(完整版)PLC的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計

1、1. 控制對象的設(shè)計要求詳述 如摘要中所述，電鍍的工作流程如圖1.1 :啟動一一吊鉤上升一一上 限行程開關(guān)閉合一一右行至1號槽上方一一XK1行程開關(guān)閉合一一吊鉤下 降進(jìn)入1號槽一一下限行程開關(guān)閉合一一電鍍延時一一吊鉤上升，由 3號槽內(nèi)吊鉤上升，然后左行至左限位，吊鉤下降至原位，即原位。 按照要求，我們要實現(xiàn)以下工作方式： 1、 原位：表示設(shè)備處于初始狀態(tài)，吊鉤在下限位置， 行車在左限位置。 2、 連續(xù)工作：當(dāng)?shù)蹉^回到原點后，延時一段時間（裝卸零件），自動 上升右行，按照工作流程要求不停的循環(huán)。 3、單周期工作：設(shè)備始于原點，按下啟動按鈕，設(shè)備工作一個周期， 然后停于原點，要重復(fù)第二個工作周期，

2、必須再按一下啟動按鈕。 左限XK1XK2XK3 右限 下 點 限 上 圖1.1電鍍的工作流程 2.1PLC機型選擇 根據(jù)自動化電鍍生產(chǎn)線的控制要求，我們采用了德國西門子PLC S7-200 CPU226型號，此類型 PLC無論獨立運行，還是聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)都能完成 各種控制任務(wù)。它的使用范圍可以覆蓋從替代繼電器的簡單控制到復(fù)雜的 自動控制。其應(yīng)用領(lǐng)域包括各種機床、紡織機械、塑料機械、電梯等行業(yè)。 S7-200 CPU226通訊功能完善，具有極高的性能價格比是很突出的特點， 也是我們采用它的主要原因。PLC為此系統(tǒng)的控制核心，此系統(tǒng)的輸入 信號有兩部分，一部分是原點、單周期、連續(xù)等面板控制按鈕，另一部分

3、 是多種行程開關(guān)，這些面板按鈕信號和傳感器信號作為PLC的輸入變量， 經(jīng)過PLC的輸入接口輸入到內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器，然后在PLC內(nèi)部進(jìn)行邏輯 運算或數(shù)據(jù)處理后，以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅(qū)動電機來控 制行車的運行和吊鉤的升降 2.2 I/O分配表及其端子接線圖 在本次系統(tǒng)設(shè)計中，我們定義的I/O分配表如表2-1所示。將13 個輸入信號和5個輸入信號按各自的功能類型分好，并與PLC的I/O點一 一對應(yīng)，編排地址如下表。數(shù)字量擴展模塊的地址分配是從最靠近CPU莫 塊的數(shù)字量模塊開始，在本機數(shù)字量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字節(jié)連續(xù)遞 增，本模塊高位實際位數(shù)未滿8位的，未用位不能分配給I/O鏈的后續(xù)模

4、 塊，模擬量擴展模塊的地址是從最靠近CPU模塊的模擬量模塊開始，在本 機模擬量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字遞增。 我們定義的I/O端子接線圖如圖 2-1所示。由圖表可以看出，PLC控制 系統(tǒng)的輸入信號有 13個，均為開關(guān)量。其中單操作按鈕開關(guān)2個，行程開 關(guān)3個，限位開關(guān)5個，選擇工作方式開關(guān) 3個。PLC控制系統(tǒng)的輸出信 號有5個，其中2個用于驅(qū)動吊鉤電機正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2,2個用于 驅(qū)動行車電機正反轉(zhuǎn)接觸器KM3、KM4，1個用于原位指示。 表2.1 I/O 分配表 序號 輸入 序號 輸出 1 10.0 上限位 14 Q0.0 上升 2 10.1 下限位 15 Q0.1 下降 3 10

5、.2 左限位 16 Q0.2 右行 4 10.3 XK1行程開 關(guān) 17 Q0.3 左行 5 10.4 XK2行程開 關(guān) 18 Q0.4 原位 6 10.5 XK3行程開 關(guān) 19 Q0.5 定時 7 10.6 原點開關(guān) 8 10.7 連續(xù)工作開 關(guān) 9 I1.0 啟動按鈕 10 11.1 停止按鈕 12 I1.3 單周期按鈕 13 I1.4 右限位 上限 下限 左限 行程開關(guān) 1 行程開關(guān) 2 行程開關(guān) 連續(xù) 啟動 停止 單周期 右限 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 I0.7 I1.0 11.1 11.3 11.4 24V 2.3主電路的設(shè)計 1 M 2M Q0.

6、0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 S7-200 1L 2L 圖2.1 I/O端子接線圖 KM1 220V L1 L2 L3 FU1 FU2 QS KM4 圖2.2電鍍生產(chǎn)線主電路圖 電氣原理圖是根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的工作原理，采用電器元件展開的形 式，利用圖形符號和項目符號表示電路各電器元件中導(dǎo)電部件和接線端子 連接關(guān)系的電路圖。電氣原理圖并不按電器元件實際布置來繪制，而是根 據(jù)它在電路中所起的作用畫在不同的部位上。電氣原理圖具有結(jié)構(gòu)簡單、 層次分明的特點，適合研究和分析電路工作原理，在設(shè)計研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)場 等方面得到廣泛應(yīng)用。 電氣原理圖一般分為主電路和輔助電路兩部分，在本次設(shè)

7、計中我們著重 分析了主電路圖。在本設(shè)計中，根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工藝要求，只需用兩臺 電機分別控制吊鉤的上升、下降和行車的左行、右行。主電路如圖2-2 圖2-2中，接觸器 KM1, KM2控制電動機 M1的正、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)吊鉤的 上升和下降，接觸器 KM3 KM4控制電動機 M2的正、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)行車的前 進(jìn)和后退。 2.4電鍍生產(chǎn)線的工作流程圖 我們根據(jù)設(shè)計要求繪制了整個系統(tǒng)的工作流程圖，以便可以更清楚的 認(rèn)識該生產(chǎn)線的生產(chǎn)全過程，整個系統(tǒng)的工作流程圖，如圖2-3所示。 行車動作無非就是上下左右受控移動，按照指定的順序（即動作表）完 成一系列的動作。要求有幾套動作表可以選擇，動作可以靜態(tài)修改，也可 以

8、在運行時由上位機動態(tài)修改。在這里，我們把行車的一個動作定義為： “到幾號工位上升，再到幾號工位下降”，或者是“延時幾秒”，每個動 作表由若干個動作字組成，放在PLC的數(shù)據(jù)寄存器里，動作表由 PLC程 序初始化，也可以在運行時通過串行通訊由上位機讀取和修改，PLC程序 在運行時只是不斷地解釋和執(zhí)行動作表。 圖2.3電鍍生產(chǎn)線工作流程圖 3.2PLC梯形圖設(shè)計 圖3.1 梯形圖 結(jié)論 電鍍是一門具有悠久歷史的表面處理技術(shù)，近幾年來，隨著新的工藝 技術(shù)方法，尤其是一些新的鍍層材料和復(fù)合電鍍技術(shù)的出現(xiàn)，極大擴展了 這一項表面處理技術(shù)的應(yīng)用。并使其成為現(xiàn)代表面工程技術(shù)的重要組成部 分。那么，通過我們這次

9、對電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計不僅讓我們更多的 了解到了電鍍這個工藝的發(fā)展前景，而且讓我們重新認(rèn)識了用PLC來設(shè)計 控制系統(tǒng)的使用價值，整個設(shè)計對我們即將走入社會的畢業(yè)生來講是一次 很大的鍛煉，是我們對專業(yè)知識有了進(jìn)一步的提高。 在設(shè)計當(dāng)中我們的基本參考資料是基于教科書，再通過各種途徑獲取 更詳細(xì)的資料設(shè)計該控制系統(tǒng)的。 PLC的編程是我們整個設(shè)計最主要的一部分，我們的編程是采用梯形 圖編程語言，所有的編寫步驟和編寫要點是嚴(yán)格按照課本要求和教科老師 的指導(dǎo)來編寫的，所以整個編寫的過程是相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。而且我們編寫程?之前對電鍍生產(chǎn)線的工作流程做了詳細(xì)的分析，每個步驟考慮都很嚴(yán)密， 所以總的來說，這個

10、系統(tǒng)的設(shè)計師比較好的。 但是在編寫的過程中我們還是遇到了很多問題，這樣的系統(tǒng)如果能夠 實際驗證的話會很到程度上提高我們的動手能力。而且在編寫過程中有一 些小的細(xì)節(jié)我們也沒有考慮到，如果說能夠有足夠的條件來調(diào)試的話能夠 大大提高我們系統(tǒng)的正確性。當(dāng)然在以后的類似設(shè)計當(dāng)中我們將會盡量的 達(dá)到這些要求。 參考文獻(xiàn) 李道霖電氣控制與PLC原理及應(yīng)用M.電子工業(yè)出版社，2006.7 馮立明電鍍工藝與設(shè)備化學(xué)M.北京工業(yè)出版社，2005.6 孫平.可編程控制器原理及應(yīng)用M.高等教育出版社,2004.8 廖常初主編.PLC編程及飲用.北京：機械工業(yè)出版社， 2005 西門子公司 S7-200 可編程控制器系統(tǒng)手冊，2002 西門子公司 S7-200 可編程控制器產(chǎn)品目錄，2005 北京亞控自動化軟件科技有限公司.“組態(tài)王”使用手冊，2002 汪曉平.PLC可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實例導(dǎo)航北京：人民郵電出版 社，2004 張萬忠