電鍍生產(chǎn)線的PLC控制

1、電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)說明書題 目： 專業(yè)班級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 評(píng)語(yǔ)：成績(jī)：指導(dǎo)老師簽名： 日期： I目 錄目錄1 系統(tǒng)描述111 背景及意義112 任務(wù)及要求12 方案論證221 繼電器、PLC電路圖電路分析222 PLC與繼電器的優(yōu)缺點(diǎn)323 方案對(duì)比53 方案實(shí)現(xiàn)631 工藝要求632 控制流程633 拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)934 PLC機(jī)型選擇935 PLC輸入輸出對(duì)照表1136 電鍍生產(chǎn)線PLC控制梯形圖1137 電鍍生產(chǎn)線PLC控制梯形圖程序1638 分類控制19設(shè)計(jì)心得20參 考 文 獻(xiàn)211 系統(tǒng)描述11 背景及意義一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好

2、的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運(yùn)行和保證產(chǎn)品的電鍍時(shí)間則是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在電鍍生產(chǎn)線上采用自動(dòng)化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的減少?gòu)U品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，電鍍生產(chǎn)線上對(duì)行車的自動(dòng)控制則是電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的關(guān)鍵。 電鍍生產(chǎn)線按照其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計(jì)有兩臺(tái)行車、三臺(tái)行車和四臺(tái)行車工作，每臺(tái)行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行；對(duì)于行車的自動(dòng)控制，早期是采用繼電器邏輯電路和順序控制器，發(fā)展至今其控制方式已采用可編程控制器PLC作為核心控制部件，其控制更為安全、可靠、方

3、便、靈活，自動(dòng)化程度更高。12 任務(wù)及要求電鍍生產(chǎn)線采用專用行車，行車架上裝有可升降的吊鉤。行車和吊鉤各由一個(gè)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)定位。假定該生產(chǎn)線有三個(gè)槽位。工藝要求：工件放入鍍槽中，電鍍280s后提起，停放28s，讓鍍夜從工件上流回鍍槽，然后放入回收液槽中浸30s，提起后停15s，接著放入清水槽中清洗30s。最后提起停15s后，行車返回原位，電鍍一個(gè)工件的全過程結(jié)束。系統(tǒng)有自動(dòng)和手動(dòng)兩種操作模式。2 方案論證21 繼電器、PLC電路圖電路分析（1）、如圖（a）為繼電器電路圖；圖中SBT為常開按鈕，SBP位常閉按鈕，KM為繼電器線圈。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SBT，繼電

4、器KM的線圈通電，其常開觸點(diǎn)KM閉合，由于常開觸點(diǎn)KM與啟動(dòng)按鈕SBT并聯(lián)，所以即使松開啟動(dòng)按鈕SBT，已經(jīng)閉合的常開觸點(diǎn)KM仍然能使繼電器KM的線圈通電，這個(gè)常開觸點(diǎn)稱作“自鎖”觸點(diǎn)。停止時(shí)按下停止按鈕SBP，繼電器的線圈失電。（2）、如圖（b）為PLC梯形圖；圖中X0為常開輸入觸點(diǎn)，X1為常閉輸入觸點(diǎn)，Y0表示輸出，其輸出Y0的工作狀態(tài)受X0、X1信號(hào)控制，當(dāng)按下啟動(dòng)輸入繼電器按鈕X0，輸出繼電器Y0的線圈通電，其常開觸點(diǎn)Y0閉合，由于常開觸點(diǎn)Y0與啟動(dòng)輸入繼電器按鈕X0并聯(lián)，所以即使松開啟動(dòng)輸入繼電器按鈕X0，已經(jīng)閉合的常開觸點(diǎn)Y0仍然能使輸出繼電器YO的線圈通電。停止時(shí)按下停止按鈕X1

5、，輸出繼電器的線圈Y0失電，常開觸點(diǎn)Y0斷開。SBTKMSBPKM（a）繼電器電路圖SBTKMSBPKMX0Y0X1Y0(b) PLC梯 形 圖X0Y0X1Y022 PLC與繼電器的優(yōu)缺點(diǎn)如圖（a）、（b）對(duì)于同一控制電路，繼電控制原理和梯形圖的輸入、輸出信號(hào)基本相同，控制過程等效。2.2.1 繼電器特點(diǎn)（1）、功能不易擴(kuò)展；（2）、繼電器價(jià)格相對(duì)PLC便宜；（3）、繼電器接線復(fù)雜，一個(gè)產(chǎn)品的工藝改變，要重新接線，布線不易更新；（4）、繼電控制使用是內(nèi)部繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器靠硬件連接控制電路；（5）、可靠性不高，查找和排除故障十分困難；（6）、當(dāng)產(chǎn)品更新時(shí)繼電器控制系統(tǒng)的元件和接線都要相應(yīng)的

6、變化，而且這種變動(dòng)工作量很大，工期長(zhǎng)費(fèi)用高。 2.2.2 PLC特點(diǎn)1、可靠性高、抗干擾性強(qiáng)PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量開關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，其可靠程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器所無(wú)法比擬的。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠工作，在其設(shè)計(jì)和制造過程中采取了一系列硬件或軟件的剛干擾的設(shè)施。硬件方面的設(shè)施有：（1）隔離PLC的輸入、輸出接口電路一般都采用光點(diǎn)耦合器來(lái)傳遞信號(hào)，這種光電隔離設(shè)施使外部電路與PLC內(nèi)部之間完全避免了點(diǎn)的聯(lián)系，有效地抑制了外部的干擾源對(duì)PLC的影響，還可以防止外部強(qiáng)電穿入內(nèi)部CPU。（2）濾波在PLC電路電源和輸入、輸出(I/O)電路中設(shè)置了多

7、種濾波電路，可有效抑制高頻干擾信號(hào)。（3）在PLC內(nèi)部CPU供點(diǎn)電源采取屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等設(shè)施，防止干擾信號(hào)通過供電源進(jìn)入PLC內(nèi)部，另外各個(gè)輸入輸出（I/O）接口電路的電源彼此獨(dú)立，以避免電源之間的相互干擾；（4）內(nèi)部設(shè)置連鎖、環(huán)境檢測(cè)與診斷等電路，一旦發(fā)生故障就報(bào)警；（5）外部采用密封、防塵、抗震的外殼封裝機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)工作的惡劣的環(huán)境。在軟件方面的設(shè)施有：（1）設(shè)置故障檢測(cè)與診斷程序，每次掃描都對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障進(jìn)行檢測(cè)診斷，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，立即作自動(dòng)相應(yīng)的措施，如報(bào)警、保護(hù)數(shù)據(jù)和封鎖輸出等。（2）定義用戶程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備，以以保證停電后有關(guān)狀態(tài)及信息不會(huì)丟失。2

8、、編程簡(jiǎn)單易學(xué)PLC采用與繼電器控制線路圖非常接近的梯形圖作為編程語(yǔ)言，它既有繼電器電路的清晰直觀的特點(diǎn)，又充分考慮到電氣工人和技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣，對(duì)使用者來(lái)說，幾乎不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此，易學(xué)易懂，程序改變時(shí)也容易修改。3、功能完善、適應(yīng)性強(qiáng)目前PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和模塊化，不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制功能，還具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過程監(jiān)控等功能。它能根據(jù)實(shí)際需要，方便靈活地組裝成大小各異、功能不一的控制系統(tǒng)，即可控制一臺(tái)單機(jī)、一條生產(chǎn)線、又可以控制一個(gè)機(jī)群、多點(diǎn)生產(chǎn)線。既可以現(xiàn)場(chǎng)控制，又可以遠(yuǎn)程控制。 針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如交

9、流、直流、開關(guān)量或模擬量、電流或電壓脈沖或電位、強(qiáng)電或弱電等，PLC都有相應(yīng)I/O接口模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制器件和設(shè)備直接連接，用戶可以根據(jù)需要方便的進(jìn)行配置，組成使用、緊湊的控制系統(tǒng)。4、使用簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便PLC的接線極其方便，只需將生產(chǎn)輸入信號(hào)的設(shè)備（如按鈕、開關(guān)等）與PLC的輸入端子連接，將接收輸出型號(hào)的被控制設(shè)備（接觸器、電磁閥等）與PLC的輸出端子連接，僅用螺絲刀既可完成全部接線工作。PLC的用戶程序可在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用開關(guān)來(lái)模擬，輸出可以用PLC的發(fā)光二極管。調(diào)試后再將PLC早現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試。調(diào)試工作量要比繼電器控制系統(tǒng)少得多。PLC的故障率很低，并且有完善的自診斷功能和運(yùn)

10、行故障指示裝置。一旦發(fā)生故障，可以通過PLC機(jī)上各種發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)迅速查明原因，排除故障。5、體積小、重量輕、功耗低 由于PLC采用了半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路，因此正規(guī)產(chǎn)品機(jī)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、功耗低，所以PLC很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想的控制設(shè)備23 方案對(duì)比通過以上對(duì)比，我們很容易看出PLC的功能強(qiáng)大和它適用性，更為人性化的操作。隨著21世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，PLC技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，PLC的發(fā)展越來(lái)越智能化，功能越來(lái)越完善化，PLC的優(yōu)越是繼電器無(wú)法比擬的。PLC是一臺(tái)工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，價(jià)格比繼電器昂貴，但比繼電器簡(jiǎn)單，易于操作，工藝的變

11、化只需重編寫程序，調(diào)試比繼電器少的多，可以自我診斷運(yùn)行故障，排除故障。3 方案實(shí)現(xiàn)31 工藝要求電鍍生產(chǎn)有三個(gè)槽（實(shí)際應(yīng)用還會(huì)多些），工件由裝有可升降吊鉤的行車帶動(dòng)，經(jīng)過電鍍、鍍液回收、清洗等工序，完成工件的電鍍?nèi)^程。工藝要求為：工件放入電鍍槽中，電鍍280s后提起，停放28s，讓鍍液從工件上流回鍍槽，然后放入回收液槽中浸30s，提起后停15s，接著放入清水槽中清洗30s，最后提起停15s后，行車返回原位，一個(gè)工件的電鍍過程結(jié)束。電鍍生產(chǎn)線的工藝流程如圖所示。250s清水槽回收液槽鍍槽15s20s25s25s原位SQ6SQ5SQ4SQ3SQ2SQ120s32 控制流程電鍍生產(chǎn)線除裝卸工件外，

12、要求整個(gè)生產(chǎn)過程能自動(dòng)進(jìn)行，這主要體現(xiàn)在行車控制上，同時(shí)還要求行車和吊鉤的正反向運(yùn)動(dòng)均能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)控制，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修。電鍍生產(chǎn)線的自動(dòng)工作狀態(tài)流程圖如下：M0M1 M2M3M4M5M6M7M8M9原位指示吊鉤升行車進(jìn)吊鉤降電鍍吊鉤升滴液行車退吊鉤降浸回收液M10M11M12M13M14M15M16M17M18M19吊鉤升滴液行車退吊鉤降洗清水吊鉤升滴液行車退吊鉤降復(fù)位啟動(dòng)SB1定位SQ1上限SQ5下限SQ6T0(280s)上限SQ5T1(28s)定位SQ2下限SQ6T2（30s）下限SQ6定位SQ4T3（15s）上限SQ5T2（30s）下限SQ6定位SQ3T3（15s）上限SQ5下限

13、SQ6定位SQ4 3.2.1 行車自動(dòng)控制過程 行車在原位，吊鉤下降到最下方，限位開關(guān)SQ4、SQ6被壓下，操作人員將要電鍍的工件放在掛具上，即可開始電鍍工作。（1）吊鉤上升 按下啟動(dòng)按鈕SB1，吊鉤上升，當(dāng)碰到上限開關(guān)SQ5后，吊鉤上升停止。（2）行車前進(jìn) 在吊鉤停止的同時(shí)，M2接通，行車前進(jìn)。（3）吊鉤下降 行車前進(jìn)至壓下限位開關(guān)SQ1，行車停止前進(jìn)；同時(shí)M3接通，吊鉤下降。（4）定時(shí)電鍍 吊鉤下降至下線開關(guān)SQ6時(shí)，掉過停止下降。同時(shí)T0開始計(jì)時(shí)，定時(shí)電鍍280s。（5）吊鉤上升 T0定時(shí)到，使M5接通，吊鉤上升。（6）定時(shí)滴液 吊鉤上升至壓下SQ5時(shí)，吊鉤停止上升，同時(shí)T1開始計(jì)時(shí)，工

14、件停留28s滴液。（7）行車后退 T1定時(shí)到，使M7接通，行車后退。轉(zhuǎn)入下道工序。 后面各工序的動(dòng)作過程，以此類推。最后行車退到原為上方，吊鉤下放，機(jī)構(gòu)回到原位。如果再按下啟動(dòng)按鈕SB1，則開始下一個(gè)工作循環(huán)。33 拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)KM4FU1M13M23FU2UFU3KM1KM2KM3專用行車的前后和升降運(yùn)動(dòng)由三相交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，根據(jù)電鍍行車的起吊重量，選用兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)。主電路拖動(dòng)控制系統(tǒng)如圖所示，其中，行車的前進(jìn)和后退，吊鉤的上T升和下降控制分別通過兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1、M2的正、反轉(zhuǎn)來(lái)控制。本圖沒有給三相異步電動(dòng)機(jī)加熱繼電保護(hù)器，是因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)工作時(shí)間是以秒計(jì)算的，工作時(shí)間較短；根

15、本不會(huì)造成三相異步電動(dòng)機(jī)發(fā)熱而損壞。所以本圖可以不用熱繼電保護(hù)器。34 PLC機(jī)型選擇由于PLC組成的控制系統(tǒng)輸入信號(hào)14個(gè)，均為開關(guān)量。其中按鈕開關(guān)6個(gè)，行程開關(guān)6個(gè)，選擇開關(guān)1個(gè)。 系統(tǒng)有輸出信號(hào)5個(gè)，其中2個(gè)用于吊鉤升降電動(dòng)機(jī)正反饋至接觸器KM1和KM2，2個(gè)用于行車前進(jìn)后退電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制接觸器KM3和KM4，1個(gè)用于原位指示。24VX000X001X002X003X004X005X007Y002Y001Y003X006X011X012X014X015X016X013Y004COMCOMSB1SB2SB3SB4SB5SB6SASASQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6KM1KM2 KM3

16、KM4220VFX2N - 32MRY000HLFUPLC控制系統(tǒng)I/O端口接線圖控制系統(tǒng)確定選用FX2N-32MR，輸入/輸出點(diǎn)數(shù)均為16點(diǎn)，滿足控制要求，而且還有一定的余量。35 PLC輸入輸出對(duì)照表將輸入信號(hào)14個(gè)，輸出信號(hào)5個(gè)按各自功能分類，安排輸入/輸出端地址。列出外部輸入/輸出信號(hào)與PLC輸入/輸出地址編號(hào)對(duì)照表。如下表。電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的PLC輸入接口功能表序號(hào)工位名稱文字符號(hào)輸入口1啟動(dòng)按鈕SB1X0002停止按鈕SB2X0013吊鉤提升SB3X0024吊鉤下降SB4X0035行車前進(jìn)SB5X0046行車后退SB6X0057選擇開關(guān)（點(diǎn)動(dòng)）SAX0068選擇開關(guān)（自動(dòng)）SAX

17、0079前進(jìn)限位開關(guān)SQ1X01110后退限位開關(guān)（至回收液槽）SQ2X01211后退限位開關(guān)（至清水槽）SQ3X01312行至原位限位開關(guān)SQ4X01413上限位開關(guān)SQ5X01514下限位開關(guān)SQ6X016電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的PLC輸出接口功能表序號(hào)工位名稱文字符號(hào)輸入口1控制吊鉤上行的接觸器KM1Y0012控制吊鉤下行的接觸器KM2Y0023控制行車前進(jìn)的接觸器KM3Y0034控制行車后退的接觸器KM4Y0045原位指示燈HLY00036 電鍍生產(chǎn)線PLC控制梯形圖P0A點(diǎn)動(dòng)控制CJP1CJP0Y004Y003Y002Y001MOV(P)K0K5M0M80SFL(P)M80M0K20K1

18、X015X007M8002222M19X001X016X000X015X011X016T0M80M1M2M3M4X014原位時(shí)M80置1M020置零X004X011Y004X005X002X003X014X015X016Y001Y002Y003移位指令移位指令BX006X015M5X012X016T2X015X013T3X016T2X015T3X014X016M6M7M8M9M10M12M11M13M14M15M16M17M18T1移位指令A(yù)BDK280K15M0M5M10M15M2M8M3M13M18M4M60M63M1M60Y000Y001Y003Y002M60T0T3T0EDM6M61M

19、7M12M17M14M9M62M62M11M63M61M16M61T1T1Y004M62M63T2ENDEK30K28P1T2T337 電鍍生產(chǎn)線PLC控制梯形圖程序 步 序指 令 1LDI X0062CJ P06LD X0157MPS8ANDX0049ANI X01110ANI Y00411OUT Y00312MPP13AND X00514ANIX01415ANI Y00316OUTY00417LDX00218ANI X01519ANI Y002 20OUT Y00121LD X00322ANI X01623ANI Y00124OUT Y00225P026LDI X00727CJ P131L

20、DM800232ORM1933ORX00134MOV(P)K0K5M040LDX01641AND X01442OUTM8043LDX00044AND M8045LDX01546ANDM147ORB48LDX01149ANDM250ORB51LDX01652ANDM353ORB54LDT055ANDM456ORB57LDX01558ANDM559ORB60LDT161ANDM662ORB63LDX01264ANDM765ORB66LDX01667ANDM868ORB69LDT270ANDM971ORB72LDX01573ANDM1074ORB75LDT376ANDM1177ORB78LDX013

21、79ANDM1280ORB81LDX01682ANDM1383ORB84LDT285ANDM1486ORB87LDX01588ANDM1589ORB90LDT391ANDM1692ORB93LDX01494ANDM1795ORB96LDX01697ANDM1898ORB99SFL(P) M80 M0 K20 K1108LDM0109OUTY000110LDM1111ORM5112ORM10113ORM15114OUTY001115LDM2116OUTY003117LDM3118ORM8119ORM13120ORM18121OUTY002122LDM4123ORM60124ANIT0125OUT

22、M60126LDM60127OUTT0 K280128LDM63129OUTT3 K15130LDM6131ORM61132ANIT1133OUTM61134LDM61135OUTT1 K28136LDM7137ORM12138ORM17139OUTY004140LDM9141ORM14142ORM62143ANIT2144OUTM62145LDM62146OUTT2 K30147LDM11148ORM16149ORM63150ANIT3151OUTM63152P1153END38 分類控制電鍍生產(chǎn)線的PLC控制程序，包括點(diǎn)動(dòng)操作和自動(dòng)控制部分。（1）點(diǎn)動(dòng)控制 設(shè)有行車的前進(jìn)和后退操作，吊鉤的上升和下降操作。如圖所示，圖中從程序開始到標(biāo)號(hào)P0邏輯行間程序段為點(diǎn)動(dòng)控制梯形圖。（2）自動(dòng)控制 通過狀態(tài)流程圖，可以看到生產(chǎn)線是典型的順序控制，主要由單序列構(gòu)成，采用移位指令來(lái)實(shí)現(xiàn)控制要求會(huì)更方便。由于急停或急停后，可通過點(diǎn)動(dòng)操作完成剩下的工序或