电镀车间专用行车电气控制装置设计

摘要行车是用来在短距离内提升和移动物件的机械，是现代化工厂中用于物料输送的重要设备，电镀行车由于他的高危险性，应用它的场合更是频繁，行车对减轻工人体力劳动，提高劳动生产率起着重要的作用。本设计中的行车要实现左右，前后及上下的三维运动，并且要准确定位，具有远距离控制，能够按照预定顺序和控制要求，自动完成一序列的工作。在设计中采用低压电器的控制方式，控制线路的设计方面力图做到布局合理,排列均匀,原理图上有极限位置保护和必要的电气保护措施。ABSTRACDrivingisusedinascensionandmovingobjectswithintheshortofmachinery,isusedinmodernfactoryconveyingequipment,electroplating,drivingtheimportantbecauseofhishighrisk,itistheoccasionforreliefworkers,frequentphysicallabor,andimprovelaborproductivityandplaysanimportantrole.Thisdesignistorealizethedrivingaround,and3dmovement,andaccuratepositioning,remotecontrol,inaccordancewiththeorderandcontrolrequirements,thereservationofasequenceofworkingautomatically.Inthedesignofthecontrolmodebylow-pressureelectricalcontrolcircuit,thedesigntriestoaccomplishrationallayout,uniform,diagramarenecessarytoprotectandlimitpositionofelectricalprotectionmeasures.关键字：行车;低压电器;控制线路设计绪论1.1电镀行业的简介电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几个微米到几十微米不等。通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件。镀层大多是单一金属或合金，如钛靶、锌、镉、金或黄铜、青铜等；也有弥散层，如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等；还有覆合层,如钢上的铜-镍-铬层、钢上的银-铟层等。电镀的基体材料除铁基的铸铁、钢和不锈钢外,还有非铁金属,如ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料，但塑料电镀前,必须经过特殊的活化和敏化处理。1.2行车的简介行车、吊车、天车都是人们对起重机的一个笼统的叫法，行车和现在我们所称的起重机基本一样。基本有两类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。行车的种类按其结构和功能特点可以分为几大类型。第一：轻小型起重设备。他特点是轻便、结构紧凑，动作简单，作业范围投影以点、线为主。轻、小型起重设备，一般只有一个升降机构，它只能使重物作单一的升降运动。第二：桥式起重机。他的特点是可以使挂在吊钩或其他取物装置上的重物在空间实现垂直升降或水平运移。桥式起重机包括：起升机构，大、小车运行机构。第三：臂架式起重机。他多装设在车辆上或其他形式的运输（移动）工具上，这样就构成了运行臂架式旋转起重机。第四：升降机。他的特点是重物或取物装置只能沿导轨升降。升降机虽只有一个升降机构，但在升降机中，还有许多其他附属装置。图1.工业中常见20/5T的行车1.3系统及工艺电镀车间专用行车是一台专用半自动起吊设备.采用远距离控制,起吊重量在500Kg以下，起吊物品是待进行电镀及表面处理的各种产品零件，根据工艺要求，专业行车的结构与动作流程如图2所示.图2电镀专用行车结构示意图在电镀生产线一侧，工人将待加工零件装入吊篮，并发出信号，专业行车便提升并按工艺要求在需要停留的槽位停止，自动下降，停留一定时间（各槽停留时间预先按工艺要求设定）后自动提升，如此完成电镀工艺规定的每一道工序，直至生产线的末端自动返回原位，卸下处理好的零件，重新装料发出信号进入下一个加工循环。为了适应批量生产需要，电镀车间专用行车的电气控制系统要针对不同的工艺流程（例如镀金，镀银，镀锌）有程序和修改能力。设备机械结构与普通小型行车结构类似，跨度较小，要求准确停位，以便吊篮能准确进入电镀槽内。工作是除具有自动控制的大车前后移动与吊物上下移动外，还有调整吊篮位置的小车左右移动。生产线上镀槽的数量，由用户综合各种电镀工艺的需要提出要求，电镀种类越多，则槽数也越多，为简化设计过程，本设计暂定5个电镀槽，停留时间由用户根据工艺要求进行调整。方案设计过程2.1方案设计比较在电镀行车的电气控制线路设计中既可以采用传统的低压电器(继电器)的控制方式,也可以采用现代工业中常用PLC设计,二者的优缺点和特点主要表现在以下几方面1控制方式：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的串联或并联极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。PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，称软接线。2控制速度继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。3延时控制继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。4工作方式电源接通时,继电器控制线路中各继电器同时都处于受控状态,即该吸合的都应吸合,不该吸合的都因受某种条件限制不能吸合,它属于并行控制方式.而PLC的控制逻辑中,各内部器件都处于周期性循环扫描过程中,各种逻辑,数值输出的结果都是按照在程序中的前后顺序计算得出的,所以他属于串行工作方式.5使用成本继电器控制方式中主要由传统的低压电器按照一定的电气规则和设计的要求组合而成,常用的器件有接触器,继电器,熔断器以及一些主令电器.这些器件价格成本较低,特别是最近几年电子器件的普及..PLC依照他的点数,类型,品牌价格不等,也相差很大,常用的PLC有西门子,三菱,欧姆龙.,整体来说价格高于继电器的控制方式PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。而在本设计中PLC的I/O点数不是很多,电镀槽数也非常的有限,考虑到设计的简单和经济效益,最终确定选用传统的低压电器(继电器)的控制方式..2.2方案设计的思路专用行车的小车、大车及升降运动均采用三相交流异步电机(JO2-12-4型018kW、1199A、1410r/min、380V）分散拖动。由于电镀行车要求采用远距离控制，行车在运动的时候必然要前后，上下都能进行，故要采用二台电动机，这二台电动机并且要能正反转；考虑到前后，升降运动使用频繁，所以对应的电机在制动的时候要采取制动措施.行车的前后及上下运动分别由电动机M1、M2拖动,并由接触器KM1、KM2、KM3、KM4分别控制电动机M1、M2的正反转.KM7,KM8是M1,M2电机制动的接触器,SQ1—SQ2分别是1号槽位到2号槽位的行程开关,SQ3—SQ4分别是前后运动,升降运动的限位开关.KT1—KT2分别是1号槽位到2号槽位的停留等待时间。KT3,KT7分别是M1.M2电机的制动时间。HL1—HL2分别是1到2号槽位的指示灯HL3—HL4分别是前后，升降运动的指示灯，HL5原位指示灯，HL6电源指示灯。SB1—SB2分别是前后，升降的起动按扭，SB3是紧急停止按扭，SB4是原位起动按扭。2.2.1M1电机的主辅电路M1电机控制行车的左右运动，在左右运动中由于他并不需要自动运行，自锁是没有必要的，它只需要点动,以下是他的主辅电路其中QS是电源控制，FUI熔断器，在这里起着保护电路的作用，当发生短路或过载时，电流很大，熔体因过热熔化而切断电路。FR1热继电器，。他是一种具有反时限（延时）过载保护特性的过电流继电器，广泛用于电动机的过载保护，在这里主要起着过电流的保护作用当合上按扭SB1时，KM1线圈通电，接通正序电源，电动机正转，行车往左运动，指示灯HL1亮。当把SB1复位时，由于KM1线圈没有自保持功能，KM1线圈就失电，指示灯HL1立刻熄灭，行车停止。当合上按扭SB2时，KM2线圈通电，接通反序电源，电动机反转，行车往右运动，指示灯HL2亮。当把SB2复位时，由于KM2线圈没有自保持功能，KM2线圈就失电，指示灯HL2立刻熄灭，行车停止。这就是M1电机的过程。2.2.2M2,M3电机按时间原则的可逆运行能耗制动控制线路M2电机的点动过程与M1电机类似，不在累述。M2电机控制行车的前后运动，由于要求行车在镀槽中能够准确停位，也就在生产工艺中要求他对应的电动机能迅速而准确地停车，这就要求对电动机进行一个强迫制动。制动停车的方式有机械制动和电气制动两种，机械制动是采用机械抱闸制动，电气制动是产生一个与原来转动方向相反的制动力矩。以下是制动的分类和比较，以及各类制动的特点。机械制动：机械抱闸制动分类电气制动：反接制动、能耗制动、回馈制动机械制动：用电磁铁操纵机械机构进行制动（电磁抱闸制动、电磁离合器制动等）。电气制动：用电气的办法，使电动机产生一个与转子原转动方向相反的力矩进行制动。一、机械制动：（电磁抱闸）1、电磁抱闸的结构：制动电磁铁、闸瓦制动器2、机械制动控制电路1）断电制动控制电路：特点：断电时制动闸处于“抱住”状态。适用场合：升降机械SB2↓—→KM+—→YA+—→松闸起动SB1↓—→KM-—→YA-—→抱闸制动2）通电制动控制电路：特点：断电时制动闸处于“松开”状态。适用场合：加工机械SB2↓—→KM1+———→起动SB1↓—→KM1-KM2+—→YA+—→抱闸制动SB1↑—→KM2-——→YA-—→松闸停止二、电气制动原理：制动时使电动机产生与转子原转向相反的制动转矩。1、反接制动原理：改变电动机任意两相电源相序以产生制动转矩。特点：设备简单，制动力矩较大，冲击强烈，准确度不高。适用场合：要求制动迅速，制动不频繁（如各种机床的主轴制动）。说明：1）反接制动时，当电动机的转速接近于零时应及时切断电源，否则电机将反转。此控制要求可由速度继电器实现。SB2↓—→KM1+n100r/min→KS+工作SB1↓—→KM1-KM2+n100r/min→KS-—→KM2-自由停车2）反接制动的电流（制动冲击力）较大，在主电路中串入限流电阻R。10kw以上电动机的定子电路中串入对称电阻或不对称电阻，称为制动电阻。以限制制动电流和减少制动冲击力。3）注意速度继电器触点的方向。2、可逆起动反接制动控制线路KM1、KM2：正、反转接触器KAl～KA4：中间继电器KM3：短接电阻接触器R：限制反接制动、起动电流电流2、能耗制动原理：制动时，切除定子绕组三相电源的同时接通直流电源，产生静止磁场，使惯性转动的转子在静止磁场的作用下产生制动转矩。特点：能耗小，需直流电源，设备费用高。（制动准确度较高，制动转矩平滑，但制动力较弱，制动转矩与转速成比例减小）适用场合：要求平稳制动，停位准确。（如铣床、龙门刨床及组合机床的主轴定位等）。说明：1）主电路中的R用于调节制动电流的大小。2）能耗制动结束，应及时切除直流电源。SB2↓——→KM1+起动SB1↓