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1、基于PLC的电镀生产线控制系统设计摘 要本文讨论了如何利用德国西门子PLC S7-200进行自动化电镀生产线控制，在本次设计中，我们从自动控制技术器件在国内的应用前景及电镀生产线生产现场的环境来考虑，以使该生产线真正具备自动生产运行为目的，从而采用在当前及以后都应用广泛且能适应多种环境的可编程控制器来控制整个工作流程的方案。重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、PLC控制I/O端口分配表以及整体程序流程图等，实现了电镀生产自动化，提高了生产效率，降低了劳动强度，大大提高了工作人员的工作环境质量。为适应现代传统的工业控制系统，还采用了基于组态王软件的系统作为上位机，配合下位机PL
2、C完成了该系统的实时监控系统功能，更好的使该自动生产系统融入到现代工业控制领域中。关键词：PLC，电镀，组态王Design of Galvanization Production Line ControlSystem Based on PLCABSTRACTThis article discussed how carried on the automated galvanization production line control using German Siemens PLC S7-200. In this design, we take consider of the automati
3、c control technology component in the domestic application prospect and the environment of the galvanization production line, and this makes this production line truly to have the automatic production movement as the goal. We formulate a plan that uses a programmable controller which can adapt many
4、kinds of environment in current and later to control the entire work. We analyzed the system software and hardware design with emphasis, and provide the system hardware wiring diagram, PLC I/O port distribution list and the overall program flow diagram and so on. This design realized the galvanizati
5、on production automation, enhanced the product efficiency, and reduced the labor intensity. In order to adapt the modern tradition industry control system, we also used the King View software system which had taken on as the position machine. And coordinate PLC as lower position machine. All this ha
6、s made this system had the function of current time monitoring. That caused this automatic production system integrate to the modern industry control system better. KEY WORDS: PLC, Galvanization, King View目录前言1第1章 绪论21.1 控制系统概述与选题背景意义21.1.1 控制系统的概述21.1.2 课题的选题背景及意义21.2 控制对象的设计要求31.3PLC系统组成41.3.1 CPU
7、41.3.2 存储器41.3.3 输入/输出接口电路41.4PLC的基本工作原理51.5 小结5第2章 系统的硬件设计62.1 主电路设计62.2 PLC机型选择72.3 I/O分配表及其端子接线图72.3.1 I/O地址分配72.3.2 PLC外部接线图82.4 小结9第3章 系统的软件设计103.1 软件的组成及作用103.1.1 PLC内部资源103.1.2 PLC编程语言113.2 程序流程图设计123.3 程序梯形图设计133.4 指令表153.5 小结18第4章 系统组态画面设计194.1 组态软件介绍194.2 监控画面设计204.2.1 建立新工程204.2.2 创建组态画面2
8、24.2.3 定义I/O设备244.2.4 构造数据库274.2.5 动画连接294.2.6 编写语言命令304.3 小结31第5章 系统软硬件调试32结 论37谢 辞38参考文献39外文资料翻译40前言本设计的工作过程是这样的：在电镀生产线左侧，工人将零件装入行车的吊篮并发出自动启动信号，行车提升吊篮并自动前进。按工艺要求在需要停留的槽位停止，并自动下降。在按要求达到定时时间后自动上升，如此完成工艺规定的每一道工序直至生产线末端，行车便自动返回原始位置，并由工人装卸零件。电镀生产线按照其工艺要求和规模一般设计有两台行车、三台行车和四台行车工作，每台行车都根据已编制好的各自的程序运行；对于行车
9、的自动控制，早期是采用继电器逻辑电路和顺序控制器，发展至今其控制方式已采用可编程控制器PLC作为核心控制部件，其控制更为安全、可靠、方便、灵活，自动化程度更高。一件电镀产品的质量除了要有好的成熟的电镀工艺和品质好的镀液添加剂外，如何保证电镀产品严格按照电镀工艺流程运行和保证产品的电镀时间则是决定电镀产品质量和品质的重要因素。在电镀生产线上采用自动化控制不但可以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证，有效的减少废品率，而且还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度，有着非常好的经济效益和社会效益，电镀生产线上对行车的自动控制则是电镀生产线自动化控制的关键。用PLC辅以变频器对电镀自动生产线行车进行自动
10、控制，具有结构简单、编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和抗干扰能力强的特点，是一种很有效的自动控制方式，是电镀生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展的主流方向。 第1章 绪论1.1 控制系统概述与选题背景意义1.1.1 控制系统的概述一件电镀产品的质量除了要有好的成熟的电镀工艺和品质好的镀液添加剂外，如何保证电镀产品严格按照电镀工艺流程运行和保证产品的电镀时间则是决定电镀产品质量和品质的重要因素4。在电镀生产线上采用自动化控制不但可以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证，有效的减少废品率，而且还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度，有着非常好的经济效益和社会效益，电镀生产线
11、上对行车的自动控制则是电镀生产线自动化控制的关键15。电镀生产线按照其工艺要求和规模一般设计有两台行车、三台行车和四台行车工作，每台行车都根据已编制好的各自的程序运行8；对于行车的自动控制，早期是采用继电器逻辑电路和顺序控制器，发展至今其控制方式已采用可编程控制器PLC作为核心控制部件，其控制更为安全、可靠、方便、灵活，自动化程度更高7。1.1.2 课题的选题背景及意义中国经济高速发展，工业化进程的不断深化，为自动化行业的迅猛发展提供了广阔的空间。电镀行业是我国重要的加工行业，但是大多数中小企业仍在使用许多过时的技术和设备，大量的生产线为半机械化和半自动化控制，一些甚至为手工操作。工业电镀生产
12、线工位多、生产复杂，同时在电镀中，其氧化、酸洗、碱洗、电镀等许多工艺具有严重的化学污染和腐蚀，对人的身心健康十分不利，而且人工操作随机性大，影响产品质量。传统的方法是使用顺序控制器，由于其电路复杂，接口多，受外界干扰大，工作可靠性差，维护也困难。采用PLC有较完善的诊断和自保护能力，可以增强系统的抗干扰能力，提高系统的可靠性。用PLC辅以变频器对电镀自动生产线行车进行自动控制，具有结构简单、编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和抗干扰能力强的特点，是一种很有效的自动控制方式，是电镀生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展方向。1.2 控制对象的设计要求如摘要中所述，电镀的工作流
13、程如图1-1：启动吊钩上升上限行程开关闭合右行至1号槽上方XK1行程开关闭合吊钩下降进入1号槽下限行程开关闭合电镀延时吊钩上升由3号槽内吊钩上升，继续右行，碰到右限位，然后左行至左限位，吊钩下降至下限位，即原位。按照要求，我们要实现以下工作方式：连续工作，当吊钩回到原点后，延时一段时间（装卸零件），自动上升右行，按照工作流程要求不停的循环；单周期工作，设备始于原点，按下启动按钮，设备工作一个周期，然后停于原点，要重复第二个工作周期，必须再按一下启动按钮；步进工作，设备始于原点，当按下启动按钮时，设备只会运行一步，然后停止；再按下启动按钮时，设备会再向前运行一步，然后停止；按照此过程一直工作下去
14、，直至一个工作周期完成。图1-1电镀生产线的工作流程1.3 PLC系统组成PLC分为箱式和模块式两种，但他们的组成是相同，基本上都是由CPU，存储器，输入/输出接口电路，电源模块等几部分组成的5。下面分别对几种单元进行介绍。1.3.1 CPU CPU是整个PLC的核心，起神经中枢的作用。它按照PLC的系统程序赋予的功能接收并存储用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中。同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的信号，去指挥有关的控制电路。 1.3.
15、2 存储器 存储器是具有记忆功能的半导体电路，分为系统程序存储器和用户存储器。系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。由只读存储器、ROM组成。厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器（RAM）组成。1.3.3 输入/输出接口电路1. 输入接口输入接口电路工作过程：当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。2. 输出接口输出接口工作过程：当内部电路输出数字信号1，有电流流过，继电器线圈有电流，然后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。当内部电路输出数字信号0，则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流或电压。也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或者不动作。 1.4 PLC的基本工作原理PLC采
