电镀车间专用行车电气控制新版专业系统设计.doc

摘 要本课题重要研究是可编程控制器（PLC）在工业生产领域应用。针对小型电镀车间行车电气控制系统故障频繁弊端，采用国内外处在领先地位PLC控制系统加以改进，是采用PLC控制系统对老机改造一种成功案例。它使得生产线在实现完全自动化同步，可以灵活地进行手动操作，并能通过报警装置，对生产线浮现故障进行智能报警。这套系统技术先进、操作简朴安全、经济效益高。该系统使得生产效率、产品合格率与老式设备相比大为提高。核心词：可编程控制器，电镀专用行车，自动控制 AbstractThe main research of this subject is the application of the programmable logic controller (PLC) in field of industrial production. Aiming at the drawbacks of frequent troubles of the small-scaly electroplating work-station vehicle electric control system，it is a successful case to improve the old machine with PLC control system in leading position both at home and abroad. It enable the production line can do the job on manual operation freely while realizing complete automation，and it can realize intelligent warning by the warning device as to troubles on the production line. This system has the advantage of advanced techniques，simple and security operating and the high economic benefits. It makes production efficiency and the ratio of the eligible product enhanced much more than the old ones.Key words：Programmable logic controller，the special vehicle for the electroplating，automatic control.目 录1 绪论 41.1 课题背景 41.2 龙门刨床自运控制技术发展历史及现状 51.3 本科题研究内容及研制目的 61.4 本课题研究意义 62 PLC控制系统硬件设计 72.1 输入/输出及逻辑元件定义 72.2 PLC控制硬件连接 82.3 工作台控制电路设计 92.4 横梁控制电路设计 132.5 刀架控制电路设计 152.6 变频器回路设计 - 3 -2.6.1 主回路输入输出端子及描述 - 3 -2.6.2 主回路配线图及功能 - 5 -3 PLC系统软件设计 - 6 -3.1 逻辑梯形图设计办法 - 6 -3.2 工作台无冲击换向设计 - 12 -3.3 工作台切削过载自动返回设计 - 14 -3.4 多部件联动安全性与可靠性设计 - 15 -4 参照文献 - 19 -5 小结 - 20 -6 道谢 - 20 -7 附录 - 20 -绪 论随着金属加工业发展，电镀行业在国内迅速地发展了起来，当前全国拥有五千多家厂点、二十多万职工，其规模、产量及其产值都进入世界电镀大国行列。电镀科研成果不断涌现，工程技术不断更新。为国内重工业发展带来了长途进步，为社会主义祖国创造了大量财富。然而，在电镀车间生产中依然存在着很大工艺问题。老式小型电镀车间生产线较长，设备分散，先后联锁，逻辑关系复杂。采用老式继电器控制，电气控制设备大量使用机电式有触点电器。触点转换频繁，触点竞争机会和故障也许性大，可靠性低，维护量大。电镀生产现场环境比较恶劣，是一种高温、多尘埃、易着火一级防火单位，触点因接触不良而产生火花和高温都是产生火灾苗子安全隐患。因此对新设备引入需求是改良电镀车间生产状况必要之举。近年来，随着大规模集成电路发展，以微解决机为核心构成可编程控制器(PLC)得到了迅速发展，在电动机运营控制、电磁阀开闭、产品计数、温度压力等设定和控制等方面，可编程控制器正发挥着越来越大作用。由于可编程控制器运营可靠、易学易用、抗干扰性强，特别在工业控制中运用变得更加广泛。可编程控制器（PLC）是一种数字型电子系统，即为计算机产品，它为在工业环境下应用而设计，即为工业计算机。这种工业计算机与老式用于工业控制继电器相比具备独一无二特性1。（1）高可靠性：PLC在软硬、件设计上采用了一系列抗干扰办法，使当前其她任何一种工业控制设备都无法达到这样可靠性。（2）编程以便，易于学用：它采用与实际继电器控制电路非常接近梯形图方式编程，广大电气技术人员非常熟悉，易于掌握，易于推广。（3）通用性强：PLC用程序代替了接线，变化接线只要变化程序，因而柔性大。（4）体积小、重量轻，是“机电一体化”特有产品。本课题以电镀车间专用行车自动电气控制系统为背景，重要通过采用PLC控制设备技术方案完毕对电镀车间自动生产线控制。电镀车间电镀生产属于中规模工业生产，其特点是生产线跨度较小，电镀液带有腐蚀性，且高温。因而规定行车定位精准，控制装置可以智能报警。因此整个系统提成控制系统与动力系统两某些，控制系统（手动/自动控制）重要由PLC完毕；动力系统由电动机拖动电镀工作元件完毕，控制系统对动力系统进行完全控制。 此套电气控制系统以价格相对低廉PLC为核心，与其她动力辅助设备一起构成电镀车专用行车控制系统，预期这套系统可以达到目的是：定位精准；具备程序预选功能；具备“手动/自动”两种控制方式；采用远距离操控，控制面板批示明了；电气设备具备电气保护办法，具备极限位置保护；可以对生产状况进行监控，智能报警。1 电镀生产线现状及发展状态.1.1 国内外电镀生产线发展状况电镀生产线从手工操作，逐渐向机械和自动化方向发展。国内在这方面发展是比较快。在60年代，国内大多数电镀生产，仍以手工操作为主。而当前不少公司甚至是乡镇公司，已有了比较好电镀自动线。在借助国外先进技术基本上，当前已经开发了各种类型微型电脑控制电镀自动线，上海近500家电镀厂、点，已有370多条电镀自动线，并有25条从外国引进自动线，可见国内电镀生产，正在向自动化方向发展。其中比较好自动线行车起步、制动、运营平稳，电机采用无极变速或配备变频调速后，定位精确，用聚氨酯作行车运营轮，运营时惯性小，噪声低，制动性好。车辆运营，溶液温度、PH及添加剂自动补充，已有用微电脑自动控制，但国内电镀生产设备与国外先进国家相比，尚有比较大差距，相对而言，手工操作还是比较多，有些厂机械设备还比较陈旧，自动化限度不高。美国，日本等国电镀自动线比国内先进，如日本大友电舍株式会社电镀车间，各种镀液中重要成分都是由电脑自动检测和自动控制及补充，操作各种参数温度、PH值、电流等都由电脑自动测定和自动调节，行车运营完全无人操作。能到达车间无尘，底面无水，所有槽口上面均无液滴。操作人员以及外来人员进入车间，不容许穿自己鞋子，必要换上干净拖鞋，再通过净化设备，用高压净化空气，吹掉身上灰尘后才干进入车间。生产时持续不断用净化空气将车间内空气压向室外，这样电镀车间和电镀自动线，在国际上也是比较先进。国内电镀生产也要向这样先进方向发展，但现阶段咱们不能提出这样规定，由于国内现阶段基本条件和配套设备等许多方面还不适应这样先进规定。 其实，有些国家电镀生产线也没有这样先进，如澳大利亚墨尔本一种比较大电镀厂电镀生产线，行车是由人工操作，控制行车操作人员跟着行车走，设备比国内有些公司还差。1.2国内电镀行业存在问题电镀自动线是大规模生产和增长品种必然产物,它对改进国内电镀工业落背面貌起着举足轻重作用。然而在现阶段国内电镀生产线上，在电镀车间生产中依然存在着很大工艺问题。老式小型电镀车间生产线较长，设备分散，先后联锁，逻辑关系复杂。采用老式继电器控制，电气控制设备大量使用机电式有触点电器。触点转换频繁，触点竞争机会和故障也许性大，可靠性低，维护量大。电镀生产现场环境比较恶.劣，是一种高温、多尘埃、易着火一级防火单位，触点因接触不良而产生火花和高温度都是产生火灾苗子安全隐患。因此对新设备引入需求是改良电镀车间生产状况必要之举。现阶段国内电镀生产线，重要应当考虑行车运营平稳，定位精确，设备耐用，生产效率高，保证电镀质量高，质量好。当前有些公司在设计电镀自动线时，规定一条自动线有各种功能，例如既能镀铁零件，还能镀锌压铸件；既能镀装饰铬镀层，又能仿镀金和仿铜镀层。其实，有些槽子排在内线基本上不用，行车在这些不用槽子上面走来走去，既减少生产效率，又影响产品质量。有些电镀线中安排了许多清洗槽和辅助槽；有些辅助槽过宽，使一条电镀线排得很长，同样会减少生产效率和产品质量。总之，国内电镀生产线要向国际上最先进方向发展，但现阶段应在讲究实用、实效基本上求先进，循序渐进，逐渐提高国内电镀生产先进水平。1.3国内电镀生产线发展状态近年来，随着大规模集成电路发展，以微解决机为核心构成可编程控制器(PLC)得到了迅速发展，在电动机运营控制、电磁阀开闭、产品计数、温度压力等设定和控制等方面，可编程控制器正发挥着越来越大作用。由于可编程控制器运营可靠、易学易用、抗干扰性强，特别再在工业控制中运用变得更加广泛。PLC是基于计算机技术和自动控制理论发展而来，它既不同于普通计算机，又不同于普通计算机控制系统，作为一种特殊形式计算机控制装置，它在系统构造，硬件构成，软件构造以及I/O通道，顾客界面诸多方面均有其特殊性。因而在工业生产成本战与效益战中，占领了绝对优势。PLC推广应用，使得长期以来令人头痛程控问题得到迎刃而解。它不但稳定可靠，不易产生误动作，并且可以便实现一机多程序控制，在“显示、打印”、“大电流冲击”、“温控”、“PH值监测”等各个领域一显示了它威力。在速度控制方面，由于采用了变频器，一台变频器可同步控制数台电机，不但可以无极调节运营速度，使其达到最佳状态，且可以便满足每个动作开始及终点有一定距离缓速，呈缓变形式，达到工件运营平稳，准拟定位。其她如单钓行车取代老式双钓行车，减少行车总重量，减少成本，使行车运营稳定；行车轮用尼龙轮缘外套聚氨酯橡胶构造，增长了行车轮摩擦力，减少噪音，提高行车到位精确率等。这些新技术、新设备应用大大提高了电镀行业机械化、自动化限度，为适应多品种、大批量生产，保证产品质量，挖掘公司潜力，满足日益增长国名经济发展需要提供了可靠保证。2 电镀生产线专用行车技术规定2.1电镀生产线工艺规定本课题研究电镀生产线属于小型生产公司电镀生产线。电镀小型专业行车，其运动形式重要有三种：即大车拖动行车先后运动和提高机构重物升降运动以及小车在镀槽方向上左右运动。电镀专用行车设备是采用远距离控制，起吊重量是500kg如下（含电镀装具和电镀件），生产效率高，劳动强度低专用自动化起吊设备。电镀专用行车构造与工艺流程图1所示： 图1 电镀专用行车示意图电镀专用行车在生产线上工作顺序是：操作人员在操作区域将待加工零件装入吊篮，并发出开车指令，专用行车小车便自动提高吊篮至吊梁顶部，大车同步自动前行。前行至电镀生产现场时大车停止运营，小车牵引吊篮以及生产工件自动逐段前行，按工艺设定规定在各镀槽前停车，吊篮自动下降至电镀槽内，停留一定期间（在各槽停留时间预先按工艺规定设定）后自动提高吊篮，如此完毕电镀工艺规定每一道工序，直至生产线终端，大车自动后行返回操作区域，小车自动右行自动返回原位，卸下吊篮内解决好零件，重新装料待出发指令后进入下一次加工循环。在电镀生产工艺中，不同零件对镀层规定不同，并且还要满足批量生产需求。因而，电气控制系统针对不同工艺流程（如镀锌、镀铬、镀镍等），硬件应具备预选功能，控制程序应具备参数可修正功能。电镀专用行车与通用小型行车构造类似，跨度较小，但规定定位精确，以便吊篮能精确进入电镀槽内，因此设计中在工序各个动作中转化时运用传感器传感信号作为动作转化开关。工作时大车移动（前/后）与吊篮上/下运动、小车移动（左/右）,除了应当具备自动控制功能以外，还要可以执行人工手动控制。由于电镀生产线属于中型工业生产系统，生产设备造价较高，生产时候设备功率较大，耗电量较大，故而其安全性必要得到考虑，以保证操作人员以及生产设备安全，减少危险系数，因此无论是自动运营时还是手动运营时，系统都必要有相应保护办法，各个动作之间要有联锁、自锁。故障浮现时要可以及时报警，生产线无条件停止运营，故障消除后，才可以继续恢复运营。行车电气系统框图如图2所示： 图2 电镀专用行车电气系统控制框图2.2 系统动力设备规定电镀车间专用行车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，定位精确目。电镀生产线上镀槽数量，普通按实际工作环境进行考虑，对于普通工业电镀产品而言，5层电镀已经达到了国内同行业生产中较高规定，因此本课题考虑5个镀槽，吊篮时间按生产工艺设定。2.3系统设计规定（1）控制装置设计选用PLC作为系统控制核心，本次设计采用三菱F160MR型机，依照工艺规定合理分派PLC机型和I/O接口。（2）本设计控制装置具备程序预选功能（按工艺拟定需要槽位），程序设定后，除上、下装卸零件外，整个电镀工艺可以自动运营。（3）本设计可以采用自动/手动两种自动方案，按工艺规定编辑程序可以实时调节参数。系统具备故障报警装置，装置涉及故障警示以及显示装置。（4）先后运动、升降运动定位精确，拖动设备驱动电机位正、反转双向运营，因而要在PLC控制回路中加装互锁控制装置。（5）采用远距离控制，整机电源及各重要设备动作要有相应批示。（6）为了设计安全运营，在设计中需考虑必要保护办法，涉及电机过热保护，控制系统短路保护等。PLC接地，按照产品手册规定设计，在图中标明。