畢業(yè)論文---工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　【摘 要】 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，電鍍生產(chǎn)對(duì)控制的要求也不斷提高。本文通過對(duì)三菱FX2N系列的PLC的介紹。實(shí)現(xiàn)了PLC對(duì)電鍍生產(chǎn)中電機(jī)的正反轉(zhuǎn)與制動(dòng)的控制，并實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的暫?？刂坪瓦^限位的保護(hù)。通過對(duì)控制要求的分析和查閱資料本文已經(jīng)給出了具體的設(shè)計(jì)方法和步驟，設(shè)計(jì)出了完整的梯形圖，并通過對(duì)程序的調(diào)試進(jìn)一步簡化了程序增強(qiáng)了程序的實(shí)用性。&

2、lt;/p><p>　　【關(guān)鍵詞】 三菱PL 異步電動(dòng)機(jī) 電磁包閘制動(dòng) 能耗制動(dòng)</p><p>　　一．畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</p><p>　　1.自動(dòng)生產(chǎn)線示意圖</p><p>　　電鍍生產(chǎn)線一側(cè)（原位）將待加工零件裝入吊籃，并發(fā)出信號(hào)，專用行車便提升前進(jìn)，到規(guī)定槽位自動(dòng)下降，并停留一段時(shí)間（各槽停留時(shí)間預(yù)先按工藝設(shè)定）后自動(dòng)提

3、升，行至下一個(gè)電鍍槽，完成電鍍工藝規(guī)定的每道工序后，自動(dòng)返回原位，卸下電鍍好的工件重新裝料，進(jìn)入下一個(gè)電鍍循環(huán)。</p><p>　　電鍍行車采用兩臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)分別控制行車的升降和進(jìn)退，采用機(jī)械減速裝置。電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)（J02-12-4, P=0.81Kw, I=2A, n=1410r/min,V=380v）</p><p>　　2.主要解決的問題和設(shè)計(jì)（研究）要求：</p>

4、<p>　　(1)單周期控制方式進(jìn)行；</p><p>　　(2)前后運(yùn)行和升降運(yùn)行應(yīng)能準(zhǔn)確停位，前、后升降運(yùn)行之間有互鎖作用。</p><p>　　(3)該裝置采用遠(yuǎn)距離操作臺(tái)控制行車運(yùn)動(dòng)，要求有暫停控制功能。</p><p>　　(4)行車運(yùn)行采用行程開關(guān)控制，并要求有過限位保護(hù)。主電路應(yīng)有短路和過載保護(hù)。</p><p>　

5、　(5)行車升降電動(dòng)機(jī)采用三相電磁包閘制動(dòng)，升降電動(dòng)機(jī)和三相電磁包閘并聯(lián)接線，不需單獨(dú)控制。進(jìn)退采用能耗制動(dòng)，進(jìn)退電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)間為1.5S。1#-5#槽位的停留時(shí)間依次為11S、12S、13S、14S、15S，原位裝卸時(shí)間為10S。</p><p>　　二、器件選擇及設(shè)計(jì)思路</p><p><b>　　（二） PLC簡介</b></p><p&g

6、t;　　1.PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　可編程控制器作為控制器的自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上就是一種用于工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，它既可進(jìn)行開關(guān)量的控制，又可實(shí)現(xiàn)模擬量的控制。PLC采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要由中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、電源等組成。如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.PLC的工作原理&

7、lt;/p><p>　　PLC雖具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式，而PLC則采用循環(huán)掃描工作方式。在PLC中用戶程序按先后順序存放。對(duì)每個(gè)程序，處理器從第一條指令開始執(zhí)行，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)成為一個(gè)掃描周期。掃描周期的長短去決定于以下幾個(gè)因素：一是處理器執(zhí)行指令的速度；二是執(zhí)行每條指令占用的時(shí)間；三是程序中指令條數(shù)的多少。一

8、個(gè)掃描周期大致可分為輸入/輸出刷新和執(zhí)行指令兩個(gè)階段。</p><p><b>　　3.PLC的特點(diǎn)</b></p><p>　　由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以它的輸出對(duì)輸入的響應(yīng)速度要受掃描周期的影響。PLC的這一特點(diǎn)，一方面使它的響應(yīng)速度變慢，但另一方面也使它的抗干擾能力增強(qiáng)，對(duì)一些短時(shí)的瞬間干擾可能會(huì)因響應(yīng)滯后而躲避開。這對(duì)一些慢速控制系統(tǒng)是有利的，但對(duì)

9、一些快速相應(yīng)系統(tǒng)則不利，在使用中應(yīng)特別注意這一點(diǎn)。</p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，對(duì)于生產(chǎn)速度的要求越來越快，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，是生產(chǎn)社會(huì)化的必然趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式加以更新，運(yùn)用高性價(jià)比的現(xiàn)代可編程控制器（PLC）控制技術(shù)，力求向人性化、智能化方向發(fā)展。PLC控制既克服了繼電器—接觸器控制電梯的工作可靠性差、故障率高、維修工作量大的缺點(diǎn)；又克服了單片機(jī)控制電梯的抗干擾能力差的缺點(diǎn)，所以

10、用PLC進(jìn)行生產(chǎn)的電氣控制受到越來越多廠家的青睞，發(fā)展前景廣闊。在現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)中，用PLC代替以往的繼電器，簡化了系統(tǒng)布線。生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠、檢修方便，大大提高了使用效率。</p><p><b>　　4.PLC的選型</b></p><p>　　PLC機(jī)型選擇的基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能要求及保證可靠，維護(hù)方便的前提下，力爭最佳的性能價(jià)格比，還要考慮控制

11、系統(tǒng)的工藝改進(jìn)后的系統(tǒng)升級(jí)的需要，更要兼顧控制系統(tǒng)的制作成本，選擇是主要考慮以下幾點(diǎn)：</p><p>　　(1)可編程控制器的結(jié)構(gòu)選擇</p><p>　　PLC的基本結(jié)構(gòu)分整體式和模塊式兩種，整體式PLC的每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小，一般用于小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便，在I/O點(diǎn)數(shù)輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例，I/O模塊的種類等方面選擇余地

12、大，且維護(hù)方便，一般用于復(fù)雜的控制系統(tǒng)。</p><p>　　(2)I/O點(diǎn)數(shù)的確定</p><p>　　一般來講，可編程控制器控制系統(tǒng)的規(guī)模的大小是用輸入，輸出的點(diǎn)數(shù)來衡量的。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)，并考慮今后調(diào)整和工藝改進(jìn)的需要，一般為實(shí)際點(diǎn)數(shù)再加上10%～20%的備用量，根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工藝要求總共有13個(gè)輸入，6個(gè)輸出，所以總點(diǎn)數(shù)為（13＋6）×（10%～20

13、%）＋19=20.9～22.8</p><p>　　綜上所述選擇并根據(jù)課題要求所以所選PLC為三菱FXGP_WIN-C型號(hào)。</p><p><b>　　2.熔斷器選擇</b></p><p>　　對(duì)于頻繁起動(dòng)的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)為了起到短路保護(hù)作用，又保證電動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)，在頻繁起動(dòng)時(shí)，熔體不應(yīng)熔斷。即Irn≥（3—3.5）In所以選型號(hào)為RL6—2

14、5，熔體為6A。</p><p><b>　　3.開關(guān)選擇</b></p><p>　　根據(jù)控制要求當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕（有信號(hào)）時(shí)程序動(dòng)作，當(dāng)需要暫停時(shí)吊籃暫停，放開按鈕吊籃繼續(xù)動(dòng)作所以啟動(dòng)選擇點(diǎn)動(dòng)開關(guān)，暫停選撥動(dòng)開關(guān)。在運(yùn)動(dòng)過程中需要限位和狀態(tài)轉(zhuǎn)換，所以在前進(jìn)和后退過程中需要限位開關(guān)和行程開關(guān)。</p><p><b>　　4.接觸器&

15、lt;/b></p><p>　　根據(jù)要求選額定工作電壓、電流為380V、5A，額定線圈電壓為220V，頻率為600次/h，類別為AC-3，型號(hào)為CJ20-10的三極交流接觸器。</p><p>　　三、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.流程圖</b></p><p>　　2.主電路圖及原理分析

16、</p><p>　　電氣原理分析：按下啟動(dòng)按鈕SB1，KM1、KM3得電，到達(dá)SQ8時(shí)KM1斷電，KM5閉合制動(dòng)2秒后斷開，在到SQ1時(shí)KM3斷開KM6閉合制動(dòng)1.5秒之后KM6斷開，同時(shí)閉合KM2。到達(dá)SQ9時(shí)斷開KM2閉合KM5同時(shí)計(jì)時(shí)11秒之后重復(fù)上述動(dòng)作。當(dāng)?shù)竭_(dá)SQ5計(jì)時(shí)15秒之后閉合KM4、KM2，再次到達(dá)SQ8時(shí)斷開KM2閉合KM52秒之后斷開。當(dāng)?shù)竭_(dá)SQ0時(shí)斷開KM4閉合KM6制動(dòng)1.5秒同時(shí)閉

17、合KM1回到原位。在整個(gè)過程中不能短路，所以KM1、KM2不能同時(shí)閉合，KM3、KM4不能同時(shí)閉合，KM6不能與KM3、KM4同時(shí)閉合，應(yīng)此他們之間要互鎖。如下圖。</p><p><b>　　3、I/O分配表</b></p><p><b>　　4、外部接線圖</b></p><p><b>　　5、梯形圖&l

18、t;/b></p><p><b>　　6、程序說明</b></p><p>　　當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕X0后，M3保持接通啟動(dòng)Y0和Y2吊籃，上升同時(shí)左行，當(dāng)上行到SQ8時(shí)X12得電Y0斷開，同時(shí)在X12得電的上升沿接通Y4，T5同時(shí)Y4自鎖，啟動(dòng)電磁抱閘制動(dòng)Y4,1秒后停止上行。當(dāng)左行到SQ1時(shí)X3得電，Y2斷電同時(shí)Y1和M0得電，M0斷開Y0一直被斷開，Y1開始下

19、行，在X3的點(diǎn)的上升沿接通Y5并自鎖，啟動(dòng)能耗制動(dòng)Y5,1.5秒后停止左行，當(dāng)下行到SQ9時(shí)X13得電，斷開Y1,在X13上升沿時(shí)接通Y4制動(dòng)1秒，吊籃停止下行。因?yàn)榇藭r(shí)X3,X13都得電所以T0接通。11秒后同時(shí)接通Y0和Y2,Y、Y2動(dòng)作SQ1復(fù)位，Y0、Y2就一直接通。當(dāng)再次到達(dá)SQ8時(shí)Y0斷電停止上升同時(shí)在上升沿啟動(dòng)Y4制動(dòng)1.5秒后復(fù)位，當(dāng)?shù)趸@到達(dá)SQ2時(shí)，SQ2得電，X4動(dòng)作M0得電，Y2因此斷電，同時(shí)在上升沿時(shí)啟動(dòng)Y5制動(dòng)

20、1秒后復(fù)位，同時(shí)Y1得電，吊籃下降，到達(dá)SQ9停止并啟動(dòng)T1計(jì)時(shí)12秒，如此循環(huán)下一個(gè)13秒再下一個(gè)14秒，當(dāng)?shù)趸@到5#槽停15秒之后，T4動(dòng)作，先接通Y3，Y3自鎖Y2被Y3互鎖，吊籃向右上方運(yùn)行，當(dāng)上行到SQ8時(shí)Y4制動(dòng)停止上升，SQ8得電此時(shí)M4接通M3斷電直到到達(dá)SQ0</p><p>　　過限位保護(hù)：在到達(dá)SQ5時(shí)如果吊籃繼續(xù)左行，當(dāng)?shù)竭_(dá)SQ6時(shí)即X10立即動(dòng)作幾桶Y3吊籃停止左行向右行駛返回原位。在吊

21、籃又行到達(dá)SQ7時(shí)，即X11立即動(dòng)作接通M2，M2接通Y2左行到原位。</p><p>　　暫停：在前進(jìn)過程中需要暫停時(shí)按下X1按鈕，X1的常閉斷開，則Y0,Y1,Y2,Y3斷電吊籃停止，當(dāng)X1復(fù)位時(shí)X1斷電，其常閉閉合，吊籃繼續(xù)動(dòng)作。</p><p><b>　　7、指令表</b></p><p><b>　　108 END<

22、;/b></p><p><b>　　四、PLC調(diào)試</b></p><p>　　先通過計(jì)算機(jī)打開三菱FXGP_WIN-C的編程軟件，將已編好的程序編入編程軟件，檢查無誤點(diǎn)擊轉(zhuǎn)換按鈕對(duì)程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再將PLC與進(jìn)算計(jì)聯(lián)機(jī)，把PLC打在STOP狀態(tài)，點(diǎn)擊軟件里的PLC按鈕點(diǎn)擊PLC存儲(chǔ)器清除，再點(diǎn)擊傳送、寫出，將程序?qū)懭隤LC，然后是接線，將各個(gè)開關(guān)按鈕和器件與P

23、LC的I/O口相連，最后監(jiān)控調(diào)試程序。通過對(duì)程序的編譯調(diào)試，可以找出編程的一些語法上的錯(cuò)誤，檢查是否有雙線圈輸出，同時(shí)可以對(duì)程序改進(jìn)以優(yōu)化程序。</p><p><b>　　五、本設(shè)計(jì)特點(diǎn)</b></p><p>　　PLC控制電梯既克服了繼電器——接觸器控制電梯的工作可靠性差、故障率高、維修量大的缺點(diǎn)，又克服了單片機(jī)控制電梯的抗干擾能力差的缺點(diǎn)，所以用PLC進(jìn)行電梯

24、的電氣控制受到越來越多廠家的青睞，發(fā)展前景廣闊。本設(shè)計(jì)就利用PLC的高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力、編程簡單直觀和維修方便等特點(diǎn)，來對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行編程控制。系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)，通過PLC輸入端口將信號(hào)送入PLC，按PLC存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的程序進(jìn)行運(yùn)算處理，然后經(jīng)輸出接口分別向指層器、召喚指示燈、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等發(fā)出顯示信號(hào)及控制信號(hào)。但由于是對(duì)電梯模型進(jìn)行控制，故在一些功能實(shí)現(xiàn)和控制方法上有許多的限制。</p><p>　　

25、六、本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能</p><p>　　本文通過對(duì)三菱系列的三菱FXGP_WIN-C系列的PLC的介紹，實(shí)現(xiàn)了PLC對(duì)電鍍生產(chǎn)中電機(jī)的正反轉(zhuǎn)與制動(dòng)的控制，并實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的暫?？刂坪瓦^限位的保護(hù)。通過對(duì)控制要求的分析和查閱資料本文已經(jīng)給出了具體的設(shè)計(jì)方法和步驟，設(shè)計(jì)出了完整的梯形圖，并通過對(duì)程序的調(diào)試進(jìn)一步簡化了程序增強(qiáng)了程序的實(shí)用性。</p><p><b>　　結(jié) 論<

26、;/b></p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我學(xué)到了許多，了解了PLC對(duì)電鍍生產(chǎn)中電機(jī)的正反轉(zhuǎn)與制動(dòng)的控制，并實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的暫?？刂坪瓦^限位的保護(hù)，通過對(duì)控制要求的分析和查閱資料本文找尋具體的設(shè)計(jì)方法和步驟，既鞏固了基礎(chǔ)知識(shí)又提高了自學(xué)能力，自己獨(dú)立的思考與同學(xué)之間的互相探討以及同事的幫助，使我受益匪淺。同時(shí)在老師的諄諄教導(dǎo)下，我也有有了巨大的收獲，在遇到不懂的問題是，通過向老師請(qǐng)教使我不至于偏離主題，同時(shí)