基于PLC的电镀行车控制系统设计
车的速度要求为v=15m/min。
（4）电镀行车吊钩最大负重为Mmax=500Kg，其吊绳的摩擦系数可忽略不计，吊钩上升与下降的速度要求为v=15m/min。
2.6 本课题应完成的设计工作
（1）绘制电镀行车各电动机M1～M5的主电路的电气原理图。 （2）绘制电镀行车控制系统的PLC I/O接线图。
（3） 绘制PLC程序的总体结构图、顺序功能图和梯形图（包括公用程序、手动程序、自动程序、故障显示和故障报警程序等的梯形图）。
（4）列出指令程序清单。 （5）列出电气元件明细表。
（6） 设计并绘制工艺图纸(只要求从下面的(1)～(3)中选择一项完成即可)： ① 操作面板元件布置图、接线图和安装底板的零件加工图。
② 电器元件安装板的元件布置图、接线图和安装底板的零件加工图。 ③ 信号显示屏的元件布置图、接线图和安装底板的零件加工图。 （7）编写设计说明书和使用说明书。
8
基于PLC的电镀行车控制系统设计
第3章 系统总体控制方案论证
3.1 控制系统的种类
3.1.1 继电器控制系统
继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点串联和并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制，当想实现多功能的时候会变得很复杂，难以修改而且很容易受到环境温度的影响。继电器控制系统的特点是价格便宜，性价比低。由于继电器经常有抖动、打弧吸合不良等问题，因此继电器控制系统的寿命短，可靠性低。当要修改逻辑时，也要改变接线，因此难度很大，同时体积大，功耗高，因此继电器控制方案适应与逻辑简单，所需继电器少，程序比较固定的场合。
3.1.2 单片机控制系统
单片机是一种集成电路芯片，具有微型计算机组成结构和功能。单片机控制功能强、成本低、体积小、功耗小等特点在工业控制、智能仪器、节能技术改造、通信系统、信号处理及家电器产品中得到了广泛的应用。在微处理技术及超大规模集成电路技术的指导下，单片机呈现了它个人的魅力，它的速度越来越快，外围电路内置化，大容量、高性能，小容量、高性价比，低消耗等，但是由于单片机侧重于弱电方面，所以适用于小型自动控制领域及无线控制领域也适用于微型、小型、中小型设备，单片机同时也有着自己的局限性，单片机的主控板制作受制于当时的工艺技术、器件质量、布局结构等要求的影响，会导致单片机的抗干扰能力差，不易扩展，故障率高，对环境依赖性强，开发周期长，自身保护性比较差等。
3.1.3 PLC控制系统
3.1.3.1 PLC控制系统的特点
在发展过程中它呈现出如下特点： （1）可靠性高，抗干扰能力强；
（2）通用性强，控制程序可变，使用方便； （3）功能强，适用面广，性能价格比高； （4）编程简单，容易掌握；
（5）系统的设计、安装、调试工作量少； （6）体积小，功耗低，维修方便。
9
基于PLC的电镀行车控制系统设计
PLC除了上述特点外，它具有开关量输入/输出，模拟量输入/输出，和大量的中间继电器、时间继电器（定时器）、计数器等，具有逻辑控制、顺序控制、信号/数据处理等功能，并且具有各种接口功能，现在PLC还具有网络功能，可以通过各种通讯端口将数据直接传送给上位机，以实现对数据的采集和监控。 3.1.3.2 PLC控制系统的应用领域
在应用领域方面，PLC广泛的应用于所有的工业部门，随着技术的发展，性价比不断的提高，PLC应用更加广，并且受到广大的业界人士认识和接受，使得PLC迅速渗透到各工业领域：
(1）开关量的逻辑控制； (2) 运动控制； (3）闭环逻辑控制； （4）数据处理； （5）通信联网。
3.2 控制方案论证
本课题在文献资料的查阅中了解到有三种控制系统方案，继电器控制系统、单片机控制系统。如果采用继电器控制系统，会使得安装接线工作量很大，减少了设备的可靠性，增加了故障和排除故障的难度，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控制设备维护和技术改造工作埋下了很大的隐患。但是使用单片机或PLC控制的话就不需要用到大量的硬件继电器，就不会出现上述情况。
采用单片机控制，虽然成本较低，但是要设计大量的印刷电路板，还有大量外部接线和制造外部功能单元电路，会导致制作量大，周期长，程序编写也没有PLC的简单，受环境的影响很大，抗干扰能力也没有PLC的强，而且PLC控制在工业生产线上有极高的可靠性和灵活性，设计安装调试周期短，因此本课题采用PLC控制方案。
10
基于PLC的电镀行车控制系统设计
第4章 控制系统硬件设计
4.1 电动机电气控制线路的设计
4.1.1 电机及电器元件型号的选择
4.1.1.1 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
f?M?g?u (4.1) P?f?v (4.2)
得出P=1250W, 由此查《伺服电动机选型与应用》可选型号为SM130-100-15LFB型号的伺服电动机2台分别作为传送带A、B的拖动电机，其额定功率为1.5KW，额定电压为交流380V，额定电流为6A，额定转速1500r/min。 4.1.1.2 大车电机选择
根据电镀行车大车实际情况：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(4.1)～(4.2)可得出P=3750W，由此查《电动机选型与应用》可选型号为Y112M-2的电动机1台作为大车的拖动电机，其额定功率为4KW，额定电压为交流380V，额定电流为8.2A，额定转速为2890r/min，功率因数为0.87。 4.1.1.3 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(4.1)～(4.2)可得出P=375W，由此查《电动机选型与应用》可选型号为Y80M2-4的电动机1台作为小车的拖动电机，其额定功率为0.75KW，额定电压为交流380V，额定电流为2A，功率因数为0.76，额定转速1390r/min。 4.1.1.4 吊车电机选择
根据电镀行车吊车实际情况：电镀行车吊车最大载重为Mmax=500Kg，吊钩的速度要求为v=15m/min，由电机功率计算公式(4.1)～(4.2)可得出P=1250W，由此查《电动机选型与应用》可选定吊车拖动电机型号为Y100L1-4，数量为1台，其额定功率为2.2KW，额定电压为交流380V，额定电流为5A，额定转速为1430r/min。
11
基于PLC的电镀行车控制系统设计
4.1.1.5 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。 4.1.1.6 自动开关选择
(1) 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。
(2) 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4.1所示：
表4.1 DZ5-10型自动开关的脱扣器延时特性
试验电流 1.2IN 1.75IN 动作时间 >1h 4.1.1.7 制动电磁铁型号的选择
3.5IN 5～6IN <20min 0.2～40s <0.2s 电动机的机械抱闸制动器的有关技术参数由机械方面的工程技术人员提供，这里只需向机械方面的工程技术人员提供选择制动电磁铁的要求即可，即要求对大车和小车拖动电机采用通电抱闸制动方式；为了防止突然停电时吊钩上的重物自由落下，应对吊钩拖动电机采用断电抱闸制动方式。同时所有制动电磁铁的额定电压值均与前面所选定的接触器线圈的额定电压相同，即均为交流220V，这样可减少PLC负载电源的种类和电压等级的数量，便于控制机系统的设计、安装和接线。 4.1.1.8 熔断器选择
熔断区FU接于电气原理图主电路，保护整个电路;熔断器FU1接于PLC电源控制
12