PLC电镀生产线控制系统设计

.WORD.格式..资料分享.评分：唐山工业职业技术学院毕业设计说明书设计题目：基plc的电镀生产线控制系统设计专业：机电一体化技术班级：07机电51姓名：李雅娴学号：37指导教师：孙来为、完成日期：.WORD.格式..资料分享.前言毕业设计是大学阶段最后一次综合性设计，是大学里所学知识的综合体现，是应用所学基础理论.专业知识与技能分析和解决生产实际问题的综合性训练。毕业设计是学生毕业前进行的全面综合训练，是培养学生综合运用所学知识与技能解决实际问题的教学环节，是学生在校获得的最后训练机会，也是对学生在校期间所获得知识检验。希望通过最终的毕业设计，能更加巩固、扩大和强化自己所学到的理论知识和技能，提高自己毕业设计制图、编写技术说明书的能力，学会正确使用技术资料，标准手册和工具书。并在设计中进一步提高自己理论联系实际、严肃、认真的工作作风，为即将走向工作岗位所从事的技术工作打下一个良好的基础。这次设计的题目是：PLC在电镀生产线上的应用设计。并绘制出电镀工艺流程图、自动工作状态流程图、电镀生产线PLC控制梯形图。在这次设计中，我明确设计目的并决定好好把握和利用好这次机会，通过自己的努力终于完成了这次设计任务，但又由于水平和时间有限，设计中错误难免，希望老师们批评指正，从而能得到不断的进步。在本次设计过程中，得到了孙来为老师的精心讲解和耐心帮助，对此，特表示衷心的感谢，感谢孙来为老师抽出宝贵时间为我讲解一些设计中出现的疑问。目录.WORD.格式..资料分享.1绪论1.1课题概述.WORD.格式..资料分享.本课题要求设计一种基于plc的全自动电镀生产线，利用实验室plc实训装置模拟全自动电镀生产线的运行，并利用计算机进行组态监控。1.2电镀概述就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一层薄层其他金属或合金的过程。电镀时，镀层金属做阳极，别氧化成阳离子进入电镀液；待镀的金属制品做阴极，镀层金属的阳离子在金属表面别还原成镀层。为排除其他阳离子的干扰，切实镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸，电镀能增强金属的抗腐蚀性（镀层金属多采用耐腐蚀的金属）、增加强度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。随着科学发展，电镀生产工艺也不断更新，例如一种电镀生产的清洗水不排放新工艺，即自然闭路循环工艺。它除设有电镀槽和清洗槽外，还设有储液槽。工艺上通过一个周期对清洗槽进行一次翻槽以及用储液槽中的液体来弥补渡槽镀液由于蒸发产生的损失量等措施，达到了使电镀液的蒸发量与清洗水回收量的平衡，从而实现了电镀生产过程不排放任何清洗水的工艺。不仅大大减少了用水量，还使清洗液中的电镀液对环境的严重污染，因此，它有很好的经济效益及社会效益。电镀生产线种类也很多，例如：单镀种环形电镀线、钓鱼式环型自动生产线、垂直升降悬臂式电镀生产线、龙门式自动控制电镀生产线、中柱直线式电镀生产线等。1.3控制对象的设计要求如摘要中所述，电镀的工作流程如图：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.WORD.格式..资料分享.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，直至一个工作周期完成。槽3槽2槽1原点上限下限左限XK1XK2XK3右限第2章系统的硬件设计2.1主电路设计在本设计中，根据电镀生产线的工艺要求，只需用两台电机分别控制吊钩的上升、下降和行车的左行、右行。主电路如图2-1。图中，接触器KM1，KM2控制电动机M1的正、反转，实现吊钩的上升和下降，接触器KM3，KM4控制电动机M2的正、反转，实现行车的前进和后退。.WORD.格式..资料分享.M13~M23~KM1KM3FR1FR2FU2FU1QSL1L2L3KM2KM42.2PLC机型选择各种PLC的品种很多，它们的结构形式，性能，价格也都各不相同，适合的场合也各有侧重。合理选择PLC型号，对于提高PLC控制系统技术经济性指标具有重要意义[3]。S7-200系列PLC可提供5种不同的基本单元和多种规格的扩展单元等。目前提供的S7-200CPU有：CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226和CPU226XM，不同型号的PLC性能差别也比较大。所以在实际设计中，要在满足功能的要求下，选择能够保证系统可靠工作，维护使用方便以及价格适中的型号。根据自动化电镀生产线的控制要求，我们采用了德国西门子PLCS7-200CPU226型号，此类型PLC无论独立运行，还是联接网络都能完成各种控制任务。它的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到复杂的自动控制。其应用领域包括各种机床、纺织机械、塑料机械、电梯等行业。S7-200CPU226通讯功能完善，具有极高的性能价格比是很突出的特点，也是我们采用它的主要原因。PLC为此系统的控制核心，此系统的输入信号有两部分，一部分是原点、单周期、连续等面板控制按钮，另一部分是多种行程开关，这些面板按钮信号和传感器信号作为PLC的输入变量，经过PLC的输入接口输入到内部数据寄存器，然后在PLC内部进行逻辑运算或数据处理后，.WORD.格式..资料分享.以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动电机来控制行车的运行和吊钩的升降。2.3I/O分配表及其端子接线图2.3.1I/O地址分配2.3.2PLC外部接线图序号输入序号输出1I0.0..0000上限位SQ113Q0.0上升KM12I0.1下限位SQ214Q0.1下降KM23I0.2左限位SQ315Q0.2右行KM34I0.3右限位SQ416Q0.3左行KM45I0.4XK1行程开关SQ56I0.5XK2行程开关SQ67I0.6XK3行程开关SQ78I1.0启动Q19I1.1停止Q210I1.2步进Q311I1.3单周期SB112I1.4连续SB2.WORD.格式..资料分享.KM1KM2KM3KM4FU220V+_24VSB2SA3SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6SQ7SA2SA1I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3SB1S7-200CPU226CN1M2M1L.WORD.格式..资料分享.3系统的软件设计3.1PLC内部资源内部根据软元件的功能不同，分成了许多区域，如输入/输出继电器区、定时器区、计数器区、特殊继电器区等。下面分别介绍下。1、定时器：电气自动控制的大部分领域都需要用定时器进行时间控制，灵活地使用定时器可以编制出复杂动作的控制程序。它是PLC中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。定时器的工作过程与继电-接触器控制系统的时间继电器基本相同，但它没有瞬动触点。使用时要提前输入时间预设值。当定时器的输入条件满足时开始计时，当前值从0开始按一定的时间单位增加；当定时器的当前值达到预设值时，定时器触点动作。利用定时器的触点就可以得到控制所需的延时时间。2、计数器：计数器可用来累计输入脉冲的个数，经常用于对产品进行.WORD.格式..资料分享.计数或者进行特定功能的编程。使用时要提前输入它的特定植。当输入触发条件满足时，计数器开始累计它的输入端脉冲电位上升延的次数，当计数器计数达到预定的设定值时，其常开触点闭合，常闭触点断开。3、输入继电器：输入继电器一般都有一个PLC的输入端子与之对应，它用于接受外部的开关信号。当外部的开关信号为闭合时，输入继电器的线圈得电，在程序中常开触点闭合，常闭触点断开。4、输出继电器：输出继电器一般都有一个PLC上的输出端子与之对应。当通过程序使得输出继电器线圈得电时，PLC上的输出端开关闭合，它可以作为控制外部负载的开关信号。同时在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。5、内部位存储器：内部位存储器的作用和继电-接触器控制系统中的中间继电器相同，它在PLC中没有输入/输出端与之对应，因此它的触点不能驱动外部负载，这是与输出继电器的主要区别。它主要起逻辑控制作用。以上几个是我们在本次系统设计的过程中可能需要用到的PLC软元件，另外PLC还有很多其它的软元件。3.2PLC编程语言PLC是通过运行编写的用户程序实现控制任务的。PLC中的程序由系统程序和用户程序两部分组成，系统程序由PLC生产厂家提供，它支持用户程.WORD.格式..资料分享.序的运行；用户程序是用户为完成特定的控制任务而编写的应用程序。S7-200系列PLC的编程语言非常丰富，有梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图等，用户可以选择一种编程语言，如果需要，也可混合使用几种语言编程。这些编程语言都是面向用户的，它使控制程序的开发、输入、调试和修改工作大大简化。我们在本次设计中选择梯形图编程。以下我们详细介绍下梯形图的概念。梯形图左边有一条垂直的线称作左母线，右边一条虚线称为右母线。母线之间是触点的逻辑连接和线圈的输出。PLC梯形图具有以下一些特点：1、PLC的梯形图是“从上到下”按行绘制的，两侧的竖线类似电气控制图的电源线，通常称做母线（BusBar），大部分梯形图只保留左母线；梯形图的每一行是“从左到右”绘制，左侧总是输入接点，最右侧为输出元素，触点代表逻辑“输入”条件，如开关、按纽、内部条件等；线圈通常代表逻辑“输出”结果，如指示灯、接触器、中间继电器、电磁阀等。对S7-200系列的PLC来说，还有一种输出“盒”（功能框），它代表附加的指令，如定时器、计数器或数学运算等功能指令。2、电气控制电路左右母线为电源线，中间各支路都加有电压，当支路接通时，有电流流过支路上的触点与线圈。梯形图中的假想电流在图中只能.WORD.格式..资料分享.作单方向的流动，即只能从左向右流动。层次改变（接通的顺序）也只能先上后下，与程序编写时的步序号是一致的。3、梯形图中的输入接点如I1.0、I0.1等，输出线圈Q0.0、Q0.1等不是物理接点和线圈，而是输入、输出存储器中输入、输出点的状态，并不是接线时现场开关的实际状态；输出线圈只对应输出映像区的相应位，该位的状态必须通过I/O模块上对应的输出单元才能驱动现场执行机构。4、梯形图中使用的各种PLC内部器件，如辅助继电器、定时器、计数器等，也不是真的电器元件，但具有相应的功能，因此通常按电气控制系统中相应器件的名称称呼它们。梯形图中每个继电器和触点均为PLC存储器中的一位，相应位为“1”，表示继电器线圈通电、常开接点闭合或常闭接点断开；相应位为“0”，表示继电器线圈断电、常开接点断开或常闭接点闭合。5、梯形图中的继电器触点既可常开，又可常闭，其常开、常闭触点的数目理论上是无穷多个（受存储容量限制），也不会磨损，因此，梯形图设计中，可不考虑触点数量，这给设计者带来很大方便。对于外部输入信号，只要接入一个信号到PLC即可。6、电气控制电路中各支路是同时加上电压并行工作的，而PLC是采用循环扫描方式工作，梯形图中各元件是按扫描顺序依次执行的，是一种串行.WORD.格式..资料分享.处理方式。由于扫描时间很短（一般不过几十毫秒），所以控制效果同电气控制电路是基本相同的。但在设计梯形图时，对这种并行处理与串行处理的差别有时候应予注意，特别是那些在程序执行阶段还要随时对输入、输出状态存储器进行刷新操作的PLC，不要因为对串行处理这一特点考虑不够而引起偶然的误操作。3.3组态软件计算机技术和网络技术的飞速发展，为工业自动化开辟了广阔的发展空间，我们可以方便快捷地组建优