电镀车间专用行车电气控制系统设计

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1、电镀车间专用行车电气控制系统设计（共8页）-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页- 本课题主要研究的是可编程控制器（PLC ）在工业生产领域的应用。针对小型电镀车间行车 电气控制系统故障频繁的弊端，采用国内外处于领先地位的PLC控制系统加以改进，是采用 PLC控制系统对老机改造的一个成功案例。它使得生产线在实现完全自动化的同时，可以灵 活地进行手动操作，并能通过报警装置，对生产线出现的故障进行智能报警。这套系统技术 先进、操作简单安全、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。关键词：可编程控制器，电镀专用行车，自动控制AbstractThe main resea

2、rch 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 PL

3、C 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

4、 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

5、录 1绪论4课题背景4龙门刨床自运控制技术的发展历史及现状5本科题的研究内容及研 制目标6本课题的研究意义62 PLC控制系统硬件设计7输入/输出及逻辑元件定义7 PLC控制硬件连接8工作台控制电路设计9横梁控制电路设计13刀架控制电路设计15 变频器回路设计-3 -主回路输入输出端子及描述-3 -主回路配线图及功能-5 -3 PLC系统软件设计-6 -逻辑梯形图设计方法-6 -工作台无冲击换向的设计-12 -工 作台切削过载自动返回的设计-14 -多部件联动安全性与可靠性的设计-15 -4参考文 献-19 -5小结-20 -6致谢-20 -7附录-20 - 绪论 随着金属加工业的发展，电镀行

6、业在我国迅速地发展了起来，目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。电镀的科研成果不断涌 现，工程技术不断更新。为我国的重工业的发展带来了长途的进步，为社会主义祖国创造了 大量财富。然而，在电镀车间的生产中依然存在着很大的工艺问题。传统的小型电镀车间生产线较长， 设备分散，前后联锁，逻辑关系复杂。采用传统的继电器控制，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可能性大，可靠性低，维护量大。电镀 生产现场环境比较恶劣，是一个高温、多尘埃、易着火的一级防火单位，触点因接触不良而 产生的火花和高温都是产生火灾苗子的安全隐患。所

7、以对新设备的引入的需求是改良电镀车 间的生产状况的必要之举。近年来，随着大规模集成电路的发展，以微处理机为核心组成的可编程控制器（PLC）得到了 迅速的发展，在电动机的运行控制、电磁阀的开闭、产品的计数、温度压力等的设定和控制 等方面，可编程控制器正发挥着越来越大的作用。由于可编程控制器运行可靠、易学易用、 抗干扰性强，尤其在工业控制中的运用变得更加广泛。可编程控制器（PLC）是一种数字型的电子系统，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。这种工业计算机与传统用于工业控制的继电器相比具有独一无二 的特性1 （1）高可靠性：PLC在软硬、件的设计上采用了一系列的抗干扰措施，

8、使目前其 他任何一种工业控制设备都无法达到这样的可靠性。（2）编程方便，易于学用：它采用与 实际继电器控制电路非常接近的梯形图方式编程，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，改变接线只要改变程序，因而柔性 大。（4）体积小、重量轻，是“机电一体化”特有的产品。本课题以电镀车间专用行车自动电气控制系统为背景，主要通过采用PLC控制设备的技术方 案完成对电镀车间自动生产线的控制。电镀车间的电镀生产属于中规模的工业生产，其特点 是生产线的跨度较小，电镀液带有腐蚀性，且高温。因而要求行车的定位精确，控制装置可 以智能报警。所以整个系统分成控制系统与动力

9、系统两部分，控制系统（手动/自动控制） 主要由PLC完成；动力系统由电动机拖动电镀工作元件完成，控制系统对动力系统进行完全 的控制。此套电气控制系统以价格相对低廉的PLC为核心，与其他动力辅助设备一起构成电镀车 专用行车的控制系统，预期这套系统能够达到的目标是：定位精确；具有程序预选功能；具 有“手动/自动”两种控制方式；采用远距离操控，控制面板指示明了；电气设备具有电气 保护措施，具有极限位置保护；能够对生产情况进行监控，智能报警。1电镀生产线的现状及发展状态.国内外电镀生产线的发展情况电镀生产线从手工操作，逐步向机械和自动化方向发展。我国在这方面的发展是比较快的。 在60年代，我国大多数的

10、电镀生产，仍以手工操作为主。而现在的不少企业甚至是乡镇企 业，已有了比较好的电镀自动线。在借助国外先进技术的基础上，现在已经开发了各种类型 的微型电脑控制电镀自动线，上海近500家电镀厂、点，已经有370多条电镀自动线，并有25 条从外国引进的自动线，可见我国的电镀生产，正在向自动化方向发展。其中比较好的自动 线的行车起步、制动、运行平稳，电机采用无极变速或配备变频调速后，定位准确，用聚氨 酯作行车运行轮，运行时惯性小，噪声低，制动性好。车辆的运行，溶液的温度、PH及添 加剂的自动补充，已有用微电脑自动控制，但我国的电镀生产设备与国外的先进国家相比， 还有比较大的差距，相对而言，手工操作还是比

11、较多的，有些厂的机械设备还比较陈旧，自 动化程度不高。美国，日本等国的电镀自动线比我国先进，如日本大友电舍株式会社的电镀 车间，各种镀液中的主要成分都是由电脑自动检测和自动控制及补充，操作的各种参数温 度、PH值、电流等都由电脑自动测定和自动调节，行车的运行完全无人操作。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，不允许穿自己 的鞋子，必须换上干净的拖鞋，再经过净化设备，用高压净化的空气，吹掉身上的灰尘后才 能进入车间。生产时连续不断的用净化空气将车间内的空气压向室外，这样的电镀车间和电 镀自动线，在国际上也是比较先进的。我国的电镀生产也要向这样的先进方向发

12、展，但现阶 段我们不能提出这样的要求，因为我国现阶段的基础条件和配套设备等许多方面还不适应这 样先进的要求。其实，有些国家的电镀生产线也没有这样的先进，如澳大利亚墨尔本一个比较大的电镀厂 的电镀生产线，行车是由人工操作的，控制行车的操作人员跟着行车走，设备比我国有些企 业还差。国内电镀行业存在的问题电镀自动线是大规模生产和增加品种的必然产物，它对改进我国电镀工业的落后的面貌起着 举足轻重的作用。然而在现阶段我国的电镀生产线上，在电镀车间的生产中依然存在着很大的工艺问题。传统 的小型电镀车间生产线较长，设备分散，前后联锁，逻辑关系复杂。采用传统的继电器控 制，电气控制设备大量使用机电式有触点电器

13、。触点转换频繁，触点竞争机会和故障可能性 大，可靠性低，维护量大。电镀生产现场环境比较恶.劣，是一个高温、多尘埃、易着火的 一级防火单位，触点因接触不良而产生的火花和高温度都是产生火灾苗子的安全隐患。所以 对新设备的引入的需求是改良电镀车间的生产状况的必要之举。现阶段我国的电镀生产线，主要应该考虑行车运行平稳，定位准确，设备耐用，生产效率 高，确保电镀质量高，质量好。现在有些企业在设计电镀自动线时，要求一条自动线有多种 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，行车在这些不用的槽子上面走来走去，既降低生产效 率，又影响产

14、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，同样会降低生产效率和产品质量。总之，我国的电镀生产线要向国际上最 先进的方向发展，但现阶段应在讲究实用、实效的基础上求先进，循序渐进，逐步提高我国 电镀生产的先进水平。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，以微处理机为核心组成的可编程控制器(PLC)得到了 迅速的发展，在电动机的运行控制、电磁阀的开闭、产品的计数、温度压力等的设定和控制 等方面，可编程控制器正发挥着越来越大的作用。由于可编程控制器运行可靠、易学易用、 抗干扰性强，尤其再在工业控制中的运用变得更加广泛。PLC是基于计算机技术

15、和自动控制理论发展而来的，它既不同于普通的计算机，又不同于一 般的计算机控制系统，作为一种特殊形式的计算机控制装置，它在系统结构，硬件组成，软 件结构以及I/O通道，用户界面诸多方面都有其特殊性。因此在工业生产的成本战与效益战 中，占领了绝对优势。PLC的推广应用，使得长期以来令人头痛的程控问题得到迎刃而解。它不仅稳定可靠，不易 产生误动作，而且可方便的实现一机多程序控制，在“显示、打印”、“大电流冲击”、 “温控”、叩H值监测”等各个领域一显示了它的威力。在速度控制方面，由于采用了变频器，一台变频器可同时控制数台电机，不仅可以无极调节 运行速度，使其达到最佳状态，且可方便的满足每个动作的开始

16、及终点有一定距离的缓速， 呈缓变形式，达到工件运行平稳，准确定位。其他如单钓行车取代传统的双钓行车，降低行车总重量，降低成本，使行车运行稳定；行车 轮用尼龙轮缘外套聚氨酯橡胶的结构，增加了行车轮的摩擦力，减少噪音，提高行车的到位 准确率等。这些新技术、新设备的应用大大提高了电镀行业的机械化、自动化程度，为适应 多品种、大批量生产，保证产品质量，挖掘企业潜力，满足日益增长的国名经济发展的需要 提供了可靠的保证。2电镀生产线专用行车的技术要求电镀生产线的工艺要求本课题研究的电镀生产线属于小型生产企业的电镀生产线。电镀小型专业行车，其运动形式 主要有三种：即大车拖动的行车前后运动和提升机构的重物的升

17、降运动以及小车在镀槽方向 上的左右运动。电镀专用行车设备是采用远距离控制，起吊重量是500kg以下(含电镀装具和电镀件)，生 产效率高，劳动强度低的专用自动化起吊设备。电镀专用行车的结构与工艺流程图1所示：n n n n n漓理蹦瞰娘图i电镀专用行车示意图电镀专用行车在生产线上的工作顺序是：操作人员在操作区域将待加工的零件装入吊篮，并 发出开车指令，专用行车的小车便自动提升吊篮至吊梁顶部，大车同时自动前行。前行至电 镀生产现场时大车停止运行，小车牵引吊篮以及生产工件自动逐段前行，按工艺设定的要求 在各镀槽前停车，吊篮自动下降至电镀槽内，停留一定的时间（在各槽停留的时间预先按工 艺要求设定）后自

18、动提升吊篮，如此完成电镀工艺规定的每一道工序，直至生产线的终端， 大车自动后行返回操作区域，小车自动右行自动返回原位，卸下吊篮内处理好的零件，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，不同的零件对镀层的要求不同，而且还要满足批量生产的需求。因此， 电气控制系统针对不同的工艺流程（如镀锌、镀铬、镀镍等），硬件应具有预选功能，控制 程序应具有参数可修正功能。电镀专用行车与通用的小型行车结构类似，跨度较小，但要求定位准确，以便吊篮能准确进 入电镀槽内，所以设计中在工序的各个动作中的转化时利用传感器的传感信号作为动作转化 的开关。工作时大车的移动（前/后）与吊篮的上/下运动、小车移动

19、（左/右），除了应该具 有自动控制功能以外，还要能够执行人工手动控制。由于电镀生产线属于中型的工业生产系统，生产的设备的造价较高，生产的时候设备的功率 较大，耗电量较大，故而其安全性必须得到考虑，以保证操作人员以及生产设备的安全，降 低危险系数，所以无论是自动运行时还是手动运行时，系统都必须有相应的保护措施，各个 动作之间要有联锁、自锁。故障出现时要能够及时的报警，生产线无条件的停止运行，故障 消除后，才可以继续恢复运行。行车电气系统的框图如图2所示：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

20、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。系统设计要求(1) 控制装置设计选用PLC作为系统的控制核心，本次设计采用三菱F1-60MR型机，根据 工艺的要求合理的分配PLC的机型和I/O接口。(2) 本设计的控制装置具有程序预选的功能(按工艺确定需要的槽位)，程序设定后，除 上、下装卸零件外，整个电镀工艺可以自动运行。(3) 本设计可以采用自动/手动两种自动方案，按工艺要求编辑程序可以实时调整参数。系 统具有故障报警装置，装置包括故障的警示以及显示装置。(4) 前后运动、升降运动的定位准确，拖动设备的驱动电机位正、反转双向运行，因此要 在PLC控制回路中加装互锁控制装置。(5) 采用远距离控制，整机电源及各主要设备动作要有相应的指示。(6) 为了设计的安全运行，在设计中需考虑必要的保护措施，包括电机的过热保护，控制 系统的短路保护等。PLC的接地，按照产品手册的要求设计，在图中标明。