，程序固定的場合。有不少控制系統(tǒng)是利用通用 PC單片機或通用計算機。單片機的控制邏輯由軟件組成，同時軟件的編寫和修改方便，設計安裝接線工作量相對較少，設計周期較短，其適應性較強。除通用外設 （ 如打印機、硬盤、磁盤等 ） 外，還有許多外部通信、采集、多路分配管理、驅動控制等接口，而這些外設與接口完全由主機進行管理，必然造成主機負擔過重，因而出現(xiàn)了新的控制手段，即可編程序控制器。 二、 可編程序控制器的應用領域 隨著微電子技術的快速發(fā)展， PLC的制造成本不斷下降，而功能卻大大加強。概括起來主要應用在以下幾個方面 ： （ 1） 順序控制； （ 2） 運動控制； （ 3） 閉環(huán)過程控制； （ 4） 數(shù)據(jù)處理； （ 5） 通信和聯(lián)網(wǎng)。 PLC已不在是局限在邏輯上，應該理解成過程控制器，如西門子全集成自動化 TIA的概念。 在主流 PLC往大型化、集成化、多功能化、網(wǎng)絡化發(fā)展的同時，還有很多分支在并列發(fā)展。比如西門子 S7200功能強大， 1000多塊一個，原來是不能想象的。 現(xiàn)在， PLC不僅能進行邏輯控制，在模擬量的閉環(huán)控制、數(shù)字量 的智能控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)及集散控制方面都得到廣泛的應用。這些功能使 PLC應用于模擬量的閉環(huán)控制、運動控制、速度控制等具有了硬件基礎； PLC具有輸出和接收高速脈沖的功能，配合相應的傳感器及伺服裝置，PLC可以實現(xiàn)數(shù)字量的智能控制； PLC配合可編程終端設備（如觸摸屏），可以實時顯示采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)及分析結果，為分析、研究系統(tǒng)提供依據(jù)；利用 PLC西安石油大學成人高等教育畢業(yè)設計（論文） 3 的自檢信號可實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控； PLC具有較強的通信功能，可與計算機或其他 智能裝置進行通信和聯(lián)網(wǎng)，從而能方便地實現(xiàn)集散控制。 總之為了進一步擴大 PLC在工業(yè)自動化領域的應用范圍，適應大、中、小型企業(yè)擴印不同需要， PLC產(chǎn)品大致向以下幾方面發(fā)展： （ 1） 向小型化方向發(fā)展； （ 2） 向高速度、大容量和智能化方向發(fā)展； （ 3） PLC編程工具與編程語言的多樣化、高級化、標準化； （ 4） 向網(wǎng)絡化方向發(fā)展； （ 5） 發(fā)展容錯技術和故障診斷。該設備采用遠距離控制，起吊物品是有待進行電鍍或表面處理的各種產(chǎn)品零件。 電鍍行車的基本組成結構 本 電鍍行車機械部分由傳送帶 A、傳送帶 B、行車和電鍍槽等 4部分組成，而行車又由大車、小車和吊鉤等部分組成，如圖 。其中，大車、小車和吊鉤在電動機的拖動下可分別作前后、左右、上下運動，行車的起吊重量在 500kg以下，起吊物品是待進行電鍍和表面處理的各種產(chǎn)品零件。 1～ 5號槽內依次裝有酸液、清水、鋅液、鉻液、鎳鎘液，可分別用來對產(chǎn)品零件進行除銹、清洗、鍍鋅、鍍鉻和鍍鎳鎘等處理 （ 但在同一時間內，只需對產(chǎn)品零件進行鍍鋅或鍍鉻或鍍鎳鎘處理 ） 。 電鍍行車的主要技術參數(shù) 根據(jù)工廠生產(chǎn)實際情況可得： （ 1） 電鍍行車傳送帶 A和傳送帶 B最大載重為 Mmax=2500kg，其傳送帶摩擦系數(shù) ? =，傳送帶速度要求為 v =15m/min。 （ 3） 電鍍行車小車最大載重為 Mmax =1500kg，其小車與大車的摩擦系數(shù) ? =，小車的速度要求為 v =15m/min。 電鍍行車的工作原理 要求 本 電鍍行車對產(chǎn)品零件的傳送過程如下： （ 1） 將吊籃從傳送帶 A送到 1號槽，以對產(chǎn)品零件進行除銹處理。 當按 下啟動按鈕后，傳送帶 A向前，將裝滿待電鍍和表面處理的產(chǎn)品零件的吊籃送到 1～ 5號位。 下降到位后，小車向右一小段距離，以使吊鉤鉤住吊籃。 吊鉤將吊籃提升到位后，大車向前 (小車不動 )，將吊籃送到 1號槽的 1號位的上方。 吊鉤下降到位后，小車向左一小段距離，以使吊鉤脫離吊籃。 上升到位后，大車向后，小車向左，拖動吊鉤到傳送帶 A的 2號位的上方。 以后重復上述過程，依次將各吊籃從傳送帶 A的 2～ 5號位送到 1號槽的 2～ 5號位。 上升到位后，大車不動，小車向左，拖動吊鉤回到 1號槽的 1號位的上方。 （ 2） 將吊籃從 1號槽送到 2號槽，以對產(chǎn)品零件進行清洗。將各吊籃送到位后，應使吊鉤回到 2號槽的 1號位的上方。 （ 3） 將吊籃從 2號槽送到 3號槽，以對產(chǎn)品零件進行鍍鋅處理。將各吊籃送到位后，應使吊鉤回到 3號槽的 1號位的上方。 （ 4） 將吊籃從 2號槽送到 4號槽，以對產(chǎn)品零件進行鍍 鉻處理。將各吊籃送到位后，應使吊鉤回到 4號槽的 1號位的上方。 （ 5） 將吊籃從 2號槽送到 5號槽，對產(chǎn)品零件進行鍍鎳鎘處理。將各吊籃送到位后，應使吊鉤回到 5號槽的 1號位的上方。 （ 6） 將吊籃從 3或 5號槽送到傳送帶 B，以將經(jīng)鍍鋅或鍍鉻、鍍鎳鎘處理過的產(chǎn)品零件運走。將各吊籃送到傳送帶 B后，應使吊鉤回到傳送帶 A的 1號位的上方。 對電鍍行車控制系統(tǒng)的設計要求 對工作方式的設計要求 （ 1） 為了適應電鍍行車控制系統(tǒng)的調試、檢查和操作方便的需要，應使電鍍行車控制系統(tǒng)具備手動、單周和連續(xù)三種工作方式。 （ 3） 為了避免程序混亂，應能避免在同一時間內電鍍行車按兩種或兩種以上的工作方式運行。 對全機控制的設計要求 （ 1） 在單周和連續(xù)工作方式下，當下述初始條件中的任何一個不具備時，應避免電鍍行車啟動運行： ① 行車大車在初始位置； ② 行車小車在初始位置； ③ 吊鉤在初始位置。 （ 3） 在電鍍產(chǎn)品零件的過程中，如遇到任何一步不能正常完成，應能使電鍍行車立即自動停車。 （ 5） 應能保證操作人員隨時都 能使電鍍行車緊急停車。 對信號顯示和故障報警的設計要求 （ 1） 在任何工作方式下，信號顯示系統(tǒng)都能顯示電鍍行車及其傳送帶運行的全過程。 （ 3） 當任何一臺電動機的過載保護動作時，信號顯示系統(tǒng)應能顯示發(fā)生過載故障 電動機，故障報警系 統(tǒng)應能發(fā)出音響故障信號。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。因實際需要，吊鉤電機采用轉子串電阻起動。 在附圖 ，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。 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。 PLC 控制系統(tǒng)硬件部分的設計 PLC輸入 /輸出元件確定 一、 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。 電鍍種類選擇開關 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。 用于檢測傳送帶吊籃位置的光 電開關為 SP SP SP3，它們共占用 PLC的西安石油大學成人高等教育畢業(yè)設計（論文） 10 3個輸入點。 用于檢測電鍍行車大車運行位置的行程開關為 SQ SQ SQ SQ SQSQ SQ SQ SQ9，它們共占用 PLC的 9個輸入點。 用于檢測吊鉤升降位置的行程開關 SQ18，占用 PLC的一個 輸入點。 綜上所述，共需 PLC輸入觸點 48個。 在吊鉤拖動電機轉子回路中，用于接入和切除三段附加電阻的接觸器為KM1 KM1 KM13，用于防止三臺接觸器同時通電動作的中間繼電器為 KA， KM1KM1 KM13和 KA的線圈與 PLC輸出點的連接關系如圖 ，由該圖可知，KM1 KM1 KM13和 KA的線圈共占用 PLC的 2個輸出點。 預開預告電鈴 BE 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 HL HL HL HL HL HL HL西安石油大學成人高等教育畢業(yè)設計（論文） 11 HL HL HL10，它們共占用 PLC的 10個輸出點。 用于指示電鍍行車各電機過載故障的指示燈為 HL HL1 HL1 HL1HL14，它們共占用 PLC的 5個輸出點。 PLC型號的確定 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的技術手冊，確認日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N128MR型基本單元完全能過滿足上述要求，因此本課題控制系統(tǒng)的 PLC選用 FX2N128MR型基本單元 1臺。 PLC I/O元件分配表 一、 PLC輸入元件分配表 可將 PLC電鍍行車控制系統(tǒng)中 PLC的所有輸入元件分配到 PLC的各個輸入點上，如表 3. 1所示。 表 PLC 輸出元件分配表 輸出元件 輸出點 輸出元件 輸出點 輸出元件 輸出點 KM1 YO KA Y14 HL6 Y31 KM2 Y1 KM11 KM12 KM13 Y15 HL7 Y32 KM3 Y2 HL8 Y33 KM4 Y3 HL9 Y34 KM5 Y4 YB3 Y16 HL10 Y35 KM6 Y5 BE Y17 HL11 Y36 YB1 Y6 BU Y20 HL12 Y37 KM7 Y7 HL1 Y24 HL13 Y40 KM8 Y10 HL2 Y25 HL14 Y41 YB2 Y11 HL3 Y26 HL15 Y42 KM9 Y12 HL4 Y27 KM10 Y13 HL5 Y30 PLC I/O接線圖的繪制 由輸入元件分配表 PLC輸入和輸出元件接線圖 如 附圖 。 據(jù)此，本設計基于 PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)的軟件部分應由公用程序、手動程序、單周程序、連續(xù)程序、信號顯示和故障報警程序等五個部分組成。 連續(xù)程序是軟件中最重要的部分。因此，連續(xù)程序可大大提高加工效率，提高產(chǎn)品質量，減輕工人的勞動強度、降低加工成本。因此這部分程序主要用于電鍍行車控制對象及其 PLC控制系統(tǒng)在組 裝或檢修完成后投入生產(chǎn)前的試車，以及工人交接班時對行車的檢查。具體來說，就是要實現(xiàn)單步控制，即按下某一步的起動按鈕，該步就運行直到這一步完成。 西安石油大學成人高等教育畢業(yè)設計（論文） 14 公用程序單周/ 連續(xù)工作方式程序手動工作方式程序CJ P0CJ P1X3X1X2信號顯示與故障報警程序P0P1圖4 . 1 P L C 梯形圖程序的總體結構圖.. PLC梯形圖程序的總體結構 在第二章中 ， 對電鍍行車控制對象工 作方式選擇的設計要求中，還提出了如下的要求： （ 1）應具有對上述三種工作方式的自由選擇功能。 圖 PLC梯形圖程序的總體結構 圖 為滿足上述要求，從程序的總體結構上來說，應采用跳步法設計基于 PLC的電鍍行車控制系統(tǒng)的用戶程序，即將手動程序、單周程序和連續(xù)程序分隔在不同的跳步區(qū)，同時應能保證在同一時間內，所有跳步區(qū)中只有一個跳步區(qū)的跳步條件滿足，其余跳步區(qū)的跳步條件都 不滿足，而各跳步區(qū)的跳步條件的滿足與否，則應能由工作方式選擇開關 SA2自由選擇，這樣才能滿足上述要求。 公用程