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1、课程设计任务书学院名称 课程名称 工厂电气控制技术 课题名称 电镀车间专用行车PLC控制系统 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 审 批 一、 设计任务书（一） 专用设备基本情况介绍电镀专用行车采用远距离控制，起吊重量500kg以下，起重物品是有待进行电镀或表面处理的各种产品零件。根据电镀加工工艺的要求，电镀专用行车的结构和动作流程如图1所示，其中1 槽为电镀槽，槽中装有电镀液，2槽为回收槽，3槽为清水槽，实际生产中电镀槽的数量由电镀工艺要求决定，电镀的种类越多，槽的数量越多。图1 电镀专用行车的结构和动作流程图。图1电镀专用行车的结构和动作流程图电镀专用行车的工作过程如下：（1）在电镀生产一
2、侧，工人将待加工的零件装入吊篮，发出控制信号，行车自动上升，并逐段前进，根据工艺要求在需要停留的槽位停止。（2）行车停留在某个槽位上面后，自动下降，停留一定的时间（各槽停留的时间根据工艺要求预先设定），再自动上升并继续前行。（3）如此完成电镀工艺规定的各道工序，直至生产的末端。然后，自动返回原位，由工人卸下处理好的零件。 电镀专用行车一次加工过程的控制是顺序控制，由吊篮前进、下降、延时停留、上升、后退等工序组成。（二） 拖动系统设计 专用行车的前后和升降运动由三相交流异步电动机拖动，根据电镀行车的起吊重量，选用两台电动机进行拖动。 主电路拖动控制系统如图2所示，其中，行车的前进和后退，吊钩的上
3、升和下降控制分别通过两台电动机M1、M2的正、反转来控制 图2 主电路拖动控制系统原理图（3） 设计任务 （1）根据控制选择PLC型号，分配I/O端口 （2）设计 I/O电路，选择电器元件，并绘制I/O接线电气原理图 （3）绘制梯形图，绘制用户程序语句表并进行模拟调试 （4）绘制以下工艺图中的一种： 电气元件布置图与接线图、底板加工图；控制面板布置图、接线图、面板加工图；电气箱图与总接线图 （5）编写设计、使用说明书、设计小结及参考资料目录二、 设计过程（一） 总体方案选择说明 （1）本设计方案中的控制对象电机均由交流接触器完成开、停的控制，电动机需采用正、反
4、向控制，正、反转之间具有互锁的功能，为了避免过多的使用接触器，互锁装置由PLC内部的软件完成。 （2）为了精确的对各个行动部件（大车，小车）进行定位，采用行程开关和接近开关对其进行定位的设计，选用的开关在现场进行安装，在选型和安装硬件以及编程时应考虑抗干扰性能。选用的开关由于要进行反复的使用和承受高强度的负荷，选用开关时还要考虑其耐磨损性。 （3）导轨上的驱动电机，其内部设有过载保护开关，一般为常闭型触点。作为电机的过载保护信号，在设计PLC的控制电路时应考虑该信号的逻辑关系。 （4）对于电镀车间小型行车系统而言，电镀环节是整个工序成败的关键，而进行电镀的镀槽定位的信号是由装在电镀现场的行程开
5、关录入的，所以行程开关的工作状况，即行程开关在工作时的好坏对生产有极大的影响。而行程开关一般为无源电器元件，其动作为重复性的机械动作，磨损和受压的次数最多，因而是整个工作的电气元件中最容易出现故障的装置。所以在自动程序开始之前，先要对行程开关进行检测，进行检测时，是用检测电机（小功率）驱动一个检测小车对行程开关进行通/断的测试。 （5）起吊电机（M1）、横行电机（M2）、走行电机（M3）、检测用电机（M4）。分别采用热继电器实现过载保护，其热继电器的常开触点用过中间继电器KA的转换后，作为PLC的输入触点，用以完成各个电机系统的过载保护。 （6）主回路选用自动开关，各负载和控制回路以及PLC控
6、制回路采用熔断器实现短路的保护。 （7）电气控制箱设置在控制控制室内。控制面板与控制箱内的电器板选用BVR型铜导线连接，电气控制箱与执行装置之间采用接线端子板连接。 （8）设计方案中选用的PLC为继电器输出型。 （9）PLC本身配有24V的直流电源，该接线端可为输入传感器提供直流24V电源。PLC的接地线与机器的接地端相连，基本单元必须接地。为了抑止附加在电源设及输入端的干扰，应给PLC接以专用地线，接地点应与动力设备（电动机）的接地点分开，接地电阻应该小于100，接地线面积应大于2mm2，而且接地点应该尽可能靠近可编程控制器。 （10）PLC控制程序，均采用梯形图编程（LD）。（二） 设计电
7、器控制原理图1、 PLC系统结构设计 （1） PLC选型及地址分配根据该专用行车的控制要求，其输入/输出及控制信号共有13 个，其输入信号9个，输出信号4个，实际使用时，系统的输入都为开关控制量，加上10%15%的余量就可以了，并无其他特殊控制模块的需要，拟采用三菱公司FX2N-24MR型PLC，输入/输出信号地址分配见表1。表1输入/输出信号地址分配表作用 名称
8、0; 地址 启动按钮 SB1 X001 原位限位开关 SQ4 X002 清水槽限位开关 SQ3
9、0; X003 回收波槽限位开关 SQ2 X004 镀槽限位开关 SQ1 X005 下限位开关 &n
10、60; bsp; SQ6 X006 上限位开关 SQ5 X007 行车点动进 SB2 &#
11、160;X010 行车点动退 SB3 X011作用 名称 地址 行车前进 KM1
12、60; Y001 行车后退 KM2 Y002 吊钩上升 KM3 Y003 吊钩下降 KM4
13、 Y004 （2） PLC控制电路设计图3 PLC控制系统I/O端口接线图 图3为电镀专用行车的控制系统I/O端口接线图，需注意的是，图中对输入的常闭触点进行了处理，即常闭触点改用了常开触点。 2、 PLC软件设计 控制系统梯形图编制根据控制要求和I/O地址编制，绘出控制系统梯形图如图4。图4 PLC控制系统梯形图图4 PLC控制系统梯形图梯形图工作原理分析： 电镀生产线采用专用行车，行车架上装有可升降的吊钩，行车和吊钩各由一台电动机拖动，行车的进/退和吊钩的升/降均由
14、相应的限位开关SQ定位，流程如下： （1）按启动按钮SB1，X001闭合，状态S0被置位，Y003得电，KM3工作，吊钩提起工件，开始上升，当碰到上限位开关SQ5时停止，X007接通，S0复位，吊钩停止上升，状态S1被置位，M20得电，Y001工作，KM1工作，行车开始向下一道工序前行。（2）当行车前行至镀槽限位开关SQ1时，X005动作，S1复位，行车停止前行，状态S2被置位，Y004得电，KM4工作，吊钩刚好在镀槽的上方开始下降。（3）当吊钩下降至下限位开关SQ6时，X006动作，吊钩下降停止，工件浸入镀液槽中，并开始定时。（4）定时280秒后，状态S3被置位，Y003工作，KM3工作，电
15、镀结束，吊钩提起工件，开始上升，当碰到上限位开关SQ5时停止，X007接通，吊钩停止上升，并在镀槽上方停留28秒，让镀波滴回槽中。（5）当行车在镀槽上方停留28秒后，状态S4被置位，M20得电，Y001工作，KM1工作，行车继续向下一道工序前行，直到碰压回收波槽限位开关SQ2时，X004动作，状态S5被置位，Y004得电，KM4工作，行车停止前行，并且吊钩刚好在回收波槽的上方开始下降。（6）当吊钩下降至下限位开关SQ6时，X006动作，吊钩下降停止，工件被放置回收波槽中，并开始定时。（7）定时30秒后，状态S6被置位，Y003工作，KM3工作，吊钩又开始上升，当碰到上限位开关SQ5时停止，X0
16、07接通，吊钩停止上升，并定时停留15秒。（8）当15秒定时到后，状态S7被置位，M20得电，Y001工作，KM1工作，行车继续向下一道工序前行，直到碰压清水槽限位开关SQ3时，X003动作，行车停止前行，并且在清水槽上方停留15秒。 （9）定时15秒后，状态S8被置位，Y004工作，KM4工作，吊钩开始下降，当吊钩下降至下限位开关SQ6时，X006动作，吊钩下降停止，工件置于清水槽中，并开始定时清洗30秒。（10）定时清洗30秒后，状态S9被置位，Y003得电，KM3工作，吊钩提起工件，开始上升，当碰到上限位开关SQ5时停止，X007接通，吊钩停止上升，并定时停留15秒。 （11）定时15秒
17、后，状态S10被置位，M21得电，Y002工作，KM2工作，行车开始后退，当后退至原位限位开关SQ4时，X002动作，状态S11被置位，Y004工作，KM4工作，行车停止后退，吊钩开始下降，当吊钩下降至下限位开关SQ6时，X006动作，吊钩下降停止， 镀好的工件被取下来。（12）按下按钮SB2或SB3，能实现行车的点动进/退控制。整个电镀生产完成一个工作循环，当再次按下起动按钮SB1时，则开始第二个工作循环。（3） 设计说明书使用说明及设计小结1. 设备用途及特点 电镀行车生产线自动化结合其他行业自动控制技术的应用情况，提出了基于PLC的电镀行车自动生产线的设计，并通过应用机械、可编程序控制器
18、(PLC)等多项专门技术开发的自动生产系统。本文首先分析和制定了该生产线的整体设计思想和方案，确保了该生产线系统具备真正的自动化生产能力且结构简单。用西门子PLC S7-200进行自动化电镀生产线控制，重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、PLC控制I/O端口分配表以及整体程序流程图等，实现了电镀生产自动化，提高了生产效率，降低了劳动强度。在该生产线的控制系统中，采用了高可靠性，高稳定性，编程简单，易于使用，而且广泛应用于现代工业企业生产线过程控制中的控制器PLC。详细分析了输送系统设备保护控制电动机原理图、程序框图、PLC系统外部接线图。分层次详细阐述了整个高度自动化输送系统
19、的目标及功能，使高度自动化输送系统的结构更加清晰，层次更加分明，具有非常强的实用性。2. 工作原理电镀专用行车采用远距离控制，起吊重量500kg以下，起重物品是有待进行电镀或表面处理的各种产品零件。根据电镀加工工艺的要求，电镀专用行车的结构和动作流程如图1所示，其中1 槽为电镀槽，槽中装有电镀液，2槽为回收槽，3槽为清水槽，实际生产中电镀槽的数量由电镀工艺要求决定，电镀的种类越多，槽的数量越多。3. 使用与维护注意事项 1）根据原理图遵循电工手册正确接线 2）严格遵循顺序启动，逆序停止。 3）主电路维修时断开总开关。 （4） 设计结果评定内容 （1）总体方案的选择依据及正确性 图1电镀专用行车的结构和动作流程图（2） 控制线路能否满足任务书中提出的各项控制要求，可靠性如何（3） 连锁、保护、显示等是否满足要求（4） 参数计算及元件选择是否正确（5） 绘制的各种图纸是否符合有关标准（6） 说明书及图样质量（简明、扼要、字迹端正、整洁等等） （五） 附录 参考文献2.道林主编.电气控制与PLC原理及应用.北京：电子与电力出版社，20067.万忠PLC系统与PLC设置北京：航院工业出版社，2007.5?8.瑞庭.可编程控制器应用技术.北京：机械工业出版社，19949.方承远工厂电气控制技术M北京大学出版社，2002