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(湖南信息職業技術學院，湖南 長沙 410200) 石玉明（1973—），
男，湖南長沙人，大學本科，實驗師，高級技師，研究方向為電氣工程理論與應用。
基金項目：湖南省職業技術教育培訓課題《以就業為導向電氣自動化技術專業教學模式改革》（項目編號：HNLDT—2005019）
可編程控制器是70年代以來，計算機迅速發展在工業控制領域對順序控制有著重大意義的一種新興技術，由于它編程直接，方便，抗干擾能力強，工業控制中幾乎所有的順序控制都可簡單地由它完成，因而其應用愈來愈廣泛。電動行車是現代化生產中用于物料輸送的重要設備，傳統的控制方式下，大都采用人工操縱的半自動控制方式，在許多場合，為了提高工作效率，促進生產自動化和減輕勞動強度，往往需要實現電動行車的自動化控制，實現自動化控制，可以使行車能夠按照預定順序和控制要求，自動完成一系列的工作。本文介紹了工廠電鍍車間的電鍍專用行車，利用PLC構成一套自動控制系統，實現對電鍍專用行車的自動控制過程。
1 工作過程分析
電鍍專用行車采用遠距離控制，起吊重量500kg以下，起重物品是有待進行電鍍或表面處理的各種產品零件。根據電鍍加工工藝的要求，電鍍專用行車的結構和動作流程如圖1所示，其中1 槽為電鍍槽，槽中裝有電鍍液，2槽為回收槽，3槽為清水槽，實際生產中電鍍槽的數量由電鍍工藝要求決定，電鍍的種類越多，槽的數量越多。
圖1 電鍍專用行車的結構和動作流程圖
電鍍專用行車的工作過程如下：
（1） 在電鍍生產一側，工人將待加工的零件裝入吊籃，發出控制信號，行車自動上升，并逐段前進，根據工藝要求在需要停留的槽位停止。
（2） 行車停留在某個槽位上面后，自動下降，停留一定的時間（各槽停留的時間根據工藝要求預先設定），再自動上升并繼續前行。
（3） 如此完成電鍍工藝規定的各道工序，直至生產的末端。然后，自動返回原位，由工人卸下處理好的零件。
至此，一次循環加工完成，可見，電鍍專用行車加工過程的控制是順序控制，由吊籃前進、下降、延時停留、上升、后退等工序組成。
2 拖動系統設計
專用行車的前后和升降運動由三相交流異步電動機拖動，根據電鍍行車的起吊重量，選用兩臺電動機進行拖動。
主電路拖動控制系統如圖2所示，其中，行車的前進和后退，吊鉤的上升和下降控制分別通過兩臺電動機M1、M2的正、反轉來控制。
圖2 主電路拖動控制系統原理圖
圖2中，接觸器KM1，KM2控制電動機M1的正、反轉，實現行車的前進和后退，接觸器KM3，KM4控制電動機M2的正、反轉，實現吊鉤的上升和下降。
3 PLC系統結構設計
3.1 PLC選型及地址分配
根據該專用行車的控制要求，其輸入/輸出及控制信號共有13 個，其輸入信號9個，輸出信號4個，實際使用時，系統的輸入都為開關控制量，加上10%－15%的余量就可以了，并無其他特殊控制模塊的需要，擬采用三菱公司FX2N-24MR型PLC，輸入/輸出信號地址分配見表1。
表1 輸入/輸出信號地址分配表
| 作用 名稱 地址 啟動按鈕 SB1 X001 原位限位開關 SQ4 X002 清水槽限位開關 SQ3 X003 回收波槽限位開關 SQ2 X004 鍍槽限位開關 SQ1 X005 下限位開關 SQ6 X006 上限位開關 SQ5 X007 行車點動進 SB2 X010 行車點動退 SB3 X011 |
作用 名稱 地址 行車前進 KM1 Y001 行車后退 KM2 Y002 吊鉤上升 KM3 Y003 吊鉤下降 KM4 Y004 |
3.2 PLC控制電路設計
圖3 PLC控制系統I/O端口接線圖
圖3為電鍍專用行車的控制系統I/O端口接線圖，需注意的是，圖中對輸入的常閉觸點進行了處理，即常閉觸點改用了常開觸點。
4 PLC軟件設計
4.1 控制系統梯形圖編制
根據控制要求和I/O地址編制，繪出控制系統梯形圖如圖4。
圖4 PLC控制系統梯形圖
梯形圖工作原理分析：
電鍍生產線采用專用行車，行車架上裝有可升降的吊鉤，行車和吊鉤各由一臺電動機拖動，行車的進/退和吊鉤的升/降均由相應的限位開關SQ定位，流程如下：
（1）按啟動按鈕SB1，X001閉合，狀態S0被置位，Y003得電，KM3工作，吊鉤提起工件，開始上升，當碰到上限位開關SQ5時停止，X007接通，S0復位，吊鉤停止上升，狀態S1被置位，M20得電，Y001工作，KM1工作，行車開始向下一道工序前行。
（2）當行車前行至鍍槽限位開關SQ1時，X005動作，S1復位，行車停止前行，狀態S2被置位，Y004得電，KM4工作，吊鉤剛好在鍍槽的上方開始下降。
（3）當吊鉤下降至下限位開關SQ6時，X006動作，吊鉤下降停止，工件浸入鍍液槽中，并開始定時。
（4）定時280秒后，狀態S3被置位，Y003工作，KM3工作，電鍍結束，吊鉤提起工件，開始上升，當碰到上限位開關SQ5時停止，X007接通，吊鉤停止上升，并在鍍槽上方停留28秒，讓鍍波滴回槽中。
（5）當行車在鍍槽上方停留28秒后，狀態S4被置位，M20得電，Y001工作，KM1工作，行車繼續向下一道工序前行，直到碰壓回收波槽限位開關SQ2時，X004動作，狀態S5被置位，Y004得電，KM4工作，行車停止前行，并且吊鉤剛好在回收波槽的上方開始下降。
（6）當吊鉤下降至下限位開關SQ6時，X006動作，吊鉤下降停止，工件被放置回收波槽中，并開始定時。
（7）定時30秒后，狀態S6被置位，Y003工作，KM3工作，吊鉤又開始上升，當碰到上限位開關SQ5時停止，X007接通，吊鉤停止上升，并定時停留15秒。
（8）當15秒定時到后，狀態S7被置位，M20得電，Y001工作，KM1工作，行車繼續向下一道工序前行，直到碰壓清水槽限位開關SQ3時，X003動作，行車停止前行，并且在清水槽上方停留15秒。
（9）定時15秒后，狀態S8被置位，Y004工作，KM4工作，吊鉤開始下降，當吊鉤下降至下限位開關SQ6時，X006動作，吊鉤下降停止，工件置于清水槽中，并開始定時清洗30秒。
（10）定時清洗30秒后，狀態S9被置位，Y003得電，KM3工作，吊鉤提起工件，開始上升，當碰到上限位開關SQ5時停止，X007接通，吊鉤停止上升，并定時停留15秒。
（11）定時15秒后，狀態S10被置位，M21得電，Y002工作，KM2工作，行車開始后退，當后退至原位限位開關SQ4時，X002動作，狀態S11被置位，Y004工作，KM4工作，行車停止后退，吊鉤開始下降，當吊鉤下降至下限位開關SQ6時，X006動作，吊鉤下降停止， 鍍好的工件被取下來。
（12）按下按鈕SB2或SB3，能實現行車的點動進/退控制。
至此，整個電鍍生產完成一個工作循環，當再次按下起動按鈕SB1時，則開始第二個工作循環。
5 結束語
文中采用PLC對電鍍專用行車進行自動控制，簡化了電氣控制系統的硬件和接線，減小了控制器的體積，提高了控制系統的靈活性，同時，PLC有較完善自診斷和自保護能力，可以增強系統的抗干擾能力，提高系統的可靠性，應用表明，PLC在舊電動行車的自動化改造和新型電動行車的設計中，有廣泛的應用前景。
參考文獻：
[1] 廖常初. PLC基礎及應用[M].北京：機械工業出版社，2004.
[2] 高欽和.可編程控制器應用技術與設計實例[M].北京：人民郵電出版社，2004.
[3] 三菱公司FX2系列可編程序控制器使用手冊[Z].2001.
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號