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1、 周口科技职业学院毕业论文工业自动生产线PLC控制系统的设计专 业 机电一体化技术学生姓名 班 级 10机电（2）班 学 号 指导教师 完成日期 2012.11.22 工业自动生产线PLC控制系统的设计【摘 要】 随着工业技术的发展，电镀生产对控制的要求也不断提高。本文通过对三菱FX2N系列的PLC的介绍。实现了PLC对电镀生产中电机的正反转与制动的控制，并实现对电机的暂停控制和过限位的保护。通过对控制要求的分析和查阅资料本文已经给出了具体的设计方法和步骤，设计出了完整的梯形图，并通过对程序的调试进一步简化了程序增强了程序的实用性。【关键词】 三菱PL 异步电动机 电磁包闸制动 能耗制动一毕业
2、设计任务书设计内容及要求1.自动生产线示意图电镀生产线一侧（原位）将待加工零件装入吊篮，并发出信号，专用行车便提升前进，到规定槽位自动下降，并停留一段时间（各槽停留时间预先按工艺设定）后自动提升，行至下一个电镀槽，完成电镀工艺规定的每道工序后，自动返回原位，卸下电镀好的工件重新装料，进入下一个电镀循环。电镀行车采用两台三相异步电动机分别控制行车的升降和进退，采用机械减速装置。电动机数据（J02-12-4, P=0.81Kw, I=2A, n=1410r/min,V=380v）2.主要解决的问题和设计（研究）要求：(1)单周期控制方式进行；(2)前后运行和升降运行应能准确停位，前、后升降运行之间
3、有互锁作用。(3)该装置采用远距离操作台控制行车运动，要求有暂停控制功能。(4)行车运行采用行程开关控制，并要求有过限位保护。主电路应有短路和过载保护。(5)行车升降电动机采用三相电磁包闸制动，升降电动机和三相电磁包闸并联接线，不需单独控制。进退采用能耗制动，进退电动机制动时间为1.5S。1#-5#槽位的停留时间依次为11S、12S、13S、14S、15S，原位装卸时间为10S。二、器件选择及设计思路（二） PLC简介1.PLC的基本结构可编程控制器作为控制器的自动控制系统，实质上就是一种用于工业控制的专用计算机，它既可进行开关量的控制，又可实现模拟量的控制。PLC采用了典型的计算机结构，主要
4、由中央处理器、存储器、输入输出接口电路、电源等组成。如图2-1所示。图2-1 PLC的基本结构2.PLC的工作原理PLC虽具有微机的许多特点，但它的工作方式与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式，而PLC则采用循环扫描工作方式。在PLC中用户程序按先后顺序存放。对每个程序，处理器从第一条指令开始执行，直至遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始不断循环，每一个循环成为一个扫描周期。扫描周期的长短去决定于以下几个因素：一是处理器执行指令的速度；二是执行每条指令占用的时间；三是程序中指令条数的多少。一个扫描周期大致可分为输入/输出刷新和执行指令两个阶段。3.PLC的特点 由于PLC采用循环
5、扫描的工作方式，所以它的输出对输入的响应速度要受扫描周期的影响。PLC的这一特点，一方面使它的响应速度变慢，但另一方面也使它的抗干扰能力增强，对一些短时的瞬间干扰可能会因响应滞后而躲避开。这对一些慢速控制系统是有利的，但对一些快速相应系统则不利，在使用中应特别注意这一点。随着社会的发展和科技的进步，对于生产速度的要求越来越快，进一步提高生产效率，是生产社会化的必然趋势。本设计对传统生产方式加以更新，运用高性价比的现代可编程控制器（PLC）控制技术，力求向人性化、智能化方向发展。PLC控制既克服了继电器接触器控制电梯的工作可靠性差、故障率高、维修工作量大的缺点；又克服了单片机控制电梯的抗干扰能力
6、差的缺点，所以用PLC进行生产的电气控制受到越来越多厂家的青睐，发展前景广阔。在现代电气控制系统中，用PLC代替以往的继电器，简化了系统布线。生产运行稳定、安全可靠、检修方便，大大提高了使用效率。4.PLC的选型PLC机型选择的基本原则是满足控制系统的功能要求及保证可靠，维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比，还要考虑控制系统的工艺改进后的系统升级的需要，更要兼顾控制系统的制作成本，选择是主要考虑以下几点：(1)可编程控制器的结构选择PLC的基本结构分整体式和模块式两种，整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小，一般用于小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方
7、便，在I/O点数输入点数与输出点数的比例，I/O模块的种类等方面选择余地大，且维护方便，一般用于复杂的控制系统。(2)I/O点数的确定一般来讲，可编程控制器控制系统的规模的大小是用输入，输出的点数来衡量的。在设计系统时，应准确统计I/O点数，并考虑今后调整和工艺改进的需要，一般为实际点数再加上10%20%的备用量，根据电镀生产线的工艺要求总共有13个输入，6个输出，所以总点数为（136）（10%20%）19=20.922.8综上所述选择并根据课题要求所以所选PLC为三菱FXGP_WIN-C型号。2.熔断器选择对于频繁起动的单台电动机为了起到短路保护作用，又保证电动机的正常启动，在频繁起动时，熔
8、体不应熔断。即Irn（33.5）In所以选型号为RL625，熔体为6A。3.开关选择根据控制要求当按下启动按钮（有信号）时程序动作，当需要暂停时吊篮暂停，放开按钮吊篮继续动作所以启动选择点动开关，暂停选拨动开关。在运动过程中需要限位和状态转换，所以在前进和后退过程中需要限位开关和行程开关。4.接触器根据要求选额定工作电压、电流为380V、5A，额定线圈电压为220V，频率为600次/h，类别为AC-3，型号为CJ20-10的三极交流接触器。三、PLC控制系统的设计1.流程图2.主电路图及原理分析电气原理分析：按下启动按钮SB1，KM1、KM3得电，到达SQ8时KM1断电，KM5闭合制动2秒后断
9、开，在到SQ1时KM3断开KM6闭合制动1.5秒之后KM6断开，同时闭合KM2。到达SQ9时断开KM2闭合KM5同时计时11秒之后重复上述动作。当到达SQ5计时15秒之后闭合KM4、KM2，再次到达SQ8时断开KM2闭合KM52秒之后断开。当到达SQ0时断开KM4闭合KM6制动1.5秒同时闭合KM1回到原位。在整个过程中不能短路，所以KM1、KM2不能同时闭合，KM3、KM4不能同时闭合，KM6不能与KM3、KM4同时闭合，应此他们之间要互锁。如下图。3、I/O分配表4、外部接线图 5、梯形图 6、程序说明当按下启动按钮X0后，M3保持接通启动Y0和Y2吊篮，上升同时左行，当上行到SQ8时X1
10、2得电Y0断开，同时在X12得电的上升沿接通Y4，T5同时Y4自锁，启动电磁抱闸制动Y4,1秒后停止上行。当左行到SQ1时X3得电，Y2断电同时Y1和M0得电，M0断开Y0一直被断开，Y1开始下行，在X3的点的上升沿接通Y5并自锁，启动能耗制动Y5,1.5秒后停止左行，当下行到SQ9时X13得电，断开Y1,在X13上升沿时接通Y4制动1秒，吊篮停止下行。因为此时X3,X13都得电所以T0接通。11秒后同时接通Y0和Y2,Y、Y2动作SQ1复位，Y0、Y2就一直接通。当再次到达SQ8时Y0断电停止上升同时在上升沿启动Y4制动1.5秒后复位，当吊篮到达SQ2时，SQ2得电，X4动作M0得电，Y2因
11、此断电，同时在上升沿时启动Y5制动1秒后复位，同时Y1得电，吊篮下降，到达SQ9停止并启动T1计时12秒，如此循环下一个13秒再下一个14秒，当吊篮到5#槽停15秒之后，T4动作，先接通Y3，Y3自锁Y2被Y3互锁，吊篮向右上方运行，当上行到SQ8时Y4制动停止上升，SQ8得电此时M4接通M3断电直到到达SQ0,SQ0得电，X2动作，接通Y1,吊篮下行，到达SQ9时X13得电回到原点等待物件信号进行下一次循环。过限位保护：在到达SQ5时如果吊篮继续左行，当到达SQ6时即X10立即动作几桶Y3吊篮停止左行向右行驶返回原位。在吊篮又行到达SQ7时，即X11立即动作接通M2，M2接通Y2左行到原位。
12、暂停：在前进过程中需要暂停时按下X1按钮，X1的常闭断开，则Y0,Y1,Y2,Y3断电吊篮停止，当X1复位时X1断电，其常闭闭合，吊篮继续动作。7、指令表 108 END四、PLC调试先通过计算机打开三菱FXGP_WIN-C的编程软件，将已编好的程序编入编程软件，检查无误点击转换按钮对程序进行转换，再将PLC与进算计联机，把PLC打在STOP状态，点击软件里的PLC按钮点击PLC存储器清除，再点击传送、写出，将程序写入PLC，然后是接线，将各个开关按钮和器件与PLC的I/O口相连，最后监控调试程序。通过对程序的编译调试，可以找出编程的一些语法上的错误，检查是否有双线圈输出，同时可以对程序改进以
13、优化程序。五、本设计特点PLC控制电梯既克服了继电器接触器控制电梯的工作可靠性差、故障率高、维修量大的缺点，又克服了单片机控制电梯的抗干扰能力差的缺点，所以用PLC进行电梯的电气控制受到越来越多厂家的青睐，发展前景广阔。本设计就利用PLC的高可靠性、强抗干扰能力、编程简单直观和维修方便等特点，来对电梯系统进行编程控制。系统控制核心为PLC主机，通过PLC输入端口将信号送入PLC，按PLC存储器中存储的程序进行运算处理，然后经输出接口分别向指层器、召唤指示灯、驱动系统等发出显示信号及控制信号。但由于是对电梯模型进行控制，故在一些功能实现和控制方法上有许多的限制。六、本设计实现的功能 本文通过对三
14、菱系列的三菱FXGP_WIN-C系列的PLC的介绍，实现了PLC对电镀生产中电机的正反转与制动的控制，并实现对电机的暂停控制和过限位的保护。通过对控制要求的分析和查阅资料本文已经给出了具体的设计方法和步骤，设计出了完整的梯形图，并通过对程序的调试进一步简化了程序增强了程序的实用性。 结 论通过本次毕业设计我学到了许多，了解了PLC对电镀生产中电机的正反转与制动的控制，并实现对电机的暂停控制和过限位的保护，通过对控制要求的分析和查阅资料本文找寻具体的设计方法和步骤，既巩固了基础知识又提高了自学能力，自己独立的思考与同学之间的互相探讨以及同事的帮助，使我受益匪浅。同时在老师的谆谆教导下，我也有有了巨大的收获，在遇到不懂的问题是，通过向老师请教使我不至于偏离主题，同时也感觉到自己还有很多不足之处，需要继续学习来充实自己，成为一个对社会有用的人。