三菱F1-40M PLC在电镀专用行车控制中的应用

    一、应用背景与需求    电动行车是现代化工厂中用于物料输送的重要设备，传统的控制方式下，大都采用人工操纵的半自动控制方式。在许多场合，为了提高工作效率、促进生产自动化和减轻劳动强度，往往需要实现电动行车的自动化控制。实现自动化控制，可以使行车能够按照预定顺序和控制要求，自动完成一系列的工作。    本例以工厂电镀车间的电镀专用行车为例，利用PLC构成一套自动控制系统，实现对电镀专用行车的自动控制。    二、电镀专用行车PLC控制系统设计    1．工艺流程分析    电镀专用行车采用远距离控制，起吊重量在500kg以下，起吊物品是有待进行电镀或表面处理的各种产品零件。    根据电镀加工工艺的要求，电镀专用行车的结构与动作流程如图6.22所示。图中，1号槽至4号槽为4个电镀槽，槽中装有各种电镀液。实际生产中电镀槽的数量由电镀工艺要求决定，电镀的种类越多，槽的数量越多。本文以4个槽为例。
    图6.22    电镀专用行车结构示意图    电镀专用行车的工作过程如下。    (1)在电镀生产线一侧，工人将待加工的零件装入吊篮，发出控制信号，行车自动上升并逐段前进，根据工艺要求在需要停留的槽位停止。    (2)行车停留在某个槽位上面后，自动下降，停留一定的时间（各槽停留的时间根据工艺要求预先设定），再自动上升并继续前进。    (3)如此完成电镀工艺规定的各道工序，直至生产线的末端；然后，自动返回原位，由工人卸下处理好的零件。    至此，一次循环加工完成。可见，电镀专用行车加工过程的控制是顺序控制，由吊篮前进、下降、延时停留、上升、后退等工序组成。    另外，对该行车控制系统还有如下两方面的要求。    ·控制系统有程序预选功能，即根据工艺要求确定需要停留的工位，一旦程序选定，除装卸工件外，整个电镀工艺过程能自动完成。    ·前后和升降运动要求准确停位，且两者之间应联锁。    2．拖动系统设计    专用行车的前后和升降运动由三相交流异步电动机拖动。根据电镀行车的起吊重量，选用两台J02-12-4型电动机进行拖动，并采用一级机械减速。    拖动控制系统如图6.23所示。其中，行车的前进和后退、上升和下降控制通过电动机的正反转来实现，行车的前后和升降运动停止时，采用能耗制动，以保证准确停位。在平移过程中，升降电机采用电磁抱闸制动（失电制动型），以防止吊篮因自重下滑。    图6.23中，接触器KM1、KM2通过控制“前／后”电动机的正、反转，实现行车的前进和后退；接触器KM3、KM4控制“升／降”电动机，实现行车的上升和下降；接触器KM5和KM6控制行车的前、后制动器，接触器KM7和KM8控制行车的升、降制动器。FR1、FR2为的热继电器，起保护作用。
    图6.23    专用行车拖动控制系统    3．PLC选型及地址分配    根据该专用行车的控制要求，选用三菱公司的F1-40M型PLC，其基本I/O点数为：输入24点，输出16点。    在电镀行车PLC控制系统中，PLC的I/O点数随电镀槽的数目不同而不同。4个电镀槽时，共需要PLC有20点的输入，8点的输出；每增加一个槽，会增加2点的输入，其中一个用于槽位控制行程开关，另一个用于槽位选择开关；而PLC的输出点数与电镀槽的数目无关。如果电镀槽的数量较多，可根据需要再配用F系列的扩展单元，如选用Fl-20E型或Fl-40E型扩展单元等。    在本例中，电镀槽的数目为4个，无需增加扩展单元。PLC的I/O地址分配情况如表6.3所示。    表6.3    PLC的I/O端子分配表
    三、电镀专用行车PLC控制程序设计    根据电镀专用行车的控制流程和PLC的I/O地址分配情况，可以设计PLC的梯形图程序，如图6.24所示。

    图6.24    电镀行车PLC控制梯形图    图6.24所示的梯形图由停止、上升、下降、前进、后退、上升制动、下降制动、前进制动和后退制动等环节组成。根据电镀专用行车的控制要求，每一环节除了能满足控制要求外，还充分考虑了各个环节之间的互锁，包括上升、下降、前进、后退4个环节之间的互锁，上升与上升制动、下降与下降制动、前进与前进制动、后退与后退制动之间的互锁等，以保证系统运行的安全。
    四、总结与评价    将由人工操纵的半自动化电动行车改造为自动化控制，可以大大提高生产效率。选用PLC作为电动行车自动运行的控制器，不仅可以方便地实现各种控制功能，而且可以适应行车所处的恶劣的工作环境，无需在硬件上采取过多的措施。    本例采用PLC对电镀专用行车进行自动控制，简化了电气控制系统的硬件和接线，减小了控制器的体积，提高了控制系统的灵活性。同时，PLC有较完善的自诊断和自保护能力，可以增强系统的抗干扰能力，提高系统的可靠性。