【正文】 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于PLC的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要本文討論了如何利用德國西門子PLC S7200進(jìn)行自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線控制，在本次設(shè)計(jì)中，我們從自動(dòng)控制技術(shù)器件在國內(nèi)的應(yīng)用前景及電鍍生產(chǎn)線生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境來考慮，以使該生產(chǎn)線真正具備自動(dòng)生產(chǎn)運(yùn)行為目的，從而采用在當(dāng)前及以后都應(yīng)用廣泛且能適應(yīng)多種環(huán)境的可編程控制器來控制整個(gè)工作流程的方案。重點(diǎn)分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)部分，并給出了系統(tǒng)硬件接線圖、PLC控制I/O端口分配表以及整體程序流程圖等，實(shí)現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了工作人員的工作環(huán)境質(zhì)量。為適應(yīng)現(xiàn)代傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)，還采用了基于組態(tài)王軟件的系統(tǒng)作為上位機(jī)，配合下位機(jī)PLC完成了該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)功能，更好的使該自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)融入到現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域中。關(guān)鍵詞：PLC，電鍍，組態(tài)王Design of Galvanization Production Line ControlSystem Based on PLCABSTRACTThis article discussed how carried on the automated galvanization production line control using German Siemens PLC S7200. In this design, we take consider of the automatic control technology ponent in the domestic application prospect and the environment of the galvanization production line, and this makes this production line truly to have the automatic production movement as the goal. We formulate a plan that uses a programmable controller which can adapt many kinds of environment in current and later to control the entire work. We analyzed the system software and hardware design with emphasis, and provide the system hardware wiring diagram, PLC I/O port distribution list and the overall program flow diagram and so on. This design realized the galvanization production automation, enhanced the product efficiency, and reduced the labor intensity. In order to adapt the modern tradition industry control system, we also used the King View software system which had taken on as the position machine. And coordinate PLC as lower position machine. All this has made this system had the function of current time monitoring. That caused this automatic production system integrate to the modern industry control system better. KEY WORDS: PLC, Galvanization, King View10目　錄前　言 1第1章 緒論 2 控制系統(tǒng)概述與選題背景意義 2 控制系統(tǒng)的概述 2 課題的選題背景及意義 2 控制對(duì)象的設(shè)計(jì)要求 3 PLC系統(tǒng)組成 4 CPU 4 存儲(chǔ)器 4 輸入/輸出接口電路 4 PLC的基本工作原理 5 小結(jié) 5第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6 主電路設(shè)計(jì) 6 PLC機(jī)型選擇 7 I/O分配表及其端子接線圖 7 I/O地址分配 7 PLC外部接線圖 8 小結(jié) 9第3章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 10 軟件的組成及作用 10 PLC內(nèi)部資源 10 PLC編程語言 11 程序流程圖設(shè)計(jì) 12 程序梯形圖設(shè)計(jì) 13 指令表 15 小結(jié) 18第4章 系統(tǒng)組態(tài)畫面設(shè)計(jì) 19 組態(tài)軟件介紹 19 監(jiān)控畫面設(shè)計(jì) 20 建立新工程 20 創(chuàng)建組態(tài)畫面 22 定義I/O設(shè)備 24 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 27 動(dòng)畫連接 29 編寫語言命令 30 小結(jié) 31第5章 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 32結(jié) 論 37謝 辭 38參考文獻(xiàn) 39外文資料翻譯 40前　言本設(shè)計(jì)的工作過程是這樣的：在電鍍生產(chǎn)線左側(cè)，工人將零件裝入行車的吊籃并發(fā)出自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)，行車提升吊籃并自動(dòng)前進(jìn)。按工藝要求在需要停留的槽位停止，并自動(dòng)下降。在按要求達(dá)到定時(shí)時(shí)間后自動(dòng)上升，如此完成工藝規(guī)定的每一道工序直至生產(chǎn)線末端，行車便自動(dòng)返回原始位置，并由工人裝卸零件。電鍍生產(chǎn)線按照其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計(jì)有兩臺(tái)行車、三臺(tái)行車和四臺(tái)行車工作，每臺(tái)行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行；對(duì)于行車的自動(dòng)控制，早期是采用繼電器邏輯電路和順序控制器，發(fā)展至今其控制方式已采用可編程控制器PLC作為核心控制部件，其控制更為安全、可靠、方便、靈活，自動(dòng)化程度更高。一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運(yùn)行和保證產(chǎn)品的電鍍時(shí)間則是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在電鍍生產(chǎn)線上采用自動(dòng)化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的減少廢品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，電鍍生產(chǎn)線上對(duì)行車的自動(dòng)控制則是電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的關(guān)鍵。用PLC輔以變頻器對(duì)電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線行車進(jìn)行自動(dòng)控制，具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、操作靈活、使用安全、工作穩(wěn)定、性能可靠和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種很有效的自動(dòng)控制方式，是電鍍生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高效、低成本、高質(zhì)量自動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展的主流方向。 第1章 緒論 控制系統(tǒng)概述與選題背景意義 控制系統(tǒng)的概述一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運(yùn)行和保證產(chǎn)品的電鍍時(shí)間則是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素[4]。在電鍍生產(chǎn)線上采用自動(dòng)化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的減少廢品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，電鍍生產(chǎn)線上對(duì)行車的自動(dòng)控制則是電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的關(guān)鍵[15]。電鍍生產(chǎn)線按照其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計(jì)有兩臺(tái)行車、三臺(tái)行車和四臺(tái)行車工作，每臺(tái)行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行[8]；對(duì)于行車的自動(dòng)控制，早期是采用繼電器邏輯電路和順序控制器，發(fā)展至今其控制方式已采用可編程控制器PLC作為核心控制部件，其控制更為安全、可靠、方便、靈活，自動(dòng)化程度更高[7]。 課題的選題背景及意義中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程的不斷深化，為自動(dòng)化行業(yè)的迅猛發(fā)展提供了廣闊的空間。電鍍行業(yè)是我國重要的加工行業(yè)，但是大多數(shù)中小企業(yè)仍在使用許多過時(shí)的技術(shù)和設(shè)備，大量的生產(chǎn)線為半機(jī)械化和半自動(dòng)化控制，一些甚至為手工操作。工業(yè)電鍍生產(chǎn)線工位多、生產(chǎn)復(fù)雜，同時(shí)在電鍍中，其氧化、酸洗、堿洗、電鍍等許多工藝具有嚴(yán)重的化學(xué)污染和腐蝕，對(duì)人的身心健康十分不利，而且人工操作隨機(jī)性大，影響產(chǎn)品質(zhì)量。傳統(tǒng)的方法是使用順序控制器，由于其電路復(fù)雜，接口多，受外界干擾大，工作可靠性差，維護(hù)也困難。采用PLC有較完善的診斷和自保護(hù)能力，可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，提高系統(tǒng)的可靠性。用PLC輔以變頻器對(duì)電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線行車進(jìn)行自動(dòng)控制，具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、操作靈活、使用安全、工作穩(wěn)定、性能可靠和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種很有效的自動(dòng)控制方式，是電鍍生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高效、低成本、高質(zhì)量自動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展方向。 控制對(duì)象的設(shè)計(jì)要求如摘要中所述，電鍍的工作流程如圖11：啟動(dòng)——吊鉤上升——上限行程開關(guān)閉合——右行至1號(hào)槽上方——XK1行程開關(guān)閉合——吊鉤下降進(jìn)入1號(hào)槽——下限行程開關(guān)閉合——電鍍延時(shí)——吊鉤上升……由3號(hào)槽內(nèi)吊鉤上升，繼續(xù)右行，碰到右限位，然后左行至左限位，吊鉤下降至下限位，即原位。按照要求，我們要實(shí)現(xiàn)以下工作方式：連續(xù)工作，當(dāng)?shù)蹉^回到原點(diǎn)后，延時(shí)一段時(shí)間（裝卸零件），自動(dòng)上升右行，按照工作流程要求不停的循環(huán)；單周期工作，設(shè)備始于原點(diǎn)，按下啟動(dòng)按鈕，設(shè)備工作一個(gè)周期，然后停于原點(diǎn)，要重復(fù)第二個(gè)工作周期，必須再按一下啟動(dòng)按鈕；步進(jìn)工作，設(shè)備始于原點(diǎn)，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，設(shè)備只會(huì)運(yùn)行一步，然后停止；再按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，設(shè)備會(huì)再向前運(yùn)行一步，然后停止；按照此過程一直工作下去，直至一個(gè)工作周期完成。圖11電鍍生產(chǎn)線的工作流程 PLC系統(tǒng)組成PLC分為箱式和模塊式兩種，但他們的組成是相同，基本上都是由CPU，存儲(chǔ)器，輸入/輸出接口電路，電源模塊等幾部分組成的[5]。下面分別對(duì)幾種單元進(jìn)行介紹。 CPU CPU是整個(gè)PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用。它按照PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中。同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對(duì)用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲(chǔ)器、ROM組成。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。用戶存儲(chǔ)器：分為用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）組成。 輸入/輸出接口電路1. 輸入接口輸入接口電路工作過程：當(dāng)開關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。當(dāng)開關(guān)斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號(hào)。2. 輸出接口輸出接口工作過程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)1，有電流流過，繼電器線圈有電流，然后常開觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)0，則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點(diǎn)斷開，斷開負(fù)載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號(hào)使負(fù)載動(dòng)作或者不動(dòng)作。 PLC的基本工作原理PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。每次掃描過程，集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。輸入刷新過程，當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新狀態(tài)才被讀入[14]。元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。掃描周期的長短由三條決定：CPU執(zhí)行指令的速度；指令本身占有的時(shí)間；指令條數(shù)。 由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。 小結(jié)就目前的工業(yè)發(fā)展情況和學(xué)校的教育實(shí)際而言，選擇基于PLC的電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為本科階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)，既能與當(dāng)前的生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，能夠在一定程度上解決當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)的問題，又能與大學(xué)本科教育的具體實(shí)際相吻合，將大學(xué)階段所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中，具有很好的效果。第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 主電路設(shè)計(jì)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(hào)和項(xiàng)目符號(hào)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。電氣原理圖具有結(jié)構(gòu)簡單、層次分明的特點(diǎn)，適合研究和分析電路工作原理，在設(shè)計(jì)研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)等方面得到廣泛應(yīng)用[10]。在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工藝要求，只需用兩臺(tái)電機(jī)分別控制吊鉤的上升、下降和行車的左行、右行。主電路如圖21。圖21中，接觸器KM1，KM2控制電動(dòng)機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)吊鉤的上升和下降，接觸器KM3，KM4控制電動(dòng)機(jī)M2的正、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)行車的前進(jìn)和后退。圖21 電鍍生產(chǎn)線主電路圖 PLC機(jī)型選擇各種PLC的品種很多，它們的結(jié)構(gòu)形式，性能，價(jià)格也都各不相同，適合的場(chǎng)合也各有側(cè)重。合理選擇PLC型號(hào)，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)具有重要意義[3]。S7200系列PLC可提供5種不同的基本單元和多種規(guī)格的擴(kuò)展單元等。目前提供的S7200CPU有：CPU 22CPU 22CPU 22CPU 224XP、CPU 226和CPU 226XM，不同型號(hào)的PLC性能差別也比較大。所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中，要在滿足功能的要求下，選擇能夠保證系統(tǒng)可靠工作，維護(hù)使用方便以及價(jià)格適中的型號(hào)。根據(jù)自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線的控制要求，我們采用了德國西門子PLC S7200 CPU226型號(hào)，此類型PLC無論獨(dú)立運(yùn)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(dòng)控制。其應(yīng)用領(lǐng)域包括各種機(jī)床、紡織機(jī)械、塑料機(jī)械、電梯等行業(yè)。S7200 CPU226通訊功能完善，具有極高