电镀生产线地PLC控制.docx

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电镀生产线地PLC控制

电气控制与PLC

课程设计说明书

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目录

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1系统描述1

1．1背景及意义1

1．2任务及要求1

2方案论证2

2．1继电器、PLC电路图电路分析2

2．2PLC与继电器的优缺点3

2．3方案对比5

3方案实现6

3．1工艺要求6

3．2控制流程6

3．3拖动系统设计9

3．4PLC机型选择9

3．5PLC输入输出对照表11

3．6电镀生产线PLC控制梯形图11

3．7电镀生产线PLC控制梯形图程序16

3．8分类控制19

设计心得20

参考文献21

1系统描述

1．1背景及意义

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。

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。

1．2任务及要求

电镀生产线采用专用行车，行车架上装有可升降的吊钩。

行车和吊钩各由一个电动机拖动。

行车的进退和吊钩的升降均由相应的限位开关定位。

假定该生产线有三个槽位。

工艺要求：

工件放入镀槽中，电镀280s后提起，停放28s，让镀夜从工件上流回镀槽，然后放入回收液槽中浸30s，提起后停15s，接着放入清水槽中清洗30s。

最后提起停15s后，行车返回原位，电镀一个工件的全过程结束。

系统有自动和手动两种操作模式。

2方案论证

2．1继电器、PLC电路图电路分析

（1）、如图（a）为继电器电路图；图中SBT为常开按钮，SBP位常闭按钮，KM为继电器线圈。

当按下启动按钮SBT，继电器KM的线圈通电，其常开触点KM闭合，由于常开触点KM与启动按钮SBT并联，所以即使松开启动按钮SBT，已经闭合的常开触点KM仍然能使继电器KM的线圈通电，这个常开触点称作“自锁”触点。

停止时按下停止按钮SBP，继电器的线圈失电。

（2）、如图（b）为PLC梯形图；图中X0为常开输入触点，X1为常闭输入触点，Y0表示输出，其输出Y0的工作状态受X0、X1信号控制，当按下启动输入继电器按钮X0，输出继电器Y0的线圈通电，其常开触点Y0闭合，由于常开触点Y0与启动输入继电器按钮X0并联，所以即使松开启动输入继电器按钮X0，已经闭合的常开触点Y0仍然能使输出继电器YO的线圈通电。

停止时按下停止按钮X1，输出继电器的线圈Y0失电，常开触点Y0断开。

2．2PLC与继电器的优缺点

如图（a）、（b）对于同一控制电路，继电控制原理和梯形图的输入、输出信号基本相同，控制过程等效。

2.2.1继电器特点

（1）、功能不易扩展；

（2）、继电器价格相对PLC便宜；

（3）、继电器接线复杂，一个产品的工艺改变，要重新接线，布线不易更新；

（4）、继电控制使用是内部继电器、定时器和计数器靠硬件连接控制电路；

（5）、可靠性不高，查找和排除故障十分困难；

（6）、当产品更新时继电器控制系统的元件和接线都要相应的变化，而且这种变动工作量很大，工期长费用高。

2.2.2PLC特点

1、可靠性高、抗干扰性强

PLC采用了集成度很高的微电子器件，大量开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠程度是使用机械触点的继电器所无法比拟的。

为了保证PLC能在恶劣的工业环境下可靠工作，在其设计和制造过程中采取了一系列硬件或软件的刚干扰的设施。

硬件方面的设施有：

（1）隔离~~PLC的输入、输出接口电路一般都采用光点耦合器来传递信号，这种光电隔离设施使外部电路与PLC内部之间完全避免了点的联系，有效地抑制了外部的干扰源对PLC的影响，还可以防止外部强电穿入内部CPU。

（2）滤波~~在PLC电路电源和输入、输出（I/O）电路中设置了多种滤波电路，可有效抑制高频干扰信号。

（3）在PLC内部CPU供点电源采取屏蔽、稳压、保护等设施，防止干扰信号通过供电源进入PLC内部，另外各个输入\输出（I/O）接口电路的电源彼此独立，以避免电源之间的相互干扰；

（4）内部设置连锁、环境检测与诊断等电路，一旦发生故障就报警；

（5）外部采用密封、防尘、抗震的外壳封装机构，以适应工作的恶劣的环境。

在软件方面的设施有：

（1）设置故障检测与诊断程序，每次扫描都对系统状态、用户程序、工作环境和故障进行检测诊断，发现错误后，立即作自动相应的措施，如报警、保护数据和封锁输出等。

（2）定义用户程序及动态数据进行电池后备，以以保证停电后有关状态及信息不会丢失。

2、编程简单易学

PLC采用与继电器控制线路图非常接近的梯形图作为编程语言，它既有继电器电路的清晰直观的特点，又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯，对使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识，因此，易学易懂，程序改变时也容易修改。

3、功能完善、适应性强

目前PLC产品已经标准化，系列化和模块化，不仅具有逻辑运算、计时、

计数、顺序控制功能，还具有A/D、D/A转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。

它能根据实际需要，方便灵活地组装成大小各异、功能不一的控制系统，即可控制一台单机、一条生产线、又可以控制一个机群、多点生产线。

既可以现场控制，又可以远程控制。

针对不同的工业现场信号，如交流、直流、开关量或模拟量、电流或电压脉冲或电位、强电或弱电等，PLC都有相应I/O接口模块与工业现场控制器件和设备直接连接，用户可以根据需要方便的进行配置，组成使用、紧凑的控制系统。

4、使用简单，调试维修方便

PLC的接线极其方便，只需将生产输入信号的设备（如按钮、开关等）与PLC的输入端子连接，将接收输出型号的被控制设备（接触器、电磁阀等）与PLC的输出端子连接，仅用螺丝刀既可完成全部接线工作。

PLC的用户程序可在实验室模拟调试，输入信号用开关来模拟，输出可以用PLC的发光二极管。

调试后再将PLC早现场安装调试。

调试工作量要比继电器控制系统少得多。

PLC的故障率很低，并且有完善的自诊断功能和运行故障指示装置。

一旦发生故障，可以通过PLC机上各种发光二极管的亮灭状态迅速查明原因，排除故障。

5、体积小、重量轻、功耗低

由于PLC采用了半导体大规模集成电路，因此正规产品机构紧凑、体积小、重量轻、功耗低，所以PLC很容易装入机械设备内部，是实现机电一体化的理想的控制设备

2．3方案对比

通过以上对比，我们很容易看出PLC的功能强大和它适用性，更为人性化的操作。

随着21世纪工业生产的迅速发展，市场竞争越来越激烈，PLC技术得到了迅猛的发展，PLC的发展越来越智能化，功能越来越完善化，PLC的优越是继电器无法比拟的。

PLC是一台工业控制的计算机，价格比继电器昂贵，但比继电器简单，易于操作，工艺的变化只需重编写程序，调试比继电器少的多，可以自我诊断运行故障，排除故障。

3方案实现

3．1工艺要求

电镀生产有三个槽（实际应用还会多些），工件由装有可升降吊钩的行车带动，经过电镀、镀液回收、清洗等工序，完成工件的电镀全过程。

工艺要求为：

工件放入电镀槽中，电镀280s后提起，停放28s，让镀液从工件上流回镀槽，然后放入回收液槽中浸30s，提起后停15s，接着放入清水槽中清洗30s，最后提起停15s后，行车返回原位，一个工件的电镀过程结束。

电镀生产线的工艺流程如图所示。

250s

3．2控制流程

电镀生产线除装卸工件外，要求整个生产过程能自动进行，这主要体现在行车控制上，同时还要求行车和吊钩的正反向运动均能实现电动控制，以便对设备进行调整和检修。

电镀生产线的自动工作状态流程图如下：

3.2.1行车自动控制过程

行车在原位，吊钩下降到最下方，限位开关SQ4、SQ6被压下，操作人员将要电镀的工件放在挂具上，即可开始电镀工作。

（1）吊钩上升按下启动按钮SB1，吊钩上升，当碰到上限开关SQ5后，吊钩上升停止。

（2）行车前进在吊钩停止的同时，M2接通，行车前进。

（3）吊钩下降行车前进至压下限位开关SQ1，行车停止前进；同时M3接通，吊钩下降。

（4）定时电镀吊钩下降至下线开关SQ6时，掉过停止下降。

同时T0开始计时，定时电镀280s。

（5）吊钩上升T0定时到，使M5接通，吊钩上升。

（6）定时滴液吊钩上升至压下SQ5时，吊钩停止上升，同时T1开始计时，工件停留28s滴液。

（7）行车后退T1定时到，使M7接通，行车后退。

转入下道工序。

后面各工序的动作过程，以此类推。

最后行车退到原为上方，吊钩下放，机构回到原位。

如果再按下启动按钮SB1，则开始下一个工作循环。

3．3拖动系统设计

专用行车的前后和升降运动由三相交流异步电动机拖动，根据电镀行车的起吊重量，选用两台电动机进行拖动。

主电路拖动控制系统如图所示，其中，行车的前进和后退，吊钩的上T升和下降控制分别通过两台电动机M1、M2的正、反转来控制。

本图没有给三相异步电动机加热继电保护器，是因为三相异步电动机工作时间是以秒计算的，工作时间较短；根本不会造成三相异步电动机发热而损坏。

所以本图可以不用热继电保护器。

3．4PLC机型选择

由于PLC组成的控制系统输入信号14个，均为开关量。

其中按钮开关6个，行程开关6个，选择开关1个。

系统有输出信号5个，其中2个用于吊钩升降电动机正反馈至接触器KM1和KM2，2个用于行车前进后退电动机正反转控制接触器KM3和KM4，1个用于原位指示。

控制系统确定选用FX2N-32MR，输入/输出点数均为16点，满足控制要求，而且还有一定的余量。

3．5PLC输入输出对照表

将输入信号14个，输出信号5个按各自功能分类，安排输入/输出端地址。

列出外部输入/输出信号与PLC输入/输出地址编号对照表。

如下表。

电镀生产线控制系统的PLC输入接口功能表

序号

工位名称

文字符号

输入口

1

启动按钮

SB1

X000

2

停止按钮

SB2

X001

3

吊钩提升

SB3

X002

4

吊钩下降

SB4

X003

5

行车前进

SB5

X004

6

行车后退

SB6

X005

7

选择开关（点动）

SA

X006

8

选择开关（自动）

SA

X007

9

前进限位开关

SQ1

X011

10

后退限位开关（至回收液槽）

SQ2

X012

11

后退限位开关（至清水槽）

SQ3

X013

12

行至原位限位开关

SQ4

X014

13

上限位开关

SQ5

X015

14

下限位开关

SQ6

X016

电镀生产线控制系统的PLC输出接口功能表

序号

工位名称

文字符号

输入口

1

控制吊钩上行的接触器

KM1

Y001

2

控制吊钩下行的接触器

KM2

Y002

3

控制行车前进的接触器

KM3

Y003

4

控制行车后退的接触器

KM4

Y004

5

原位指示灯

HL

Y000

3．6电镀生产线PLC控制梯形图

3．7电镀生产线PLC控制梯形图程序

步序

指

令

1

LDI

X006

2

CJ

P0

6

LD

X015

7

MPS

8

AND

X004

9

ANI

X011

10

ANI

Y004

11

OUT

Y003

12

MPP

13

AND

X005

14

ANI

X014

15

ANI

Y003

16

OUT

Y004

17

LD

X002

18

ANI

X015

19

ANI

Y002

20

OUT

Y001

21

LD

X003

22

ANI

X016

23

ANI

Y001

24

OUT

Y002

25

P0

26

LDI

X007

27

CJ

P1

31

LD

M8002

32

OR

M19

33

OR

X001

34

MOV（P）

K0

K5M0

40

LD

X016

41

AND

X014

42

OUT

M80

43

LD

X000

44

AND

M80

45

LD

X015

46

AND

M1

47

ORB

48

LD

X011

49

AND

M2

50

ORB

51

LD

X016

52

AND

M3

53

ORB

54

LD

T0

55

AND

M4

56

ORB

57

LD

X015

58

AND

M5

59

ORB

60

LD

T1

61

AND

M6

62

ORB

63

LD

X012

64

AND

M7

65

ORB

66

LD

X016

67

AND

M8

68

ORB

69

LD

T2

70

AND

M9

71

ORB

72

LD

X015

73

AND

M10

74

ORB

75

LD

T3

76

AND

M11

77

ORB

78

LD

X013

79

AND

M12

80

ORB

81

LD

X016

82

AND

M13

83

ORB

84

LD

T2

85

AND

M14

86

ORB

87

LD

X015

88

AND

M15

89

ORB

90

LD

T3

91

AND

M16

92

ORB

93

LD

X014

94

AND

M17

95

ORB

96

LD

X016

97

AND

M18

98

ORB

99

SFL（P）

M80

M0

K20

K1

108

LD

M0

109

OUT

Y000

110

LD

M1

111

OR

M5

112

OR

M10

113

OR

M15

114

OUT

Y001

115

LD

M2

116

OUT

Y003

117

LD

M3

118

OR

M8

119

OR

M13

120

OR

M18

121

OUT

Y002

122

LD

M4

123

OR

M60

124

ANI

T0

125

OUT

M60

126

LD

M60

127

OUT

T0

K280

128

LD

M63

129

OUT

T3

K15

130

LD

M6

131

OR

M61

132

ANI

T1

133

OUT

M61

134

LD

M61

135

OUT

T1

K28

136

LD

M7

137

OR

M12

138

OR

M17

139

OUT

Y004

140

LD

M9

141

OR

M14

142

OR

M62

143

ANI

T2

144

OUT

M62

145

LD

M62

146

OUT

T2

K30

147

LD

M11

148

OR

M16

149

OR

M63

150

ANI

T3

151

OUT

M63

152

P1

153

END

3．8分类控制

电镀生产线的PLC控制程序，包括点动操作和自动控制部分。

（1）点动控制设有行车的前进和后退操作，吊钩的上升和下降操作。

如图所示，图中从程序开始到标号P0逻辑行间程序段为点动控制梯形图。

（2）自动控制通过状态流程图，可以看到生产线是典型的顺序控制，主要由单序列构成，采用移位指令来实现控制要求会更方便。

由于急停或急停后，可通过点动操作完成剩下的工序或者返回原位因此辅助继电器采用了无断电保持的通用辅助继电器，定时器也采用了常规定时器。

电镀生产线的PLC控制梯形图，如图所示，图中标号P0到标号P1程序结束段为自动控制程序。

通过梯形图可以看到，停止按钮即可作为正常的停车按钮，又可以作为及停按钮，当然急停后必须通过点动操作返回原位。

本例中，当行车从原位前进至SQ1的过程中，虽然压过SQ3和SQ2，但行车并不停止，这是由于移位条件采用输入信号和相关辅助继电器接点串联的缘故，所以只有行车后退压下SQ2或SQ3，并且相应的辅助继电器为导通状态时才会停。

设计心得

近几年来，虽然我国的电镀工业有不错的发展，但是，与发达国家相比还是存在很大的差异，必须奋起直追，才能赶上世界先进水平，以满足工业生产的要求，我国的电镀工业正在不断发展，并且朝着节能、环保的方向发展。

对电镀质量的要求也朝着高耐腐蚀性和高装饰性的方向发展。

本课题我们主要研究的是PLC在电镀行业的应用，我们可以去研究减少企业成本、提高企业生产效率及产品质量为目标，根据控制系统设计的原则，对镀锌工艺和控制要求进行了分析，并对其控制系统进行了设计，同时为了对电镀控制时间优化，提高产量，对行车运行的速度控制进行理论研究，建立传递函数，然后进行对比，优化，违为新的生产线设计提供了背景

我们还可以对行车运行的路径进行研究，因为固定周期流程和即时姓行车运行各自仍有很大的缺陷，若能建立，一兼顾固定行车运形规则的生产效率及即时的生产效率及即时控制的弹性的行车运行方式，将有助于增进电镀产品的生产效率与新产品的开发

参考文献

[1]王也仿主编，《可编程控制器应用技术》。

机械工业出版社，2001

[2]孙振强主编，《PLC原理及应用》。

清华大学出版社，2006

[3]任胜杰主编《电气控制与PLC系统》。

机械工业出版社