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1、 学号：14113500522 毕业设计(论文) 题 目：电镀加工自动线 PLC 控制系统设计 作 者 郑鸣 届 别 2015 系 别 机械工程学院 专 业 机械电子工程 指导老师 李荣华 职 称 副教授 完成时间 2015 年 5 月 20 日 1 摘 要 本文以电镀自动生产线控制系统设计为研究对象，以其电镀专用行车为控 制对象，对其电镀的工艺要求和控制要求进行了分析，采用理论研究的方法， 设计了一套基于 PLC 的电镀车间专用行车自动控制系统。本系统选用三菱 FX2N-64MR-001 型号的 PLC 来进行控制，通过 PLC 输出信号接触器的触点动作， 来控制三台异步电动机的运行，从而实
2、现对行车的水平运动和吊钩的垂直运动 的控制，考虑到电镀、上升、下降等运动时行车和吊钩需要准确停位。在程序 设计时为了便于对设备进行调整和检修，设计了手动程序以实现对行车和吊钩 的点动控制，对于自动控制程序的设计，其工作过程是典型的顺序控制，采用 步进指令能很好的实现对其控制。通过软件仿真可以看出所设计的控制系统很 好的实现了电镀的工艺要求和控制要求，可以方便完成自动和手动之间的切换， 体现出 PLC 控制系统具有调试方便、适应性强的优点。 关键字：电气控制、PLC、行车控制、电镀 ABSTRACT The electroplating automatic production line to
3、control system design to study, with its specialized operations to control traffic. the electroplating technology and control of the claim was analysed and the theory of the research methods, design a web based on the plc electroplated impression of the special traffic control system; The system for
4、 mitsubishi fx2n - 64mr -001 kind of the plc to control, the output signal of the plc contacts with some action to control motor three asynchronous 2 operation, the level of the motion and the hook vertical motions of the operations, rising and falling, the motion and the hook to the right stop. in
5、programming, to facilitate the adjustment of equipment and design a manual procedures for the implementation and hook at the control, the automatic control of the design, it is typical of the order of control and use the step into the instructions to the very good with the controls. Through software
6、 simulations can see that the system of the electroplating technology and control, you can easily finish automatic and manual switch between that of the plc control system for the adaptable. Key words：electric control ；programmable logic control；control of vehicle motion；electroplate 3 目 录 摘 要1 第一章
7、绪 论 4 1.1 电镀生产线简介4 1.2 电镀行车控制系统的种类4 1.2.1 继电接触器控制系统4 1.2.2 单片机控制系统 5 1.3 电镀行车及专用行车的简介 6 1.3.1 电镀行业的简介 6 1.3.2 行车的简介 7 1.3.3 电镀行车控制系统的发展与现状 7 1.4 电镀加工自动线 PLC 控制系统设计内容 8 1.4.1 设备基本情况 8 1.4.2 拖动系统9 1.5 电镀加工自动线 PLC 控制系统设计要求9 第二章 控制系统总体方案及系统硬件设计10 2.1 电镀车间专用行车 PLC 控制系统方案选择 10 2.1.1 拖动方案 10 2.1.2 槽位选择方案 1
8、0 2.1.3 信号检测装置选择 10 2.1.4 指示显示方案 10 2.2 电镀车间专用行车 PLC 控制系统主电路 10 2.3 保护方案选择 11 2.4 抗电源干扰措施 11 2.5 控制系统的接地设计 12 第三章 控制系统软件设计13 3.1 控制系统动作流程框图 13 3.2 系统控制流程图 13 3.3 PLC 选型 14 3.4 I/O 点分配16 第四章 测试调试19 5 参考文献 21 致 谢 22 4 第一章 绪 论 1.1 电镀生产线简介 随着我国国民经济的迅速发展，电镀与精饰的新技术和新工艺不断涌现。 电镀生产线实现的是一个复杂的工艺生产过程，需要控制电镀时间，电
9、镀电流， 电压，溶液浓度，温度，相关的周边设备控制及生产过程自动化。电动行车是 现代化工厂中用于物料输送的重要设备，在传统的控制方式下，大多数都采用 人工操纵的半自动控制方式。在很多场合，为了提高工作效率、减轻劳动效率 和促进生产自动化，往往需要将电动行车的自动化控制实现。实现自动化控制 之后，就可以使行车能按照预定顺序和控制要求下自动完成一系列的工作。 1.2 电镀行车控制系统的种类 1.2.1 继电接触器控制系统 继电器问世以来，一直是电气控制的主流，目前国内仍有不少厂家应用继 电接触器控制系统。其中输人单元为按钮开关等主令电器、逻辑单元是支配控 制系统的“程序”，它是由各种继电器的触点通
10、过导线连接，并具有一定的逻 辑功能的控制线路。输出单元包括各种阀门的控制线圈、各类接触器控制线圈 及信号指示等执行元件。这种控制系统的特点是：价格便宜、性能价格比低。 由于存在继电器抖动、打弧、吸合不良等现象，因此控制系统寿命短，可靠性 差。因为它的自动控制功能是靠继电器的辅助触点动作来实现，而触点动作一 次需要几十毫秒，所以控制速度慢；由于需要改变控制逻辑就要改变各触点间 的连线，故技改难度大，同时体积大，耗能高。因此继电接触器控制方案，适 用控制逻辑比较简单，所需继电器数量较少，程序固定的场合。 5 1.2.2 单片机控制系统 用单片机可以构成各种工业控制系统。有不少控制系统是利用通用PC
11、单片 机或通用计算机。大部分都可以用单片机系统或单片机加通用机系统来代替计 算机系统，特别是较大型的工业测控系统。单片机的控制逻辑由软件组成，同 时软件的编写和修改方便，设计安装接线工作量相对较少，设计周期较短，其 适应性较强。但其缺点是对工作环境条件要求较高，抗干扰能力不强，它适应 于工作环境条件比较好的各种控制领域，如机械、冶金、纺织、国防、民用等。 除通用外设（如打印机、硬盘、磁盘等）外，还有许多外部通信、采集、多路 分配管理、驱动控制等接口，而这些外设与接口完全由主机进行管理，必然造 成主机负担过重，因而出现了新的控制手段，即可编程序控制器。 1.2.3可编程序控制器控制系统 可编程控
12、制器简述 PLC 是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电 接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、灵活性差的缺点， 充分利用了微处理器的优点，它采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令 形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学。用可编程序控制器实施控制， 其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现，应用于 工业现场。它具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，易学易用， 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造；体积小，重量轻，能耗低 等特。 可编程序控制器的特点 （1）可靠性高，抗干扰能力强； （2）适应性强，应用灵活； （3）
13、编程方便，易于使用； （4）功能强，扩展能力强； （5）PLC控制系统安装、设计、调试方便； （6）维修方便，维修工作量少； （7）PLC体积小，重量轻，易于实现机电一体化。 可编程序控制器的应用领域 6 现在随着微电子技术的快速发展和PLC的制造成本在不断下降，但功能反而 大大加强。目前，在先进的工业国家中PLC已经成为了工业控制的标准设备，应 用领域已经覆盖了所有的工业企业。概括起来主要应用在以下几个方面： （1）顺序控制； （2）运动控制； （3）闭环过程控制； （4）数据处理； （5）通信和联网。 1.3 电镀行车及专用行车的简介 1.3.1 电镀行业的简介 电镀是对机体表面进行装饰、
14、防护以及获得某些特殊性能的一种表面工程 技术，是一种电化学过程，也是一种氧化还原反应，是获得金属保护层的有效 防范。在这个过程中金属离子获得电子被还原成金属原子，金属原子按一定的 规律排列形成晶体镀层。电镀技术又称为电沉积，其基本原理就是直流电场得 作用下，在电解质溶液（镀液）中有阳极和阴极构成了回路，使溶液中的金属 离子沉积到阴极镀件表面上，以形成均、致密和结合力良好的金属的过程。 电镀工业是我国重要的加工行业至，今已有100多年的历史，电镀是重要的 表面工程技术，不仅能获得防护装饰性镀层，还可通过不同工艺得到具有特殊 用途的功能薄膜，随着近代科学技术的发展，也为它增添了很多新的内容，因 此电镀在机械、地质、电子、轻工、仪器仪表、交通运输、和国防工业等生产 部门的应用日益广泛，与人们的日常生活也密切相关。 电镀车间所进行的生产工艺可分为三个环节，
