电镀车间专用行车电气控制系统设计

1、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，可以灵活地进展手动操作，并能通过报警装置，对生产线出现的故障进展智能报警。这套系统技术先进、操作简单平安、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 res earch of this subject is the applicati on of the progr

2、ammable logiccon troller (PLC) in field of in dustrial product ion. Aiming at the drawbacks offreque nt troubles of the small- scaly electroplat ing work- stati on vehicle electriccon trol system, it is a succ essful case to improve the old mach ine with PLC con trolsystem in leadi ng positi on both

3、 at home and abroad. It en able the producti on linecan do the job on manual operati on freely while realizi ng plete automati on, and itcan realize in tellige ntwarni ng by the warni ng device as to troubles on the product ionline. This system has the adva ntage of adva need tech niq ues, simple an

4、d securityoperat ing and the high econo mic ben efits. It makes producti on efficie ncy and theratio of the eligible product enhanced muchmore tha n the old on es.Key words: Programmable logic controller, the special vehicle for the electroplating, automatic con trol.目 录1绪论41.1课题背景41.2龙门刨床自运控制技术的开展历

5、史及现状51.3本科题的研究容及研制目标61.4本课题的研究意义 6 2 PLC控制系统硬件设计 7 2.1输入/输出及逻辑元件定义722 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主回路输入输出端子及描述-3主回路配线图及功能-53 PLC系统软件设计-63.1逻辑梯形图设计方法-63.2工作台无冲击换向的设计-123.3工作台切削过载自动返回的设计-143.4多部件联动平安性与可靠性的设计-154参考文献-195小结-206致-207附录-20绪论 随着金属加工业的开展，电镀行业在我国迅速地开展了起来， 目前

6、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。为我国的重工业的开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，触点竞争时机和故障可能性大， 可靠性低，维护量大。电镀生产现 场环境比拟恶劣，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平安隐患。所以对新设备的引入的需改进电镀车

7、间的生产状况的必要之举。近年来，随着大规模集成电路的开展，以微处理机为核心组成的可编程控制器(PLC)得到了迅 速的开展，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，使目前其他任 何一种工业控制设备都无法到达这样

8、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，广阔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准确，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系统两局部，控制系统手动/自动控制主要由PLC完成；动力

9、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展完全的 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，预期这套系统能够到达的目标是：定位准确；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；能够对生产情况进展监控，智能报警。1电镀生产线的现状及开展状态1.1国外电镀生产线的开展情况电镀生产线从手工操作，逐步向机械和自动化方向开展。我国在这方面的开展是比拟快的。在60年代，我国大多数的电镀生产，仍以手工操作为主。而现在的不少企业甚至是乡镇

10、企业，已有了比拟好的电镀自动线。在借助国外先进技术的根底上，现在已经开发了各种类型的微型电脑控制电镀自动线，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，正在向自动化方向开展。其中比拟好的自动线的行车 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，还有比拟大 的差距，相对而言，手工操作还是比拟多的，有些厂的机械设备还比拟旧，自动化程度不高。 美国，日

11、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 是比拟先进的。我国的电镀生产也要向这样的先进方向开展，但现阶段我们不能提出这样的 要求，因为我国现阶段的根底条件和配

12、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拟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。1.2国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。触点转换频繁，触点竞争时机和故障可能性大， 可靠性低，维护量大。电

13、镀生产现场环境比拟恶劣，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平安隐患。所以对新设 备的引入的需改进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， 有些槽子排在线根本上不用，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

14、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 向开展，但现阶段应在讲究实用、实效的根底上求先进，循序渐进，逐步提高我国电镀生产的先进水平。1.3国电镀生产线的开展状态近年来，随着大规模集成电路的开展，以微处理机为核心组成的可编程控制器（PLC）得到了迅速的开展，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是基于计算机技术和自动控制理论开展而来的，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

15、，作为一种特殊形式的计算机控制装置，它在系统构造，硬件组成，软 件构造以及I/O通道，用户界面诸多方面都有其特殊性。因此在工业生产的本钱战与效益战 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'、“ PH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，使其到达最正确状态，且可方便的满足每个动作的开场及终点有一定距离的缓速，呈缓变形式，到达

16、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，降低本钱，使行车运行稳定；行车轮用尼龙轮缘外套聚氨酯橡胶的构造，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开展的需要 提供了可靠的保证。2电镀生产线专用行车的技术要求2.1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降运动以及小车在镀槽方向上的左右运动。电镀

17、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。电镀专用行车的构造与工艺流程图1所示：uuuuun譴lieyeasuft图1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顿运行，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，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

18、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构造类似，跨度较小，但要求定位准确，以便吊篮能准确进入电镀槽，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，故而其平安性必须得到考虑，以保证操作人员以及生产设备的平安，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