1、.：.； 汽車涂裝消費線上件工位及脫脂工位的設計汽車涂裝是汽車車身制造的三大工程之一,主要作用是維護和裝飾車身。假設在車身外表涂上涂料，干結成涂膜，就能將鋼板外表與空氣、水分、日光及外界腐蝕物質隔開，起到“屏蔽作用。100多年的汽車歷史中，早先汽車涂裝多采用手工除銹，刷涂，逐漸才開展為工業化涂裝消費線，這其中閱歷了多次質的變革。尤其近20多年，計算機等高科技的運用，使汽車涂裝成為高度自動化和現代化的工藝。1969年，美國數字設備公司DEC研制出第一臺可編程控制器，早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，主要用來替代繼電器

2、實現邏輯控制。隨著技術的開展，這種安裝的功能大大超越了邏輯控制的范圍。因此，今天這種安裝稱作可編程控制器，簡稱PC。但為了防止與個人計算機Personal Computer的簡稱PC混淆,仍將可編程控制器簡稱為PLC。PLC自問世以來，利用不斷開展的新技術、新器件，逐漸構成一門較為獨立的新型技術和具有特征的各種產品，廣泛運用于工業消費過程和安裝的自動控制中。在運用領域，PLC曾經成為處理自動控制問題的最便利、最有效的工具。1消費線概述設計一條汽車涂裝前處置消費線，包括：上件，脫脂，水洗，純水洗，下件，過渡，道岔，維修，積放等工藝段。全部工藝由PLC編程控制，除上件下件外，都需求有手動及自動兩種

3、控制方式，上件下件只能由手動完成。遠離現場的控制室中的顯示屏將顯示控制過程以及時發現并矯正錯誤。現場各工位附近都有按鈕盒來就近控制各部分操作。控制室旁另有開關柜可控制全過程，并用來安放各種器件及設備。整個消費線是閉環構造，由電機組成的執行機構在其中循環任務。先到上件工位，作用是將需處置的工件安裝于消費線上。上件工位由手動完成，發出占位信號 -進入每個工位時都有個確認信號。執行機構向前運轉，在工件正上方，機構下降，手動將工件卡緊，升起。到達一定高度，停頓升起，帶工件向前運轉，上件工位完成。其后進入下一工位-脫脂工位。脫脂工位作用是將工件用堿液浸漬，除去工件上的油脂，提高涂層對底材的附著力和耐腐蝕

4、性。它需將工件浸入裝有堿液的槽中，浸漬假設干時間后再升起。要務虛現從工件進入工位，到分開工位的全程自動化控制；同時也能將自動控制隨時切換成手動，以后余下的控制要由手動完成。工件進入此工位，占位確認，行走至脫脂槽正上方，將工件下降至脫脂槽中脫脂，待脫脂終了，將工件升起，繼續向前運轉，進入下一工序。 作者主要設計的是上件及脫脂工位，下文就此展開論述。其他工位情況如有必要將稍做提及，但不會作過多論述。2主電路設計需用三部電動機實現行走及升降動作。行走電機M1，帶開工件在消費線上行走。 升降電機M2、M3，分別擔任前端、后端的升降。將M1、M2、M3看作一個整體，銜接固定在一同，成為整個消費線的執行機

5、構。M1帶動M2、M3行走，M2、M3只做升降運動。行走電機的功率要到達0.75KW。兩部升降電機由于要縱向做功，根據負載的分量在一噸以下那么功率要到達1.0KW。我們設計兩組滑道供三部電機運用，主滑道供M1運用，副滑道供M2、M3運用。滑道間由斷口隔開，滑道是不帶電的，每個斷口間滑道的電由所在電機電源提供。在進入每個工位的斷口上放置繼電器線圈，機構運轉至此那么產生占位信號，這樣可防止電機間的碰撞。以上件工位為例，由按鈕控制，發出占位信號，機構在滑道上開場運轉，在工件正上方，機構下降，手動將工件卡緊，升起，停住不動，繼續向前運轉，進入下一工序。升降要適當，到某一位置后就不能再動作，所以配備限位

6、開關LS1、LS2接在M2、M3上，用以限制電機升到限位，不再上升。根據分析，畫出主電路圖2.1。如圖2.1：將斷口分段表示成mHn-k方式。m為工位順序數，上件工位中m應為1；k為每個工位被斷口所分的不同段，主滑道每個工位只需一段，所以k一直為1，而副滑道每個工位被分成三段，給M2供電的一段標為1，給M3供電的一段標為2，銜接限位開關的一段標為3，那么在副滑道上k為1，2，3。主滑道上n對應于U,V,W相分別應為1、2、3；副滑道上n對應于V、W相分別應為4、5。以上件工位為例：從母線經滑塊將電導通至電機M1；再引出兩相作為M2、M3的V、W相。引M1的U相供電給M2、M3；保證在M1帶電正

7、常任務情況下M2、M3才可任務。再從M2、M3的U相上引出導線分別接在1H4-3、1H5-3上，中間串入LS1、LS2常開觸點。當電機M2、M3碰到兩觸點時，使1H4-3,1H5-3段帶電，這兩段上接有M2、M3供電線路上的線圈2KM2、3KM2，使此接觸器斷開，從而使M2、M3斷電停轉，可到達限位目的。由此畫出上件工位主電路圖2.2。圖2.2中，電源母線上接有閘刀開關。機構供電方式如上所述。導線上接空氣斷路器-自動切斷電路缺點用的維護器。上件工位中，M1供電線路中的斷路器為1QM； M2、M3供電線路中的斷路器為2QM、3QM。將V、W相串入接觸器常開觸點KM。M1所串觸點為1KM，M2、M

8、3分別有兩組觸點反相并聯，可使電機正反轉，實現升降動作。他們分別為：前升正轉2KM1,前降反轉2KM2；后升正轉3KM1,后降反轉3KM2。接熱繼電器，分別為1FR、2FR、3FR。最后將引出的各相經過滑塊與滑道接觸，每個滑塊對應的各個滑道段在圖2.2中標出。其它工位的主電路圖與上件工位根本類似，只是接觸器，熔斷器等的編號不同。根據上件工位的編號規律，推出脫脂工位的三個斷路器應為:4QM(行走電機),5QM(前升降電機)，6QM后升降電機。三個接觸器應為：4KM(行走電機)，5KM1、5KM2(前升降電機)，6KM1、6KM2(后升降電機)。三個熔斷器為4FR(行走電機),5FR前升降電機,6

9、FR(后升降電機)。由此畫出脫脂工位主電路圖2.3。3控制電路設計控制電路有控制和顯示的雙重功能。包括開關柜控制、顯示；按鈕盒控制、顯示及控制室中顯示屏的顯示。控制電路的設備是電子設備，抗干擾才干較差，而且控制與顯示需求遠離現場。所以，首先要用隔離變壓器TC將CPU電源等與其它電器隔離，以免電子設備受干擾。如圖3.1所示，電源接相電壓220V,用一單相隔離變壓器1TC將CPU及相應控制電路與其它用電器隔離。然后接單相斷路器1QF，它的作用與2.2圖中的QM一樣。再接鑰匙鎖鈕34位置，可選，然后再給控制室照明和控制柜供電56位置，給CPU電源供電。最后經接觸器KM，接PLC的輸入輸出設備910位

10、置。用變壓器2TC將220V的電壓降至6.3V可選擇，接熔斷器FU給顯示屏供電。從圖3.1的56處接出導線接開關柜與按鈕盒。按下開關柜中的運轉按鈕，電路接通，顯示屏上的運轉顯示燈亮起，同時各個按鈕盒上的運轉指示燈也亮起，顯示此時消費線正常運轉。假設發現消費線中存在問題，需立刻停頓運轉，那么就近按下開關柜或恣意一個按鈕盒上的急停按鈕。此時運轉電路斷開，消費線停頓運轉，控制室的顯示屏及各個按鈕盒的急停顯示燈亮起，同時全部運轉指示燈熄滅，闡明此時消費線出現缺點，不再運轉。由此可畫出開關柜及按鈕盒的顯示和控制電路圖3.2。圖3.2所示，先是一個自鎖環節。按下SB后，電路接通，接觸器KM線圈得電，常開觸

11、點閉合，構成自鎖。即使松開SB，與其并聯的觸點KM是閉合的，系統仍正常運轉，運轉顯示燈得電亮起。其中，顯示燈HL0在顯示屏上,HL1、HL2為按鈕盒上的顯示燈。 急停電路中，要實現按恣意一個按鈕就可以全線急停，需求用聯鎖控制。在此控制電路中，全線急停按鈕SB0要與按鈕盒按鈕SB1、SB2并聯；全線急停燈HL10與按鈕盒上的急停顯示燈HL11、HL12并聯。假設按下急停按鈕SB0至SB2中的恣意一個，KA線圈得電，常開觸點吸合，電路接通，HL10至HL12全部得電亮起。KA的常閉觸點串聯在運轉電路中，KA線圈得電后，其常閉觸點斷開， KM線圈失電，運轉時吸合的常開觸點斷開，運轉電路斷開，顯示燈熄

12、滅。這樣保證了運轉與急停的聯鎖控制，到達設計要求。控制室起顯示作用不參與控制。顯示屏的顯示分三部分：行走電機所處工位的顯示；前后升降電機任務形狀的顯示；各個工位前后升降電機上升到位的顯示。行走電機工位顯示，如圖3.3所示：從圖3.1的1112位置開場，將上件工位的占位繼電器線圈的常開觸點1KA與1HL顯示燈串聯，將脫脂占位繼電器線圈常開觸點2KA與2HL顯示燈串聯，再將這兩組并聯到1112上。升降電機任務形狀顯示電路，圖3.4所示：將圖2.2中控制前升的2KM1的常開觸點串聯26HL燈，用以顯示上件前升；2KM2的常開觸點串聯27HL燈，顯示上件前降。按此規律，3KM1、3KM2直到6KM1、

13、6KM2，分別串28HL33HL，顯示升降電機的形狀，最后都與圖3.1中的1112兩端并聯組成電路。升降電機上升到位顯示電路，圖3.5所示：將上件工位前后升降電機的上升到位繼電器線圈的常開觸點12KA、13KA與14HL、15HL顯示燈分別串聯，用以顯示上件工位；同理，14KA、15KA與16HL、17HL串聯，顯示脫脂工位。最后將這些串聯環節分別與圖3.1中11-12兩端并聯。而12KA15KA繼電器線圈一端接在1H4-3、1H5-3、2H4-3、2H5-3斷口段上，而另一端接地，如圖3.6所示。這樣一旦圖2.1中的限位開封鎖合，那么這四個斷口段中哪個帶電，都會使相應的線圈動作，使常開觸點閉

14、合，顯示燈進展顯示。4可編程控制器硬件設計PLC是基于計算機技術和自動控制實際而開展起來的一種工業控制安裝。PLC要完成控制義務是在其硬件的支持下，經過執行反映控制要求的用戶程序來完成的。PLC的CPU采用順序逐條掃描用戶程序的運轉方式，即假設一個輸出線圈或邏輯線圈接通或斷開，該線圈的一切觸點不會立刻動作，必需等掃描到該觸點時才會動作。 plc的構成框圖和計算機是一樣的，都由中央處置器CPU，存儲器和輸入/輸出接口等構成。圖4.1是其硬件系統的簡化框圖。cpu是PLC的控制中樞，主要功能是接納并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源，存儲器，I/O以及警戒定時器的形狀，并診斷用戶程序的語法

15、錯誤。存儲器主要用于存放系統程序，用戶程序以及任務數據。輸入/輸出模塊是PLC與現場I/O設備或其他外設之間的銜接部件. 其它可選部件包括編程器，外存儲器，模擬I/O盤，通訊接口，擴展接口以及測試設備等，在PLC正常運轉期間這些部件并不起作用，他們主要用于系統的開發，安裝，調試和維護。PLC的輸入輸出輸入設備-用以產生輸入控制信號，應包括：手控按鈕，占位顯示繼電器，轉換開關，三相斷路器和熱繼電器等。輸出設備-由PLC的輸出信號驅動的執行元件。應包括：交流接觸器，熱繼電器，信號燈等。根據輸入輸出設備及系統中上件和脫脂的工藝要求，畫出PLC的I/O銜接圖 4.2、4.3、4.4。由圖知，上件及脫脂

16、部分，共需25點輸入，12點輸出。需7個計時器，15個計數器。根據本次設計還有其他四個與上件、脫脂動作近似的工位，將上件和脫脂所需容量乘以3倍，那么可得此系統設計所需的容量。本系統輸入輸出均為開關量那么：25103750字1283288字將輸入輸出和定時計數器數量相加得所需容量約為1038字。根據系統現場輸入信號都是按鈕、行程開關等，且傳輸間隔 不太遠，選24V的電壓輸入模塊. 合理選擇PLC，對于提高PLC控制系統的技術經濟目的起著重要作用。機型選擇的根本原那么是在功能滿足要求的前提下，保證可靠、維護運用方便以及最正確的功能價錢比。比較了國內覆蓋率較廣的幾種型號的產品，從中選擇了日本OMRO

17、N公司的C200H型PLC。OMRON公司是日本消費plc的主要廠家之一。其PLC產品廣泛地運用于我國工業消費的各領域。C200H型 PLC在一樣的尺寸中具有最高的I/O密度。指令系統豐富，編程也很簡單。它雖屬于小型PLC，但提供了較快的處置速度和大型PLC的功能。C200H的處置速度、存儲容量、I/O點數等各項目的都符合此系統的要求。而且在同檔次的PLC中價錢較低，性價比好，所以選用C200H作為此系統的控制器。 5可編程控制器的軟件設計PLC主要由寬廣電氣工程技術人員運用。汲取了他們最為熟習的繼電器線路圖的特點，構成特有的編程言語梯形圖。各廠家的PLC各不一樣，運用的編程言語也不完全一樣，

18、但梯形圖的方式與編程方法根本上大同小異。上件工位的軟件設計占位后，手動按鈕開斷,控制行走電機，試運轉。行走電機停運后，前、后升降電機下降，手動將工件吊在執行機構上，然后，前、后升降電機升至限位。假設下一個工位脫脂工位無占位，那么在60S內進入下工位，否那么報警。上件工位段的設計要求：行走電機運轉，那么前后升降電機均不動，且升至限位；前后升降電機運轉，那么行走電機停運；假設下一個工位占位，那么該工位行走電機不運轉；假設在60S內，行走電機未進入下一工位，報警。根據設計要求設計出上件工位PLC梯型圖，如圖5.1。梯形圖注釋：1SA手動及5SB按鈕，20、21KA閉合，前后電機上升到位，無脫脂占位及

19、報警信號后輸出00500信號自鎖-行走。1SB前升閉合，無行走、前降、報警信號，輸出00501前升信號-前升2SB前降閉合，無行走、前升、報警信號，輸出00502前降信號-前降后升同前升后降同前降反復行走，此時無脫脂占位，60s后進入下一工位。注：60秒行走是根據電機轉速和路程計算的。脫脂工位的軟件設計占位后，手動按鈕開斷控制行走電機，試運轉。行走電機停運后，前、后升降電機攜零件下降到脫脂槽中，在脫脂槽中進展脫脂，然后，前、后升降電機升至限位。假設下一工位無占位，那么在60S內進入下工位，否那么報警。脫脂工位段的設計要求：脫脂工位要實現自動控制和手動控制，自動控制可以切換成手動控制；行走電機運轉，那么前后升降電機均不動，且升至限位；前后升降電機運轉，行走電機停運；假設下一個工位占位，那么該工位行走電機不運轉；假設在60S內，行走電機進入下工位，那么報警。設計脫脂工位自動控制