电镀车间专用行车电气控制装置设计文档格式.docx

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4.2.1确定I/O29

1绪论

电动专用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，自动完成一系列的工作。

专用行车生产线自动化的程度在德国、意大利、美国等国家的发展水平已经较高，而在我国尚处于发展阶段。

而本文介绍的工厂电镀车间的电镀专用行车，分别利用继电器接触控制和PLC构成一套自动控制系统，实现对电镀专用行车的自动控制过程。

1.1继电接触器的定义与分类

继电器接触控制系统是应用最早的控制系统，是由各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成的控制系统。

它具有结构简单、容易掌握、维修方便、价格低廉，能在一定范围内（特别是在工作模式固定、工作方式简单的场合）满足自动控制的需要，多年来在各种生产机械的电器控制领域中，一直获得广泛的应用。

其缺点是体积庞大、故障率高、功耗大、不易维护、不易改造和升级等。

由于生产机械的种类繁多，所要求的控制线路也是千变万化、多种多样的，所以很难满足工业控制的要求。

下面着重介绍一下继电器和接触器的发展现状

1.1.1继电器的定义

1）继电器的定义

继电器:

当输入量（或激励量）满足某些规定的条件是能在一个或多个电器输出电路中产生跃变的一种器件。

2）继电器的继电特性

继电器输出入量和输出量之间在整个变化过程中的相互关系成为继电器的继电特征或控制特征.用x表示输入回路量,y表示输出回路的输出量,如图1所示.当输出量x连续变化到一定量xa时,输出量y发生跃变,有0增加到ya值,则是输入量继续增加,是输出保持不变.相反,当减少到xb是,y又突然由ya减少到0.xa被称为继电器的动作值,xb被称为继电器的释放值,ya即是继电器的负载。

1.1.2 

继电器的分类

1、按继电器的工作原理或结构特征分类

1）电磁继电器：

利用输入电路内点路在电磁铁铁芯与衔铁间产生的吸力作用而工作的一种电气继电器。

直流电磁继电器：

输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。

交流电磁继电器：

输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。

磁保持继电器：

利用永久磁铁或具有很高剩磁特性的铁芯，是电磁继电器的衔铁在其线圈断点后仍能保持在线圈通电时的位置上的继电器。

2）固体继电器：

指电子元件履行其功能而无机械运动构件的，输入和输出隔离的一种继电器。

3）温度继电器：

当外界温度达到给定值时而动作的继电器。

4）舌簧继电器：

利用密封在管内，具有触电簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开,闭或转换线路的继电器。

干簧继电器：

舌簧管内的介质的介质为真空，空气或某种惰性气体，即具有干式触点的舌簧继电器。

湿簧继电器：

舌簧片和触电均密封在管内，并通过管底水银槽中水银的毛细作用，而使水银膜湿润触点的舌簧继电器。

剩簧继电器：

由剩簧管或有干簧关于一个或多个剩磁零件组成的自保持干簧继电器。

舌簧管：

同理舌簧管有干簧管,湿簧管,剩簧管三种类型。

5）时间继电器：

当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器。

电磁时间继电器：

当线圈加上信号后，通过减缓电磁铁的磁场变化而后的延时的时间继电器。

电子时间继电器：

由分立元件组成的电子延时线路所构成的时间继电器，或由固体延时线路构成的时间继电器。

混合式时间继电器：

由电子或固体延时线路和电磁继电器组合构成的时间继电器。

6）高频继电器：

用于切换高频,射频线路而具有最小损耗的继电器。

7）极化继电器：

有极化磁场与控制电流通过控制线圈所产生的磁场综合作用而动作的继电器。

继电器的动作方向取决于控制线圈中流过的的电流方向。

二位置极化继电器：

继电器线圈通电时，衔铁按线圈电流方向被吸向左边或右边的位置，线圈断电后，衔铁不返回。

二位置偏倚计划继电器：

继电器线圈断电时，衔铁恒靠在一边；

线圈通电时，衔铁被吸向另一边。

三位置极化继电器：

继电器线圈通电时，衔铁按线圈电流方向被吸向左边或右边的位置；

线圈断电后，总是返回到中间位置。

（8）其他类型的继电器：

如光继电器,声继电器,热继电器,仪表式继电器,霍尔效应继电器,差动继电器等。

2、按继电器的外形尺寸分类 

名称

定义

微型继电器

最长边尺寸不大于10mm的继电器

超小型微型继电器

最长边尺寸不大于10mm,但不大于25mm的继电器

小型微型继电器

注：

对于密封或封闭式继电器，外形尺寸为继电器本体三个相互垂直方向的最大尺寸，不包括安装件，引出端，压筋，压边，翻边和密封焊点的尺寸。

3、按继电器的负载分类 

微功率继电器

当触点开路电压为28V时，触点额定负载电流（阻性）为0.1A；

0.2A的继电器

弱功率继电器

当触点开路电压为28V时，触点额定负载电流（阻性）为0.5A；

1A的继电器

中功率继电器

当触点开路电压为28V时，触点额定负载电流（阻性）为2A；

5A的继电器

大功率继电器

当触点开路电压为28V时，触点额定负载电流（阻性）为10A；

20A；

25A;

40A……的继电器

4、按继电器的防护特征分类 

密封继电器

采用焊接或其他方法，将触点或线圈等密封在罩子内，与围介质相隔离，其泄露率较低的继电器

封闭式继电器

用罩壳将触点或线圈等密封（非密封）加以防护的继电器

敞开式继电器

不用防护罩来保护触点和线圈等的继电器

1.1.3接触器的定义与分类

　　接触器是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。

接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。

其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：

常闭触头断开；

常开触头闭合，两者是联动的。

当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：

常闭触头闭合；

常开触头断开

　　在工业电气中，接触器的型号很多，电流在5A-1000A的不等，其用处相当广泛。

在电工学上。

接触器是一种用来接通或断开带负载的交直流主电路或大容量控制电路的自动化切换器，主要控制对象是电动机，此外也用于其他电力负载，如电热器，电焊机，照明设备，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。

接触器控制容量大。

适用于频繁操作和远距离控制。

是自动控制系统中的重要元件之一。

通用接触器可大致分以下两类。

　1）交流接触器主要有电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成。

常用的是CJ10、CJ12、CJ12B等系列。

　　2）直流接触器一般用于控制直流电器设备，线圈中通以直流电，直流接触器的动作原理和结构基本上与交流接触器是相同的。

因为可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制（某些型别可达800安培）电路的装置，所以经常运用于电动机做为控制对象，也可用作控制工厂设备﹑电热器﹑工作母机和各样电力机组等电力负载，并作为远距离控制装置。

交流接触器利用主接点来开闭电路，用辅助接点来导通控制回路。

主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。

交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。

交流接触器的动作动力来源于交流电磁铁，电磁铁由两个「山」字形的幼硅钢片叠成，其中一个固定，在上面套上线圈，工作电压有多种供选择。

为了使磁力稳定，铁芯的吸合面，加上短路环。

交流接触器在失电后，依靠弹簧复位，另一半是活动铁芯，构造和固定铁芯一样，用以带动主接点和辅助接点的开关。

交流接触器制作为一个整体，外形和性能也在不断提高，但是功能始终不变。

无论技术的发展到什么程度，普通的交流接触器还是有其重要的地位。

接触器具有可高频率的做电源开启与切断控制﹐最高操作频率甚至可达每小时1200次也没问题。

20安培以上的接触器加有灭弧罩，利用断开电路时产生的电磁力，快速拉断电弧，以保护接点。

1.2PLC的发展

可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）,是一种用于自动化实时控制的数位逻辑控制器，广泛应用于目前的工业控制领域。

在可编程逻辑控制器出现之前，一般要使用成百上千的继电器以及计数器才能组成具有相同功能的自动化系统，而现在，经过编程的简单的可编程逻辑控制器模块基本上已经代替了这些大型装置。

可编程逻辑控制器的系统程序一般在出厂前已经初始化完毕，用户可以根据自己的需要自行编辑相应的用户程序来满足不同的自动化生产要求。

最初的可编程逻辑控制器只有电路逻辑控制的功能（IO控制），所以被命名为可编程逻辑控制器，后来随着不断的发展，这些当初功能简单的计算机模块已经有了包括逻辑控制，时序控制、模拟控制、多机通信等许多的功能，名称也改为可编程控制器（ProgrammableController），但是由于它的简写也是PC与个人电脑（PersonalComputer）的简写相冲突，也由于多年来的使用习惯，人们还是经常使用可编程逻辑控制器这一称呼，并在术语中仍沿用PLC这一缩写。

现在工业上使用可编程逻辑控制器（PLC）已经相当接近于一台轻巧型电脑所构成，甚至已经出现整合个人电脑（采用嵌入式操作系统）与PLC架构的PC-BASE控制器，能透过数位或类比输入/输出模组控制机器设备、制造处理流程、及其它控制模组的电子系统。

PLC可接收（输入）及发送（输出）多种型态的电气或电子讯号，并使用他们来控制或监督几乎所有种类的机械与电气系统。

长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。

其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。

另一方面，PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。

PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。

PLC技术展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。

大多数人认为，PLC将会继续失去市场份额；

更有甚者认为，在工业PC面前，PLC将会一步一步走向死亡；

但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额。

在全球工业计算机控制领域，围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有PLC，但这种趋势也许不会继续发展下去。

随着软PLC（SoftPLC）控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展，安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC控制系统的市场份额正在逐步得到增长，这些事实使传统PLC供应商在思想上已经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在传统PLC的技术发展与提高方面作出更加开放的高姿态。

对于控制软件来讲，这是PLC控制器的核心，PLC供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件，而且对于工业用户表现得非常积极。

此外，开放式通信网络技术也得