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1、由于万维网使用者的数量飞速增长，对于最终用户来说，随着可供使用的主页和网上信息的数量的爆炸性增长，最终用户间的交互性越来越差，传统意义上的交互已经无法满足用户的需求，举一个简单的例子，即使是在世界杯的决赛期间，一个普通的足球迷也很难立刻从网络上找到聊天的对象。PLC 的深度开发及在电镀自动线上的应用摘要: 本文以三菱FX2N PLC 为基础，介绍了PLC 的深度开发及运用于电镀自动线的实例。 该自动线具有行车动作可灵活设定、动态修改，自动寻位、断电恢复等实用功能。此外还介绍了PLC 和上位微机的通讯，以及触摸显示屏作为人机界面的实现。 关键词: 电镀自动线 PLC 人机界面 1 引言 可编程控
2、制器(PLC)以其运行可靠、易学易用、抗干扰性强等特点，在工业控制中得到广泛应用。然而较多的应用只是根据工艺编制相应的梯形图，用以代替传统的继电器电器控制线路，功能非常有限。近年来各种型号的PLC 在功能上已经有了极大的提高，允许用户做许多底层操作，几乎可以象单片机一样灵活，加上有众多的外围设备可以选用，这就给软件、硬件设计带来了很大的灵活性和先进性。本文通过三菱FX2N-PLC 在一条电镀自动线上的应用，说明如何充分开发PLC 的先进功能，达到行车动作的灵活设定、动态修改的功能，以及断电恢复、通讯、新型人机界面的应用。 2 系统简介 系统采用集散控制，参见图1，上位机使用工控微机，负责工艺调
3、度、质量管理等宏观控制；下位机使用三菱FX2N-PLC，控制行车的动作。行车吊勾（提升电镀工件用）的垂直定位采用接近开关，水平定位采用旋转编码器，垂直和水平的运动都使用变频控制普通交流异步电机来驱动，控制面板使用三菱的F940GOT 触摸屏人机界面。 3 PLC 的应用 3.1 动作表 行车动作无非就是上下左右受控移动，按照指定的顺序(即动作表)完成一系列的动作。要求有几套动作表可以选择，动作可以静态修改，也可以在运行时由上位机动态修改。这种要求若是仅用简单的梯形图是无法实现的，因为动作都是由梯形图中的触点指令实现，而梯形图指令在运行时是不能修改的。现在的FX2N-PLC 增加了许多应用指令(
4、底层操作，相当于微机的汇编指令)，以及提供了许多可供用户使用的数据存储单元，并且有间接寻址功能，这就使表结构操作成为可能。在这里，我们把行车的一个动作定义为：“到几号工位上升，再到几号工位下降”，或者是“延时几秒”，每个动作由一个字(16 位)组成，每个动作表由若干个动作字组成，放在PLC 的数据寄存器里，动作表由PLC 程序初始化，也可以在运行时通过串行通讯由上位机读取和修改，PLC 程序在运行时只是不断地解释和执行动作表。 3.2 动作的解释和执行 动作字有3 种：行车动作字、延时动作字、结束标志。 (1) 行车动作字： 动作字的高字节表示“上升所到的工位号”， 低字节表示“下降所到的工位
5、号”，例如：“0205”表示让行车开到02 号工位，上升，再开到05 号工位，下降。由于一个行车动作字表示的是宏动作，由：“前进或后退，水平到位，上升，上到位，再前进或后退，水平到位，下降，下到位，完成”几个微动作组成，通过FX2N-PLC 的步进阶梯指令STL 实现非常合适。我们可以把行车的宏动作分解为几个状态，在到位时进行状态转移。参见图2 的STL 状态转移图。垂直到位比较简单，用上下到位接近开关直接控制即可。 水平到位稍微复杂一些。在程序初始化时将每个工位的准确位置送到数据寄存器里，称做工位位置表，每个工位的实际位置数据通过实测得到。动作表、工位位置表、行车水平运动的关系请参见图3。运
6、行时通过旋转编码器得到行车的当前位置，每毫米大约发3 个脉冲。在做水平动作时，先取出动作字，分离高低字节，得到目标工位号，将此工位号作为工位位置表的偏移量，用间接寻址方法得到目标工位位置，若当前位置大于目标位置则令行车后退，反之则前进，直到行车到目标位置前一个提前量时，令行车转为慢速；当行车到目标位置前另一个提前量时，令行车制动。这二个提前量都根据实际情况加以调整，慢速提前量通常为半个工位间隔，制动提前量根据实际的行车速度、惯性而定。经过调整，最终定位精度可以达到1mm 左右。图4 是行车水平处理子程序，在二个水平进退STL 状态中先设置好目标工位，再调用该子程序，行车就会前进或后退，直到目标
7、位置停下来，发出完成标志M86，即可转入下一STL状态。 (2) 延时动作字： 延时动作字的高字节用7EH 作为标识，低字节为延时值，如“7E30”。延时动作比较简单，取出动作字，分析一下若是延时动作，将延时值送延时定时器就可以了。以前的PLC 定时器常数在梯形图中设定，运行时不能改变，FX2N-PLC 定时器允许将数据存储器的内容作为定时值，才使在运行时改变定时常数成为可能。(3) 结束标志：每个动作表用7FFFH 作为结束标志，执行到结束标志表示一圈做完。若是单圈模式的话就进入停止状态，若是连续模式的话就让动作表指针重新指向表首，继续运行。 3.3 自动校正 由于旋转编码器指示的是行车的相
8、对位置，因此在运行前应该校正一下行车的绝对位置。我们采取在水平方向上安装一个校正用接近开关的方法，让行车在开始运行前先朝某方向去找校正接近开关，若在3 秒钟内未碰到校正接近开关，或碰到了极限开关，就让行车朝另一方向去找。只要碰到校正接近开关，就把旋转编码器计数器置为某一个确切值，行车的位置就校正了。在以后的运行中，行车每次经过该校正接近开关，行车位置都会被再次校正，这样可以消除积累误差。 3.4 断电恢复 以前一般的电镀自动线控制系统往往没有断电恢复功能，在电镀生产线工作中如果遇到突然断电，往往结果很尴尬。即使很快又来电了，但由于看不出是在哪一步停下来的，只能从头来过，造成已经在镀的工件报废。
9、利用PLC 的失电保存功能，我们这个系统具有断电记忆，来电恢复的功能。为实现该功能，应该整理一下所用到的寄存单元，分为要记忆和不要记忆的二部分。象STL 状态、运行模式、运行状态等都是要记忆的，而用作动作表指针的变址寄存器V、Z 无失电保存，需要用其他有失电保存的寄存器作为映象后备。一般的临时单元都不需要失电保存，每次RUN 的时候都初始化这些单元。此外还应注意的是，尽管来电后可以继续刚才的工作，但来电后自动运行起来也是有危险的。本系统是这样处理的：当RUN的时候检查一下，若原先是在运行状态下断电，则令系统处于暂停状态，等待操作者通过操作面板按下“运行”键后才继续工作。如果断电时正在做水平运动
10、，则PLC 已经失电，而行车的由于惯性仍有运动，造成PLC 记忆的行车位置和实际位置不符，在重新运行时应该自动校正。 中国最庞大的资料库下载 3.5 通讯 FX2N-PLC 提供了比较良好的通讯机制，只要在主机上扩展一块RS232 通讯模块(FX2N-232BD)即可。FX2N-PLC 的应用指令中有完善的串行通讯指令，可以方便地使用。在本系统中，上位机主动发送通讯串，PLC 接收到通讯串，根据通讯串中的命令号，作出相应的动作，参见图5。上位机可以让PLC 返回或修改当前的工作状态、返回或修改动作表中的动作字等，只要编制相应的软件，上位机就可以监视、控制自动线的运行。 4 控制面板 常规的控制
11、面板由按钮、拨盘、开关、指示灯、数码管组成，我们这次使用了三菱公司的F940GOT 人机界面，它是一个带触摸屏的彩色液晶显示器，可以自由布置各种显示、控制器件，如按钮、键盘、开关、指示灯、文字、数码管、图片、进度条等，取代了所有的常规面板元件。这不仅大大节省了PLC 可贵的输入输出点，而且具有外观新颖、信息量大、使用方便、修改灵活等特点。在应用中还可以使用多屏画面，把各种显示、控制要求按功能分成多个画面，相当于多个小控制面板，再用一个封面画面负责切换。图6 是本系统控制面板中的主控画面，具有运行模式(单步、单圈、连续)的设定和显示；运行状态(运行、暂停、停止)的设定和显示；工艺(动作表)选择；
12、行车动作的显示；手动控制；当前行车位置的数字和图形显示；定位误差的显示；动作步的显示和修改；当前动作字的显示；动作表的查询显示等。 5 结束语 由于该电镀自动线充分开发了FX2N-PLC 的多种先进功能，并采用了较多的先进控制手段及新型的控制器件，使整个系统具有较优良的性能。经过一年多的实际运行，证明该系统是成功的。由此我们看到，由于PLC 具有许多优异的性能，并且功能也日益强大，只要深入理解这些PLC 的原理，加强二次开发，就可以在更多的领域发挥PLC 的作用。电镀锌工艺：镀锌层（阳极镀层）既有机械保护作用，又有电化学保护作用，抗蚀性相当好。电镀锌主要作为钢铁防锈用。镀锌占电镀总量的60%6
13、5%。工艺流程：脱脂（又称除油） 酸洗 镀锌 出光 钝化 干燥1、 脱脂：（乳化液脱脂；酸性脱脂；电化学脱脂等）去除零件加工过程中所用的矿物油。 1-10min2、 酸洗：（盐酸、硫酸、磷酸）去除金属上的氧化油垢、锈斑、氧化膜。 13min*酸洗除油一步法：硫酸中加入硫脲和OP乳化剂，除锈除油速度快，且零件表面光亮。 0.53min3、 镀锌：利用电解原理，依靠外电源，使电流通过电解液而发生电极反应，在零件表面取得锌金属沉积层。阳极为挂在电解槽边侧的锌板，阴极为挂钩上的工件，电源一般为12V，电流可调。用得较多的有氯化物镀锌、氰化物镀锌和锌酸盐镀锌。如氯化钾镀锌镀液成分简单稳定；镀层细致光亮；
14、电流效率高，节能；废水处理容易；电镀成本低；应用广泛。但须添加光亮剂。时间510min4、 出光：（淡硝酸或低铬白钝化）化学抛光，使镀层光亮。 30S5、 钝化：增强抗腐蚀性能，提高装饰效果。12min锌是一种化学性质很活泼的金属，为避免镀层变暗，须进行钝化处理，形成一层钝化膜（学名为铬酸盐转化膜， 0.5m），有多种颜色。（高铬钝化有化学抛光作用，离开溶液在空气中形成钝化膜，溶液中约10S，空气中约30S。低铬钝化在溶液中形成钝化膜。没有化学抛光能力，所以钝化前必须进行淡硝酸出光。低铬钝化大大降低了废水处理成本。超低铬钝化时间较长，约2min）6、 干燥：（热风机吹干或离心甩干）干燥工件，膜层返光。5min
