电镀生产线电气控制系统设计.doc

1、设计概况电镀生产应用范围广泛，生产线较长，设备分散，前后联锁关系复杂，控制较难。电镀生产线按照其工艺要求和规模一般设计有两至四台行车工作，每台行车都根据已编制好的各自的程序运行。本设计中以三台行车、五个槽位为例，对电镀生产线的流程以及控制方法进行了介绍。对于行车的自动控制，早期是采用继电-接触器控制电路，但是其电路复杂，接口多，工作可靠性差，维护困难。发展至今其控制方式已采用可编程控制器 PLC 作为核心控制部件，其控制更为安全、可靠、方便、灵活，自动化程度更高。本设计中，分别用继电-接触器这种传统方法以及采用欧姆龙 CPM1A-40CDR-A 小型 PLC 对电镀生产线的电气控制系统进行了设

2、计。用 PLC 进行自动控制，具有编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和抗干扰能力强的特点，是一种很有效的自动控制方式，是电镀生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展方向。关键词：电镀生产线；行车控制；继电接触器控制；欧姆龙 PLC 控制AbstractElectroplating wide range of applications, the production line is longer, equipment scattered around the complex interlocking relationships, control is more difficul

3、t. Electroplating production line in accordance with its general design process requirements and scale road work has two to four units, each lane were prepared according to the procedures run their own good. In this design, three lane, five slots, for example, electroplating production line processe

4、s and control methods were introduced. For automatic control of traffic, is the use of early relay - contactor control circuit, but the circuit complexity, interfaces and more operational reliability poor maintenance. Development has its control method has been adopted PLC programmable controller as

5、 the core control unit, which controls more secure, reliable, convenient, flexible, higher degree of automation.In this design, respectively, with relay - contactor this traditional approach and the use of Omron CPM1A-40CDR-A small electroplating production line PLC electrical control system design.

6、 With PLC automatic control, with programming convenience, flexible operation, safe, stable, reliable performance and anti-jamming features, is a very effective automatic control mode, electroplating production to achieve high efficiency, low cost, high quality automated production development.Key w

7、ords：Electroplating production line； Traffic control； Relay - contactor control； Omron PLC control目 录1 引言 .11.1 电镀生产线简介 .12 电镀车间专用行车控制系统 .12.1 专用设备基本情况介绍 .12.2 拖动情况介绍 .32.3 设计要求 .33 继电-接触器控制系统设计 .43.1 电镀生产线运行流程 .43.2 总体方案的选择 .53.3 电气控制原理图设计 .63.3.1 主电路设计 .63.3.2 控制电路设计 .83.3.3 辅助电路设计 .143.3.4 选择电器元件

8、 .153.4 工艺图设计 .183.4.1 电器板元件布置图 .183.4.2 控制面板元件布置图 .204 PLC 控制系统设计 .204.1 主电路的设计 .214.2 控制电路的设计 .214.2.1 PLC 的选型 .214.2.2 PLC 输入/输出继电器地址分配 .224.2.3 外围接线图 .234.3 工艺图纸的设计 .244.4 梯形图程序 .255. 设计总结 .28参 考 文 献 .29附录电镀生产线电气控制系统设计01 引言1.1 电镀生产线简介电镀就是利用电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程。电镀工艺流程中，保证产品的电镀

9、时间是决定电镀产品质量和品质的重要因素。在电镀生产线上采用自动化控制不但可以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证，有效的减少废品率，而且还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度，有着非常好的经济效益和社会效益，电镀生产线上对行车的自动控制则是电镀生产线自动化控制的关键。电镀生产线按照其工艺要求和规模一般设计有两至四台行车工作，每台行车都根据已编制好的各自的程序运行；对于行车的自动控制，早期是采用继电器逻辑电路和顺序控制器，发展至今其控制方式已采用可编程控制器 PLC 作为核心控制部件，其控制更为安全、可靠、方便、灵活，自动化程度更高。2 电镀车间专用行车控制系统2.1 专用设备基本情况介绍电镀车

10、间专用行车是某厂电镀车间为提高功效、促进生产自动化和减轻劳动强度，提出制造的一台专用半自动起吊设备。它采用远距离控制，起吊重量在 300kg 以下。起吊物品是待进行电镀及表面处理的各种产品零件。根据工艺要求，专用行车的结构与动作流程示意图如图 2-1 所示。内蒙古农业大学机电工程学院毕业设计说明书1图 2-1 专用行车的结构与动作流程示意图电镀车间有多个电镀（清洗）槽位，分别标记为 1 槽、2 槽等等。实际生产线上镀槽的数量是根据用户综合各种电镀工艺的需要所提出的要求而定。电镀种类越多，槽数也越多。为简化设计过程，本设计暂定 5 个电镀槽位。在电镀生产线一侧，工人将待电镀零件装入吊篮，并发出信

11、号，专用行车便提升，到一定高度后自动逐段前进。按工艺要求在需要停留的槽位停止，然后自动下降，停留一段时间（各槽停留的时间预先按工艺调定）后再自动上升，停留一段时间再前进。如此完成电镀工艺的每一道工序，直至生产线的末端，自动返回原位。工人卸下处理好的零件，重新装料发出信号，进入下一个电镀作业循环。对于不同零件，其镀层要求和工艺过程是不同的。为了节省场地，适应批量生产和柔性生产的需要，提高设备利用率和发挥最大经济效益，该设备还要求电气控制系统能针对不同电镀工艺流程，有程序预选和修改能力。例如镀锌使用 1、3、4、5 槽位，不需要使用 2 槽位；镀铬使用 1、2、4、5 槽位，不需要使用 3 槽位等

12、。各槽位停留的时间由用户根据工艺要求进行整定。设备的机械结构与普通小型行车结构类似，跨度较小，但要求准确停稳，以便吊篮能准确进入电镀槽内。工作时除具有自动控制的大车移动（前进/后退）与吊篮提升/下降运动外，还有调整吊篮位置的小车运动（左移/右移）。电镀生产线电气控制系统设计22.2 拖动情况介绍专用行车的小车、打车及升降运动三相交流异步电动机（Y802-4 型0.75kW、2.1A、1390r/min）分散拖动。2.3 设计要求本课题要求设计一电镀生产线控制，电镀生产线上采用专用的行车和可升降的吊钩，假定生产线有五个槽位（除油槽，酸洗槽，电镀槽，回收液槽，清水槽），电镀时将工件依次放入槽中电镀

13、，行车返回后，电镀一个工件结束。控制要求如下：1、电镀生产线上采用专用的行车和可升降的吊钩，行车前退、左右移动和吊钩升降各由一台电机拖动，并有相应的限位开关 SQ 定位。2、工件在三个槽位均需停留一段时间，并在槽位上方停留一段时间，让镀液从工件上流回镀槽。(1)将工件放入除油槽内，除油 30s 后提起，停放 10s；(2)接着将工件放入酸洗槽内，酸洗 40s 后提起，停放 20s；(3)然后将工件放入镀槽中，电镀 240s 后提起，停放 30s；(4)然后再将工件放入回收液槽浸 40s，提取后停 20s；(5)最后放入清水槽中清洗 30s，最后提起停 10s 后。之后行车返回原位，电镀一个工件

14、的全过程结束。（原位是指行车在挂件架上方，吊钩下降到最下方，在原位，操作人员把将要电镀的工件放在挂具上，即可开始电镀工作）3、整个电镀生产线完成一个工作循环后，可以自动进行下一个工作循环，也可以按下停止按钮，结束工作。当再按下启动按钮，则开始第二个工作循环。4、控制装置具有程序预选功能（按电镀工艺确定需要停留工位），一旦程序预选，除装卸零件外，整个电镀工艺应能自动进行。5、前进、后退，上升、下降运动要求准确定位。前进后退、上升下降及左右移动之间要有连锁作用。6、采用远距离控制，整机电源及各动作要有相应指示。7、应有极限位置保护和其他必要的电气保护措施。内蒙古农业大学机电工程学院毕业设计说明书3

15、3 继电-接触器控制系统设计继 电 -接 触 器 控 制 系 统 一 直 是 电 气 控 制 的 主 流 ， 目 前 国 内 仍 有 不 少 厂 家应 用 继 电 接 触 器 控 制 系 统 。 其 中 输 人 单 元 为 按 钮 开 关 等 主 令 电 器 。 输 出 单 元包 括 各 种 阀 门 的 控 制 线 圈 、 各 类 接 触 器 控 制 线 圈 及 信 号 指 示 等 执 行 元 件 。 这种 控 制 系 统 的 特 点 是 ： 价 格 便 宜 、 性 能 价 格 比 低 。 因 此 继 电 接 触 器 控 制 方 案 ，适 用 控 制 逻 辑 比 较 简 单 ， 所 需 继 电

16、 器 数 量 较 少 ， 程 序 固 定 的 场 合 。3.1 电镀生产线运行流程为了更好地了解电镀生产线的工作过程，本设计在进行总体方案的设计，先绘制出电镀生产线运行详细流程图。如图 3-1。电镀生产线电气控制系统设计4吊钩上升上升到位 ？NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY开始系统上电按下启动按钮行车前进1 槽到位 ？吊钩下降下降到位 ？除油除油时间到 ？吊钩上升上升到位 ？酸洗停留时间到 ？吊钩下降3 槽到位 ？下降到位 ？电镀电镀时间到 ？吊钩上升上升到位 ？3 槽上方停留停留时间到 ？行车前进4 槽到位

17、 ？下降到位 ？吊钩下降上升到位 ？5 槽上方停留停留时间到 ？行车前进前进到位 ？行车后退后退到位 ？吊钩下降下降到位 ？装料卸料原位停留时间到 ？一个镀件周期结束1 槽上方停留停留时间到 ？行车前进上升到位 ？吊钩下降2 槽到位 ？2 槽上方停留吊钩上升下降到位 ？酸洗时间到 ？行车前进回收吊钩上升水洗时间到 ？回收时间到 ？吊钩上升上升到位 ？4 槽上方停留停留时间到 ？行车前进5 槽到位 ？下降到位 ？吊钩下降水洗图 3-1 电镀生产线运行流程图3.2 总体方案的选择1、行车的左右、前后及上下运动分别由电动机 M1、M2、M3 拖动，并通过正反转控制实现两个方向的移动。内蒙古农业大学机

18、电工程学院毕业设计说明书52、进退与升降运动停止时，采用能耗制动以保证准确定位。平移中，升降电动机 M3 采用电磁抱闸制动（电磁抱闸制动通常用于起重设备上，制动力强，安全可靠，不会因突然断电而发生事故），以确保安全。3、位置控制指令信号，由固定于轨道侧的限位开关发出，并用调节挡铁的方法，来保证吊篮与镀槽相对位置的准确性。4、制动时间与各槽停留时间可根据工艺要求设定，并由定时器自动控制。5、采用程序预选开关实现电镀槽位工艺自选。6、M2、M3 为自动控制连续运转，采用热继电器实现过载保护，M1 电动机的左右移动为调整运动，短时工作无过载保护。7、采用带指示灯控制按钮，以显示设备运动状态。8、主电

19、路及控制电路采用熔断器实现短路保护。由限位开关实现前进/后退、提升/下降及左移/右移三方向的极限位置保护。3.3 电气控制原理图设计3.3.1 主电路设计（1）本设备需要三台电动机拖动，而且每台电动机都要正反转运动。由接触器 KM5、KM6 控制左右移动电动机 M1 的正反转，KM1、KM2 及 KM3、KM4 分别控制前进后退移动电动机 M2、升降运动电动机 M3 的正反转。（2）左行右行电动机 M1 为点动短时工作，故不设过载保护。前进后退电动机 M2、升降电动机 M3 由热继电器 FR1、FR2 实现过载保护。（3）主线路由隔离开关 QF 作为电源接入控制，（4）为保证准确停位，并考虑到进退与升降运动由同一型号电动机拖动，且不会同时工作（相互有连锁作用），所以停车时，可采用同一个直流电源实现能耗制动。本设计中，制动过程结束后，采用时间原则来切除制动力矩，即通过时间继电器 KT 完成切换。直流电源可采用低压交流电源经单相桥式整流得到。（5）考虑到升降运动有一定的重量，在行车平移中，需设置电磁抱闸制动控制。三相电磁铁 YA 和 M3 并联，当 M3 得电时，YA 工作，松开刹车允许升降运动；M3 失电时，YA 释放，抱闸制动，使吊篮稳定停留在空中，能安全地前后或左右平移。（6）能耗制动用时间原则，制动 1.5s。根据以上设计原理便可绘制出如图 3-2 所示的主电路。