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1、基于 PLC 的电镀行车自动控制系统设计摘 要本设计利用日本欧姆龙 PLC CP1E-E40DR 进行电镀行车自动化控制。在本次设计中，从电镀行车在生产现场的运行环境和自动控制技术器件在国内的应用前景来考虑，以电镀行车具备自动生产运行为目的，制定了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 PLC 来控制整个工作流程的方案。首先对系统的软硬件进行设计，给出系统的工作流程图、硬件接线图、PLC 控制 I/O端口分配表及整体程序流程图。并以 CX-ONE 为编程软件设计出电镀行车自动控制系统的梯形图，最后通过仿真实验，实现了电镀行车自动化控制，提高了电镀生产效率，降低了劳动强度。关键
2、词关键词：PLC，电镀行车，自动控制，组态王 Design of automatic control system of galvanization driving based on PLC ABSTRACTHow did the article discuss has carried on the automated galvanization production line control using PLC CP1E-40DR, in this design, we produced the scene from the automatic control technology comp
3、onent in the domestic application prospect and the galvanization production line the environment to consider, take caused this production line truly to have the automatic production movement as the goal, will formulate has used in current and later all applies widespread also can adapt the many kind
4、s of environment programmable controller to control the entire work flow the plan. Has analyzed the system software and hardware design part with emphasis, and gave the system hardware wiring diagram, PLC has controlled the I/O port distribution list as well as the overall program flow diagram , and
5、 with STEP7 Micro/WIN32 as the programming software designs has realized the galvanization production automation, reduced the labor intensity. In order to adapt the modern tradition industry control system, we also used based on the system had taken on the position machine.KEY WORDS: PLC, Galvanizat
6、ion Driving, Automatic control, Configuration King目 录前 言.1第 1 章 绪论.21.1 电镀行车控制系统的概述与选题背景意义21.1.1 电镀行车控制系统的概述21.1.2 课题的选题背景及意义21.2 PLC 的发展和历史趋势.31.3 PLC 的分类.51.3.1 按 I/O 点数分类.51.3.2 按功能分类51.4 PLC 系统组成及各部分的功能61.5 PLC 的基本工作原理61.6 控制对象的设计要求7第 2 章 系统的硬件设计.82.1 PLC 机型选择82.2 I/O 分配表及其端子接线图.82.3 主电路的设计112.4
7、 电镀行车的工作流程图12第 3 章 系统的软件设计.133.1 软件的组成及作用.133.1.1 PLC 内部资源133.1.2 PLC 编程语言143.2 PLC 梯形图设计16第 4 章 组态王软件设计.184.1 组态软件.184.2 组态王软件设计的步骤.19第 5 章 软硬件调试实现.31结 论.34谢 辞.35参考文献.36附 录.37外文资料翻译.38前 言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
8、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 对电镀行车进行自动控制，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
9、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1。为适应现代传统的工业控制系统，我们还采用了基于组态王软件的系统作为上位机，配合下位机 PLC 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。 为此，我选定了该题目，简单的实现了电镀行车的自动工作流程，并进行了简单的软件设计，从画面上达到了该系统的监控目的。第 1 章 绪论1.1 电镀行车控制系统的概述与选题背景意义1.1.1 电镀行车控制系统的概述电镀行车自动化的程度在德国、意大利、美国等国家的发展水平已经较高，而在我国尚处在发展阶段。中国经济的高速发展，工业化进程的不断深化，为自动化行业的迅
10、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，据粗略估计，全国现有 15000 家电镀生产厂，行业职工总数超过 50 万人，现有 5000多条生产线和 2.53 亿平方米电镀面积生产能力。电镀行业年产值约为 100 亿元人民币。近十年来，乡镇企业发展迅速电镀行业企业规模普遍较小，年电镀能力超过 10000 平方米的企业不足 500 家。少数合资企业或正规专业化企业拥有国际先进水平的设备和设施，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
11、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2。1.1.2 课题的选题背景及意义电镀就是利用电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程。简单的理解，是物理和化学的变化和结合。随着工业化生产的不断细分，新工艺新材料的不断涌现，在实际产品得到应用的设计效果也日新月异，电镀是我们在设计中经常要涉及到的一种工艺，而电镀效果是我们使用时间较长，工艺也较为成熟的一
12、种效果。对于这种工艺的应用在我们的产品上已经非常多，而通过这种的处理我们通常可以得到一些金属色泽的效果，如高光、亚光等，搭配不同的效果构成产品效果的差异性，通过这样的处理为产品的设计增加一个亮点。电镀工艺的应用我们一般作以下用途：a、防腐蚀 b、防护装饰 c、抗磨损 d、电性能（根据零件工作要求，提供导电或绝缘性能的镀层）e、工艺要求。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
13、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。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。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
14、高效、低成本、高质量自动化生产的发展方向。1.2 PLC 的发展和历史趋势二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Program Controller，PLC Mable Logic）取代传统继电器控制装置以来，PLC 得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC 的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC 在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的 PLC 不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。 作为离散控的制的首选产品，PLC 在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展
15、，世界范围内的 PLC 年增长率保持为 20%30%。随着工厂自动化程度的不断提高和 PLC 市场容量基数的不断扩大，近年来 PLC 在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家 PLC 的增长十分迅速。综合相关资料，2004 年全球 PLC 的销售收入为 100 亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置3。 PLC 是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的 PLC 只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求
16、，并事先存入 PLC 的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC 的 CPU 内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加 1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为 END 指令） ，然后再返回起始步循环运算。PLC 每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的 PLC，循环扫描周期在 1微秒到几十微秒之间。PLC 用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算 1K 逻辑程序不到 1 毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16 位（也有 32 位的）为一个模拟量。大型 PLC 使用另外一个 CPU 来完成模拟量的运算。把计算结果送给 PLC 的控制器。相同 I/O 点数的系统，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些（大约能省 40%左右） 。PLC 没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS 要低很多。一个 PLC 的控制器，可以接收几千个 I/O 点（最多可
