综合实验说明书1

1、 机电专业课程设计说明书学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机电12-4班 姓 名： 学 号： 120244104 指导教师： 乔东凯 完成时间： 任务书题目：PLC在电镀专用行车控制中的应用（一）工艺流程分析：见参考书6（二）任务及要求1、画出本控制的I/O分配图2、画出控制梯形图3、写出指令4、设计控制电路图5、上机调试7、编写课程设计说明书一份（不少于15页）内容包括：1) 控制方案的选择：为何采用PLC控制？说明继电器接触器控制的缺点，为何PLC控制可克服此缺点？两种控制方法有什么不同？PLC控制与微机控制的区别是什么？2）如何选型，怎样定输入、输出点数

2、，阐明自己的观点。3）分析所编的程序并阐述系统的工作原理。4）编写指令语句表。（三）参考资料1、赵明等工厂电气控制设备，北京.机械工业出版社 1998 第二版2、上海工业自动化仪表研究所三菱超小型F1系列可编程控制器 19903、王兆义 可编程控制器的选型问题上海电器技术NO2：2933 4、宫淑贞 可编程控制器原理及应用人民邮电出版社，2002，163-168 5、谢克明 可编程控制器原理与程序设计电子工业出版社 2003 238239 6、高钦和 可编程控制器应用技术与设计实例人民邮电出版社 2004，141145目录任务书2第一章 方案的选择31.1 继电器接触器的现状31.2 PLC的

3、特点31.3 PLC与单片机控制的区别4第二章 方案的设计52.1 工艺流程分析:52.2 PLC选型与确定输入、输出62.3 I/O 分配图：7第三章 程序设计与分析73.1 拖动系统设计：73.2 梯形图设计：83.3 指令语句表：103.4 GT Simulater模拟12设计总结：14参考文献：14第一章 方案的选择1.1 继电器接触器的现状在可编程控制器产生之前，继电器控制系统已广泛应用于工业的各个部门，且占主导地位。但是，对于复杂的控制系统，如果某一继电器损坏，或者一个继电器的某一对触点接触不良，都会影响整个控制系统的正常运行。查找和排除故障往往是非常困难的，可能会花费很长的时间，

4、一旦动作顺序或生产工艺发生变化，就必须重新进行设计、布线、装配和调试。由此可见，继电器控制系统有着体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差等缺点。这些缺点迫使人们研制新型工业控制系统，以取代占统治地位的继电器控制系统。1.2 PLC的特点1.使用方便，编程简 采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。2.功能强，性能价格比高一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通

5、过通信联网，实现分散控制，集中管理。3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。4.可靠性高，抗干扰能力强传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器，由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件

6、，接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。5.系统的设计、安装、调试工作量少PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。PLC的

7、用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。6.维修工作量小，维修方便PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故1.3 PLC与单片机控制的区别微型计算机是在以往计算机与大规模集成电路的基础上发展起来的，其最大特点是运算速度快，功能强，应用范围广，在科学计算，科学管理和工业控制

8、中都得到广泛应用。所以说，MC是通用计算机。而PLC是一种为适应工业控制环境而设计的专用计算机。但人工业控制的角度来看，PLC又是一种通用机，只要选配对应的模块便可适用于各种工业控制系统，而用户只需改变用户程序即可满足工业控制系统的具体控制要求。而MC就必须根据实际需要考虑抗干扰问题及硬件软件的设计，以适应设备控制的专门需要。所以说MC是通用的专用机。基于以上理解，便可以得出MC与PLC具有以下几点区别：（1）PLC抗干扰性能为MC高（2）PLC编程比MC编程简单（3）PLC设计调试周期短（4）PLC的I/0响应速度慢，有较大的滞后现象（MS），而MC的响应速度快（US）。（5）PLC易于操作

9、，人员培训时间短；而MC则较难人员培训时间长（6）PLC易于维修，MC则较困难随着PLC技术的发展，其功能越来越强；同时MC也逐渐提高和改进两者之间将相互渗透，使PLC与MC的差距越来越小，但在今后很长一段时间内，两者将继续共存。在一个控制系统中，PLC将集中于功能于功能控制上，而MC将集中于信息处理上。电动行车是现代化工厂中用于物料输送的重要设备，传统的控制方式下，大都使用人工操纵的半自动控制方式。在许多场合，为了提高工作效率，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，知道完成一系列的工作。故综上所述，电镀专用行车控

10、制采用PLC交合理。第二章 方案的设计2.1 工艺流程分析:电镀专用行车采用远距离控制，起吊重量在500kg以下，起吊物品是有待进行电镀或表明处理的各种产品零件。根据电镀加工工艺的要求，电镀专用行车的结构与动作流程如图所示。图中，1槽至4槽为4个电镀槽，槽中装有各种电镀液。实际生产中电镀槽的数量由电镀工艺要求决定电镀的种类越多，本题目为4个槽。电镀专用行车的工作过程如下。（1） 在电镀生产线一侧，工人将待加工的零件装入吊篮，发出控制信号，行车自动上升并逐段前行，根据工艺要求在需要停留的槽位停止。（2） 行车停留在某个槽位上面后，自动下降，停留一定的时间（各槽停留的时间根据工艺要求预先设定），再

11、自动上升并继续前行。（3） 如此完成电镀工艺规定的各道工序，直至生产线的末端；然后，自动返回原位，由工人卸下处理好的零件。至此，一次循环加工完成。可见，电镀专车行车加工过程的控制是顺序控制，由吊篮前进、下降、延时停留、上升、后退等工序组成。另外，对此行车控制系统还有如下两方面的要求。(1) 控制系统有程序预选功能，即根据工艺要求需要停留的工位，一旦程序选定，除装卸工件外，整个电镀工艺过程能自动完成。(2) 前后和升降运动要求准确停位，且两者之间应连锁。2.2 PLC选型与确定输入、输出根据该专用行车的控制要求，选用PLC为三菱系列，其基本I/O点数为：输入24点，输出16点。在电镀行车PLC控

12、制系统中，PLC的I/O点数随电镀槽的数目的不同而不同。4个电镀槽时，共需要PLC有20点的输入，8点的输出；每增加一个槽，会增加2点的输入，其中一个用于槽位控制行程开关，另一个用于槽位选择开关；而PLC的输入点数与电镀槽的数目无关。在本题目中，电镀槽的数目为4个，无需增加扩展单元。PLC的I/O地址分配情况如下表所示: 输入元件代号输入地址功 能 定 义输出元件代号输出地址功 能 定 义SB1X000紧急停止按钮KM1Y030前、后控制交流接触器SB2X001启动按钮KM2Y031SB3X002向前点动调整按钮KM3Y032升、降控制交流接触器SB4X003向后点动调整按钮KM4 Y033S

13、B5X004向上点动调整按钮KM5Y034 前、后制动控制接触器SB6X005向下点动调整按钮KM6Y035SQ5X006向前限位保护行程开关KM7Y036升、降制动控制接触器SQ6X007向后限位保护行程开关KM8Y037SQ7X010向上限位保护行程开关SQ8X011向下限位保护行程开关FR1X012FR1热继电器常闭触点FR2X013FR2热继电器常闭触点SQ1X020第1槽槽位行程开关SQ2X021第2槽槽位行程开关SQ3X022第3槽槽位行程开关SQ4X023 第4槽槽位行程开关SA1X024第1槽槽位行程开关SA2X025第2槽槽位行程开关SA3X026第3槽槽位行程开关SA4X0

14、27第4槽槽位行程开关2.3 I/O 分配图：第三章 程序设计与分析3.1 拖动系统设计：专用行车的前后和升降运动由三相交流异步电动机拖到。根据电镀行车的起吊重量，选用两台J02-12-4型电动机进行拖到，并采用一级机械减速。拖动控制系统如下图所示。其中，行车的前进和后退、上升和下降控制通过电动机的正反转来实现，行车的前后和升降运动停止时，采用能耗制动，一保证准确停位。在平移过程中，升降电机采用电磁抱闸制动（关电制动型），以防吊篮因自重下滑。图中，接触器KM1、KM2通过控制“前/后”电动机的正、反转，实现行车的前进的后退，接触器KM3、KM4、控制“升/降”电动机，实现行车的上升和下降，接触

15、器KM5和KM6控制行车的前、后制动器，接触器KM7和KM8控制行车的升、降制动器。FR1、FR2为热继电器，起保护作用。3.2 梯形图设计：根据电镀专用行车的控制流程和PLC的I/O地址分配情况，可以设计PLC的梯形图程序，如下图所示：上图所示的梯形图由停止、上升、下降、前进、后退、上升制动、下降制动、前进制动和后退制动等环节组成。根据电镀专用行车的控制要求，每一环节除了能满足控制要求外，还充分考虑了各个环节 之间的互锁，包括上升、下降、前进、后退、4个环节之间的互锁，上升与上升制动、下降与下降制动、 前进与前进制动、后退与后退制动之间的互锁等，以保证系统运行的安全。3.

16、3 指令语句表：0LDIX0001ANDX0122ANDX0133OUTM1004LDM1005MPS6LDX0017ORT508ORT519ORT5210ORT5311ORX00412LDIX00413ANDY03214ORB15ANB16ANIX01017ANIY03018ANIY03119ANIY03320ANIY03621OUTY03222MRD23LDX00524ORY03425ORX00726LDIX00527ANDY03328ORB29ANB30ANIX01131ANIY03032ANIY03133ANIY03234ANIY03735OUTY03336MRD37LDX00238L

17、DIX00239ANDT3040ORB41LDIX02042ORIX02443ANB44LDIX02145ORIX02546ANB47LDIX02248ORIX02649ANB50LDIX02351ORIX02752ANB53ORY03654ANB55ANIX00656ANIY03157ANIY03258ANIY03359ANIY03460OUTY03061MRD62LDX00363LDY03164ANIX00365ORB66ORX00667ANB68ANIX00769ANIY03070ANIY03271ANIY03372ANIY03573OUTY03174MPP75ANDX01076ANDY

18、03277MPS78ANIT5479OUTY03680MPP81OUTT54K5084LDM10085MPS86ANDX01187ANIX03388OUTT55K5091MPS92ANIT5593OUTY03794MRD95ANDX02096ANIX02497OUTT50K50100MRD101ANDX021102ANIX025103OUTT51K50106MRD107ANDX022108ANIX026109OUTT52K50112MPP113ANDX023114ANIX027115OUTT53K50118MRD119LDX020120ANIX024121LDX021122ANIX025123ORB124LDX022125ANIX026126ORB127LDX023128ANIX027129ORB130LDT58131ANIY034132ORB133ANB134ANIY030135MPS136ANIT56137OUTY034138MPP139OUTT56K50142MPP143ANDX006144ANIY031145MP