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电镀流水线生产系统控制
南京工程学院
课程设计说明书(论文)
题目
电镀流水线生产系统控制
课程名称
机电传动控制课程设计
院(系、部、中心)
机械工程学院
专业
机械设计制造及其自动化(制造技术)
班级
机制121
学生姓名
王书豪
学号
201120326
设计地点
工程楼2-201
指导教师
蒋荣马银忠
设计起止时间:
2015年6月8日至2015年6月12日
目录
引言…………………………………………………………………………1
一、机电传动课程设计目标要求…………………………………………2
1.1、课程设计目的…………………………………………………………………2
1.2、课程设计要求…………………………………………………………………2
1.2.1课程设计任务要求………………………………………………………………………2
1.2.2课程设计成果要求………………………………………………………………………2
1.2.3课程设计说明书撰写内容要求…………………………………………………………2
二、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
2.2.1电镀系统工艺过程………………………………………………………………………4
2.2.2电镀系统的控制要求……………………………………………………………………4
2.3、电镀流水线电气控制系统设计………………………………………………6
2.3.1电气系统图以及PLC端子图……………………………………………………………6
2.3.2电器元件明细表…………………………………………………………………………7
2.3.3电器元件信号与PLC连接的通道分配表………………………………………………7
2.3.4功能图……………………………………………………………………………………8
2.3.5梯形图……………………………………………………………………………………9
2.4、程序调试…………………………………………………………………………………10
三、课程设计小结…………………………………………………………18
四、参考文献………………………………………………………………19
引言:
《机电传动控制》课程是机械制造及其自动化专业的一门必修专业基础课,它是机电一体化人才所需电知识结构的躯体。
在学习《机电传动控制》这门课程的时候,我能够深刻的体会到其重要性。
作为机械类专业本基础教材,本课程涵盖了经典控制理论的基本原理和基本知识,内容与机械类课程现代控制理论相衔接。
本书所讲内容突出机电结合,电为机用。
在保证基本内容的前提下,简化理论分析,加强反映了当前机电领域的新技术和新知识,加强实例的分析、设计,力求做到内容深入浅出、重点突出,以利于我们开拓思路、深化知识。
《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业系列的教材之一,可以作为机械类专业及与之相近专业的同学们学习和研究。
本课程不仅在于它是一门系统理论基础课程,是我们掌握控制论的基础知识,解决机械工程中的控制问题,更重要的是通过呵护唯物辩证法的方法论的建明阐述,使我们学会用控制理论观点,系统论方法,分析、处理机械工程中遇到的难题,启迪和发展我们的思维,培养我们分析问题和解决问题的能力。
由于现代科学和计算机技术的迅速发展,控制理论应用于机械工程的重要性日益明显。
将理论联系实际,展开设计的课程设计实践,可以激发我们对该课程的学习兴趣而且能够让我们初步掌握系统性能分析及系统设计的基本方法,为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。
由此可见,本次课程设计势在必行。
1.机电传动课程设计目标要求
1.1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。
1.2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。
1.2.1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。
1.2.2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
1.2.3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
2机电传动控制课程设计课题——电镀流水线生产系统控制
2.1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2-1所示。
图2-1电镀系统结构与移动部件工作循环图
2.2电镀系统控制要求
2.2.1电镀系统工艺过程
电镀系统的工艺过程如图2-2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2-2电镀系统处理零件工艺过程
2.2.2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:
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;
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;
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;
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;
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;
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1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1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。
2.3电镀流水线电气控制系统设计
2.3.1电气系统图以及PLC端子图
主电路有两个电机,四组主触点,分别控制上下左右四个方向,如下图2-3,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。
图2-3电气系统图
图2-4PLC端子接线图
2.3.2电器元件明细表
表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
2.3.3电器元件信号与PLC连接的通道分配表
表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
2.3.4功能图(根据以上要求设计功能图如下)
如图2-5
图2-5功能图
2.3.5梯形图(根据功能图,可画出相应的梯形图如下)
如图2-6
图2-6梯形图
2.4程序调试
1)打开GXDeveloper,按要求输入以上程序,检查、调试并运行,结果如下图2-7:
图2-7运行结果
2)梯形图(点击“工程”-“编辑数据”-“改变程序类型”将sfc图改为梯形图)如下图2-8
图2-8梯形图
3)指令表(点击按钮
将梯形图转换为指令表)如下图2-9
图2-9指令表
三、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。
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,获益匪浅。
四、参考文献
(1)《电气控制与可编程序控制器应用技术(第2版)》.郁汉琪主编.东南大学出版社.2009
(2)《机电传动控制课程设计指导书》.课程建设小组主编.机械工程学院出版社.2015
(3《电镀工艺与设备》.冯立明主编.化学工业出版社.2005
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