1、1引言一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運(yùn)行和保證產(chǎn)品的電鍍時(shí)間則是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在電鍍生產(chǎn)線(xiàn)上采用自動(dòng)化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的減少?gòu)U品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，電鍍生產(chǎn)線(xiàn)上對(duì)行車(chē)的自動(dòng)控制則是電鍍生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化控制的關(guān)鍵。 電鍍生產(chǎn)線(xiàn)按照其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計(jì)有兩臺(tái)行車(chē)、三臺(tái)行車(chē)和四臺(tái)行車(chē)工作，每臺(tái)行車(chē)都根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行；對(duì)于行車(chē)的自動(dòng)控制，早期是采用繼電器邏輯電路和順序控制器，發(fā)展至今其控制方式已采用可

2、編程控制器PLC作為核心控制部件，其控制更為安全、可靠、方便、靈活，自動(dòng)化程度更高。本文介紹在一條電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)上用PLC控制行車(chē)及掛鉤的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 本文使用三菱公司的FX系列PLC進(jìn)行系統(tǒng)控制，具有靈活多變的特點(diǎn)。軟件使用STL指令的編程方法，使程序簡(jiǎn)單易懂，便于仿真及運(yùn)行。2. 課題內(nèi)容電鍍生產(chǎn)線(xiàn)采用專(zhuān)用行車(chē)，行車(chē)架上裝有可升降的吊鉤，行車(chē)和吊鉤各有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。行車(chē)的前進(jìn)、后退和吊鉤的上升、下降均由相應(yīng)的行程開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)。該電鍍生產(chǎn)線(xiàn)只有三個(gè)基本的槽位，分別是：清水槽、回收槽和電鍍槽。編程時(shí)要求半自動(dòng)和全自動(dòng)控制。電鍍生產(chǎn)線(xiàn)的工藝流程如下圖所示：圖2-1工藝流程：工件放入電鍍槽中，

3、電鍍5分鐘后提起，停30秒，再放入回收液槽中停放30秒，提起后停20秒，再放入清水槽中，清洗20秒，行車(chē)返回到原位，鍍件的加工過(guò)程全部結(jié)束。3.電鍍生產(chǎn)線(xiàn)PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)過(guò)程1）行車(chē)、吊鉤的行程控制:采用計(jì)數(shù)固定的脈沖數(shù)來(lái)控制各種轉(zhuǎn)速下工作臺(tái)的行程；2）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量和顯示:通過(guò)編碼器產(chǎn)生的高速脈沖，在利用PLC高速計(jì)數(shù)器在單位時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)，3）電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn):由PLC輸出端Y0、Y1分別控制繼電器KM1、KM2去改變加給三相異步電動(dòng)機(jī)的直流電源的極性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)向(行車(chē)前進(jìn)后退、吊鉤上升下降)的控制。4.硬件設(shè)計(jì)部分4.1各器件的選擇為使控制較為精確，對(duì)各種關(guān)鍵器件的

4、類(lèi)型應(yīng)選擇合適的軟件。4.1.1電動(dòng)機(jī)本文采用三相異步電動(dòng)機(jī)控制作為行車(chē)和吊鉤的動(dòng)力單元。三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，運(yùn)行可靠，價(jià)格便宜，具有較好的為太和動(dòng)態(tài)特性的有點(diǎn)。下圖為電動(dòng)機(jī)的主電路圖，其中M1為控制行車(chē)的電動(dòng)機(jī)，M2為控制吊鉤的電動(dòng)機(jī)。圖4-1 電動(dòng)機(jī)主電路圖4.1.2 PLC的選型根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，選用三菱公司生產(chǎn)的FX1N-24MT型PLC機(jī)。FX1N-24MT雖然小巧,但其內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖控制、中斷輸入、脈沖輸出、數(shù)據(jù)處理、模擬量設(shè)定和時(shí)鐘功能等，能廣泛處理機(jī)械控制應(yīng)用問(wèn)題。它完整的通信功能保證了與個(gè)人計(jì)算機(jī)、其它FX 系列PLC和FX可編程終端的通信

5、。這些通信能力使電動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)能方便的融合到工業(yè)控制系統(tǒng)中。為了節(jié)省成本，不另外選用PLC的專(zhuān)用運(yùn)動(dòng)控制模塊，而是直接利用PLC的高速脈沖輸出功能（PLSY指令）。由于本系統(tǒng)選用晶體管輸出型的PLC，為避免晶體管不能可靠關(guān)斷導(dǎo)致行車(chē)、吊鉤的動(dòng)作失靈，故用PLC的一個(gè)輸出點(diǎn)控制繼電器，再由它控制電磁鐵的得失電。確定了關(guān)鍵器件的型號(hào)和參數(shù)，則接下來(lái)需要做的是如何對(duì)輸入和輸出點(diǎn)進(jìn)行分配。根據(jù)工藝流程及設(shè)計(jì)要求，計(jì)算PLC的IO口數(shù)目，為便于查看，分別繪制輸入、輸出接口功能表如下表4-1 電鍍生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)的PLC輸入接口功能表序號(hào)工位名稱(chēng)文字符號(hào)輸入口1啟動(dòng)按鈕SB1X0002停止按鈕SB2X0013單

6、步工作方式選擇旋鈕開(kāi)關(guān)S1X0024單周期工作方式選擇旋鈕開(kāi)關(guān)S2X0035連續(xù)工作方式選擇旋鈕開(kāi)關(guān)S3X0046前進(jìn)限位開(kāi)關(guān)SQ1X0057后退限位開(kāi)關(guān)（至回收液槽）SQ2X0068后退限位開(kāi)關(guān)（至清水槽）SQ3X0079行至原位限位開(kāi)關(guān)SQ4X00810上限位開(kāi)關(guān)SQ5X00911下限位開(kāi)關(guān)SQ6X01012輸入點(diǎn)備用X011X013根據(jù)上述設(shè)計(jì)，對(duì)照主回路檢查交流控制回路、PLC控制回路、各種保護(hù)聯(lián)鎖電路、PLC控制程序等，全部符合設(shè)計(jì)要求后，繪制出最終的電氣原理圖。表4-2 電鍍生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)的PLC輸出接口功能表序號(hào)工位名稱(chēng)文字符號(hào)輸入口1控制吊鉤上行的接觸器KM1Y0002控制吊鉤

7、下行的接觸器KM2Y0013控制行車(chē)前進(jìn)的接觸器KM3Y0024控制行車(chē)后退的接觸器KM4Y0035接觸器KMY0046輸出口備用Y005Y009控制過(guò)程中要求有相應(yīng)的啟動(dòng)按鈕和停止按鈕。由于行車(chē)和吊鉤均由電動(dòng)機(jī)控制，因此在硬件設(shè)計(jì)中必須考慮相應(yīng)的硬件互鎖。另外，為避免PLC在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障而造成人員及財(cái)產(chǎn)損失，在硬件電路中加入了緊急停車(chē)按鈕，在出現(xiàn)緊急情況時(shí)用“緊急停車(chē)”按鈕斷開(kāi)負(fù)載電源。硬件電路中也存在過(guò)載保護(hù)部分。4.2外部接線(xiàn)圖外部接線(xiàn)電路圖如下圖所示：圖4-2KM1和KM2、KM3和KM4接觸器線(xiàn)圈支路，設(shè)計(jì)了互鎖電路，以防止誤操作故障。KM1和KM2、KM3和KM4接觸器線(xiàn)圈支

8、路，設(shè)計(jì)了互鎖電路，以防止誤操作故障。4.3控制面板元件布置圖：圖4-35.電鍍生產(chǎn)線(xiàn)PLC控制系統(tǒng)的軟件程序5.1流程圖部分根據(jù)電鍍生產(chǎn)線(xiàn)的流程及控制要求，設(shè)計(jì)控制流程框圖如下所示：圖5-15.2初始化程序：FX系列PLC的狀態(tài)初始化指令I(lǐng)ST的功能指令編號(hào)為FNC60，它與STL指令一起使用，專(zhuān)門(mén)用來(lái)設(shè)置具有多種工作方式的控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)可以簡(jiǎn)化復(fù)雜的順序控制程序的設(shè)計(jì)工作。IST指令中的S20和S27用來(lái)指定在自動(dòng)操作中用到的最低和最高的狀態(tài)繼電器的元件號(hào)，源操作數(shù)M30用來(lái)指定與工作方式有關(guān)的輔助繼電器的首元件。IST指令的執(zhí)行條件滿(mǎn)足時(shí)，一些特殊輔助繼電器被自動(dòng)指定為以下功能，并保

9、持不變。M8040:禁止轉(zhuǎn)換；M8041:轉(zhuǎn)換啟動(dòng)；M8042：?jiǎn)?dòng)脈沖M8043：回原點(diǎn)完成；M8044（X010）：原點(diǎn)條件。初始化程序如下：圖5-2X000代表按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，X012代表行車(chē)和吊鉤處于原位。5.3.自動(dòng)控制程序：圖5-2圖5-35.4.梯形圖的仿真及調(diào)試該梯形圖的程序的每一步均進(jìn)行了模擬仿真，發(fā)現(xiàn)各步都能正常工作，梯形圖正確。圖5-4上圖是在對(duì)程序的初始化脈沖M8002強(qiáng)制為ON的狀態(tài)下觀察對(duì)應(yīng)的后續(xù)布是否動(dòng)作，陰影部分使動(dòng)作的元件，可以看出此步梯形圖使正確的。圖5-5檢查定時(shí)器在滿(mǎn)足條件時(shí)時(shí)是否開(kāi)始計(jì)時(shí)。圖5-6檢查定時(shí)器在定時(shí)時(shí)間到時(shí)是否使相應(yīng)的后續(xù)步工作。參考文獻(xiàn)1廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200