基于PLC的电镀行车控制系统设计
电路中，它所保护的对象为负载电源，查《电器控制》可选型号选为RL1-15的螺旋式熔断器作为电路的短路保护熔断器FU、FU1，其主要技术参数如下：
URD.N=380V，IRD.N=15A，IRT.N=10A，Idl=2KA
4.1.2 电气原理图设计
本自动线中的电动机控制线路，采用交流380/220V电源供电，电源开关采用刀开关与自动开关串连的组合形式，其中刀开关起隔离电源、安全检修的作用，自动开关起短路保护作用。电动机控制线路中各电机主电路接于380V电源，控制电路接于220V电源。各电机主电路采用接触器控制，并采用热继电器作过载保护，其中大车电机、小车电机和吊钩电机采用电磁抱闸制动。因此，电镀行车电动机的主电路、向PLC供电的交流电源如附录A中的图A.1所示。
在附图4.1所示主电路中，根据前面所确定的控制方案，各主轴电机的接触器KM1～KM8的线圈由PLC控制。因此，在该图中不需再给出这些接触器的线圈控制回路。
在附图4.1的自动开关QF2作为稳压电源和PLC及其负载的短路保护，接触器KM作为PLC及其负载电源控制电器。
L1QSL2L3NQF1FUFUFU380/220VACQF2去PLC电源KM1KM2FR2KM3FR3KM4KM5KM6KM7KM8FR1YB1M 13~M 23~M 33~FR4YB2M 43~FR5YB3M 53~
图4.1 电气原理主电路图
4.2 PLC控制系统硬件设计
4.2.1 PLC及其负载的电源控制电路设计
在电镀行车正常工作下，通常PLC及其负载的电源应一直处于供电状态，因此，可
13
基于PLC的电镀行车控制系统设计
采用由按钮和接触器组成的启、保、停电路对它们的电源进行通/断控制。为此，需为PLC及其负载配置一只接触器KM作为其电源的通/断控制电器，并需为接触器KM的线圈控制回路配置一只接通按钮SB13和一只紧急停止按钮SB12，以对PLC及其负载的电源进行通／断操作。据此，可将PLC及其负载的电源控制电路的电气原理图设计成如附图A.2所示的形式。
4.2.2 PLC输入/输出元件的确定
4.2.2.1 所需PLC输入元件及输入点的统计
启动按钮SB9和预停按钮SB10，停止按钮SB11占用PLC的3个输入点。 工作方式选择开关SA2用来选择手动、单周、连续三种工作方式的一种，占用PLC的3个输入点。
电镀种类选择开关SA3用来选择镀锌、镀铬、镀镍镉三种电镀中的一种，占用PLC的3个输入点。
电镀行车及传送带的手动操作按钮SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、均为一个常开触点，共占用PLC的8个输入点。
传送带吊篮位置的光电开关为SP1、SP2、SP3，它们共占用PLC的3个输入点。 电镀行车大车运行位置的行程开关为SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ9，共占用PLC的9个输入点。
电镀行车小车运行位置的行程开关SQ10、SQ11、SQ12、SQ13、SQ14、SQ15、SQ16，共占用PLC的7个输入点。
吊钩升降位置的行程开关SQ17，SQ18，占用PLC的2个输入点。 吊钩钩住零件定位的行程开关SQ19,占用PLC的1个输入点。
电镀行车各电动机过载保护的热继电器为FR1、FR2、FR3、FR4、FR5，共占用PLC的5个输入点。
综上所述，共需PLC输入触点44个。 4.2.2.2 所需PLC输出元件及输出点的统计
控制电镀行车各个电机运行的接触器线圈为KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、KM8、，它们共占用PLC的8个输出点。
大车电机、小车电机、吊钩电机制动抱闸的电磁铁的线圈为YB1、YB2、YB3，它们共占用PLC的3个输出点。
故障报警蜂鸣器BU 1个，占用PLC的1个输出点。
故障显示指示灯HL1、HL2、HL3、HL4、HL5,占用PLC的5个输入点。
14
基于PLC的电镀行车控制系统设计
综上所述，共需PLC输出触点17个。 4.2.2.3 工作方式选择开关型号的选择
为了满足控制要求，本电镀行车控制系统设置了手动、单周和连续三种工作方式；且电镀种类也分为镀锌、镀铬和镀镍镉三种。在任何时刻，控制系统都只能选中其中的一种工作方式，绝对不能有两种或两种以上的工作方式被选中，否则将出现问题。为了避免这种问题，可以用万能转换开关，根据课题要求在手动、连续、单周三种工作状态下，就只可以选择一种，而不会出现上面数的状况，同样镀锌、镀隔、镀镍铬也是一样的，除此外，工作方式选择开关还应有一个零位。根据以上的要求，查《工厂常用电气设备手册》，选用LW5-15GF1781/4型万能转换开关作为工作方式选择开关和电镀种类选择开关，数量为2个，手柄操作位置4个，常开触点3对，没有常闭触点，任何时刻都只能有一对常开触点闭合。 4.2.2.4 按钮型号的选择
对电镀行车控制系统中所有按钮的要求是，只需一对常开触点即可。根据国家对按钮帽颜色的规定：红色代表停止，而绿色代表起动。所以在选取按钮时应根据按钮所起作用来选取按钮帽的颜色。PLC 输入点的电压为直流24V，电流小于100mA。根据以上要求，查《低压电器维修手册》，选用型号为LA19-11D的按钮13个。手动工作方式按钮、启动按钮、PLC负载电源接通按钮选绿色，共10个；紧急停止按钮、预停按钮和停止按钮为红色，共3个。 4.2.2.5 光电开关的选择
电镀行车传送带上光电开关主要用来检测吊篮，因吊篮为金属物品，所以查《工厂常用电气设备手册》，选用型号为LJ2-15的光电开关3只，其额定电压为DC24V，元件检测距离为100mm，最高工作频率为20次/秒，回环宽度≤3mm，重复定位精度≤0.1mm。 4.2.2.6 行程开关型号的选择
电镀行车中各电机的运行速度比较缓慢，使得各行程开关闭合和断开的速度也同样较为缓慢，这样使得处于电路中的行程开关的触头在闭合和断开时都将产生较长时间的电弧，而且电弧存在的时间越长，就越容易烧坏行程开关的触头。为了避免行程开关在闭合和断开时产生的电弧烧坏其触头，所以本课题不能采用直动式的行程开关，而应选择滚轮式行程开关。对个行程开关的选择要求是：只需1对常开触点即可。PLC 输入点的电压为直流24V，电流小于100mA。根据以上要求，查《工厂常用电气设备手册》，选
15
基于PLC的电镀行车控制系统设计
取型号为LX31-4的行程开关19个。 4.2.2.7 接触器选择
（1） 传送带电机接触器KM1～KM4的选择
根据传送带电机额定功率为1.5KW、额定电流为6A，查《低压电器维修手册》，选择其接触器KM1～KM2型号为CJ10-10，数量为2台，其额定电压为交流380V，额定电流为10A，可控制电动机最大功率为2.2KW，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，吸引线圈视在功率起动时65VA、吸持时11VA，
工作功率5W，动作时间：起动时17ms，释放时21ms。
（2） 大车电机接触器KM3和KM4的选择
根据大车电机额定功率为4KW、额定电流为8.2A，查《低压电器维修手册》，选择其接触器KM1～KM2型号为CJ10-20，数量为1台，其额定电压为交流380V，额定电流为10A，可控制电动机最大功率为10KW，操作频率为600次/h电寿命为60万次，机械寿命
为300万。线圈参数：线圈电压220V，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。
（3）小车电机接触器KM5和KM6的选择
根据小车电机额定功率为0.75KW、额定电流为2A，查《低压电器维修手册》，选择其接触器KM1～KM2型号为CJ10-5，数量为1台，其额定电压为交流380V，额定电流为10A，可控制电动机最大功率为1.2KW，操作频率为600次/h电寿命为60万次，机械寿
命为300万。线圈参数：线圈电压220V，吸引线圈视在功率起动时35VA、吸持时6VA，
工作功率2W，动作时间：起动时15ms，释放时14.3ms。
（4）吊车电机接触器KM7和KM8的选择
根据吊车电机额定功率为2.2KW、额定电流为5A，查《低压电器维修手册》，选择其接触器KM1～KM2型号为CJ10-10，数量为1台，其额定电压为交流380V，额定电流为10A，可控制电动机最大功率为4KW，操作频率为600次/h电寿命为60万次，机械寿命
为300万。线圈参数：线圈电压220V，吸引线圈视在功率起动时65VA、吸持时11VA，工
作功率5W，动作时间：起动时17ms，释放时21ms。
（5）PLC电源及PLC负载电源接触器KM选择
从附图A.2可以看出，接触器KM的线圈及其1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，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
16
基于PLC的电镀行车控制系统设计
对常开和两对常闭。其中1对主触头用来控制PLC的AC220V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。 4.2.2.8 PLC运行控制开关SA1
可选规格最小的XB2-BD25型具有1对常开触点的二位置旋钮作PLC运行／停止控制开关SA1。其主要技术参数如下：
UN=220V，IN=5A，手柄操作位置2个，常开触点1对，没有常闭触点 4.2.2.9 热继电器选择
（1）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1.5KW、额定电流为6A，查《电器控制》，传送带A、B拖动电机的热继电器FR1和FR2的型号为JR0-20/3D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4.5～7.2A。考虑到传送带A、B的拖动电机额定电流为6A，故热继电器的动作电流整定为6A，这样能保证热继电器在上述两台电动机过载时可靠动作。
（2）大车拖动电机的热继电器FR3的选择
根据大车电机额定电流为8.2A，查《电器控制》，大车拖动电机的热继电器FR3的型号为JR0-20/3D，数量为1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11A，额定电流调节范围为6.8～11A。考虑到大车拖动电机额定电流为8.2A，故热继电器的动作电流整定为8.2A，这样能保证热继电器在在上述1台电动机过载时可靠动作。 （3）小车拖动电机的热继电器FR4的选择
根据小车电机额定电流为2A，查《电器控制》，小车拖动电机的热继电器FR4的型号为JR0-20/3D，数量为1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2.4A，额定电流调节范围为1.5～2.4A。考虑到小车的拖动电机额定电流为2A，故热继电器的动作电流整定为2A，这样能保证热继电器在上述1台电动机过载时可靠动作。
（4）吊车拖动电机的热继电器FR5的选择
根据吊车电机额定电流为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FR5，其型号为JR0-20/3D，数量为2只，极数为3，有断相保护和温
17