电镀流水线生产系统控制.docx
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电镀流水线生产系统控制
1、机电传动课程设计目标要求……………………………………2
2、机电传动控制课程设计课题——电镀流水线生产系统控制…3
2.1、电镀流水线系统结构…………………………………………3
2.2、电镀系统控制要求……………………………………………4
2.3、电镀流水线电气控制系统设计…………………………………6
2.4、程序调试………………………………………………………13
3、参考文献……………………………………………………22
4、课程设计小结………………………………………………22
第1章机电传动课程设计目标要求
一、课程设计目的
《机电传动控制》课程设计为该课程的实践环节，在本课程设计的过程中，通过课程设计实践环节巩固和加强<机电传动控制>课程所学习的知识，掌握课程知识实际应用的能力。
学会运用机电传动控制的原理和分析问题，解决问题的方法。
同时在设计过程中，综合已学知识，完成简单完整的控制系统设计，以增强控制系统设计能力；完成PLC控制程序设计，增强编程软件使用的能力；并在联机程序调试过程中，增强实际操作能力。
二、课程设计要求
课程设计是一综合性的实践工作过程，需要依据给定设计任务，完成一系列的设计工作。
这些设计工作的内容以课程设计任务的形式说明列出，同时完成的设计工作以设计成果的形式保留，设计任务与设计成果要求分列如下。
1．课程设计任务要求
⑴熟悉典型设备分析的一般方法，分析电气控制系统的需要和条件；
⑵查阅技术资料和手册，合理选用设计方案；
⑶根据设计方案，完成电气控制系统的电气原理图设计
⑷掌握使用计算机软件编制PLC程序的应用方法，完成PLC程序设计；
⑸使用仿真设备调试程序；
⑹撰写规范的设计总结报告。
2．课程设计成果要求
〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕
⑴绘制完成设备与信号布置简图
⑵绘制完成电气控制系统电路图（包括PLC端子图）
⑶设计与编制PLC用户程序（控制流程图、梯形图）
⑷仿真设备调试程序及说明
⑸撰写课程设计说明书
3．课程设计说明书撰写内容要求
⑴任务说明
⑵任务分析
⑶控制方案设计以及控制系统设计过程说明
⑷控制流程分析
⑸plc控制程序设计说明
⑹调试程序说明
⑺总结
⑻图附件
⑼参考文献
第2章机电传动控制课程设计课题
电镀流水线生产系统控制
一.电镀流水线系统结构
电镀流水线系统根据电镀加工工件的特殊工艺流程而设计制造的一种高效率自动化专用设备。
设备采用自动起吊设备，远距离控制方式工作。
电镀流水线系统由点镀槽，电镀液回收槽，挂架和起吊机构组成，起吊机构吊钩的移动采用电动机驱动，由电气控制系统实现工作自动循环的控制。
电镀流水线系统生产过程是由人工将工件悬挂在挂具上，挂具放置在挂架上，按下自动工作启动按钮，开始自动工作。
自动工作过程包括吊钩下降吊起挂有工件的挂具，移动吊钩到达镀槽，吊钩下降将工件浸入镀槽内电镀液中，电镀完成后返回移动并经过三个电镀液回收槽回收电镀液，最后返回到挂架位置，放下挂具，完成自动工作循环后，由人工取下加工好的工件。
电镀系统采用行程开关检测吊钩是否到达预定位置。
系统结构及运动部件工作循环如图3-11所示。
图3-11电镀系统结构与移动部件工作循环图
二.电镀系统控制要求
⑴电镀系统工艺过程
电镀系统的工艺过程如图3-12所示，由人工将工件放置到挂具上，启动自动工作过程。
首先吊钩下降，将挂架上的挂件吊起，并移至镀槽1进行电镀加工，然后经镀槽2，镀槽3，镀槽4处理后返回挂架，处理完成的零件由人工取出，由此结束一次加工循环过程。
图3-13电镀系统处理零件工艺过程
⑵ 电镀系统的控制要求
电镀系统的控制要求，是通过满足电镀系统的工作要求形成的，控制系统的功能必须满足电镀系统所有的工作要求。
电镀系统的工作要求包含三个方面，工作方式要求，工作过程要求，安全稳定工作要求。
1）电镀系统工作方式要求
为保证电镀系统能够处于正常工作，要求电镀系统具备二种工作方式：
1吊钩能够点动后移调整，以及吊钩不在挂架位时能够快速复位；
2吊钩能够点动向下调整，以及吊钩不在上端位置时能够快速复位；
3电镀系统全自动工作循环工作；
2）电镀系统工作过程要求
电镀系统工作过程是电镀系统在正常加工时整机全自动循环的工作过程，电镀零件工作过程需要满足如下要求：
①按下启动按钮，吊钩下降，到位后吊起悬挂零件的挂具，上升到位后停留16秒；
②吊钩前移到镀槽1上方停住，吊钩下降到位，工件侵入槽中，2分钟后吊钩上升并停留30秒；
③吊钩后移到电镀液回收槽2上方停住，吊钩下降到位，工件侵入槽中，32秒后吊钩上升并停留16秒；
4吊钩后移到电镀液回收槽3上方停住，吊钩下降到位，工件侵入槽中，32秒后吊钩上升并停留16秒；
5吊钩后移到电镀液回收槽4上方停住，吊钩下降到位，工件侵入槽中，32秒后吊钩上升并停留16秒；
6吊钩后移返回到挂架处，加工循环结束。
3）电镀系统控制系统元件配置与工作要求
电镀系统吊钩横向移动电机为3KW，垂直方向移动电机为2KW。
自动循环工作时，所有工步切换由行程开关控制。
电器元件工作关系如表3-6所示。
工作状态
（工步）
吊钩电机
主令电器
M1正转
M1反转
M2正转
M2反转
向前移动
＋
－
－
－
SB2、SQ5
向下移动
－
－
＋
－
SQ6、
向上移动
－
－
－
＋
SQ7
向后移动
－
＋
－
－
SQ1，SQ2，SQ3，SQ4，
表3-6电器元件工作关系表
注：
加号，电器元件为得电状态，减号，电器元件为失电状态。
4）电镀系统安全稳定工作要求
①具有运动部件间安全工作的联锁功能；
②具有位置保护功能（如极限位、越位、相对位置保护）；
③电气控制系统具有短路，电动机过载等保护功能；
④具有应急操作功能
⑤具有照明、指示灯辅助功能。
3．电镀流水线电气控制系统设计
1）电气系统图以及PLC端子图
如下图，KM1闭合M1正转前移，KM2闭合时反转后移；KM3闭合时M2正转下移，KM4闭合时反转上移。
电气系统图
PLC端子图
2）电器元件明细表
M1
水平移动电机
KM1
M1正转前移
M2
垂直移动电机
KM2
M1反转后移
SB1
总停按钮
KM3
M2正转下移
SB2
启动按钮
KM4
M2反转上移
SB3
后移电动控制
SQ1，SQ2，SQ3，SQ4，SQ5
水平方向行程开关
SB4
下移电动控制
SQ6，SQ7
垂直方向行程开关
SB5
吊钩不在挂架位时快速复位
FU1，FU2，FU3，FU4
短路保护熔断器
SB6
吊钩不在上端位时快速复位
FR1，FR2
过载保护热继电器
SB7
手动停止按钮
VC
整流器
QS
电源隔离开关
TC
控制变压器
QF
PLC电源开关
SA
手动与自动切换旋转开关
3）电器元件信号与PLC连接的通道分配表
输入
输出
元件
通道地址
元件
通道地址
SB1
X0
KM1
Y0
SB2
X1
KM2
Y1
SB3
X2
KM3
Y2
SB4
X3
KM4
Y3
SB5
X4
SB6
X5
SB7
X20
SA
X10（自动）
X21（手动）
SQ1
X11
SQ2
X12
SQ3
X13
SQ4
X14
SQ5
X15
SQ6
X16
SQ7
X17
4）功能图（根据以上内容设计出如下图所示功能图）：
④
④
①
5）梯形图（根据功能图，其对应的梯形图如下）：
②
4、程序调试
打开GXdeveloper按要求输入以上程序，检查、调试并运行，结果如下：
1）SFC图（由于程序太长，只截了首尾部分，如下图）
2）梯形图（将上面的SFC图经转换后得到以下梯形图）
3）指令表（梯形图经转换后得到其对应的指令表如下）
5、参考文献
《电镀工艺与设备》冯立明主编
《电气控制与可编程序控制器应用技术（第2版）》郁汉琪主编
6、课程设计小结
短暂的课程设计已经结束，我感觉着实受益匪浅。
当初拿到课题时，由于平时基础不扎实，几乎完全不知从何处入手，而且在时间上也不是很宽裕。
于是在老师和同组同学的建议下我去图书馆借了两本与电镀流水线的PLC自动控制有关的书拿来参考，在紧张的翻阅与复习后我总算有了点头绪，对于电镀流水线也有了些了解。
在与同组组员的交流中我们确定了我们设计的控制系统的工艺流程。
首先这个系统比较简单，它主要是由一条导轨，两个电动机，四个槽位和PLC电路控制系统组成。
通过控制导轨上的小车和电动机的正反转来控制工件所处的位置。
由于要对4个槽位的电镀时间进行控制，所以需要用到时间继电器。
每一动作应该可以由相应点动按钮控制。
这就是我们的设计思路。
有了设计思路后我们便用CAD画出了其对应的能很好的完成要求的电路图和PLC端子图，再根据电路图列出电器元件及其功能和通道地址的表格，最后画出梯形图。
在仔细检查我们所完成的完成结构图、电路图、功能图和梯形图都正确无误后，我们在老师的指导下用GXdeveloper软件对我们的程序进行了调试，经过了数次调试修改后，我们的程序终于能够完成了调试运行。
在周五答辩前，我再次把我们所设计的系统看了一遍，确定我已经基本弄懂了这个系统后才安下心来。
到了答辩的时候，由于自动控制部分的程序太长，老师只是运行了手动控制的部分，结果很令老师满意。
在这次课程设计中，我把本来不是很懂的方面很好的复习了一下，令我进一步的掌握了PLC控制电路的程序编制和调试并对GXdeveloper软件有了进一步的了解，在各方面都有所提高，收获不小。
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