电镀车间专用行车PLC控制系统设计.docx
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电镀车间专用行车PLC控制系统设计
扬州市职业大学
毕业设计说明书（论文）
作者:
学号：
教研室:
机电教研室
专业:
机电一体化
题目:
基于电镀行车的PLC控制
指导者：
评阅者：
摘要3
绪论3
1电镀生产线的现状及发展状态.5
1.1国内外电镀生产线的发展情况5
1.2国内电镀行业存在的问题6
1.3国内电镀生产线的发展状态7
2电镀生产线专用行车的技术要求8
2.1电镀生产线的工艺要求8
2.2系统动力设备的要求9
2.3系统设计要求10
3系统总体设计11
3.1总体的方案说明11
3.2电气控制系统的设计12
3.2.1主电路的设计14
3.2.2交流控制电路设计16
3.3系统设备元件的选用方案和参数的计算17
3.3.1动力设备的设计和选择19
3.3.2主要参数计算及元器件选择25
3.4PLC控制电路设计27
3.4.1PLC硬件电路的设计28
3.4.2PLC系统程序的分析31
3.4.3PLC整体程序的设计36
4设计工艺图38
5设计小结46
致谢47
参考文献48
摘要
电镀行车的PLC控制是在工业生产领域的可编程控制器（PLC）的应用程序。
用以解决经常开车的小电镀车间电气控制系统故障弊端，采用国内外领先的PLC控制系统加以改进，在旧机的使用情况下的成功转型PLC控制系统。
它允许完全自动化的生产线的同时，灵活地进行手动操作，以及通过报警，断层线出现智能报警。
该系统技术先进，操作简单，安全，经济效益高。
该系统保证生产效率，与旧设备相比，产品合格率大大提高。
关键词：
PLC，自动化的生产线，智能报警
诸论
随着金属加工行业的发展，电镀行业在我国起来迅速发展，目前在全国拥有5000多家工厂分，超过二十万工人，其规模，产量和产值都进入了世界上最伟大的行列权力电镀。
电镀新的研究，工程和技术的不断更新。
它带来了进步为重工业在我国发展的收费，创造了大量的财富，为社会主义祖国。
然而，在电镀车间生产过程中还存在很大的问题。
传统的小电镀车间的生产线较长，设备分散各地的联锁逻辑的复杂性。
传统的继电器控制，电气控制设备广泛应用于机电电气触点。
频繁接触转换触点竞争机会和故障的可能性，可靠性低，维修量。
电镀生产现场比较差，一个是高温，多尘，易燃初级消防单位，火花和产生的热量因接触不良触点的消防安全隐患苗子。
所以对于引进新设备的需求是必要之举改进电镀车间的生产条件。
近年来，随着大规模集成电路的发展，微处理器的可编程逻辑控制器（PLC）的核心部件得到了迅猛的发展，在电机运行控制，电磁阀的开闭，产品的计数，温度压力设定和控制等，在PLC中发挥着越来越大的作用。
由于可编程控制器是可靠，使用方便，抗干扰能力强，特别是应用于工业控制变得更为广泛。
可编程逻辑控制器（PLC）是一种电子系统，数字型，即计算机产品，它是用在工业环境中，是工业计算机。
这种工业计算机与工业控制继电器常规相比具有[1]独特的功能。
（1）高可靠性：
PLC在硬件和软件，部件的一系列的抗干扰措施的设计，使任何其他种类的工业控制装置无法达到这样的可靠性。
（2）编程方便，易学易用：
它是采用阶梯模式和实际继电器控制电路非常接近，非常熟悉大多数电工，简单易学，易于传播编程。
（3）通用性：
PLC应用程序，而不是布线，接线，只要变化的变革计划，其中柔性大。
（4）体积小，重量轻，是“机电一体化”独特的产品。
本主题电镀车间专用车道的自动电控系统为背景，主要是通过采用PLC控制设备的技术方案来完成电镀车间自动化生产线的控制。
电镀厂电镀生产属于工业规模化生产，其特点是小型生产线跨度，洗澡性和高温。
因此，需要精确定位驱动控制装置智能报警。
因此整个系统分成两部分，控制系统（手动/自动控制）主要由PLC所做的控制系统和电力系统;从电机电力系统元件电镀工作拖动完成时，电力系统的完全控制的控制系统。
这组电气控制系统的价格相对低廉的PLC为核心，和其他电力辅助设备构成电镀车辆交通控制系统连接在一起，该系统有望实现这一目标：
定位准确;与节目预选;用“手动/自动”控制;使用遥控器，控制面板显示清晰;电气设备有电的保护措施有极限位置的保护;能够生产监控，智能报警。
第一章：
电镀生产线的现状及发展状态
1.1国内外电镀生产线的发展情况
在国外电镀生产线由手工操作，并逐步向机械和自动化方向发展。
中国在这方面的发展是比较快的。
在20世纪60年代，我国大多数电镀生产的，还是以手工操作为主。
现在很多企业，甚至乡镇企业，一直以良好的电镀自动线。
对国外先进技术的帮助的基础上，现在我们已经从其他开发各类微型电脑控制自动电镀线，上海近500家电镀厂，点，已经有370多条全自动电镀线，和25国家引进的自动线，可见全国电镀生产，正在向自动化方向发展。
驾驶一辆更好的开始，其中自动线，制动，运行平稳，电机无级调速或变频调速，定位精度，聚氨脂轮路上跑，跑的惯性，低噪音，良好的制动。
车辆的自动补货操作，解决方案，PH值和添加剂的温度，已经与微电脑全自动控制，但我们的电镀生产设备在国外，与发达国家相比，还有比较大的差距，相对而言，这是相当手册更多的，一些机械设备厂是自动化比较老，学历也不高。
电镀自动线在美国，日本等先进国家比我们的，如日本，大友，家公司电镀车间，各种浴主要成分是由计算机自动和自动控制检测和添加各种参数下运行PH值，电流，由计算机自动测量和自动调节等，推动运行完全无人值守。
为了达到车间清洁，干燥底面，上面根本没有水滴一个档次。
经营者和外来人员进店，不准穿自己的鞋，你必须换上干净的拖鞋，然后净化设备后，用高压空气净化，吹掉灰尘进入车身车间。
生产不断与空气中的车间净化空气压力以外，如电镀车间和全自动电镀生产线，国际社会更加先进。
我们的电镀生产已经发展到这样一个方向，但在这个阶段，我们不能让这样的要求，因为中国目前的基本条件和配套设备的许多方面不符合这一先进的要求。
事实上，一些国家电镀生产线没有这样先进的技术，如墨尔本，一个比较大的电镀厂电镀生产线，交通是手动操作，控制操作员沿路开车离开装备比我们的一些企业更是雪上加霜。
1.2国内电镀行业存在的问题
自动电镀线是大量生产和增加品种的必然产物，它改善了电镀行业的落后起着重要的作用。
然而，在这个阶段的电镀生产线，电镀车间生产过程中还存在很大的问题。
传统的小电镀车间的生产线较长，设备分散各地的联锁逻辑的复杂性。
传统的继电器控制，电气控制设备广泛应用于机电电气触点。
频繁接触转换触点竞争机会和故障的可能性，可靠性低，维修量。
电镀生产现场环境是邪恶的。
自卑，这是一个高温，多尘，易燃初级消防单位，联系人火花的产生是由于接触不良和高温是消防安全隐患苗子。
所以对于引进新设备的需求是必要之举改进电镀车间的生产条件。
在中国电镀生产线，目前应考虑的主要道路运行平稳，定位准确，耐用设备，生产效率高，确保了高品质的电镀质量好。
现在有些企业在设计自动电镀生产线，全自动生产线需要的各种功能，如镀铁两部分，而且还镀锌压铸件;两个镀铬装饰，同时也镀金和仿铜镀层。
事实上，一些坦克排在内线基本没有，这些并没有在上面的车道走到低谷，既降低了生产效率，也影响产品质量。
布置在多个清洁箱和副箱的一些电镀线;一些辅助槽太宽，所以非常长的行电镀线，它也将降低生产效率和产品质量。
总之，中国愿以最先进的发展方向电镀生产线，但在这个阶段应该是很实用，求先进，循序渐进，逐步提高生产的先进的电镀水平的基础上，有效的。
1.3国内电镀生产线的发展状态
近年来，随着大规模集成电路的发展，微处理器的可编程逻辑控制器（PLC）的核心部件得到了迅猛的发展，在电机运行控制，电磁阀的开闭，产品的计数，温度压力设定和控制等，在PLC中发挥着越来越大的作用。
由于可编程控制器是可靠，使用方便，抗干扰能力强，特别是在工业控制，然后使用变得更加普遍。
PLC是基于计算机技术和自动控制理论发展而来的，它不同于普通的电脑，也不同于一般的计算机控制系统，计算机控制装置的特殊形式组成的系统架构，硬件，软件结构和I/O通道，和用户界面等诸多方面有其特殊性。
因此，在工业生产成本和战争的战争利益，占据了绝对的优势。
推广应用PLC，使得长期头痛的编程问题解决了。
它不仅稳定可靠，易发生故障，并可以方便的实现一机多程序控制“显示，打印”，“大电流冲击”，“温度”，“PH值监测”等领域表现出它的威力。
在速度控制，使用变频器，变频器可控制多台电机，不仅无级调速，以达到最佳状态，并能轻松满足每个动作有一定的距离缓慢，慢慢的开始和结束不断变化的形式，达到工件运行平稳，定位准确。
其他，如单捞双车道，以取代传统的捕鱼量，减少对总重量流量，降低成本，使路面稳定运行;用尼龙轮辋大衣聚氨酯橡胶，增加了车轮的摩擦，降低噪音线的结构，提高交通的地方准确率。
这些新技术，新设备，大大提高了电镀业的机械化和自动化，以满足多品种，大批量的生产，以保证产品的质量，挖掘企业潜力，以满足该国名经济发展不断增长的需求提供了可靠的保证。
第二章：
电镀生产线专用行车的技术要求
2.1电镀生产线的工艺要求
电镀生产线的研究是小生产者电镀生产线。
电镀小专业驾驶，也有它的运动的三种主要形式：
即拖动重车驱动向前和向后运动，并在镀槽的方向升降的升降机构的移动和轿厢左和右移动。
电镀专用设备是采用遥控驾驶，起重量为500公斤或以下（含电镀线束和电镀），效率高，自动化专用起重设备，劳动强度低。
图电镀专用车道的结构和流程图1：
：
图1电镀专用行车示意图
驾驶电镀专用工作订单在生产线上是：
在部分操作区域的运营商被加工成筐，并出具驾驶训练，特殊驾驶汽车会自动升级到缆车吊的顶梁，车和自动前行。
在电镀生产线现场停止运行大车，小车和生产自动工件篮分段推进，根据每个镀槽的前面设置停车场的工艺要求，自动篮子下降到电镀槽，留一定的自动升降篮时间之后（时间花费在每个槽预先根据工艺要求），从而完成对每一道工序规定的电镀工艺，直到终端的生产线，车会自动返回到操作区进行，自动车自动行权收益到原来的位置，取出处理得好在摇篮里的部分，再充电，直到起始命令，进入下一个处理周期。
在电镀过程中，该涂层的不同部分的不同的要求，同时也能满足大规模生产的需要。
因此，电气控制系统的不同的过程（如锌，铬，镍等），硬件应该具有预先选择的功能，该控制程序应该具有参数的校正。
类似的特殊电镀小分隔车道和总体结构，跨度小，但需要精确的定位，因此，筐能准确进入镀浴，所以在传感器信号的操作的各步骤作为运动用的传感器设计转换转换开关。
移动工作车（前/后）与向上/向下移动，轿厢移动（左/右），除了在自动控制功能应具有外部，但也可以进行手动控制的篮子。
由于电镀生产线是中型工业生产系统，生产设备中，当设备，功耗大，因此，其安全性，必须以确保操作人员的安全和生产设备，降低了被认为是高功率生产成本高的危险因素，因此它是自动或手动操作运行时，系统必须具有适当的保护措施，各种动作之间有联锁，自锁。
如果未能及时报警，该生产线是无条件停止，故障消除后，我们就可以继续恢复运行。
行车电气系统的框图如图2所示：
图2电镀专用行车电气系统控制框图
2.2系统动力设备的要求
电镀车间专用行车的拖动设备采用三相交流异步电动机分散拖动，并采用一级机械减速，以达到行车平稳，定位准确的目的。
电镀生产线上的镀槽数量，一般按实际工作环境进行考虑，对于一般的工业电镀产品而言，5层电镀已经达到了国内同行业生产中的较高要求，所以本课题考虑5个镀槽，吊篮的时间按生产工艺设定。
2.3系统设计要求
（1）作为系统的控制中心，PLC控制系统的设计，这样的设计采用三菱F1-60MR机，按照合理分配模型PLC和I/O接口的技术要求。
（2）在控制单元的设计具有程序预选功能（根据工艺，以确定时隙的需要），该程序被设置，除了上下装卸部件，整个电镀过程可以运行自动。
（3）行车的自动/手动两个自动方案的设计中，根据工艺要求编辑参数可以实时调整。
系统具有故障警报，包括故障报警装置和显示装置。
（4）向前和向后移动，定位精度上下运动，拖设备驱动马达位置，反向双向操作，因此，PLC控制回路控制安装一个互锁装置。
（5）用遥控器，必须有整体力量和主要设备的相应的指令操作。
（6）为了安全操作，并在必要的防护措施，包括电机，控制系统和短路保护的热保护的设计中考虑。
接地的PLC，按照产品说明书的要求设计，如图所示。
第三章：
系统总体设计
3.1总体的方案说明
（1）本设计由交流电机接触器控制对象的设计完成开、停控制，电机需要才能使用阳性和阴性对照，反函数之间的正联锁，以避免过度使用接触器，联锁由PLC完成内部软件。
（2）为了每个组件（大车，小车）的定位的精确操作，使用限位开关和接近开关的定位设计，选择开关，用于现场安装，选择和安装硬件和编程的，应在考虑鲁棒性。
可选开关因反复使用而承受高强度的负荷，开关也应选择其耐磨性时考虑。
（3）在轨道上的驱动马达，具有过载保护，通常常闭触点的内部开关。
由于电机过载保护的信号，在PLC控制电路的设计应考虑信号的逻辑。
（4）为小电镀车间通信系统，电镀链路是关键进程的成功，以及电镀镀槽定位信号安装在镀限位开关输入的场，所以行程开关的工作条件，即行程开关的工作质量对生产造成很大影响。
限位开关通常是被动的电气元件，所述动作是重复的机械运动，磨损和次压缩最大数目，这是一种装置，用于在整个的最容易出现故障的工作电组件。
所以在程序自动启动，首先在测试行程开关，测试时，它要开车带探测器，以探测行程开关电机（低功率）开/关的考验。
（5）电梯电机（M1），横行电机（M2），旅游电机（M3），由电机（M4）的检测。
分别为热过载继电器，热继电器常开触点继电器KA使用的转换后，作为PLC的输入接点来完成每个电机过载保护系统。
（6）自动选择主电路开关，每个负载和控制电路，PLC控制电路保险丝短路保护。
（7）在控制监控室提供的电控箱。
控制面板和电气控制箱板采用BVR铜线，电控箱和执行器端子板之间的连接使用。
（8）设计方案选择的PLC继电器输出型。
（9）PLC本身与24+VDC电源，终端可以提供对输入传感器24V直流电源。
地面的PLC地线连接到机，基本单元必须接地。
为了抑制提供了更多的输入和干扰的电源，PLC应获准进入专用地面，地面应动力设备（电动机）地面分开，接地电阻应小于100Ω，接地线面积应大于2mm2以上的电线，和地面应该尽量靠近PLC。
（10）PLC控制程序，使用梯形图编程（LD）。
3.2电气控制系统的设计
3.2.1主电路的设计
（1）主电路使用380V的三相交流电路的电源。
（2）在主电路中的交流接触器KM1，KM2，KM3，KM4，KM5，KM6，KM7，KM8控制电机M1（升降），M2（横向），M3（走行），M4（自检）为正反向功能。
（3）由于电动机M1，M2，M3，M4的延长工作，电流量大时，需要的过载保护，分别由热继电器FR1，FR2，FR3，FR4过载保护功耗。
（4）选择自动开关QF是主电源开关，既可以完成主电路的短路保护，同时也起到了隔离的三相交流电源，使用和维护方面的作用和维修更方便。
（5）由一个FU1，FU2，FU3，FU4分别实现短路保护的每个负载电路中的作用。
FU5，FU6，分别完成交流控制电路和PLC控制短路保护电路。
控制设计（6）的马达，驱动马达是由主回路设计完成时，马达控制电路和报警电路是由PLC设计。
根据上述设计原则[17]，电气控制主电路图
如图3所示
图3电镀车间专用行车控制系统主电路图
3.2.2交流控制电路设计[18]
（1）控制电路有一个电源指示灯HL0，以识别操作电路电源工作。
（2）在PLC控制回路隔离变压器TC是为了防止电源干扰隔离变压器TC的选择，一般基于PLC的电源配置系统自动控制方案采用的是三菱F1-60MR型可编程控制器，功耗40VA，其输入电源具有100〜110V，200〜220V两种，考虑到尽可能和外部电功率源兼容，使用220V电源端口，用于电源输入。
它可以被认为是标准的，比1：
1,220V隔离变压器。
（3）升降电机（M1），横行电机（M2），分别为走行电机（M3），与运行灯
HL1/HL2（上行/下行），HL3/HL4（左/右行），HL5/HL6（前排/后），通过KM1，KM2，KM3辅助触点点亮
（4）预编程功能（小车停止电镀槽位置）灯是五个扭结开关SB3〜SB7门控制，可根据不同方案的电镀操作过程中的工艺要求上车。
（5）4台电动机（M1，M2，M3，M4）的部分过载保护由四个热继电器的系统（FR1，FR2，FR3，FR4）的组合物，这是常开触点平行于中间继电器后KA1过载保护电路连接起来，形成中间继电器KA1也发挥了电压转换器，以220V的AC信号转换成DC24V信号到PLC完成过载控制功能的作用。
（6）在镀槽的安装位置的端部，安装有小型电动机（M4），拖动装置电镀限位开关感测电路。
交流控制电路如图4所示：
图4电镀车间专用行车控制系统交流控制电路
3.3系统设备元件的选用方案和参数的计算
3.3.1动力设备的设计和选择[8]
电镀车间专用行车的特点是跨度小，定位准确，并且要满足批量生产的需求。
根据实际生产情况的使用要求，额定起升重量为500kg（含电镀装具和电镀件），为保证工件平稳的启动以及起升后运动的稳定，从安全性以及工艺需求分析，起升的速度设定为V1＝3m/min，横行速度设定为V2＝20m/min，走行的速度设定为V3＝30m/min，横行小车的全重设为200kg，桥重5t，横行的阻力系数设为C1＝10N/KN，走行的阻力系数为C2=12N/KN，机械的传动效率设为0.75。
（1）各机构所需功率计算
设安全系数为1.5，则启动重量按照1.5×500＝750kg＝0.75t；
设P1、P2、P3分别为各个机构工作时所需的功率；
设GΣ为各个机构的重量之合；
故由机械设计公式[9]可得：
（2）各机构工作类型以及FC％对应值
根据起重机工作类型和电动机FC％值对应的关系，（轻型FC＝15％，中型FC＝25％，重型FC＝40％，特重型FC＝60％）。
（3）电动机功率的选择
考察三组主拖动设备的电动机以及检测装置的驱动电机，确定减速比后查Y系列三相异步交流电机产品目录可以确定：
A.三组主拖动设备的电机选用：
Y802－4型，额定功率为0.75kw；
B.检测行程开关用小车的驱动电机与主拖动设备相比其功率和动力都较小，故选用的电机为：
Ys45－2型，额定功率0.016kw。
3.3.2主要参数计算及元器件选择[10]
（1）自动开关QF脱扣电流的选定：
该自动开关设计为供电系统的电源开关，在主回路中的控制对象为交流电动机（电感性负载）。
自动开关过电流脱扣值的整定，针对电动机负载而言，可按电机额定电流的1.7倍选定
本系统一共有四台电动机，三台额定功率0.75kw，一台额定功率0.016kw，故0.75kw的电机启动电流较大，容量较大，故其自动开关QF脱扣值按此电机计算如下：
0.75kw电机的额定电流INE＝2A
IQF＝1.7INE＝1.7×2＝3.4A
故应选用IQF＝4A的自动开关
我们选择开启式负荷开关，开关型号为HK2－4/3，级数3，额定电流4A。
（2）保护电机用熔断器FU的选择：
熔断器主要是用于电机的热保护，控制电动机的电流，以防电流过大烧坏电动机引起危险，当电机过热时熔断器自动切断，从方便安装和修理的角度考虑，我们选择插入式熔断器。
本设计电动机采用的是单台电机轻载启动，熔断器电流计算的方法为：
IFU＝IS/（2.5~3）
IQF－熔体额定电流；IS－电机的启动电流
对于Y802－4型号电机，其额定电流IN＝2A，
启动电流IS＝6.5×2＝13A，熔体额定电流
IFU＝IS/（2.5~3）＝4.3～5.2（A），
故选择熔断器类型为：
RC1A－10，熔丝的额定电流6A；
干路熔断器电流为支路电流之和，故干路熔断器额定电流计算为：
IFU＝3×（4.3~5.2）＝12.9～15.6（A），
故干路熔断器的类型为：
RC1A～15，熔丝额定电流15A。
（3）接触器的选择[13]：
对于Y802～4型号的电机，额定的功率PMN＝0.75kw，三相电源的相电压UMN＝380V，功率因数cosf＝0.87，电机效率h＝75％，则控制回路的接触器的选择可以按下式计算选择：
查阅手册可以确定接触器选用CJ10－5/3－380V型号。
（4）热继电器的选择
热继电器主要用于电机过载，断相和发热状态相不平衡保护及电气设备的控制。
因为分支总电流≤10A，它可以用来JR20-10/3-1热继电器，额定电压10A，与相保护。
（5）限位开关选择
电镀车间专用行驶车道开关由电镀过程支配是成功的情况下使用的关键部件，以查明该汽车在镀浴中的位置。
考虑生产的实际情况，初步选择LX19系列限位开关。
适用于交流50HZ或60HZLX19系列限位开关，电压至380V，220V的直流电压控制电路，以转换机械信号转换成电信号，作为控制机构行程运动和改变运动或速度的方向。
LX19系列开关采用双断点瞬时结构，安装屏蔽构成的金属外壳。
该壳体配备有机械部件的各种方式，以形成一个单一的轮，轮转动和直线运动没有轮子和其他形式的行程开关。
工作环境-25〜120℃，在电镀车间的高温环境下使用。
选择行程开关模型LX19-111（B），额定热电流5A，间隔时间0.04秒。
此开关的性能可满足精确定位和高温的工作环境。
（6）接触开关选择
接触开关主要用于限制限制电镀和电镀控制起重机小车来回左和右移动的运动，也需要精确的定位，可使用性，耐高温性能。
根据生产的实际情况，初步选定LXJ16系列接近开关。
适用于交流50Hz或60Hz，100〜250V线路额定工作电压，LXJ16系列接近开关的使用自动线定位或检测信号，当金属身体动作附近接近开关，达到在操作中的距离，接近开关无接触，无压力发出的检测信号，用于驱动小容量接触器或继电器和控制程序切换到使用，易于切换到调整的系列，具有抗振动，耐湿性，外壳采用增强尼龙材料制成的，安全和可靠的。
必选LXJ6-4/8款车型接近开关，他们的工作环境-5〜120℃。
其主要参数如表1所示：
表1LXJ6－4/8型接近开关主要技术参数
型号
动作距离
/mm
复位行程
差/mm
额定电压/V
输出能力
复位
精度/mm
开关电压/v
AC
DC
长期m/A
瞬时
AC
DC
LXJ6－4/8
4±1mm
≤1
150~
250
10~30
30~200
1A
t≤20
±0.15
<9
<4.5
（7）故障报警器选择
电镀行车生产线虽然经过严密的检测和设计，也难免出现意想不到的故障，发生故障时需要及时地报警，以提醒操作人员故障的发生。
由于电镀车间生产环境复杂，机械运动部件的声音嘈杂，又是采用远距离自动操作，所以报警装置要有足够的功率以达到警铃的目的。
考虑以上因素，选用BJ－2型报警器，这是一种高响亮度报警器，接上电源即可发出声级大于120dB的报警声。
其主要参数如表2所示：
表2BJ－2型报警器主要技术参数
参数
额定电压
（V）
工作电压
（V）
电流
（mA）
声压电平
（1m处）
工作频率
（Hz）
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