电镀生产线控制的设计

1、专业班级姓名学号指导教师摘要工业电镀生产线工位多、生产复杂，人工操作随机性大，影响产品质量。 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。基于PLC的电镀生产线监控系统，不但可 以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证，减少废品率，而且还可以实现 远程的监控还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度和更好的保证工人的 人身安全，有非常好的经济效益和社会效益。文中对系统中自动电镀过程进 行了具体实现。以S7-200作为主控制器，行程开关检测。并详细阐述了其工 作原理、基本功能框图、

2、关键设计技术及软件工作流程，最后进行了软件实 现，达到了系统要求的功能。关键词：电镀生产线PLC S7-200目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第一章绪论1PLC在工业产品中的应用1 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 第二章电镀生产线的功能要求2 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 第三章电镀生产线的总体设计方案3 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 电镀行车设计思路

3、3 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 电镀行车的工作过程3 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 3.3电镀行车控制系统的设计5 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 第四章硬件电路6SIEMENS S7-200 PLC 简介6电镀行车PLC选型和I/o地址分配7 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 第五章软件设计9 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 5.1

4、电镀行车控制流程图9 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 5.2行车控制程序11 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 第六章结论21致谢22 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 参考文献23伊犁职业技术学院第一章绪论1.1 PLC在工业产品中的应用PLC是可编程控制器的简称，是指以计算机技术为基础的新型工业控制 装置。在1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定 义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子

5、装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺 序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的 输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都 应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。” 工业电镀生产线工位多、生产复杂，同时在电镀中氧化、酸洗、碱洗、 电镀等许多工艺具有严重的化学污染和腐蚀，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。早期的电镀工艺控制主要是使用顺序 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。基于PLC的电镀生产线监控系统，不但可以使电镀产品

6、的质量和品质 得到严格的保证，减少废品率，而且还可以实现远程的监控还可以提高生产 效率和减轻工人的劳动强度和更好的保证工人的人身安全，有非常好的经济 效益和社会效益。PLC可以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，从而很好的决定电镀产品质量和品质的重要因素，通过PLC可以实 现电镀行车的准确运行，准确掌握电镀时间，提高生产效率。下文以西门子 S7-200PLC对电镀生产过程的管理作为研究对象来进行讨论。第二章电镀生产线的功能要求电镀生产线上采用专用的行车，行车上装有可升降的吊钩，行车和吊钩 各有一台电动机拖动，行车进退和吊钩升降由限位开关控制，限定为三槽位， 有三个槽位分

7、别为镀槽、回收液槽、清水槽，电镀时将工件依次放入槽中、 电镀完成行车返回，电镀一个工件结束。1）电镀生产线上采用专用的行车和可升降的吊钩，行车和吊钩各由一台 电机拖动。行车的进退和吊钩的升降均有相应的限位开关SQ定位。2）工件在三个槽位均需停留一段时间。工件放入镀槽中，电镀280s后 提起，停放28s，让镀液从工件上流回镀槽，然后放入回收液槽浸30s，提取 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。（原位是指行车在挂件架上方，吊钩下降到最下 方，在原位，操作人员把将要电镀的工件放在挂具上，即可开始电镀工作）3）整个电镀生产线完成一个工

8、作循环，再按下启动按钮，则开始第二个 工作循环。第三章电镀生产线的总体设计方案3.1电镀行车设计思路总体设计方案分为硬件设计与软件设计两大部分，是以S7-200系列PLC 来进行控制和数据的处理与传输，同时配以相应硬件电路来控制升降电动机、 前后电动机动作，来实现电镀行车的全自动运行。电镀行车采用远距离控制，起吊物品是有待进行电镀的各种产品零件。根据电镀加工工艺的要求，电镀行车的结构与动作流程如图3-1所示， 图中电镀槽、回收液槽、清洗槽槽中装有各种电镀液。实际生产中电镀槽的 数量由电镀工艺要求决定，本设计中以3个电镀槽进行介绍，在该系统中， 每个槽位的定位由行程开关确定。电镀行车运行软件部分

9、主要为整个流程的控制程序，运用PLC程序语言 编写，程序存储在S7-200 PLC的内存中。3.2电镀行车的工作过程电镀行车的工作过程如图所示SQ2SQ3SQ4在电镀生产线一侧，工人将待加工的零件装入，发出控制信号后，行 车自动上升，并逐段前进，根据工艺要求在相应槽位停止。行车停留在某个槽位上面后，自动下降，停留一规定的时间（各槽位 停留的时间根据工艺要求预先设定），再自动上升并在槽位上方停留一段时间 保证电镀溶液完全流回电镀槽。如此完成电镀工艺规定的各道工艺，直至生产线的末端。然后，自动 返回原位，由工人卸下处理好的零件。电镀行车加工过程的控制是顺序控制。由吊篮上升、前进、下降、延时 停留、

10、上升、延时停留、退回等工序组成。这样一次循环加工完成。将上面的顺序功能图转化成PLC程序，在S7-200编程软件上编译后就可 以下载到PLC上运行。3.3电镀行车控制系统的设计电镀行车的前后和升降运动由三相交流异步电动机拖动。根据电镀行车的运动要求，选用两台Y系列电动机进行拖动拖动控制系统如图，其中，行车的前进和后退，上升和下降控制通过电 动机的正反转来实现，在平移过程中，升降电机采用电磁抱闸制动（失电制 动型），以防止吊篮因自重下滑。图中，接触器KM1、KM2通过控制“升/降”电动机的正、反转，实现行 车的上升和下降；接触器KM3、KM4通过控制“前/后”电动机，实现行车的 前进和后退。QS

11、为总开关，FU为熔断器保护整个电路，FR1、FR2为热继电 器，起保护作用。第四章硬件电路4.1 SIEMENS S7-200 PLC 简介PLC的构成，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC 包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不 可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底 板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块 集成了 PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出 锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统

12、，输出模块相 反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模 拟量输出（人。）等模块。S7-200由德国西门子公司生产制造，S7-200系列微型可编程序控制器发 展至今，大致经历了两代第一代产品其CPU模块命名为CPU 21X主机可以 扩展，它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU 212, CPU 214, CPU 215 和CPU 216。第二代产品其CPU模块为CPU 22X，是在21世纪初投放市场 的，速度快，具有较强的通信能力。它具有四种不同结构配置的CPU单元： CPU 221，CPU 222, CPU 224 和 CPU 226，除 CPU 221

13、 之外，其他都可加扩 展模块。4.2电镀行车PLC选型和I/o地址分配根据电镀行车的控制要求，选用S7-200系列PLC CPU222模块，其中基本l/o 点数为8/6,在电镀行车PLC控制系统中，PLC的I/o点数随电镀槽的数目不 同而不同，3个电镀槽的控制系统共需要PLC有7点输入，4点的输出。在本例中，需要7输入点，4输出点，PLC的I/O地址分配情况如表4.2所示， PLC的I/O接线如图所示。输入原件代号输入地址功能定义SQ1I0.0原位行程开关SQ2I0.1电镀槽行程开关SQ3I0.2回收槽位行程开关SQ4I0.3清洗槽位行程开关SQ5I0.4最高位仃程开关SQ6I0.5工作位行程

14、开关KM1Q0.0升、降控制交流接触器KM2Q0.1KM3Q0.2前后控制交流接触器KM4Q0.3SB1I0.6启动按钮SB2停止按钮第五章软件设计5.1电镀行车控制流程根据电镀生产流程图我们来分析它的整个电镀流程，行车自动运行的控制过程如下： 行车在原位，吊钩下降在最下方时，吊钩下限开关SQ6被压下动作，操作人员把电镀工件 放在挂具上，即准备开始进行电镀。以下为整个电镀过程的工作流程：（1） 吊钩上升按下启动按钮SB1，使辅助继电器M1接通，吊钩提升电机正转，吊 钩上升，当碰撞到上限位开关SQ5时，吊钩上升停止。（2）行车前进 在吊钩上升停止的同时，辅助继电器M2接通，行车电机正转前进。（3

15、）吊钩下降 行车前进碰撞到右限开关SQ2，行车停止前进，同时辅助继电器M3 接通，吊钩电机反转，吊钩下降。（4）定时电镀 吊钩下降碰撞到下限位开关SQ6动作时，同时辅助继电器M4接通， 使定时器T0定时280S，开始电镀。（5） 吊钩上升 定时器T0定时时间一到，辅助继电器M5接通，吊钩电机正转，吊钩 上升。（6）定时滴液 吊钩上升碰撞到上限位开关SQ5时，吊钩停止上升，同时辅助继电器 M6接通，定时器TI定时28S开始，工件滴液。（7）行车前进T1定时时间到，辅助继电器M7接通，行车电机正转，行车前进，转 入下道镀液回收工序。（8） 吊钩下降行车后退，碰撞到右限位开关SQ3,行车前进停止，吊

16、钩电机反转， 同时辅助继电器M8接通，吊钩下降。（9）浸收回液 吊钩下降碰撞到下限位开关SQ6时吊钩停止下降，同时辅助继电器 M9接通，使定时器T2定时30S开始，工件浸收回液。（10）吊钩上升 定时器T2定时时间到，辅助继电器M10接通，吊钩电机正转，吊钩 上升。（11） 工件滴液 吊钩上升碰撞到上限位开关SQ5时，吊钩停止上升，辅助继电器M11 接通，定时器T3定时15S开始，工件滴液。（12）行车前进 定时器T3定时时间到，辅助继电器M12接通，行车前进，转入下道 工序清水槽清洗。（13）吊钩下降行车后退碰撞到右限位开关SQ4,行车停止前进，辅助继电器M13 接通，吊钩电机反转，吊钩下降

17、。（14）清水槽清洗 吊钩下降碰撞到下限位开关SQ6,吊钩停止下降，辅助继电器M14 接通，定时器T2开始定时30S，工件于清水槽中清洗开始。（15）吊钩上升T2定时时间到，辅助继电器M15接通，吊钩电机正转，吊钩上升。（16） 工件滴液 吊钩上升碰撞到上限位开关SQ5，吊钩停止上升，辅助继电器M16 接通，定时器T3定时15S开始，工件滴液。（17）行车前进 定时器T3定时时间到，辅助继电器M17接通，行车前进。（18）吊钩下降当行车后退碰撞到左限位开关SQ1时，行车停止后退，辅助继电器 M18接通，吊钩电机反转，吊钩下降。（19） 复位 吊钩下降碰撞到下限位开关SQ6，吊钩停止下降，辅助器

18、M19接通，行 车复位，按下SB2,行车停止，工作人员此时可以取下工件，整个电镀过程结束。若再次按下SB1，则开始下一个工作循环工作过程。5.2行车控制程序根据流程图，我们将它翻译成PLC程序，如下图网路标题1网命26吊钩下降 TOC o 1-5 h z M0.7Q0.2T IC )网命27回池计时M1.0T391|IN TON+300-PT 100 ms网命28吊钩上升M1.1Q0.0网命33吊钩上升 TOC o 1-5 h z M1.6Q0.0T IC )网命34清洗上方计时一M1.7T421|pN TON+150-PT 100 ms网结35行车返回 TOC o 1-5 h z M2.0Q

19、0.3T IC )网命36吊钩下降回原位M2.1Q0.2T IC )以上程序采用S7-200PLC编写，按照顺序功能图翻译程序，采用起保停 的方法进行转换，从而实现电镀行车电镀、回收、清洗。程序中使用到了， 置位和复位指令，使程序更加可读，以及这一过程中的环节的准确定时，使 的生产线更加智能化。第七章结论本设计完成了电镀生产中行车的控制功能，主要包括控制器的选择， 功能特性的应用。论文采用软件工程的设计方法，通过使用PLC对行车 进行控制，提出用工业自动控制来实现电镀生产的自动化，准确的控制电 镀的各个环节。通过这次设计，使我了解到采用PLC控制电镀行车，具 有对电镀生产中化学污染和腐蚀的隔离，同时由于PLC内部定时器资源 十分丰富，特别可方便的实现对各个阶段时间的准确控制，通过编程控制 可对电镀行车实现全自动无人化管理。实践证明，本设计所采用的PLC对电镀生产进行控制的方案是完全可 行的，并且通过修改程序，可以随时改变电镀行车的工作时间和工作状态。 该