基于PLC的电镀行车控制系统的设计.doc

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1、西南科技大学 毕业设计基于PLC的电镀行车自动生产线的设计系 部 自动控制工程系 专 业 名 称 机电一体化 班 级 机电1092班 姓 名 黄 明 学 号 200912180 指 导 教 师 覃 智 广 2011年 03月 05日摘要电镀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。本课题以行业现状为出发点，结合其他行业自动控制技术的应用情况，提出了基于PLC的电镀行车自动生产线的设计，并通过应用机械、可编程序控制器(PLC)等多项专门技术开发的自动生产系统。本文首先分析和制定了该生产线的整体设计思想和方案，确保了该生产线系统具备真正的自动化生产

2、能力且结构简单。在该生产线的控制系统中，采用了高可靠性，高稳定性，编程简单，易于使用，而且广泛应用于现代工业企业生产线过程控制中的控制器PLC。详细分析了输送系统设备保护控制电动机原理图、程序框图、PLC系统外部接线图。分层次详细阐述了整个高度自动化输送系统的目标及功能，使高度自动化输送系统的结构更加清晰，层次更加分明，具有非常强的实用性。关键词：自动电镀生产线，自动控制技术，可编程控制器（PLC），机械手目 录1 绪论11.1 控制系统在电镀行车中的作用与地位11.2 电镀行车控制系统的发展与现状11.3 题目选择的背景及意义22 系统总体方案论证12.1 可编程控制系统12.2 PLC编程

3、语言简介22.3 电镀行车系统的总框图52.4 电镀行车系统的工艺流程62.5 电镀行车系统的设计要求82.6 设计方案的论证82.6.1 硬件设计方案82.6.2 软件设计方案93 系统的硬件设计103.1 PLC 控制系统的优点103.2 PLC机型选择113.2.1 电机及电器元件型号选择123.2.2 电气原理图设计183.2.3 辅助电路的设计193.3 I/O点数的分配193.4 I/O接线图194.1 自动程序的设计214.2 系统编程的设计215 软件的调试245.1 电镀行车系统的启动和循环仿真245.2 电镀行车的左、右行仿真245.3 电镀行车的上、下行仿真256 结论2

4、6参考文献27致谢28附 录29附录A 自动程序的梯形图29附录B S7-200 CPU 226参数表38附录C 主电路图40附录D I/O分配表411 绪论1.1 控制系统在电镀行车中的作用与地位在现代的电镀行车中，一个优质、稳定的控制系统是整个电镀行车正常运行的最基本的保障，控制系统在电镀行车中的作用就好比是起着总指挥的作用。若是控制系统出现了故障，电镀行车也就处于瘫痪的地步，这样将直接影响生产的进行，无疑会给企业造成重大的损失，这对于任何一个企业来说都是不能接受的。同时，控制系统的性能的好坏也关系到电镀行车的正常运行，若是控制系统不稳定，或者经常出故障，或是不能够正常的运行，同样都会给企

5、业的生产造成困难。另外，企业生产的工作效率也和控制系统关系密切，性能好的控制系统对效率的提高起着非常大的作用。控制系统在电镀行车中的地位是非常重要的，它直接关系着企业生产的能否进行。1.2 电镀行车控制系统的发展与现状在工业控制的各个领域里，小到一个简单的机电一体化设备、大到整个生产线，以及大型的工程领域里，都存在PLC控制系统的技术存在。PLC已不在是局限在逻辑上，应该理解成过程控制器，在整个自动化领域，PLC和传动是组成自动控制的两个非常重要的部分。在主流PLC往大型化、集成化、多功能化、网络化发展的同时，还有很多分支在并列发展。我们还有很多单体化、一体化的设备，现在越来越微型化离散的控制

6、也在同步进行。比如西门子S7-200功能强大，1000多块一个，原来是不能想象的。为满足自动控制领域各层面的不同要求，微型机、小型机的发展势头也很迅速。现在，PLC不仅能进行逻辑控制，在模拟量的闭环控制、数字量的智能控制、数据采集、监控、通信联网及集散控制方面都得到广泛的应用。如今大、中型、甚至小型PLC都配有A/D、D/A转换及算术运算功能，有的还具有PID功能。这些功能使PLC应用于模拟量的闭环控制、运动控制、速度控制等具有了硬件基础；PLC具有输出和接收高速脉冲的功能，配合相应的传感器及伺服装置，PLC可以实现数字量的智能控制；PLC配合可编程终端设备（如触摸屏），可以实时显示采集到的现

7、场数据及分析结果，为分析、研究系统提供依据；利用PLC的自检信号可实现系统监控；PLC具有较强的通信功能，可与计算机或其他智能装置进行通信和联网，从而能方便地实现集散控制。功能完备的PLC不仅能满足控制的要求，还能满足现代化大生产管理的需要。1.3 题目选择的背景及意义在现代工业化的电镀中，工业电镀生产线工位多、生产复杂，同时在电镀中，其氧化、酸洗、碱洗、电镀等许多工艺具有严重的化学污染和腐蚀，如果采用人工操作电镀行车，那么将会对现场工人的身体健康十分不利，并使工人长期处于精神高度紧张的状态。为了提高工作效率，促进生产自动化和减轻劳动强度以及保障工人的身体健康,就很有必要设计出一种自动控制系统

8、来替代人工操作，从而帮助企业解决许多人力不能为的事情，结束工人在恶劣环境下直接参与控制生产的局面，保证了人身安全。采用PLC控制系统控制该电镀行车，其突出特点表现在：电镀行车控制系统抗干扰能力大为提高，其工作的可靠性和稳定性度可大大提高。同时可以根据工艺要求迅速灵活的改变生产流程和对系统进行扩充。而且系统维护简单,使用方便,提高了生产效率、降低了工人的劳动强度。2 系统总体方案论证2.1 可编程控制系统2.1.1 控制组件PLC作为工业控制的专用电子计算机，其硬件结构与微机相似，主要包括CPU，RAM，ROM和I/O接口电路等，其内部是采用总线结构，进行数据和指令的传输，外部的各个输入信号经P

9、LC的输入电路输入，经过PLC根据控制程序进行运算处理后，送到输出电路输出，以实现各种控制功能。由此可见，PLC作为一个自动控制的装置，其核心就是取代了继电器-接触器系统中的逻辑控制电路中的“控制组件”部分。PLC的控制组件由CPU和存储器组成，以下就是对这两个部分的介绍：（1）将输入信号传送到存储器中存储起来（2）按存放的先后顺序驱除用户指令进行编译（3）完成用户指令规定的各种操作（4）将操作结果送出输出端（5）响应各种外围设备的请求目前PLC的CPU多为单片机，采用16位或32位CPU处理，小型的PLC的CPU系统来简化系统软件的设计和进一步提高其工作速度，CPU的结构形式决定了该PLC的

10、基本性能，那么在我们的电镀生产线控制系统中所使用的CPU是单CPU系统。PLC的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器：（1）系统存储器 由ROM和EPROM组成，用以固化系统管理和监控程序，对用户程序作编辑处理。系统程序已由厂家固定，用户不能更改。（2）用户程序存储器 通常采用低功耗的COMS-RAM，由备用的电池在断开电源后仍然能够保存。用户程序存储器又可以分为两部分：一是用以存放用户编制的控制程序，用户可输入或者修改程序，PLC的产品说明书给出的“内容容量”或者“程序容量”就指这一部分的存储容量；第二部分是数据存储器，按输入，输出和内部寄存器，定时器，计数器，数据寄存器等单元的定义序号

11、存储数据或状态，不同厂家出品的PLC有不同的定义序号。2.1.2 输入输出接口电路PLC通过I/O接口电路，实现与外围设备的连接，外围设备输入PLC的各种控制信号，如各种主令器，检测元件输出的开关量，或模拟量，通过输入接口电路转换成PLC的控制组件能够接受和处理数字信号，而控制组件输出的控制信号又通过输出接口电路转换成现场设备所需要的控制信号，一般可直接驱动执行元件（继电器，接触器，电磁波微电机，指示灯等等）。由此可见，I/O接口电路在PLC控制系统中起着十分重要的作用。PLC的接口电路具有以下特点：（1）输入/输出接口电路均采用光电耦合电路，这可以有效的防止现场的电磁干扰，保证PLC能在恶劣

12、的环境下可靠的工作。（2）输出接口电路有继电器，晶体管，晶闸管输出三种类型，以适合不同类型负载的控制要求，其中继电器输出方式，一般适用于低速，大功率（交，直）流负载；晶体管和晶闸管输出型均为无触点输出，晶体管输出一般适用于高效，小功率直流负载，晶闸管输出一般适用于高速，大功率交流负载，在本次电镀生产线的控制系统设计当中，我们的输出接口电路是选用的继电器输出方式。除此之外，PLC还备有与各种外围设备配接的接口，均用插座引出到外壳上，可通过电缆的方式方便的配接如手编器，PC机，打印机，EPROM写入器，录音机及各种智能单元，链接单元等。2.2 PLC编程语言简介在电镀生产线的控制系统设计当中，所用

13、的编程语言是梯形图编程语言，为了能更好的了解到PLC的编程语言在PLC的设计当中的应用，集中在PLC的设计当中常用的几中编程语言。在PLC中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。功能表图语言和语句描述语言是高级的程序设计语言，它可根据需要去执行更有效的操作，例如，模拟量的控制，数据的操纵，报表的打印和其他基本程序

14、设计语言无法完成的功能。功能模块图语言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的控制功能，它不仅在PLC中得到了广泛的应用，在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用，由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点，为广大工程设计和应用人员所喜爱。2.2.1梯形图编程语言简介程序设计语言梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言

15、。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。梯形图程序设计语言的特点是：（1）与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；（2）与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于撑握和学习；（3）与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流（PowerFLow）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待； （4）与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互的转换和程序的检查。2.2

16、.2 布尔助记符编程语言 程序设计语言布尔助记符程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。布尔助记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示操作功能。布尔助记符程序设计语言具有下列特点： （1）采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于撑握的特点； （2）在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场合进行编程设计； （3）与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本类同。继电器-接触器控制系统由输入，输出电路和逻辑电路组成，其中逻辑控制电路一般由若干个继电器及相关电器的触点组成，其中逻辑关系已经固化在硬接线的线路中，不能灵活变更。

17、相应地，PLC控制系统也是由这几部分组成，所不同的是由微处理器和存储器取代了继电器的逻辑控制电路，从而实现了“软接线”，因而控制程序可通过编程而灵活变更，相当于改变了继电器控制电路的接线。PLC控制系统与电气控制系统相比，有许多相似之处，也有许多不同，不同之处主要有以下几个方面：(1)从控制方法上看，电气控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑，其连接多且复杂、体积大、功耗大、系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。另外，继电器的触点数量有限。所以电气控制系统的灵活性和扩展性受到很大的限制。而PLC采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中，要

18、改变控制逻辑只需改变程序，因而很容易改变或增加系统功能。系统连线少、体积小、功能小，而且PLC所谓“软继电器”实质上是存储器单元的状态，所以“软继电器”的触点数量是无限的，PLC控制系统的灵活性和可扩展性好。(2)从工作方式上看，在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行，所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序，这种工作方式称为串行工作方式。（3）从控制速度上看，继电器控制系统

19、依靠机械触点的动作以实现控制，工作效率低，机械触点还会出现抖动问题。而PLC通过程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快，程序指令执行时间在微妙级，且不会出现触点抖动问题。（4）从定时和计数控制上看，电气控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。而PLC采用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时范围宽，用户可以根据需要在程序中设定定时值，修改方便，不受环境的影响，且PLC具有计数功能，而电气控制系统一般不具备计数功能。(5)从可靠性和可维护性上看，由于电气控制系统使用了大量的机械触点，其存在机械磨损、

20、电弧烧伤等，寿命短，系统的联系多，所以可靠性和可维护性较差。而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其寿命长、可靠性高,PLC还具有自诊断功能，能查出自身故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供方便。2.3 电镀行车系统的总框图 本设计的电镀行车控制系统的系统框图如图2-1所示，电镀行车系统主要由机械部分和控制部分组成。电镀行车的主要动作采用三相交流异步电动机进行动作，电镀行车的运行主要由PLC来控制。用PLC组成的控制系统，节省了接口电路制作，系统结构简单、紧凑、可靠性高。图2-1 电镀行车控制系统的系统框图本设计的电镀行车自动控制系统的物品

21、由机械手完成，行车上的待镀物品分别要到镀前处理槽（1号槽）、电镀槽（2号槽）、镀后处理槽（3号槽）三个槽进行电镀工作，并且在每个槽里都要停留一定的时间，电镀行车自动控制系统的实景图如图2-2所示。图2-2 电镀行车自动控制系统的实景图本设计的电镀行车自动控制系统主要由PLC控制和电气控制。采用直线式自动线，是一列成直线排列的电镀槽，槽的上方安装有PLC控制的行车，行车根据工艺流程设计，自动运载零件通过各个工艺槽，完成电镀过程。实现电镀零件的搬运，升降，自动完成电镀和清洗。由于电镀自动线占地面积小，生产效率高，电镀质量好，工人劳动强度小等优点，在电镀生产上得到广泛的应用。2.4 电镀行车系统的工

22、艺流程（1）假定行车提升或下放是否到位由上、下限位开关确定；前后移动的位置由相应限位开关确定；左移、右移是否到位由左、右确定。（2）在自动操作下，第一次按启动按钮后，行车从装料位置开始按图2-3电镀行车模拟实物图所示的流程继续运行，直到返回装料位置后停止，等待下一轮启动。图2-3 电镀行车模拟实物图根据电镀生产流程图我们来分析它的整个电镀流程，行车自动运行的控制过程如下：行车在原位，吊钩下降在最下方时，行车左限位开关SQ4，吊钩下限开关SQ6被压下动作，操作人员把电镀工件放在挂具上，即准备开始进行电镀。以下为整个电镀过程的工作流程：（1）吊钩上升 按下启动按钮SB1，使辅助继电器M1接通，吊钩

23、提升电机正转，吊钩上升，当碰撞到上限位开关SQ5时，吊钩上升停止。（2）行车前进 在吊钩上升停止的同时，辅助继电器M2接通，行车电机正转前进。（3）吊钩下降 行车前进碰撞到右限开关SQ1，行车停止前进，同时辅助继电器M3接通，吊钩电机反转，吊钩下降。（4）定时电镀 吊钩下降碰撞到下限位开关SQ6动作时，同时辅助继电器M4接通，使定时器T0定时280S，开始电镀。（5）吊钩上升 定时器T0定时时间一到，辅助继电器M5接通，吊钩电机正转，吊钩上升。（6）定时滴液 吊钩上升碰撞到上限位开关SQ5时，吊钩停止上升，同时辅助继电器M6接通，定炻器TI定时28S开始，工件滴液。（7）行车后退 T1定时时间

24、到，辅助继电器M7接通，行车电机反转，行车后退，转入下道镀液回收工序。（8）吊钩下降 行车后退，碰撞到第一个左限位开关SQ2，行车后退停止，吊钩电机反转，同时辅助继电器M8接通，吊钩下降。（9）浸收回液 吊钩下降碰撞到下限位开关SQ6时吊钩停止下降，同时辅助继电器M9接通，使定时器T2定时30S开始，工件浸收回液。（10）吊钩上升 定时器T2定时时间到，辅助继电器M10接通，吊钩电机正转，吊钩上升。（11）工件滴液 吊钩上升碰撞到上限位开关SQ5时，吊钩停止上升，辅助继电器M11接通，定时器T3定时15S开始，工件滴液。（12）行车后退 定时器T3定时时间到，辅助继电器M12接通，行车后退，转

25、入下道工序清水槽清洗。（13）吊钩下降 行车后退碰撞到第二个左限位开关SQ3，行车停止后退，辅助继电器M13接通，吊钩电机反转，吊钩下降。（14）清水槽清洗 吊钩下降碰撞到下限位开关SQ6，吊钩停止下降，辅助继电器M14接通，定时器T2开始定时30S，工件于清水槽中清洗开始。（15）吊钩上升 T2定时时间到，辅助继电器M15接通，吊钩电机正转，吊钩上升。（16）工件滴液 吊钩上升碰撞到上限位开关SQ5，吊钩停止上升，辅助继电器M16接通，定时器T3定时15S开始，工件滴液。（17）行车后退 定时器T3定时时间到，辅助继电器M17接通，行车后退。（18）吊钩下降 当行车后退碰撞到左限位开关SQ4

26、时，行车停止后退，辅助继电器M18接通，吊钩电机反转，吊钩下降。（19）复位 吊钩下降碰撞到下限位开关SQ6，吊钩停止下降，辅助器M19接通，行车复位，按下SB2，行车停止，工作人员此时可以取下工件，整个电镀过程结束。若再次按下SB1，则开始下一个工作循环工作过程。2.5 电镀行车系统的设计要求（1）控制装置有程序功能，整个工作自动进行。（2）前进、后退，上升、下降，左右移动有连锁。（3）采用远距离两地控制。（4）设有极限位置保护和其他必要的电气保护。（5）绘制主电路图。（6）设计控制程序。2.6 设计方案的论证 2.6.1 硬件设计方案电镀行车控制系统的主控电路是用电机的正反转来实现机械手、

27、行车的上下左右移动。从电镀行车系统的工作流程看，对于电镀行车系统的每一个工作阶段的运动都需要设置一个控制回路对其进行控制，每一个控制回路都需设置一个继电器。电动机仍采用继电器控制方案来控制的话，则需采用大量的继电器，这势必会大大增加控制系统的安装、接线工作量，降低控制系统的工作可靠性，增大故障率和查找故障的难度。此外，电镀产品零件的工艺流程一旦发生变动而要求修改其控制程序时，则需花费大量的时间和精力来更改硬件线路中各元件的连接关系，这就给控制系统日后的技术改造工作埋下了很大的隐患。而采用单片机控制方案或PLC控制方案来控制的话，则不需采用一个硬件继电器，可以克服由采用继电器控制方案带来的上述所

28、有缺点。于是电镀行车各电动机拖动的控制方案选择就缩小到单片机控制和PLC控制这两种方案的范围了。虽然单片机控制方案的成本比PLC控制方案较低，但将它应用于电镀行车控制系统时，需要为它设计和制作大量的输入和输出接口电路、放大电路和印刷电路板。而PLC本身就是一个独立的控制设备，如采用PLC控制方案，则不需要为PLC设计和制作输入和输出接口电路、放大电路和印刷电路板，相对于PLC控制方案而言，单片机控制方案所需的电路设计、制作工作量较大，设计、制作周期较长，此外，单片机控制系统的抗扰能力没有PLC控制系统的强，工作的可靠性也没有PLC控制系统的高，其编程方法也不如PLC控制系统的简单，而它对工作环

29、境的要求却比PLC控制系统的高。本设计对电镀行车控制系统的电动机系统采用PLC控制方案控制。2.6.2 软件设计方案由于电镀行车控制系统各个阶段数量很多、控制关系较复杂，在各种工作方式的控制程序、信号显示的设计中，各程序间必然会相互“牵连”，从而使设计和修改程序的难度成倍增大。为此在PLC控制的电镀行车的设计中，采用模块化设计方案，即将不同功能的程序放在不同的模块中设计。这样可以省去各部分程序之间复杂的连锁关系，使得每一部分的程序都可以单独设计和修改，不必担心会对另一部分程序造成影响。基于PLC的电镀行车控制系统的程序中各回路间的关系不相同，且没有规律可循，因此，对程序只能采用经验法设计。根据

30、工艺流程和设计要求制定控制系统：（1）装料位置和卸料位置的机械手、行车的左右、前后及上下运动分别由电动机M1、M2、M3、M4、M5、M6拖动，并通过正反转控制实现两个方向的移动。（2）进退与升降运动停止时，采用能耗制动，以保证准确定位。（3）位置控制指令信号，由固定于轨道侧位的限位开关发出，来保证行车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）采用热继电器实现过载保护，短时工作无过载保护。（7）采用控制按钮，以确保设备的运动状态。（8）主电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和

31、后退、提升和下降、左移和右移的极限位置保护。主电路图见附录C。3 系统的硬件设计 3.1 PLC 控制系统的优点 PLC在当今社会当中，特别是在工业生产上应用越来越广泛，这说明它在设计和使用当中有很多的优点。(1) 低成本利用电力线上网，最大的优点就是成本低。由于利用电力线上网，直接使用现有电力网就可以实现通信，而不需要另外铺设电话线、光电缆等，大大地减少了在基础网络上的投资。用户能自由选择在家中任何有电插座的角落上网，无需通过电话线，不用担心相对昂贵的电话费了，也不用花钱铺设更多电话线，从而能够享受到价格低廉的互联网接入服务。 (2) 范围广 无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。电力线是

32、最基础的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比拟的。因为家家都有电力线，由此，运营商就可以轻松地把这种网络接入服务渗透到每一个家庭.因此，这一技术一旦进入商业化阶段，将会促进电信市场的变革，并给互联网普及带来极大的发展空间。 (3)高速 利用电力线上网能够提供高速传输。德国最大的电力设备生产商RWE承诺，运用他们的电力线上网技术，其速度要比ISDN拔号上网快30多倍, 比ADSL更快！足以支持现有网络上的各种应用。更高速率的PLC产品正在研制之中。 (4)便捷 不管在家里的哪个角落,只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有PLC带来的高速网络享受!(5)永远在线PLC属于即插即用，不用

33、烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络！(6)结构灵活 通过PLC技术实现Internet接入，可以灵活扩展接入端口数量，使资源保持较高的利用率。目前还未有效解决电力线信号通过变压器的技术，因此，电力线通信设备都是集中在220V线路变压器的用户端。一个民用220V变压器只覆盖一定范围内的用户，所以在同一条电力线上的资源不会因为用户太多而降低效率。在用户较少的情况下，可以把几个变压器线路区域内的用户联在一起，提高服务器的利用率；如果用户增多，不同变压器区域内的用户又可分开，使用本区域的主服务器。这样可使资源的利用率始终保持在较高的水准。 (7)家庭数字化 PLC技术能够通过电力线将整个家庭的电器

34、与网络联为一体，在室内的设备之间构筑起可自由交换信息的局域网，使人们能够通过网络来控制自己家里的电器设备。今后，随着能上网的电视机和冰箱等数字家电的普及，需要大幅度地增加接入端口，而利用家庭和办公室中已有的万能插接板，通过电力线路高速接入互联网就能解决这个问题。从某种意义上讲，电力线上网技术的推广应用，也推动着家庭电器数字化的普及。3.2 PLC机型选择可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系

35、统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的储存器，用以在其内部储存执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微型技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗性高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用用户程序编制形象、直观、方便易学，调试与查错也很方便。随着PLC技术的发展，P

36、LC产品的种类也越来越多，而且功能也日趋完善。近年来，从德国、日本、美国等引进的PLC产品和国内厂家组装自行开发的产品，已有几十个、上百种型号。PLC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系系统、编程方式、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重。合理选择PLC，对于提高PLC控制系统技术经济指标有着重要意义。 西门子S7-200系列可编程序控制器是德国西门子(Siemens)公司生产的具有高性能价格比的微型可编程序控制器。由于它具有结构小巧，运行速度高，价格低廉及多功能多用途等特点，在工业企业中得到了广泛的应用。PLC种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同。用PLC实施控制，其实质是按一定算

37、法进行输入、输出变换，并将这个变换给以物理实现，应用于工业现场。PLC专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，它主要由CPU、电源、存储器和专门设计的输入/输出接口电路等组成。PLC结构框图如图3-1所示。图3-1 PLC的结构框图根据自动化电镀行车控制系统的控制要求，我采用了德国西门子S7-200 CPU 226型号，其参数详见附录B。此类型PLC无论独立运行，还是联接网络都能完成各种控制任务。S7-200 CPU 226通讯功能完善，具有极高的性能价格比是很突出的特点，也是我采用它的主要原因。PLC为此系统的控制核心，经过PLC的输入接口输入到内部数据寄存器，然后在PLC内部进行逻

38、辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动电机来控制行车和机械手的运行。3.2.1 电机及电器元件型号选择 (1)传送带电机选择根据工厂生产实际要求：电镀行车传送带A和传送带B最大载重为Mmax=2500Kg，其传送带摩擦系数u=0.2，传送带速度要求为v=15m/min，由电机功率计算公式 (3-1) (3-2)得出P=1250W, 由此查电动机选型与应用可选型号为Y100L1-4的电动机2台分别作为传送带A、B的拖动电机，其额定功率为2.2KW，额定电压为交流380V，额定电流为5A，功率因数为0.81，额定转速1430r/min。(2)大车电机选择根据电镀行车大车实际情况

39、：电镀行车大车最大载重为Mmax=5000Kg，其大车与导轨间的摩擦系数u=0.15，大车的速度要求为v=30m/min，由电机功率计算公式(3.1)(3.2)可得出P=3750W，由此查电动机选型与应用可选型号为Y112M-6的电动机1台作为大车的拖动电机，其额定功率为6KW，额定电压为交流380V，额定电流为9.8A，额定转速为1500r/min。(3)小车电机选择根据电镀行车小车实际情况：电镀行车小车最大载重为Mmax=1500Kg，小车与导轨间的摩擦系数u=0.1，小车的速度要求为v=15m/min，由电机功率计算公式(3.1)(3.2)可得出P=375W，由此查电动机选型与应用可选型

40、号为Y100L1-4的电动机1台作为小车的拖动电机，其额定功率为2.2KW，额定电压为交流380V，额定电流为5A，功率因数为0.81，额定转速1430r/min。(4)吊钩电机选择根据电镀行车吊钩实际情况：电镀行车吊钩最大载重为Mmax=500Kg，吊钩的速度要求为v=15m/min，由电机功率计算公式(3.1)(3.2)可得出P=3750W，由此查电动机选型与应用可选定吊钩拖动电机型号为YZR160M2-6，数量为1台，其额定功率为7.5KW，额定电压为交流380V，额定电流为19.7A，额定转速为1470r/min。(5)电源指示灯选择根据实际情况，查低压电器维修手册可选型号为XD7信号

41、灯1只作电源指示灯HLD, 其主要技术参数如为：额定电压为220V，颜色为绿色，变压器式结构。(6)刀开关选择根据前面所选定的电镀行车各电机额定电流,可知配电支路的总工作电流为45A，查工厂常用电气设备手册，选用规格最小的HD-11-100/18型单投刀开关作为自动线控制系统配电支路的电源开关,数量为1只。其额定电压为380V，额定电流100A。(7)自动开关选择用于电镀行车主电路电源端的自动开关QF1的选择由于此自动开关是用作电镀行车主电路电源端配电开关，作为该电路的短路保护电器，该电路负荷不大,所以可采用结构较为紧凑的塑料外壳式自动开关，并需在其内配备过电流电磁脱扣器。根据前面所选定的各种

42、电机额定电流可知该主电路的总工作电流为45A，工作电压为380/220V，查低压电器维修手册，可将该塑料外壳式自动开关QF1的型号选为DZ10-100。其额定电压为交流500V，额定电流为100A，极限短路通断电流（峰值）为9000A，机械寿命为10000次，电寿命为5000次；过电流电磁脱扣器额定电流为50A，瞬时整定电流为10In=500A。(8)用于PLC和稳压电源配电支路电源端的自动开关QF2的选择由于PLC、变压器和稳压电源配电支路的工作电压为交流220V，工作电流较小，不超过6A，查低压电器维修手册，可选用规格最小的塑料外壳式自动开关作为用于PLC、照明变压器和稳压电源配电支路电源

43、端的自动开关QF2，其型号为DZ5-10，其额定电压为交流220V，额定电流为10A，极限短路通断电流（有效值）为1000A，电寿命为2000次；过电流电磁脱扣器额定电流为10A，其脱扣器延时特性如表3.2所示：表3-1 DZ5-10型自动开关的脱扣器延时特性试验电流1.2I1.75I3.5I56I动作时间1h20min0.240s0.2s(9) 接触器选择传送带电机接触器KM1KM4的选择根据传送带电机额定功率为2.2KW、额定电流为5A，查低压电器维修手册，选择其接触器KM1KM4型号为CJ10-20，数量为4台，其额定电压为交流380V，额定电流为20A，可控制电动机最大功率为5.5KW

44、，1.05倍额定电压时通断能力为200A，操作频率为600次/h，电寿命为60万次，机械寿命为300万次。线圈参数：线圈电压220V，线圈匝数326016，线圈导线直径0.21，吸引线圈视在功率起动时140VA、吸持时22VA，工作功率9W，动作时间：起动时16ms，释放时18ms。(10)大车电机接触器KM5和KM6的选择根据大车电机额定功率为6KW、额定电流为9.8A，查低压电器维修手册，选择接触器KM5和KM6型号为CJ10-30，数量为2台，其额定电压为交流380V，额定电流为30A，可控制电动机最大功率为8.5KW，吸引线圈视在功率起动时210VA、吸持时32VA。(11)小车电机接

45、触器KM7和KM8的选择根据小车电机额定功率=2.2KW、额定电流=5 A，可选择其接触器与传送带电机选择接触器型号相同。数量为2台，具体参数参考传送带电机接触器。(12)吊钩电机接触器KM9和KM10的选择根据吊钩电机额定功率为7.5KW、额定电流为19.7A，查低压电器维修手册，选择其接触器KM9和KM10型号为CJ24-100，数量为2台，其额定电压为交流380V，额定电流为100A，操作频率为600次/h，电寿命为180万次，机械寿命为600万次。(13)PLC电源及PLC负载电源接触器KM选择接触器KM的线圈及其两对主触头均接于220V交流线路中，这对触头用来控制PLC电源的通断，接

46、触器KM的另外一对主触头分别接于直流稳压电源GD的24V直流输出端，用来控制PLC负载电源的通断，因此接触器KM的额定电压(即触头的额定电压)及其线圈的额定电压均应按交流220V来选，而其额定电流(即触头的额定电流)应按直流电流来选。据此，选规格最小的3TB40型接触器1只作PLC电源及PLC负载电源的控制接触器KM，并选择其线圈的额定电压为AC220V，主触头为三对常开，辅助触头为两对常开和两对常闭。其中两对主触头用来控制PLC的AV220V负载电路的通/断，另一对主触头用来控制PLC的DC24V负载电路的通/断，一对辅助常开触头作为接触器KM线圈控制回路的自保触头。该接触器的额定电压为交流

47、380V，额定电流为9A，可控制电动机最大功率为5.5KW，1.05倍额定电压时通断能力为200A，操作频率为1200次/h，电寿命为12万次，机械寿命为800万次。(14)吊钩电机串电阻起动接触器KM11KM13选择因为吊钩电机串电阻起动接触器的主触头接于电机转子电路中，故这些接触器的型号选择与前述控制吊钩电机的接触器KM9和KM10的选择一样，也为CJ24-100型，数量为3台。 (15)热继电器选择传送带A、B拖动电机的热继电器FR1和FR2的选择根据传送带电机额定功率为2.2KW、额定电流为5A，查电器控制，可选用规格最小的热继电器作为传送带电机热继电器FR1和FR2，其型号为JR0-20/3D，数量为2只，极数为3，有断相保护和温度补偿功能，触头数量：1个常闭，1个常开。其额定电压为交流500V，额定电流为20A，热元件额定电流为7.2A，额定电流调节范围为4.57.2A。考虑到传送带A、B的拖