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电气控制技术课程设计说明书(丁).doc

电气控制技术课程设计说明书(丁)

青青
2011-11-12 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电气控制技术课程设计说明书(丁)doc》,可适用于高等教育领域

电气控制技术课程设计说明书电镀车间专用行车PLC控制系统设计系、部:电气与信息工程系学生姓名:邓丁指导教师:罗雪莲职称教授专业:自动化班级:自本班完成时间:摘要通过对可编程逻辑器(PLC)进行软件编程通过子程序的调用的方法对电镀行车关于不同的槽位进行选择性行车。从而实现电镀程序的预选功能。通过设计电机控制主电路PLC外部接线等一些必要的硬件电路的设计实现电镀车间专用行车的专用硬件电路。通过软件和硬件电路的结合设计实现了电镀车间专用行车系统的设计。关键词可编程控制器电镀行车硬件设计软件设计ABSTRACTThroughtotheprogrammablelogiccontroller(PLC)softwareprogramming,throughthesubroutinecallsthemethodofdrivingaboutdifferentplatingslotsforselectivedrivingSoastorealizetheelectroplatingprocessprimaryfunctionThroughthedesignofmaincircuitmotorcontrol,PLCexternalconnectionandothers,somenecessaryhardwarecircuitdesign,realizationofelectroplatingworkshopspecialdrivingspecialhardwarecircuitThroughthecombinationofsoftwareandhardwarecircuit,electroplatingworkshopdesignedspecialdrivingsystemdesignKeywordsProgrammablecontrollerElectroplatingdrivingThehardwaredesignSoftwaredesign目录绪论PLC概述电镀生产线的系统简介可编程序控制器的基本结构及工作原理PLC的技术参数电镀车间行车PLC控制的电气要求拖动系统设计要求设计任务电镀行车PLC控制的优势总体方案设计行车动作设计总体方案选择拖动方案选择槽位选择设计的方案选择信号检测装置选择指示显示方案选择工作方式方案选择保护方案选择程序设计主电路设计控制电机主电路PLC控制系统设计PLC的选型PLC主机资源分配PLC外部接线图控制梯形图语句表测试调试参考文献致谢绪论PLC概述PLC是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置专为在工业入、输出接口控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点充分利用了微处理器的优点又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式使用户程序编制形象、直观、方便易学调试与查错也都很方便。PLC的特点:可靠性高抗干扰能力强套齐全功能完善适用性强易学易用深受工程技术人员欢迎系统的设计、建造工作量小维护方便容易改造体积小重量轻能耗低PLC的应用领域:目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业使用情况大致可归纳为如下几类。PLC的国内外状况:我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前我国自己已可以生产中小型可编程控制器可以预期随着我国现代化进程的深入PLC在我国将有更广阔的应用天地。电镀生产线的系统简介现有的电镀生产工艺生产工艺数据输入十分繁琐现场操作人员众多、劳动强度大极易造成生产工艺参数、生产数量、挂具匹配错误。为了达到提高电镀生产线的自动化生产水平实现对电镀生产的实时监控提高生产效率、生产的安全性提高产品的性能在电镀生产线中引入RFID技术即无线射频技术对整个电镀生产流程进行监控目前对于制造业企业特别是对零配件生产能够大大解决生产问题市场需求量大可编程序控制器的基本结构及工作原理PLC种类繁多但其组成结构和工作原理基本相同。用可编程序控制器实施控制其实质是按一定算法进行输入输出变换并将这个变换予以物理实现应用于工业现场。PLC专为工业现场应用而设计采用了典型的计算机结构它主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。PLC的结构框图如图所示。图PLC单元式结构PLC的技术参数一般技术参数主要是指PLC产品的工作条件与一般工作环境的适应程度。PLC是专为工业控制设计的充分考虑了工业环境种种恶劣因数。其技术指标如表所示。表PLC的一般技术参数环境温度~℃环境湿度~RH(不结露)抗振JISC标准~Hzmm(最大G)轴方向各h抗冲击JISC标准G轴方向各次抗噪声干扰用噪声仿真器产生电压为Vpp,噪声脉冲宽度为μs,频率为~Hz噪声在此噪声干扰下PLC正常工作耐压ACVmin绝缘电阻M以上DCV接地第三种接地不能接地时亦可浮空使用环境禁止腐蚀性气体严禁尘埃电镀车间行车PLC控制的电气要求拖动系统专用行车的小车、大车和升降运动均采用三相交流异步电动机(YkW、A、rmin、V)分别拖动并采用一级机械减速。设计要求()控制装置具有程序预选功能(按电镀工艺确定需要停留工位)一旦程序选定除上、下装卸零件整个电镀工艺应能自动进行。()前后运动和升降运动要求准确停位前后、左右、升降运动之间有联锁作用。()采用远距离控制整机电源及各种动作要有相应指示。()应有极限位置保护和其它必要的电气保护措施。设计任务()根据控制要求设计程序及必要的硬件系统。()PLC选择及IO及其它PLC元器件分配。()选择电器元件编制元件目录表。()绘制梯形图。()用计算机绘制主电路图、PLC控制电路图、电器元件布置图。.编写设计说明书及设计小结。电镀行车PLC控制的优势目前市场上面主流的控制方式包括。PLC、单片机、DSP、FPGA、RPC等。其中DSP为精密微控制器工作环境要求高在电镀车间的复杂环境中有很大的限制单片机虽然使用的环境可以适应服装的环境但是由于起本身的资源限制不能满足稍微复杂的控制要求。FPGA是通过硬件语言设计其控制功能的因此不容易为其赋予复杂的控制算法并且也不容易实现一些数学运算并且其也是精密的微电子器件对工作的环境有很高的要求。PRC工业控制机只能对特定的控制系统进行控制并且成本也很高需要的外部辅助器件太多。采用PLC对电镀专用行车进行自动控制简化了电气控制系统的硬件和接线减小了控制器的体积进步了控制系统的灵活性同时PLC有较完善自诊断和自保护能力可以增强系统的抗干扰能力进步系统的可靠性应用表明PLC在旧电动行车的自动化改造和新型电动行车的设计中有广泛的应用远景。可编程控制器是年代以来计算机迅速发展在产业控制领域对顺序控制有着重大意义的一种新兴技术由于它编程直接方便抗干扰能力强产业控制中几乎所有的顺序控制都可简单地由它完成因而其应用愈来愈广泛。电动行车是现代化生产中用于物料输送的重要设备传统的控制方式下大都采用人工操纵的半自动控制方式在很多场合为了进步工作效率促进生产自动化和减轻劳动强度往往需要实现电动行车的自动化控制实现自动化控制可以使行车能够按照预定顺序和控制要求自动完成一系列的工作。总体方案设计行车动作设计总体方案是通过控制三台电动机控制行车的前进后退到达不同的电镀槽位上行下行实现电镀过程以及必要的时候做左右的调整。选择功能的实现是通过选择不同的旋动开关以使行车在选择的不同的槽位停止去实行电镀的动作以下图是设计方案的行车动作流程图。图行车动作流程图总体方案选择拖动方案选择由于行车的动作具有很好的可控制性并且需要迅速频繁的连续开关电机。电镀过程中会电镀槽有热量产生并且电镀槽里面的电镀液不能有其他的杂志存在再有就是由于现在变频器的迅速发展为交流三相电机的无级调速的实现成为可能因此就不选择使用液压马达做为拖动而采用三相异步电动机做拖动。为实现不同的槽位的精准位置停车设计采用自带刹车的电机。既可以节约左右制动用的接触器等器件也可以节约能耗制动的能量。而且使用接近开关代替行程开关以获得更多的反应时间然后在程序中使用一定的延时保证行车的精准位置停车并且使挂件不会因为运动的惯性而发生撞击的事故或者其他的意外。在平移过程中上下行的电机采用抱闸制动(失电保持型)以防止吊篮因为自重下滑导致事故。对于防止运行在不同的位置停电或者是其他的原因停车而不能重新启动的事情发生我采用了上下行和平移的点动操作。槽位选择设计的方案选择不同的槽位选择在启动电机以前要通过旋动开关的关闭选择好由于设计的行车是上料点和下料点分开就不用考虑行车在中途就需要返回。只要在不同的槽位前面通过程序的设计就可以实现行车只在选择的位置停车以及发生电镀的要求。于是我设计采用调用子程序的方法来做的槽位选择。信号检测装置选择在每一个槽位之前使用接近开关可以比行程开关做到更加精准的停车在左右平移的前后上限位置也使用接近开关给PLC更多的反应时间做到前后限位的保护。每个槽位电镀都做了上下限的行程开关。方便控制电镀过程的电机动作。由于上下动作的时候速度很慢为了节约输入点和开关数量以及成本就没有添加上下限保护的开关因此为了保证上下行后行车在固定的导轨上面。上限位置的行程开关应该装在适当的位置。指示显示方案选择在不同的槽位前面添加到位提示给原点和下料点增加光指示给电机前进运行的时候增加光指示。以保证可以通过光指示可以很好的了解行车的运行状况。工作方式方案选择由于使用PLC对电镀行车做控制的初衷就是为了使工作流程自动运行是实际工作的时候因为一些外在的因素像震动人为以及行车动作的惯性等许多的时候需要对其做一些手动的调整因此工作方式既可以通过PLC使其自动运行也可以通过人工的手动对其进行手动的调整。保护方案选择在主电路以及整流滤波电路中装设熔断器保护。给指示灯增加限流电阻做保护。给每一台电动机装设热继电器保护电机以及主电路。程序设计本题的主要的一个思想或者说是难点就是选择不同的开关实现不同的动作。因此我采用了使用调用子程序的方法。给每一个不同的槽位制定一个不同的子程序。因此拓展功能很强大我可以根据不同的要求通过给子程序赋予不同的值或者改变子程序就非常容易的给不同的电镀件赋予不同的电镀要求~下图即为一个子程序调用的流程框图。图子程序调用流程框图主电路设计控制电机主电路电机采用台三相交流异步电动机(YkW、A、rmin、V采用带刹车的型号)电机驱动行车的前进后退上升下降动作。以及一台电机在万一需要左右的调整的时候通过电机的点动做调整。主电路设计包括了过流过载保护交流接触器的触头驱动电机电路。通过主电路供给的三相交流电其中的相通过整流滤波后产生V直流电既可以供给PLC的直流V供电回路的电源也在有必要的时候给电路增加能耗制动提供V的直流电源。如下图所示。图电机控制主电路图PLC控制系统设计PLC的选型FX系列PLC由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元组成。基本单元包括CPU、存储器、输入输出口及电源是PLC的主要部分。扩展单元是用于增加IO点数的装置内部没有电源。扩展模块用语增加IO点数及改变IO比例内部无电源由基本单元或扩展单元供电。因扩展单元及扩展模块无CPU因此必须与基本单元一起使用。特殊功能单元是一些专门用途的装置如位置控制模块、模拟量控制模块、计算机通讯模块等等。PLC的选型在PLC的应用设计当中非常的重要目前在国内外生产的PLC种类很多在选用PLC时应考虑以下几点:规模要适当输入、输出点数以及软件对PLC的功能及指令要求是选择PLC机型规模大小的重要依据。首先要有足够的输入、输出点数并留有一定的裕量(百分之十的备用量)。如果只是为了实现单机自动化或者机电一体化产品可选用小型的PLC。如果控制系统较大输入、输出点数较多被控设备较分散的可选用中型或大型的PLC。功能要相当结构要合理对于以开关量进行控制的系统一般的低档机就能满足要求。对于以开关量控制为主带少量模拟量控制的系统应选用带AD、DA转换加减运算数据传送的低档机。对于控制比较复杂控制性能较高的系统应选用中档或高档机。根据以上对PLC的选型要求的严格分析再对照我们所设计的电镀生产线的控制系统的具体分析我们所选用的控制系统是三菱公司的FXNMRIO点数各为点便可以满足其控制要求且有一定的裕量。根据该专用行车的控制要求其输进输出及控制信号共有个其输进信号个输出信号个实际使用时系统的输入输出都为开关控制量加上-的余量就可以了并无其他特殊控制模块的需要。由于其开关频率不是很高外部驱动的只是控制电机的正反转以及开关。因此采用晶体管输出的方式。综上所述拟采用三菱公司的FXNMR型PLC如果需要增加一些槽位的时候可以再配用适当的拓展单元以满足需要的更多的输入输出点。PLC主机资源分配根据选用三菱FXNMRPLC主机。输入输出各点。以下表为IO分配表。表PLC主机IO分配表PLC外部接线图使用AltiumDesigner软件(绘制电路板的软件)通过把一些电气元件的符号制作成每一个库文件通过必要的操作制作成以下的PLC主机接线图如下图所示图PLC外部接线图控制梯形图语句表测试调试由于时间有限在去实验室测试一次发现问题后就一直没有去再去测试了只是使用专用PLC仿真模拟软件对程序进行了基本的模拟。模拟结果如下。测试结果一:下图所示为调用子程序的时候的状态模拟当行车到达有预置的槽位一的时候调用子程序P。执行完子程序实现的电镀过程的模拟过程后返回到第步程序准备到达下一个预置槽位调用相对应的子程序。操作说明:预置旋动开关X闭合并且接近开关X闭合(既是行车到达了槽位)。调用相对应的子程序既是执行电镀过程。测试结果二:下图所示当第一个预置槽位过了以后到达第二个槽位自动调用P子程序。符合题目自动运行的要求。测试结果三:如下图所示为电镀过程中子程序实现的电镀模拟过程原本设计的时候是希望。电镀过程可以自行设定但是由于时间有限并且所学的知识有限于是我设计的时候定时器什么的就固定死了从而电镀的过程是通过子程序模拟死了的。没有制作的非常的智能和人性化。操作说明:X接近开关到达执行电机下降并且制动。当到达下限X的时候停止制动并且启动电镀定时器定时器时间到电机上行并且到达上限停并且电磁抱闸制动防止吊篮因为重力而自动掉下。参考文献史国生电气控制与可编程控制器技术北京:化学工业出版社廖常初PLC基础及应用M北京:机械工业出版社贾德胜PLC应用开发实用子程序M北京:人民邮电出版社钟肇新可编程序控制器原理及应用M广州:华南理工大学出版社朱绍祥可编程序控制器(PC)原理与应用M上海:上海交大出版社赵跃华可编程序控制器原理及应用M成都:电子科技大学出版社周淑珍、高鸿斌PLC分析与设计应用成都:电子工业出版社王玉中电气控制及PLC应用技术开封:河南科学技术出版社孙平可编程序控制器原理及应用北京:高等教育出版社致谢非常感谢老师以及各个同学对我的支持。以及众多实际做过电镀车间行车的一些学长和网上的朋友的帮助。实际的电镀车间的行车过程复杂异常所使用到的器件和设备也是比我们能够想象的东西多了很多很多我们模拟的过程在实际操作过程中是远远达不到实际生产的要求的。因此在一些地方有一些缺陷的设计就不可避免了。实际过程中使用的器件的选择又很多的讲究但是对于我们全凭自己的想象力去想象所需要的器件的要求对实际的器件的性能缺少最基本的使用数据因此选择的器件不是非常的适合实际的使用要求。电镀车间的行车过程需要很多的其他的辅助的设备支持像机械。和变频器的供电系统等。特别是供电这方面对于带刹车的电动机来说要实现的精准停车定位如果没有变频器的调速设计在实际过程中要实现这样的功能具有一定的虚拟的过程。就像本设计采用的制动以及接近开关以及一定的延时的操作虽然理论上可以实现的但是实际的过程中因为行车由于装载不同的东西具有不同的惯性制动后因为惯性不同从而产生不同的滑动距离。因此具有这个不具有智能的控制。总体来说。程序设计的过程中有缺陷并且也不可能完全模拟出行车的全过程因此在过程中具有很多的想象。因此更要感谢老师对我的帮助~~因为没有老师的指导。我们能够想象出的情况更少~~更需要老师的实际的操作的经验~PAGE

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