基于PLC的电镀生产线控制系统设计

JING本科毕业设计（论文）基于PLC电镀生产线控制系统设计学院电子信息工程学院专业电气工程及其自动化年级班别2010级3班学号2012ZSB010209学生姓名杨培国指导教师刘冬梅2014年6月9日目录TOC\o"1-3"\h\z\u1绪论 11.1电镀概述 11.2PLC的分类 11.2.1按I/O点数分类 11.2.2按功能分类 21.3概述与选题背景意义 21.3.1概述 21.3.2选题背景及意义 21.4控制对象的设计要求 32系统的硬件设计 52.1主电路的设计 52.2PLC机型选择 62.3PLC外部输入输出设备的选择 62.3.1PLC外部设备电动机的选择 62.3.2PLC外部设备行程开关的选择 62.4PLC电源模块 62.5系统工作流程图 82.6I/O分配表 92.7PLC外部电路 103系统的软件设计 113.1软件的组成及作用 113.1.1PLC内部资源 113.1.2PLC编程语言 123.2PLC手动程序设计 133.3电镀前工件处理程序设计 143.4电镀程序设计 143.5电镀后处理部分程序设计 153.6MCGS的介绍 163.6.1MCGS的介绍和整体结构 163.6.2MCGS的组成部分 163.6.3MCGS的主要功能和特点 174系统测试 194.1PLC程序调试 194.1.1原点位置 194.1.2吊钩上升状态 194.1.3右行车状态 204.1.4吊钩下降状态 204.1.5左行车状态 214.2组态模拟调试 21结论 24谢辞 25参考文献 26附录1 27附录2 30基于PLC电镀生产线控制系统设计摘要本文探讨了如何利用三菱FX2N-48MR进行自动化电镀生产线控制，在本次设计中，我们从电镀生产线生产现场的环境来考虑，以使该生产线真正具备自动生产运行为目的，制定了采用在当前及以后都应用广泛且能适应多种环境的可编程控制器来控制整个工作流程的方案。重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、PLC控制I/O端口分配表以及整体程序流程图等，实现了电镀生产自动化，提高了生产效率，降低了劳动强度。为适应现代传统的工业控制系统，我们还采用了基于MCGS软件的系统作为监控系统，配合PLC完成了该系统的实时监控功能，更好的使该自动生产系统融入到现代工业控制领域中。关键词：PLC；电镀；MCGSBacedOnThePLCGalvanizationProductionLineControlSystemDesignABSTRACTHowdidthearticlediscusshascarriedontheautomatedgalvanizationproductionlinecontrolusingMitsubishiPLCFX2N-48MR，inthisdesign，weproducedthescenefromthegalvanizationproductionlinetheenvironmenttoconsider，takecausedthisproductionlinetrulytohavetheautomaticproductionmovementasthegoal，willformulatehasusedincurrentandlaterallapplieswidespreadalsocanadaptthemanykindsofenvironmentprogrammablecontrollertocontroltheentireworkflowtheplan.Hasanalyzedthesystemsoftwareandhardwaredesignpartwithemphasis，andgavethesystemhardwarewiringdiagram，PLChascontrolledtheI/Oportdistributionlistaswellastheoverallprogramflowdiagramandsoon，hasrealizedthegalvanizationproductionautomation，enhancedtheproductionefficiency，reducedthelaborintensity.Inordertoadaptthemoderntraditionindustrycontrolsystem，wealsousedbasedontheMCGSsoftwaresystemhadtakenontheMonitoringsystem，coordinatePLChascompletedthissystemreal-timemonitoringfunction，bettercausedthisautomaticproductionsystemtointegratetothemodernindustrycontroldomainin.Keywords:PLC;Galvanization;MCGS1绪论1.1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，被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。1.2PLC的分类PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类可以根据结构、功能的差异等进行大致分类。1.2.1按I/O点数分类PLC按其I/O点数多少一般可分为以下4类。微型PLC：I/O点数小于64点的PLC为超小型或微型PLC。小型PLC：I/O点数为256点以下，用户程序存储容量小于8KB的为小型PLC。中型PLC：I/O点数在512～2048点之间的为中型PLC。大型PLC：I/O点数为2048点以上的为大型PLC。它具有极强的软件和硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。1.2.2按功能分类根据PLC所具有的功能不同可将PLC分为低档、中档、高档3类。高档PLC：除具有中档PLC的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、函数、表格、CRT可编程控制器原理与应用显示、打印和更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。中档PLC：除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量I/O、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID(比例、积分、微分控制)控制等功能，以适用于复杂控制系统。低档PLC：具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量的模拟量I/O、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。1.3概述与选题背景意义1.3.1概述电镀行车生产线自动化的程度在德国、意大利、美国等国家的发展水平已经较高，而在我国尚处在发展阶段。中国经济的高速发展，工业化进程的不断深化，为自动化行业的迅猛发展提供了广阔的空间。电镀行业是我国重要的加工行业，据粗略估计，全国现有15000家电镀生产厂，行业职工总数超过50万人，现有5000多条生产线和2.5～3亿平方米电镀面积生产能力。电镀行业年产值约为100亿元人民币。近十年来，乡镇企业发展迅速，但电镀行业企业规模普遍较小，年电镀能力超过10000平方米的企业不足500家。只有少数合资企业或正规专业化企业拥有国际先进水平的设备和设施，而且大多数中小企业仍在使用许多过时的技术和设备，大量的生产线为半机械化和半自动化控制，一些甚至为手工操作。工业电镀生产线工位多、生产复杂，同时在电镀中，其氧化、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。传统的方法是使用顺序控制器，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。采用PLC有较完善的诊断和自保护能力，可以增强系统的抗干扰能力，提高系统的可靠性。1.3.2选题背景及意义电镀就是利用电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程。简单的理解，是物理和化学的变化和结合。随着工业化生产的不断细分，新工艺新材料的不断涌现，在实际产品得到应用的设计效果也日新月异，电镀是我们在设计中经常要涉及到的一种工艺，而电镀效果是我们使用时间较长，工艺也较为成熟的一种效果。对于这种工艺的应用在我们的产品上已经非常多，而通过这种处理我们通常可以得到一些金属色泽的效果，如高光、亚光等，搭配不同的效果构成产品效果的差异性，通过这样的处理为产品的设计增加一个亮点。电镀工艺的应用我们一般作以下用途：a：防腐蚀b：防护装饰c：抗磨损d：电性能（根据零件工作要求，提供导电或绝缘性能的镀层）e：工艺要求。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。用PLC对电镀自动生产线行车进行自动控制，具有结构简单、编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和抗干扰能力强的特点，是一种很有效的自动控制方式，是电镀生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展方向。为此，我选定了该题目，简单的实现了电镀生产线的自动工作流程，并进行了简单的软件设计，从画面上达到了该系统的监控目的。1.4控制对象的设计要求如摘要中所述，电镀的工作流程如图1.1所示：启动——吊钩上升——上限行程开关闭合——右行至1号槽上方——SQ1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，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：1、原位：表示设备处于初始状态，吊钩在下限位置，行车在左限位置。2、连续工作：当吊钩回到原点后，延时一段时间（装卸零件），当条件符合（即在原位机械手给予上升信号时）自动上升右行，按照工作流程要求不停的循环。3、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期，必须再按一下启动按钮。4、手动控制：当设备需要维修时，可以通过按钮对每一步进行控制，由工人手动控制，方便维修。5、为防止出现停电或其他原因造成的设备突发性的停电事件，在主电路中加电磁抱闸系统就可以避免因电机断电后无法立即停止而导致的问题。图1.1电镀的结构框图就目前的工业发展情况和学校的教育实际而言，选择基于PLC的电镀生产线自动控制系统设计作为本科阶段的毕业设计，既能与当前的生产实际相结合，能够在一定程度上解决当前工业生产的问题，又能与大学本科教育的具体实际相吻合，将大学阶段所学的理论知识运用到实际中，具有很好的效果。2系统的硬件设计2.1主电路的设计电气原理图是根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式，利用图形符号和项目符号表示电路各电器元件中导电部件和接线端子连接关系的电路图。电气原理图并不按电器元件实际布置来绘制，而是根据它在电路中所起的作用画在不同的部位上。电气原理图具有结构简单、层次分明的特点，适合研究和分析电路工作原理，在设计研发和生产现场等方面得到广泛应用。电气原理图一般分为主电路和辅助电路两部分，在本次设计中着重分析了主电路图。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所示。图2.1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。FU是对电路进行短路保护，FR1、FR2是过载保护，由于电机断电后需要过一段时间才会停下来，为了防止M1电机上的吊钩停不下来，所以需要加一个电磁抱闸系统，以便电机断电后立即制动。图2.1电镀生产线主电路图2.2PLC机型选择根据自动化电镀生产线的控制要求，PLC控制系统的输入信号有16个，均为开关量。其中单操作按钮开关6个，行程开关3个，限位开关4个，选择工作方式开关3个。PLC控制系统的输出信号有10个，其中2个用于驱动吊钩电机正反转接触器KM1、KM2，2个用于驱动行车电机正反转接触器KM3、KM4，6个用于作为指示灯。我们采用了三菱PLCFX2N-48MR型号，它不仅可以满足本系统的输入信号和输出信号，而且此类型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。FX2N-48MR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、自动、手动等面板控制按钮，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，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。2.3PLC外部输入输出设备的选择2.3.1PLC外部设备电动机的选择SG系列为高防护等级三相异步电动机，可与Y系列互换，但性能均有所加强（如电磁方案的调整优化，部分规格采用冷轧硅钢片等），使该系列电机的振动和噪音（特别是负载噪音）明显低于Y系列电机。实验证明该系列电机的噪音达到I级标准，电机的振动值比Y系列标准低1个优先级。轴伸端轴承增加了注油装置，不需拆卸电机就可对2.3.2PLC外部设备行程开关的选择在工业电气系统的自动控侧、暇序控制、定位控侧和位置状态的检侧中，行程开关的用途非常广泛。在位置开关中，以机械行程直接接触作为输人信号的叫做行程限位开关;以旋转传动带动凸轮片作用于微动开关作为输人信号的叫做凸轮行程限位开关.以电磁信号(并且不直接接触）输入动作信号的位置开关叫做接近限位开关。因此，本设计3个定位开关选择接近限位开关，4个限位开关选择行程限位开关。2.4PLC电源模块PLC的供电电源是一般市电，也有用直流24V供电的，PLC对电源稳定度要求不高，一般允许电源电压额定值在+10%到-15%的范围内波动，PLC内部有一个稳定电源用于PLC的CPU单元和I/O单元供电，小型PLC电源往往和CPU单元合为一体，中大型PLC都有专门电源单元。有些PLC电源部分还有24VDC输出，用于对外部传感器供电，但电流往往是毫安级。部分FX系列PLC电源技术指标见表2.2所示。品种项目品种项目电源电压允许瞬时断电电压电源熔断器消耗功率传感器电源AC电源FX0基本FX0-14MAC100~240V+10%-15%50/60HZ瞬时断电时间在10ms继续工作250V3A5×20mm20DC24V100mA以下FX0-20M25FX0-30M30AC电源FX0N基本，扩展FX0N-40M50DC24V200mA以下FX0N-60M60FX0N-40E40AC电源FX2基本FX2扩展FX2-16M30DC24V250mA以下FX2-24M35FX2-32M40FX2-48M250V5A5×20mm50DC24V460mA以下FX2-64M60FX2-80M70FX2-128M100AC电源FX2C基本FX2C-64MT80DC24V570mA以下FX2C-128MT120DC电源FX0基本FX0-14MR(T)-DDC24V+10%-15%瞬时断电时间在5ms继续工作250V、3A5×20mm10WFX0-20MR(T)-D15WFX0-30MR(T)-D20WDC电源FX2基本FX2-24MR-D30WFX2-48MR(T)-D表2.2部分FX系列PLC电源技术指标2.5系统工作流程图我们根据设计要求绘制了整个系统的工作流程图，以便可以更清楚的认识该生产线的生产全过程，整个系统的工作流程图，如图2.3所示。图2.3系统工作流程图2.6I/O分配表在本次系统设计中，我们定义的I/O分配表如表2.4所示。将16个输入信号和10个输出信号按各自的功能类型分好，并与PLC的I/O点一一对应，编排地址如表。输入输出启动按钮SB1X000原点指示灯HL1Y000停止按钮SB2X001上升指示灯HL2Y001吊钩提升SB3X002下降指示灯HL3Y002吊钩下降SB4X003右行指示灯HL4Y003行车前进SB5X004左行指示灯HL5Y004行车后退SB6X005报警指示灯HL6Y005选择开关（自动）SA1X006吊钩提升电机正转接触器KM1Y006选择开关（手动）SA2X007吊钩提升电机反转接触器KM2Y007选择开关（单周期）SA3X010行车电机正转接触器KM3Y010行车（槽1）定位SQ1X011行车电机反转接触器KM4Y011行车（槽2）定位SQ2X012行车（槽3）定位SQ3X013行车左限位（后退）SQ4X014行车右限位（前进）SQ5X015吊钩限位（提升）SQ6X016吊钩限位（下降）SQ7X017热继电器FR1X020热继电器FR2X021表2.4I/O分配表2.7PLC外部电路图2.5I/O端子接线图

3系统的软件设计3.1软件的组成及作用3.1.1PLC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。3.1.2PLC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。FX2N-48MR系列PLC的编程语言非常丰富，有梯形图、指令表、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：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，通常称作母线（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、按钮、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。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。梯形图中的输入接点如X001、X002等，输出线圈Y001、Y002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。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来称呼它们。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。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。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。3.2PLC手动程序设计行车电机正转，工件左行右行信号灯亮行车电机正转，工件右行吊钩电机反转，工件下降下降信号的亮左行信号灯亮上升信号灯亮吊钩电机正转，工件上升行车电机正转，工件左行右行信号灯亮行车电机正转，工件右行吊钩电机反转，工件下降下降信号的亮左行信号灯亮上升信号灯亮吊钩电机正转，工件上升图3.1手动控制梯形图图3.1所示为手动控制的程序，X007为手动控制开关，此程序能实现行车的前进、后退操作，吊钩的上升、下降操作。3.3电镀前工件处理程序设计上升限位开关X16闭合，滴液15秒电镀前工件处理30秒30秒后吊钩电机正转，工件上升上升限位开关X16闭合，滴液15秒电镀前工件处理30秒30秒后吊钩电机正转，工件上升图3.2电镀前工件处理程序设计图3.2所示为工件开始镀前处理，等待30S后，定时器T0得电，工件停止镀前处理，开始上升，上升到上限位X016时，工件停止上升，工件滴液，等待15S后，工件滴液完毕。3.4电镀程序设计行车电机正转，工件右行到达定位开关X12闭合行车电机正转，工件右行到达定位开关X12闭合吊钩电机反转，工件下降下降限位开关X17闭合工件开始电镀，定时器设计值为300秒时间到定时器T2闭合吊钩电动机正转，工件上升上升限位X16闭合工件开始滴液15秒图3.3电镀部分程序设计图3.3所示工件右行，到达限位X012时，工件开始下降，到达X017下降限位时，工件开始电镀，等待300S后，工件停止电镀，开始上升，上升到上限位X016时，工件停止上升，工件滴液，等待15S后，工件滴液完毕。3.5电镀后处理部分程序设计定时器T3闭合行车电动机正转，工件右行到达定位槽X13闭合工件下降定时器T3闭合行车电动机正转，工件右行到达定位槽X13闭合工件下降下降限位X17闭合，工件开始镀后处理定时器T4定时300秒T4得电工件开始上升上升限位闭合，工件开始滴液15秒图3.5电镀后处理部分程序设计图3.5所示为工件右行，到达右限位X015时，工件开始下降，到达X017下降限位时工件开始镀后处理，等待30S后，工件停止镀后处理，开始上升，上升到上限位X016时，工件停止上升，工件滴液，等待15S后，工件滴液完毕。程序见附录1：X000闭合系统启动，工件开始上升，到达X016上限位工件停止上升，工件右行，到达限位X011时，工件开始下降，到达X017下限位时，工件停止下降，工件开始镀前处理，等待30S后，工件停止镀前处理，开始上升，上升到上限位X016时，工件停止上升，工件滴液，等待15S后，工件滴液完毕；然后工件右行，到达限位X012时，工件开始下降，到达X017下降限位时，工件开始电镀，等待300S后，工件停止电镀，开始上升，上升到上限位X016时，工件停止上升，工件滴液，等待30S后，工件滴液完毕；然后工件右行，到达右限位X015时，工件开始下降，到达X017下降限位时工件开始镀后处理，等待30S后，工件停止镀后处理，开始上升，上升到上限位X016时，工件停止上升，工件滴液，等待15S后，工件滴液完毕；最后工件左行，到达左限位X014时，工件下降，放回原位，整个工作过程结束。3.6MCGS的介绍3.6.1MCGS的介绍和整体结构MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等操作系统。它能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。MCGS软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。组态环境相当于一套完整的工具软件，帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境则按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关。MCGS两大系统关系图如图3.6所示.构建动画组态环境运行环境构建动画动画显示实时数据库组态软件核心动画显示实时数据库组态软件核心实时数据库现场控制流程控制现场控制流程控制报警输出报警输出报警组态报警组态打印报表设计报表打印报表设计报表设计输出连接设备图2设计输出连接设备图3.6MCGS两大系统关系图3.6.2MCGS的组成部分MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成。MCGS组态组成图如图3.7所示。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。设备窗口：是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。用户窗口：本窗口主要用于设置工程中的人机交互界面，诸如：生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。实时数据库：是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将MCGS工程的各个部分连接成有机的整体。在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。运行策略：本窗口主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序（if…then脚本程序），选用各种功能构件，如：数据提取、定时器、配方操作、多媒体输出等。MCGS工控组态软件设备窗口主控窗口用户窗口定义数据变量菜单设计设置工程属性添加工程设备连接设备变量注册设备驱动创建动画显示设置报警窗口人机交换界面编写控制流程使用功能构件实时数据库运行策略MCGS工控组态软件设备窗口主控窗口用户窗口定义数据变量菜单设计设置工程属性添加工程设备连接设备变量注册设备驱动创建动画显示设置报警窗口人机交换界面编写控制流程使用功能构件实时数据库运行策略图3.7MCGS组态组成图3.6.3MCGS的主要功能和特点MCGS嵌入版组态软件的主要功能l简单灵活的可视化操作界面。MCGS嵌入版采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面，符合中国人的使用习惯和要求。以窗口为单位，构造用户运行系统的图形界面，使得MCGS嵌入版的组态工作既简单直观，又灵活多变。

2实时性强、有良好的并行处理性能。MCGS嵌入版是真正的32位系统，充分利用了32位WindowsCE操作平台的多任务、按优先级分时操作的功能，以线程为单位对在工程作业中实时性强的关键任务和实时性不强的非关键任务进行分时并行处理，使嵌入式PC机广泛应用于工程测控领域成为可能。例如，MCGS嵌入版在处理数据采集、\o"设备驱动"设备驱动和异常处理等关键任务时，可在主机运行周期时间内插空进行象打印数据一类的非关键性工作，实现并行处理。

3丰富、生动的多媒体画面。MCGS嵌入版以图像、图符、报表、曲线等多种形式，为操作员及时提供系统运行中的状态、品质及异常报警等相关信息；用大小变化、颜色改变、明暗闪烁、移动翻转等多种手段，增强画面的动态显示效果；对图元、图符对象定义相应的状态属性，实现动画效果。MCGS嵌入版还为用户提供了丰富的动画构件，每个动画构件都对应一个特定的动画功能。

4多样化的报警功能。MCGS嵌入版提供多种不同的报警方式，具有丰富的报警类型，方便用户进行报警设置，并且系统能够实时显示报警信息，对报警数据进行应答，为工业现场安全可靠地生产运行提供有力的保障。

总之，MCGS嵌入版组态软件具有强大的功能，并且操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。同时使用MCGS嵌入版组态软件能够避开复杂的嵌入版计算机软、硬件问题，而将精力集中于解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。MCGS嵌入版组态软件的主要特点:l容量小：整个系统最低配置只需要极小的存贮空间，可以方便的使用DOC等存贮设备；

2速度快：系统的时间控制精度高，可以方便地完成各种高速采集系统，满足实时控制系统要求；

3成本低：使用嵌入式计算机，大大降低设备成本；

4功能强大：提供中断处理，定时扫描精度可达到毫秒级，提供对计算机串口，内存，端口的访问。并可以根据需要灵活组态；

5操作简便：MCGS嵌入版采用的组态环境，继承了MCGS通用版与网络版简单易学的优点，组态操作既简单直观，又灵活多变。本设计利用MCGS组态来对电镀过程进行动画模拟，从而达到能直观的看出电镀在运行过程中各个过程的运行状态。4系统测试4.1PLC程序调试4.1.1原点位置连接好PLC的接线，在电脑输入电镀的ＰＬＣ程序，打开电源开关，原点位置显示如图４.１所示。图4.1原点位置4.1.2吊钩上升状态按下手动按钮和启动按钮，工件进入上升状态，如图４.２所示图4.2吊钩上升状态4.1.3右行车状态到达上升限位，Ｘ１６闭合，行车电动机正转运行，工件右行，如图４.３所示图4.3右行车状态4.1.4吊钩下降状态工件到达定位槽，定位开关闭合，工件进入下降状态，如图４.４所示图4.4吊钩下降状态4.1.5左行车状态工件上升，上升限位闭合，开始左行，如图４.５所示图4.5右行车状态4.2组态模拟调试在设计的最后阶段把软件和硬件结合起来，成功实现了电镀生产线系统的监控功能。编辑好画面图，根据各个部件之间的相互联系和控制关系，按照MCGS软件的操作步骤进行设备连接，最后终于在运行环境里实现了系统在监控状态下的自动运行。图4.6初始状态按动“连续运行”按钮，再按“启动”按钮，系统向上运行，如图4.７所示：图4.7上升运行按动上限开关，系统向右运行，如图4.８所示：图4.8向右运行按动行程开关中的任何一个，系统下行，如图4.９所示：图4.9下行当右行到右限位时，碰到右限位开关时，系统向左运行，如图4.10所示：图4.10左行自此，所有的运行过程到此运行完毕。切换其他模式时只用选择按钮即可，运行过程大致都如上面所示。

结论这次对电镀生产线控制系统的设计，让我更多的了解到了电镀这个工艺的发展前景，让我重新认识了用PLC来设计控制系统的使用价值。同时整个设计使我对专业知识有了进一步的提高，是对我专业综合能力的又一次练习。在整个系统的设计中PLC的编程是整个设计最主要的一部分，我的编程是采用梯形图编程语言，所有的编写步骤和编写要点是严格按照设计要求来完成的，而且在编写程序之前对电镀生产线的工作流程做了详细的分析，每个步骤考虑都很严密，所以总的来说，这个系统的设计还是比较好的。但是在编写的过程中我还是遇到了很多问题，比如说在电镀过程中要求定时，这在实际生产中有着无可比拟的重要性，而我恰恰在定时的设置上遇见了问题，而且在编写过程中有一些小的细节我也没有考虑的足够细致。最终，在通过各方面的努力下，该电镀生产线控制系统的设计基本完成，在设计当中我充分考虑到了操作的方便性，工艺的简单性。在设计当中的基本参考资料是基于各种参考书目和教材，再通过各种途径获取更详细的资料设计该控制系统的。当然，刘冬梅老师和同学也对我做了很多的指导和帮助，这对我能按时按要求完成整个系统的设计有着很大的作用。

谢辞历时几个月的努力，在指导老师的指导下，在同学们的帮助下，在自己通过各方面查找资料后，我最终完成了基于PLC的电镀生产线控制系统的设计。在此，我郑重的向在此过程中给予我帮助的老师和同学们表达深深的谢意。