电镀生产线控制系统设计-本科毕业论文

1、五邑大学本科毕业论文 I五邑大学本科毕业论文 电镀生产线控制系统设计摘要工业生产的自动化是未来工业的重要方向。在我国电镀生产是一项较为传统的工业产 业，为了更加适应现代化的生产进度，改变其生产效率低下的状况，因此需要对其进行改 造。本设计主要目的是应用型号为三菱 FX-1N-40MR的PLC结合组态王对自动化电镀生产 线进行实时的监视和控制。整条生产线采用自动和手动两种运行方式，并提供相关的指示 报警功能。论文中介绍了课题设计的背景，接着对设计中所需要的硬件和软件进行了简单的描 述。在对硬件部分进行选型后，根据生产要求给出了系统软硬件设计和PLC的硬件接线。为了更加适应工业现场的应用，采用两台

2、行车进行协调配合工作并用组态王对现场进行模 拟运行演示。用组态王作为系统上位机，配合下位机完成对工业现场的的实时监控。同时 组态王可以提供实际应用中的参考数据，对设备的维护与保养提供帮助。关键词：PLC电镀；组态王AbstractAutomati on of in dustrial product on is an importa nt directi on of the in dustry of the future. I n China, electroplating production is a traditional industry.In order to more adapt t

3、o the moder ni zati on of product ion progress, Improve the producti on efficie ncy, so n eed to modify it.Purpose of this desig n is the applicati on model of mitsubishi FX-1N-40MR PLC comb in ati on of kingview for real-time monitoring and control of automatic electroplating production line. The w

4、hole production line adopts automatic and manual two kinds of operation mode, and provide the related instructions alarm function.The thesis in troduces the backgro und of the project desig n, and the n to desig n the hardware and software needed to carry on the simple description. In part of hardwa

5、re type selection, system hardware and software design are given on the production requirement and PLC hardware connection. In order to more adapt to the in dustrial field of applicati on, two driv ing is adopted to improve the coord in ati on work with kin gview to site to run the simulatio n demo.

6、 Use kingview as the upper machine system, with a complete real-time monitoring of the scene of the in dustrial mach ine. And kin gview can provide refere nce data in the actual applicati on, for equipme nt maintenance and maintenance to provide help.Keywords PLCelectroplati ngKi ngView五邑大学本科毕业论文 I五

7、邑大学本科毕业论文 II目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 摘要I.Abstract I.I. HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第1章绪论仁 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1.1课题背景介绍 1. HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.1.1PLC与在工业自动化生产中的应用 1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.

8、1.2组态王监控软件在工业中的应用 1 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1.1.3课题的选题背景及意义 1. HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.2系统的设计要求2. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 1.3本章小结2. HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 第2章 硬件与软件的简介 3. HYPERLINK l bookmark44 o Current Document PLC系统组成3. HY

9、PERLINK l bookmark48 o Current Document 2.1.1中央控制处理单元（CPU） 32.1.2存储器4. HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 2.1.3输入/输出接口电路.4.电源4.PLC的基本工作原理 .4. HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 2.2组态王软件简述5.2.2.1工程浏览器5. HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 2.2.2工程管理器6. HYPERLINK l bookmark68 o Curr

10、ent Document 2.2.3画面运行系统6. HYPERLINK l bookmark70 o Current Document GXdeveloper 与 GXSimulator 简述7 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 2.4本章小结7. HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 第3章系统的硬件设计8. HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 3.1主电路设计8. HYPERLINK l bookmark78 o Current Document

11、 3.1.1吊钩与吊篮的运动关系设计 9 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 3.2控制电路设计1.0 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 3.2.1PLC机型选择 10 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document I/O 分配表11 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document PLC夕卜围接线图12 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 3.3生产线工作流程及功能设计1.3

12、 HYPERLINK l bookmark92 o Current Document 小结.14 HYPERLINK l bookmark96 o Current Document 第4章系统的程序设计1.5 HYPERLINK l bookmark98 o Current Document PLC编程语言1.5 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document 4.2程序流程图设计 1.6 HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 4.3 PLC程序梯形图设计17 HYPERLINK l bookmark104

13、o Current Document 4.3.1自动手动功能的切换 1.7 HYPERLINK l bookmark106 o Current Document 4.3.2手动功能程序的编写1.7 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 4.3.3自动功能程序的编写18 HYPERLINK l bookmark108 o Current Document 4.4小结19 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 第5章 系统组态设计 20 HYPERLINK l bookmark112 o Current

14、Document 5.1建立新工程20 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document 5.2创建组态画面21 HYPERLINK l bookmark118 o Current Document 5.3定义I/O设备23 HYPERLINK l bookmark120 o Current Document 5.4构造数据库25 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document 5.5动画连接26 HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 5.6编写语言命令27 HYPERLI

15、NK l bookmark126 o Current Document 5.7小结29 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 第6章 系统软硬件调试 30 HYPERLINK l bookmark130 o Current Document 结论31 HYPERLINK l bookmark132 o Current Document 参考文献32 HYPERLINK l bookmark134 o Current Document 致谢33 HYPERLINK l bookmark136 o Current Document 附录1梯形图34

16、HYPERLINK l bookmark146 o Current Document 附录2 指令表42五邑大学本科毕业论文 五邑大学本科毕业论文 第1章绪论1.1课题背景介绍1.1.1PLC与在工业自动化生产中的应用可编程控制器具有的编程简单、维护方便、体积小、成本低、可靠性高等优点，具有 抗干扰能力强模块化组合，灵活方便维修便利，施工周期缩短通信功能强，高度网络化等 等的特点使其在工业自动化生产中得到了广泛的应用，如自动化生产线、工艺流程控制等。在工业自动化生产过程中，一般需要采集大量的离散或者模拟量来进行分析汇总，并 且根据逻辑顺序或者设定条件条件来判断下一个动作流程。PLC还有个重要的

17、功能就是按照程序所设定的逻辑关系进行连锁保护动作的控制，降低器件的损坏率。对于传统工艺流 程控制来说，这些工作是依靠复杂的气动或者继电器控制系统来实现的，而且这些电路难 以更改，造成生产线功能难以增加或修改， 这是由于传统工业控制所带来的诸多不便，PLC 的发明便是顺应时代的产物，PLC技术的出现使其变得异常方便快捷。1.1.2组态王监控软件在工业中的应用伴随着我国工业化道路逐步开展，企业对检测的自动化、系统的监控能力要求日趋严 格。不但要求要有更高的可靠性、更准确的实时性、界面的友好、操作的简单。而且要求 系统的开发周期短、系统升级简便等。组态王软件其实就是一个顺应时代发展的产物，它 专门面

18、向工业控制技术。它能为用户提供大量的工具模块，为适应各种工业现场，这些工 具模块可以自由组合成所需要的功能模块。同时组态王对编程语言技术要求低，一般人都 能很好地完成一个复杂的项目工程。此外，组态王的友好的图形化操作界面保持了跟 win dows 致，这点是非常便于开发 人员和用户的组织和管理的。1.1.3课题的选题背景及意义随着我国工业化进程的日新月异，人们对工业控制自动化程度的要求越来越高。电镀 是我国历史较为悠久的一个加工行业，如今在传统的电镀生产线上依然存在大量过时的设 备和相关技术，这些生产线多为依靠气传统的控制技术，更有甚者完全人工操作。一件合格的电镀产品需要经过多个电镀工位与严格

19、电镀时间。在电镀之前一般要经过 除油、除锈、弱酸浸蚀等具有化学污染和腐蚀的处理，严重危害人的身体健康。在电镀过 程中采用人工操作会造成诸多不利的随机事件发生，将会降低产品质量。因此我国电镀生产行业中的自动化改造是势在必行的，而且传统的电镀工艺也不能够 满足现代化的需要，电镀产品的质量的提升不但要有成熟的电镀工艺设备和品质过硬的电 镀液，还与电镀产品在电镀过程中是否严格按照正确的工艺顺序操作、每一道工序所需的 电镀时间是否控制在要求之内等等因素有关。利用PLC对电镀生产线改造，可以简化生产线结构。借助 PLC编程简单、反应灵敏、 受环境影响小的特点，是符合现代工业自动化趋势的控制方式。总的来说电

20、镀生产线的自动化不但能大幅度提高产品的质量，而且能提高生产效率 降低人工成本，为社会和企业带来良好的经济效益。1.2系统的设计要求1、 本设计包含有启动、暂停、自动和手动档位的切换，PLC开始运作时默认为自动待 命状态。2、在手动状态时，可以随时改变行车与吊钩的运动状态，便于生产线的维修与保护。3、要求有行车和吊钩实时状态指示。例如当吊钩上升时必须有状态指示灯进行指示， 这样有利于远距离实时了解电镀生产线的运行状况。4、为防止行车的撞车和吊钩的越限，系统必须提供对应的实时报警功能，并生成报警 事件记录文档。5、提供行车与吊钩位置的实时和历史曲线图，方便调查生产线的故障原因。1.3本章小结本章主

21、要介绍了了本次毕业设计的设计背景，同时介绍了可编程控制器PLC与组态王在工业生产中应用和这次毕业设计的大体要求。由于可编程控制器在工业中大范围的应 用，所以选用基于PLC的电镀生产线自动控制设计作为课题既能够跟我国当前实际相结合， 能让学生更加深入地了解 PLC而且在毕业设计中能将大学所学知识应用在实际中也符合 大学本科教育的具体要求。第2章硬件与软件的简介2.1 PLC系统组成电源二三三用户輸入设备88SI打印机图形监拎系蜿PUC楙人於元控制器EPROM程序用户輪入翁岀扩展捋口二三三用户轴出设备图2-1 PLC硬件框图2.1.1中央控制处理单元（CPU）中央控制处理单元PLC的控制核心所在。

22、它主要用来接收和存储使用者通过编程器输 入其中的用户程序和相关数据；检查PLC电源和电路的工作状态、存储单元（RAM和ROM、 I/O 口以及定时器的状态。同时它也能诊断用户所输入程序中的语法错误。在通电并开始 运行时，PLC首先以扫描的方式把接收到数据分别放到输入输出口的锁存区，这些数据主 要包括现场的各种装置的输入状态和设定的数据。然后对编程者所编写好程序按顺序进行 读取，在经过对程序的命令解释后，按照用户程序指令的逻辑和运算后产生相应的控制驱 动指令，并把这些指令信号先送至寄存器刷新原来的控制信号，待程序处理完后输出至相 应的现场设备，完成对工业设备运行状态更新。2.1.2存储器存储器为

23、半导体电路具有记忆功能。在PLC中存储器是由系统存储区、用户存储区组成。系统程序存储区：系统程序存储器是不可以被用户直接读取的，断电不会消失。用以 存放系统程序、厂家的模块化子程序以及系统参数。用户存储区：用户存储区主要是用来存放用户按要求所编制的程序。用户可对其擦写， 是由随机存储器组成的。2.1.3输入/输出接口电路输入/输出接口电路也称为I/O模块，PLC通过输入口获取工业现场的状态数据，再通 过处理后生成相应的逻辑指令信号并通过 I/O 口对现场设备状态的更新。由于外部设备所输入的信号和输出设备所需要的驱动信号的多样性。而且PLC所能处理的只是其规定的标准电平信号。所以新输入电平信号在

24、输入模块处转换成标准的电平信 号才能进行指令解释。当要驱动外部设备时，由于外设的驱动电平各有不同，所以在控制 信号输出前还要转换成外设所能识别的驱动信号。为了降低外界的环境的影响，输入/输出模块一般具有光电转换和滤波功能。同时在输 入输出的接口上一般有状态指示灯，这样可以使用户更直观地了解PLC的实时状态和便于维护。2.1.4电源为满足自身电路的正常运行同时摆脱对电网的依赖，厂家在设计时会加入开关电源模 块。PLC对外部供电的稳定性要求不高，可以在额定值的百分之十二左右波动。2.1.5 PLC的基本工作原理PLC采用“顺序扫描，不断循环”的方式工作。PLC通电开始运行时，CPU根据编程者 事先

25、编写好并烧写入PLC用户存储器的程序按指令步序号作周期性循环扫描。当没有遇到 跳转指令时，就从首条指令开始逐条扫描执行至遇到END指令为止。在结束完一轮指令扫描执行工作后，CPU再次从首条程序开始重复上一轮的工作。同时在程序扫描过程中也对 输入输出进行刷新，为下一轮控制做准备。PLC的单个扫描周期包含三个步骤：1对外部信号输入的采样；2、根据用户程序进 行逻辑判断和处理执行；3、执行完后对外设状态的刷新。1输入采样阶段：首先 PLC将存储在输入锁存器中外部设备所输入的信号写入指定 的寄存区。关闭输入端口，开始准备新一轮的程序执行。2、程序执行阶段： 在输入扫描完毕后根据输入信号根据用户程序进行

26、逻辑、运算处 理，并将生成的控制信号存入输出状态寄存器中。3、 输出刷新阶段：所有用户程序经过指令解释并且执行后，PLC将在上一阶段所更新 的状态寄存器的电平信号送至输出锁存器中，最后用继电器或、晶体管或着晶闸管驱动相 应输出设备工作。2.2组态王软件简述亚控组态王由工程浏览器、工程管理器、画面运行系统组成。由于组态王具有友好的 人机界面、对各种现场情况有很强适应性、系统的开放性和丰富的拓展模等特点，为传统 工业控制软件所存在的种种限制提供出了良好的解决方案，大大缩短了工程的开发周期。组态王在构建现场的监控画面上的自由度非常的高，用户完全可以根据自己的理解去 构建一个现场，同时可以对画面中的各

27、种需要监控到的元素通过动画、报警窗口等简洁直 观地表达出来，实现远程监控。为了便于组态王软件与外部设备之间的通信或数据交换， 包含了种类齐全的设备驱动和外部设备的通信接口。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark54 o Current Document |组态王COM组件 | HYPERLINK l bookmark56 o Current Document J ,: *动画显示线程II驱动程序11模块 : HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 数据釆集线程.卩議程序PLC历史记录线程驱动程序3卜韦 |智能仪表1英它

28、线程|驰动程序4卜二彳其它工控设备i HYPERLINK l bookmark64 o Current Document ipc机汀 外设11rtt1图2-1组态王与外设的通讯2.2.1工程浏览器工程浏览器是组态王的一个重要的组成部分，其可以显示当前所有工程，并可以对单个工程进行快捷管理，内嵌组态王开发系统。主要用于工程的新建、监控画面的创建、设备运 行状态的模拟、系统中各种变量的建立等等。在工程浏览器的左侧边栏可以看到， 工程浏览 器有三个可选目录，他们分别是“系统”、“变量”、“站点”以及“画面”如图2-2。通过这 些项目下面的子目录可以让工程人员建立、查看、修改工程的各个部分。觀工程測S

29、話电舷1工程la配置 竟看m罄曲w工程 大圏 小囹 详细 开发运行 报警命令语害*L S 斗潍性夷行日V邂库餌结变量 佃裁騒典暑报書詛 白爭设隹 )E C0M1 J& 匚OM2)懐 COM 6谧DDE園板卡.OK HDCKS图2-2工程浏览器2.2.2工程管理器点击进入组态王后，工程管理器是的软件首个界面。用于组态工程的创建和集中管理 本机上的已有组态王工程，可对现有的组态工程进行操作，如添加、备份、删除、恢复以 及实现数据词典的导入和导出等功能。如图 2-3所示：图2-3工程管理器如图2-3中，左侧的小红旗表示默认的当前工程，也就是此次毕业设计所用到的工程2.2.3画面运行系统由于组态王的画

30、面制作开发系统是内嵌于工程浏览器的，为工程人员模拟工业现场生 成人机交互界面而提供了各种各样的图素组合。同时工程人员所设计开发的画面工程在TouchVew运行环境中运行，但由于 TouchExplorer和TouchVew是相互独立的，所以同一个 工程的被编辑和运行可以同时进行。 正是由于这种相互独立性，为工程的调试提供了极大的 便利。2.3 GXdeveloper 与 GXSimulator 简述GXDEVELOPER是三菱专用编程软件，支持三菱全系列的可编程控制器（PLQ。利用GXDEVELOPER可以将在软件端编写好的程序烧写进可编程控制器里面，从而对程序进行 调试。如果手上没有实体的P

31、LC，但是要对程序进行调试，那么我们可以借助三菱专用的仿真 软件GXSimulator。GXSimulator是在GXDEVELOPER基础上才能安装的，它提供了一个虚 拟的实验平台，安装后可实现对进行程序的离线仿真调试。而且由于GXSimulator允许在PC机上进行程序的开发和调试，因此对程序的错误的修改提供里极大的便利。2.4本章小结本章主要对本次设计所用硬件设备和软件进行说明。第一节介绍了可编程控制器PLC的主要组成部分和功能以及基本工作原理，让读者对PLC的组成有一个大体的了解。在第二、 三中分别讲述了组态王软件的组成以及说明 GXdeveloper与GXSimulator在此次毕业

32、设计中 的作用，为接下来的工作做好准备。第3章系统的硬件设计3.1主电路设计一般意义上来说主电路是指电气线路中强电流的通路部分，主要是从电源作为开端， 电动机为末端。在它们之间相连的电器元件：一般由刀开关、熔断器、接触器、继电器和电 动机等组成。电气原理图能够简介直观表达出各个部件之间的连接点和连接顺序，参照原理图为电气设备的接线提供了极大的便利。如图3-1所示，当下企业所应用的电镀生产线均为多台行车同时运行，为了更接近企业的现场应用，此次设计采用两台行车协调运作作为设计模型。图3-1中电机M1、M2为一组，M3 M4为一组，分别为行车和行车对应的吊钩提供动力。接触器KM1 KM2控制电机M1

33、的正反转，实现A行车的左右移动；接触器 KM3 KM4控制电机M2的正反转，实 现A行车上的吊钩的上下移动。接触器 KM5 KM6空制电机M3的正反转，实现B行车的左 右移动；接触器KM7 KM8控制电机M4的正反转，实现B行车上的吊钩的上下移动。采用电磁失电制动型电机控制吊钩上下运动，防止行车在左右移动过程中由于重力 因素使电镀篮下降。FU为熔断器对整个电路起保护作用，FR为热继电器对电机分别保护。3.1.1吊钩与吊篮的运动关系设计图3-2吊钩与吊篮的运动关系图在电镀的过程中，需要吊钩去吊起电镀篮移动至每一个电镀槽并放置在其中。为了节 省成本，吊钩提起与放下电镀篮的动作就采用简单的倒三角的沟

34、槽来完成。如图3-2，吊钩提起电镀篮的动作过程如下：首先吊钩保持在下限处，通过左移或者 右移使吊钩的三角形沟槽铁置于电镀篮倒三角挂铁下方，然后吊钩上升，在上升的过程中 就能顺利地提起电镀篮。当吊钩需要放下电镀篮时，只需要把提起动作的流程倒过来就行 了。在这里需要强调的是，当吊钩处于下限处的时候，吊钩就已经和电镀篮没有接触了， 这种设计方式可以使生产线在不用做其他动作调整的情况下的行车就能直接回到原点，准 备提起下一个电镀篮。倒三角形的设计主要是为了防止行车在运动过程中，防止由于震动 致使电镀篮的错位和脱落情况发生。3.2控制电路设计3.2.1PLC机型选择控制电路的设计采用了 PLC来进行过程

35、控制，摆脱了传统继电器控制的种种局限。 对于复杂的电路，利用PLC可以实现在不需要对控制电路进行大范围的修改情况下增加或 修改原电路功能。因为我们知道对于电气电路，如果控制电路改动了，必须对相应的继电 器进行改动，所以我们只需要对 PLC重新编程，更改输入输出电路的接口便能够实现新功 能。正是由于PLC相对传统继电器控制的种种优势，所以 PLC的工业控制是未来的趋势。目前市面上PLC的种类很多，而且对于每个厂家所生产的 PLC，其外形、结构、功能 还有配套设备均有差别，面向的工业场合也各有不同。根据场合所需，合理选择PLC，不但能合理的节省成本支出，而且对于提高 PLC利用率也有重要意义。我们

36、主要通过考虑以下几个方面的因素来对 PLC进行选型。一、对被控对象进行详细的剖析在此基础上提出设计所需要实现的控制要求。为了 更接近企业现场应用，我们采用了两台行车的协调运作此次设计的主要要求。安装四台电 机分别控制两台型行车的上升、下降、左行、右行。配合行程限位开关对行车与吊钩的位 置进行确定，防止行车与吊钩的在移动过程中的不到位或者错位。二、确定PLC的输入输出设备。根据电镀生产线的控制在要求，本设计所需的输入设备包括按钮、行程限位开关、转换开关，输出设备有接触器、指示信号灯。经过统计可 知道设计中一共有21个信号输入端和12个输出控制端。输入输出口数量的确定对 PLC的 选型具有重要的指

37、导意义，因为如果所选的PLC的10 口数量过多时会造成资源浪费，过少时就需要加多扩展模块，这样就不得已而增加了投资成本。三、选择PLC型号。根据设计所需的I0 口数量、容量、电源、成本等，我们选择了 三菱公司的PLC，型号为FX1N-40MT-001 FX1N-40MT-00L共有40个IO 口，其中24个 是输入口，16个是输出口。采用RS422通信方式，方便在组态王和编程软件上进行工程调 试。图 3-3 FX1N-40MT-001 实物图3.2.2 I/O分配表表3-1输入输出点分配表输入输出原件 代号作用继电器原件代 号作用继电器SB1启动按钮X000SB8B手动上升X021SQ1电镀正

38、槽位行程开关X002SB9B手动下降X022SQ2电镀负槽位行程开关X003SB10B手动向右X023SQ3回收槽位行程开关X004SB11B手动向左X024SQ4清洗槽位行程开关X005SB12自动X025SQ5行车A左原位行程开关X006SB13手动X026SQ6吊钩A上限X007KM1吊钩A上升Y000SQ7吊钩A下限X010KM2吊钩A下降Y001SQ8行车B右原位行程开关X011KM3行车A向右Y002SQ9吊钩B上限X012KM4行车A向左Y003SQ10吊钩B下限X013KM5吊钩B上升Y004SB2暂停X001KM6吊钩B下降Y005SB3继续X014KM7行车B向右Y006S

39、B4A手动上升X015KM8行车B向左Y007SB5A手动下降X016SB6A手动向右X017SB7A手动向左X020323 PLC夕卜围接线图SBLSB2SQ1SQ2S03SQ5SQ7SQ8SQ9snioSBUSB1SSB13KMLX2X3X5X6231XNIX二,4XIX220V帛钩a下障巧卓人习右行牟丄向左吊钩B上升行笙N冋石行向左图3-4 pic外部接线图帛钩a上升由于PLC只能接收开关变量,所以如果要实现SA转换开关的功能，一般就在编程时加入断 电保持继电器，用按钮触发继电器的接通和断开来模拟转换开关的功能。根据3-4PLC的外围接线图所示，设计一共有23个输入端和8个输出端。对于三

40、菱FX1n 40MT它有24个输入端和16个输出端。在满足本设计的要求前提下又能节省资源，选 择三菱FX1r 40MT是较为合理的。3.3生产线工作流程及功能设计电镀正栢电镀负槽回收槽厅淸洗槽仃行车A原也行程开关行程幵关行程幵关程开关程？礙U.UU疔车BM位 行程幵关电霞正槽电镀負槽回壮橹清洗槽上挂台冃吊钩上限 B吊钧下限下挂台图3-5系统工作流程图在系统通电时，行车与吊钩均在原位时，按下“启动”按钮，生产线默认进入自动运 行状态。-、自动状态下，两台行车与吊钩的工作流程大致如下：1、行车A在上挂处把电镀篮提起至上限后，向右行驶至“电镀正”槽位停止，吊钩A下降使电镀篮放置进电镀正槽里面进行工件

41、的电镀处理，时间延时30S2、30秒后，吊钩A提起电镀篮至上限处，进行延时 20S的滴液处理，使电镀液滴回电镀 正槽。3、 吊钩A保持在上限处，行车 A继续向右前进至“电镀负”槽位，电镀篮下降至电镀负 槽内进行电镀30S, 30S后提升电镀篮至上限进行滴液10S。4、 行车A向右行至“回收槽”位，吊钩 A下降，把电镀篮放置到“回收槽”，在吊钩A保 持在下限处的情况下直接向左移动返回至行车 A的原点，准备提起第二个电镀篮。5、在A 行车把电镀篮放置至回收槽的同时发送信号驱动行车B，B行车保持吊钩在下限处并向左 移动至“回收槽”位。6、吊钩B提起电镀篮至上限处后，向右移动至“清洗槽”，吊钩B下降把

42、电镀篮放置至清 洗槽内，清洗30秒。7、清洗30秒后，吊钩B提起电镀篮至上限处，延时10秒。&经过10后，行车B继续向右移动返回“行车B原位”9、返回原位后，吊钩B下降，把电镀篮放置下挂台处，等待行车 A的下一次信号。10、至此，两台行车共同配合完成了一个电镀篮工件的电镀工作。二、手动功能主要是为了方便机器维修与保护。启动系统时默认加载的的是自动功能， 在切换到手动档后，系统才能使用手动功能。-在手动情况下，可以控制行车与吊钩的每一个动作和起停，并且可以在任何时候暂停 启动其动作，同时行车、吊钩动作要实现互锁。在手动上升时，下降开关无效，反之亦然， 同理手动左移时，右移开关无效。三、实时状态指

43、示、报警功能和曲线图主要是为了监视系统的运行状况，可以远程的 了解到系统的动作。并在行车或吊钩出现越限的情况下即使报警，及时通知工作人员进行 断电维修。在功能设计过程中，还考虑到对于 PLC的电镀生产线是否应该具有掉电保持功能，也 就是说当生产线在生产过程中突然停电了，待重新供电后，生产线可以接着执行断电前未 完成的任务，而不是从头开始执行。对于 PLC控制的设备，每个执行元件都会有个初始状 态，设备启动时，首先要执行程序的初始化，让每一个执行元件恢复至初始状态，当所有 的执行元件的初始化完成时才能进入程序的自动运行。但是程序自动运行时的掉电保持方 式是不适合电镀生产线的自动化控制上的，因为当

44、由PLC控制的设备在运作过程中突然停电时，设备由于停电而不能执行接下来的动作，此时PLC是无法完成对所有设备工件的状态的记录的，当再次供电时，想控制设备继续执行未完成的动作就需要这些状态记录，并确定在程序没有受到停电的干扰而出现错误的的情况下，才能允许从停电位置继续执行。 但是在现实中当PLC重新上电后，容易产生程序错乱或形成死循环，所以考虑到安全的因 数，在工业中是不允许这样做的。还有一个重要的原因是，由于工件的电镀是定时的，当 工件在电镀槽里面电镀时停电，当再次供电时已经超过定时时间情况下，工件就需要当成 废品处理而不是继续完成未完成的电镀流程。因此在本设计中便删除了生产线在自动运行 状态

45、下的掉电保持功能。3.4小结电镀生产线的系统的硬件设计中，主电路设计主要用四台电机来实现了两台行车的左 右移动和吊钩的上升和下降。选择了三菱FX1N 40MT作为控制中心，既充分利用了 PLC资源又节约了成本。在本章中，给出了 PLC的输入输出口的接线图，作为实际生产线的接线参考。最后根 据系统的工作流程图详细介绍了整个生产系统的一个详细生产过程，并指出了生产中一些 必须注意的事项。第4章系统的程序设计4.1 PLC编程语言不同的商家的PLC有不同的编程语言，但其编程语言都是大同小异的。由于在此次设 计中PLC的选型为三菱公司的，所以在进行对电镀生产线的编程之前先了解一下三菱PLC的编程语言。

46、（1）梯形图梯形图最初是由继电器系统的控制思路转型过来的，采用的编程符号与电气线路相同， 由于可编程序控制器属于微机控制系统，梯形图除了能完成基本的逻辑控制之外还可以加 入大量的指令运算，执行效率大大高于继电-接触系统。梯形图由于具有直观、简洁、方 便的编程特点，常常被工程开发人员所用。（2）指令表指令表的格式与计算机的汇编语言相似。用规定的指令助记符和操作数实现功能要求， 各种类型的PLC在指令表的编程上有些许不同，不过总体思路一样。它按照程序员的编程 顺序逐条解释并执行，由于指令表的简单易懂易用，有利于初学者的入门，因此得到了广 泛的使用。指令表的编程也是非常灵活，即使同一功能的梯形图转换

47、得到指令语句表也各 有差异。（3）顺序功能图顺序功能图顾名思义就是应用于顺序控制类的程序设计，顺序功能图由每一步控制程 序段、执行条件、分支结构和有向线段组成。顺序功能图非常适用于复杂的过程控制，它 将复杂的控制过程分解成各个顺序步，每个步对应着相应的工艺动作，把这些步按照一定 的顺序有机的进行排列组合，就构成整体的控制程序。（4）功能块图功能快图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言，所以熟悉数字逻辑电路的人会 比较容易掌握，该程序语言类似“与门”、“或门”的方框来表示逻辑运算关系，方框的左 边为逻辑运算的输入变量，右边为输出变量，输入端、输出端的小圆圈表示“非运算”，信号由左向右流动。4.2程

48、序流程图设计图4-1程序的总体流程图在把程序写入到PLC后，按下“启动”按钮，程序的默认是进入自动运行状态。当操 作者想转到手动状态时，可以利用“自动、手动转换”开关进行切换。但当在手动运行情 况下要转为自动运行之前一定要注意行车与吊钩的位置复位，否则会出现故障。图4-2生产线自动运行功能流程图对于行车B来说，只有在A行车到发送了驱动信号以后 B才执行一次程序，在执行完 后将回到原点保持静止，直至下一次驱动信号的到来。4.3 PLC程序梯形图设计4.3.1自动手动功能的切换自动和手动的切换时电镀生产线必须具备的功能之一。因为生产线的故障率肯定会随 着机器运行的时间长度逐渐升高的。当出现故障或者

49、需要调试时，可以借助手动功能进行 步进运行，此举为维修与调试提供了极大的便利。同时生产线自动运行功能的加入可以提 高生产效率和产品的精度、降低人工成本。如图4-3，当程序开始运行时，利用cj指令跳转到P0位置，P0是自动运行状态的起始点。在生产线进行调试需要切换到手动时，则按下X26按钮接通M500掉电继电器，使M500常闭断开，就相当于切断了 cj指令从而进入手动功能，下面将会有详细介绍。手动 和自动功能可以随时切换，当切换到手动功能的同时对自动功能下得状态寄存器进行清 零，防止对后面再次自动运行时出现错误。0 -_| | ZRST S21S52X0S614孚衣按召CJ P0图4-3自动手动

50、切换程序432手动功能程序的编写由于手动功能一般是在维修或者调试下才需要调用的功能，所以手动能的编写需考虑到在维修调试时随时能暂停和继续，因此编程时采用了掉电保持继电器。如图4-4，当按下按钮X15, M501保持接通，输出丫0吊钩开始上升。在上升的过程中按下 X16,虽然 M502接通，但是由于丫0和丫1互锁，所以在吊钩的上升和下降不能同时进行，这样可以保护电机，防止电机烧坏。如果在吊钩在上升时切换到下降状态， 需要按下X1,暂停上升后， 下降按钮X16才能生效。在吊钩运动时，按下 X1暂停动作后需要再次按下 X15才能继续 其上升动作。在编写行车与吊钩的手动功能时，考虑到安全因素，对需要进

51、行动作的互锁。行车的 左右运动互锁、吊钩的上下也需要互锁。对于行车和吊钩来说，只有上下左右四个动作， 所以其他的手动功能也是用相同的方法可以实现，详细的程序在附录表中。X500X001X015M501X007Y001常T折挤吁车入上呢扎三弐下垂图4-4行车A吊钩的手动功能0000 兰巨韵上升433自动功能程序的编写5ETSQ5TLSOpETSZ1图4-5自动运行程序（1）119K014S&0112C1Z5JC509toce 人乓詳上尹X0C7222127| |图4-6自动运行程序（2）如图4-5和4-6，生产线自动档的入口在 P0, “自动手动”开关处于断开时行车处于自 动运行，此时按下X0按

52、钮启动电镀生产线的自动运行状态。在启动自动档之前要把行车与吊钩进行位置的复位，否则会造成错误。生产线自动运行时，首先 丫0接通，A吊钩上升，至上限处时吊钩停止运行，A行车向右移动至电镀槽行程开关处，其余执行步骤均采用步进方式进行编程来完成。在考虑到在自动运行状态下掉电的情况，由于安全的因素，当再次供电时程序不会在 上次断电的地方继续未执行程序，所以删除的掉电保持的自动程序设计。4.4小结在本章开篇首先介绍了三菱 PLC的主要编程语言的种类的基本知识。接下来的小节中主要是根据电镀生产线的控制要求，利用三菱专用的编程软件gx developer来进行编程,在编程之前首先要对编程对象进行分析，结合实

53、际思考设计需要哪些功能，利用什么样的 编程方法来实现。在编程之前可以借助流程图来帮我们梳理清楚条件与步骤，借助流程图 来指导下一步编程思路有重要意义。在章节中详细介绍了自动和手动功能的编程思想，也 讲述了在编程中应该考虑与实际相结合，不能忽略安全因素。第5章系统组态设计5.1建立新工程，点击新、在绘制组态画面前，首先要先建立一个工程文件。启动“工程管理器”建工程。工程音錢器丈制F）呗图呵工层E左S * 工程名秫1 銷径Kingdemol占啓Kjngdemo2d曲KFngdcmo3d；剧c；useid：m.q I .3 & a萨it T遅向导N戏迎忧年本直辱跌纯使用工程创Ji向导!未向导将割助感

54、万便、快捷的创逢篩的工琨*/鞍 TT R h创建工程请单击“下*联消印傕苗单击円取消” 0谆洁亍二腔初欣&叩1024X768VJl岩卫取消完战图5-1工程管理器二、点击“浏览”选择新工程所存放的位置。在这里我的是选择D盘毕“业设计”文件夹内。点击“下一步”进入下一步骤。图5-2选择工程存放位置三、输入新建工程的名称“电镀生产线”至此我们完成了一个新工程的建立图5-3新建工程名称5.2创建组态画面在新建好工程了，我们需要对工业现场的一个建模，组态王画面就是对现场的一个模 拟。通过工程浏览器可以在同一个工程下建立多个画面，用户在画面上建立的每一个图形 在通过拷贝后，在其他每一个画面中重复使用。可以

55、对画面中的每个图形进行“编程”从 而实现，图形之间的动画连接。在工程浏览器中点击“画面”后，就可以在右边的对话框中新建此次设计所需要的画 面，在这里，我建立了四个画面，如图 5-4所示：日a文件13画面*. COMfi 诳DDE 回啜卡 鬱OPE關器 .All Efflisiu：占*逻辭称|絆賞称图5-9定义I/O设备在点击“新建”出现如下对话框，在此次设计中，为我用的是三菱FX的PLC所以可以根据下图选择“编程口”逻辑名称设备黑称瞥注新】0设奮FX20新建在接下来的步骤中，我们要给新建的I/O设备指定一个唯一的名称，并选择 COM口以 及其他设置，在这里就不一一赘述了。经过以上工作后，我们就

56、完成了组态王和 PLC的通信连接。设备定义完成后，可以在工程浏览器对话框中显示出所新建的外部设备名称。当要验证外部设备与PLC是否能正常通行时，双击该设备名称，在新弹出的对话框中选中测试PLC至于新建的设备相当于一个中间装置，它将实物PLC与自己建造的变量联系起来，相当于把程序与界面联系了起来， 为以后的控制做好了准备。在定义数据库的变量词典时，要把该变量设为 I/O变量同时也要把该变量的连接设备 连接到相应的新建设，完成以上工作后才可以和组态王通信。5.4构造数据库在建立好组态王画面以后，我们要建立一个数据库，用于组态王和PLC之间的数据交换。点击“数据库”再点击“数据词典”后就可以在出现的

57、对话框里新建变量了。在新建 变量时需要对变量进行参数的设置。如图 5-10 :图5-10定义变量变量可以根据I/O分配表来建立。在“变量类型”中我们有内存离散、内存整数、内 存实数、内存字符串、I/O离散、I/O整数、I/O实数、I/O字符串选择。一般的开关量都 属于IO离散型，而需要与内部物件动画连接的则可以定义为内存形。5.5动画连接建立好数据词典后，接下来的工作是建立动画连接，对画面里的图形分配一个变量, 当变量发生变化时，图形便做出相应的动作，使所建立起来的画面运动起来。双击画面中的图形，弹出图5-11对话框：图5-11动画面接在图5-11对话框的里面，我们可以设置该图形所对应的动作。

58、例如行车的左移右移, 我们可以选择“水平移动”出现图5-12对话框，图5-12水平移动动画设置对话框点击“？ ”在弹出的“选择变量名”对话框中选中“行车移动”并可以在这个对话框 里面设置“移动距离”和该移动距离所对应的值。5.6编写语言命令在画面中右击 画面，选中“画面属性”，在画面名称右面有“命令语言一栏”，双击, 弹出如图4-17所示对话框。组态王语言编写类似于面向对象语言，但它只有IF/ELSE和WHILE语句表达式，两种语句表达式可以兼容，它们之间本身也可以嵌套使用，基本的语法形式都一样。该软件还 有大量的函数可以使用，此次设计中，主要应用了“showpicture ”函数来实现画面的

59、切换。应用程序命令语言编辑框如图5-13 :图5-13应用程序命令语言编写对话框 设计中所编写的应用程序命令语言程序为：/暂停事件本站点暂停=1）本站点A吊钩上升=0;本站点A吊钩下降=0;本站点A行车前进（向右）=0;本站点A行车后退（向左）=0;本站点B吊钩上升=0;本站点B吊钩下降=0;本站点B行车前进（向右）=0;本站点B行车后退（向左）=0;/A行车与吊钩运动本站点A吊钩上升=1)本站点A吊钩移动 本站点A吊钩移动+10;本站点A吊钩下降=1)本站点A吊钩移动 本站点A吊钩移动-10;本站点A行车前进(向右)=1)本站点A行车移动本站点A行车移动+10；本站点A行车后退(向左)=1)

60、本站点A行车移动本站点A行车移动-10；/B行车与吊钩运动本站点B行车前进(向右)=1)本站点B行车移动本站点B行车移动-10;本站点B行车后退(向左)=1)本站点B行车移动本站点B行车移动+10;本站点B吊钩上升=1)本站点B吊钩移动 本站点B吊钩移动+10;本站点B吊钩下降=1)本站点B吊钩移动 本站点B吊钩移动-10;/A位置本站点A行车移动本站点A吊钩移动本站点A吊钩移动本站点A行车移动本站点A行车移动本站点A行车移动本站点行车A原位=1;本站点行车A下限=1;本站点行车A上限=1;本站点电镀正=1;本站点电镀负=1;本站点回收槽=1;本站点A行车移动=-10)本站点A吊钩移动=-10