【正文】 1 / 46前言 我們?cè)O(shè)計(jì)的工作過(guò)程是這樣的：電鍍生產(chǎn)線的一側(cè)，工人將待加工零件裝入吊籃，并發(fā)出信號(hào)，行車(chē)的左行和右行，前進(jìn)與后退以及上升與下降的運(yùn)動(dòng)分別由電動(dòng)機(jī) M1,M2,M3 拖動(dòng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，按工藝要求在需要停留的槽位停止，這由位置控制指令信號(hào)既固定于軌道一側(cè)的限位開(kāi)關(guān)發(fā)出來(lái)控制吊籃與槽位的對(duì)位。在該生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)中，采用了高可靠性，高穩(wěn)定性，編程簡(jiǎn)單，易于使用，而且廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)線過(guò)程控制中的控制器 PLC。畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)PLC 在電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)學(xué) 院 ： 學(xué) 院專 業(yè) ： 電 氣 工 程 及 其 自 動(dòng) 化學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師 ： 2022 年 6 月II / 46摘 要電鍍行車(chē)生產(chǎn)線自動(dòng)化的程度在德國(guó)、意大利、美國(guó)等國(guó)家的發(fā)展水平已經(jīng)較高，而在我國(guó)尚處于發(fā)展階段。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)主電路圖、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。通過(guò)程序指令，由延時(shí)繼電器控制在各個(gè)槽位的停留時(shí)間，停留一定時(shí)間后自動(dòng)提升。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?gòu)U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(chē)的自動(dòng)控制則是電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的關(guān)鍵。在存儲(chǔ)程序控制系統(tǒng)中，控制程序的修改不需要改變控制器內(nèi)部的接線，而只需通過(guò)通過(guò)編程器中的某些程序語(yǔ)言內(nèi)容。每條程序語(yǔ)言確定一個(gè)順序，運(yùn)行時(shí) CPU 一次讀取查出其中的程序語(yǔ)句，對(duì)它們的內(nèi)容解釋并加以執(zhí)行；執(zhí)行結(jié)果用以輸出設(shè)備，兩支被控制對(duì)象工作。 二是 PLC 向高性能小型化方向發(fā)展，PLC 的功能正越來(lái)越豐富，而體積則越來(lái)越小。三是 PLC 操作向簡(jiǎn)易化方向發(fā)展。PLC 的發(fā)展必然朝著操作簡(jiǎn)化對(duì)復(fù)雜任務(wù)的編程，在這一點(diǎn)上西門(mén)子就充當(dāng)了先行者，西門(mén)子 S7200 的編程軟件設(shè)計(jì)了大量的編程向?qū)?，只需要在?duì)話框中輸入一些參數(shù)，就可以自動(dòng)生成包括中斷程序在內(nèi)的用戶程序，大大方便了用戶的使用。美國(guó)和歐洲的 PLC 技術(shù)是在相互隔離情況下 獨(dú)立研究開(kāi)發(fā)的，因此美國(guó)和歐洲的 PLC 產(chǎn)品有明顯的差異性。其中 AB 公司是美國(guó)最大的 PLC 制造商，其產(chǎn)品約占美國(guó) PLC 市場(chǎng)的一半。大型機(jī) PLC3 最多可配置到 8096 個(gè) I/O 點(diǎn)。GE1/J 是更小型化的產(chǎn) 品，其 I/O 點(diǎn)最多可配置到 96 點(diǎn)。GEⅥ/P 最多可配 置到4000 個(gè) I/O 點(diǎn)。其中 M84 是小型機(jī)，具有模擬量控制、與上位機(jī)通信功能，最多 I/O 點(diǎn)為 112 點(diǎn)。歐州的 PLC 產(chǎn)品 德國(guó)的西門(mén)子（SIEMENS）公司、AEG 公司、法國(guó)的 TE 公司是歐洲著名的 PLC 制造商。在 S5 系列中，S590U、S95U 屬于微型整體式 PLC；S5100U 是小型模塊式 PLC，最多可配置到 256 個(gè) I/O 點(diǎn)；S5115U 是中型 PLC，最多可配置到 1024 個(gè) I/O 點(diǎn)；S5115UH 是中型機(jī)，它是由兩臺(tái) SS－115U 組成的雙機(jī)冗余系 統(tǒng)； S5155U 為大型機(jī)，最多可配置到 4096 個(gè) I/O 點(diǎn)，模擬量可達(dá) 300 多路；SS－155H 是大型機(jī)，它是由兩臺(tái)S5155U 組成的雙機(jī)冗余系 統(tǒng)。日本有許多 PLC制造商，如三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等，在世界小型 PLC 市場(chǎng)上，日本產(chǎn)品約占有 70％的份額。P 型機(jī)現(xiàn)已被性價(jià)比更高的CPM1A 系列所取代，CPM2A/2C、 CQM1 系列內(nèi)置 RS232C 接口和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，并具有軟 PID 功能，CQM1H 是 CQM1 的升級(jí)產(chǎn)品。C200HX /HG/HE 是 C200HS 的升級(jí)產(chǎn)品，有 1148 個(gè) I/O 點(diǎn)，其容量是 C200HS 的 2 倍，速度是 C200HS 的 3．75 倍，有品種齊全的通信模塊，是適應(yīng)信息化的 PLC 產(chǎn)品。 松下公司的 PLC 產(chǎn)品中，F(xiàn)PO 為微型機(jī)，F(xiàn)P1 為整體式小型機(jī)，F(xiàn)P3 為中型機(jī)，F(xiàn)P5/FPFP10S（FP10 的改進(jìn)型）、FP20 為大型 機(jī)，其中 FP20是最新產(chǎn)品。繼 F1/F2 系列之后，20 世紀(jì) 80 年代末三菱公司又推出 FX 系列，在容量、速度、特殊功能、網(wǎng)絡(luò) 功能等方面都有了全面的加強(qiáng)。三菱公司的大中型機(jī)有 A 系列、QnA 系列、Q 系列，具有豐富的網(wǎng)絡(luò)功能，I/O 點(diǎn)數(shù)可達(dá) 8192 點(diǎn)。 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。由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）組成。也就是通過(guò)輸入接口電路把外部的開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化成 PLC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號(hào)。 PLC 采用“ 順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式 每次掃描過(guò)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?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。 掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定。 電鍍生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)概述與選題背景意義 基于PLC的電鍍行車(chē)的控制系統(tǒng)的概述 PLC 是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造；體積小，重量輕，能耗低等特點(diǎn)。 課題的選題背景及意義電鍍就是利用電解的方式使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬層的過(guò)程。電鍍工藝的應(yīng)用我們一般作以下用途：a:防腐蝕 b:防護(hù)裝飾 c:抗磨損 d:電性能（根據(jù)零件工作要求，提供導(dǎo)電或絕緣性能的鍍層）e:工藝要求。用 PLC 輔以變頻器對(duì)電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線行車(chē)進(jìn)行自動(dòng)控制，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。 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。④ 用 PLC 構(gòu)成遠(yuǎn)程 I/0 控制系統(tǒng)。⑵安裝方式的選擇13 / 46PLC 系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程 I／O 式以及多臺(tái) PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式。對(duì)于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn) PID 運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔 PLC。⑸系統(tǒng)可靠性的要求對(duì)于一般系統(tǒng) PLC 的可靠性均能滿足。②機(jī)型統(tǒng)一，其功能和使用方法類(lèi)似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平14 / 46的提高。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)。數(shù)字量擴(kuò)展模塊的地址分配是從最靠近 CPU 模塊的數(shù)字量模塊開(kāi)始，在本機(jī)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(shí)際位數(shù)未滿 8 位的，未用位不能分配給 I/O 鏈的后續(xù)模塊，模擬量擴(kuò)展模塊的地址是從最靠近 CPU 模塊的模擬量模塊開(kāi)始，在本機(jī)模擬量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字遞增。PLC 控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有 8 個(gè)，其中 2 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)吊鉤電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器 KMKM 2,2 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)行車(chē)電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器 KMKM 4，2 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器 KMKM 6，1 個(gè)用于原位指示,1 個(gè)用于運(yùn)行指示。電氣原理圖具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。通常在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)負(fù)載的情況選擇電容 C 值，使 RC≥,T為交流電源的周期，此時(shí)輸出的電壓為 Ud=.在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工藝要求，只需用三臺(tái)電機(jī)分別控制行車(chē)的左行、右行和行車(chē)的前進(jìn)、后退以及吊鉤的上升、下降。行車(chē)動(dòng)作無(wú)非就是上下左右前后受控移動(dòng)，按照指定的順序(即動(dòng)作表)完成一系列的動(dòng)作。下面分別介紹下。使用時(shí)要提前輸入時(shí)間預(yù)設(shè)值。使用時(shí)要提前輸入它的特定植。輸出繼電器：輸出繼電器一般都有一個(gè) PLC 上的輸出端子與之對(duì)應(yīng)。它主要起邏輯控制作用。S7200 系列PLC 的編程語(yǔ)言非常豐富，有梯形圖、語(yǔ)句表、功能塊圖和順序功能圖等，用戶可以選擇一種編程語(yǔ)言，如果需要，也可混合使用幾種語(yǔ)言編程。梯形圖左邊有一條垂直的線稱作左母線，右邊一條虛線稱為右母線。電氣控制電路左右母線為電源線，中間各支路都加有電壓，當(dāng)支路接通時(shí)，有電流流過(guò)支路上的觸點(diǎn)與線圈。梯形圖中使用的各種 PLC 內(nèi)部器件，如輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，也不是真的電器元件，但具有相應(yīng)的功能，因此通常按電氣控制系統(tǒng)中相應(yīng)器件的名稱稱呼它們。電氣控制電路中各支路是同時(shí)加上電壓并行工作的，而 PLC 是采用循環(huán)掃描方式工作，梯形圖中各元件是按掃描順序依次執(zhí)行的，是一種串行處理方式。23 / 46組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來(lái)，可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)可歸納如下：概念簡(jiǎn)單，易于理解和使用；功能齊全，便于方案設(shè)計(jì)；實(shí)時(shí)性與并行處理；建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，便于用戶分步組態(tài)，保證體統(tǒng)安全可靠運(yùn)行；利用豐富的“動(dòng)畫(huà)組態(tài)”功能，快速構(gòu)造各種復(fù)雜生動(dòng)的動(dòng)態(tài)畫(huà)面；引入“運(yùn)行策略”的概念它具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：可視化操作界面，真彩顯示圖形、支持漸進(jìn)色、豐富的圖庫(kù)、動(dòng)畫(huà)連接。強(qiáng)大的腳本語(yǔ)言處理，能夠幫助你實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯操作和與決策處理。提供硬加密及軟授權(quán)兩種授權(quán)方式。彈出“新建工程向?qū)е龑?duì)話框”，如新建工程向?qū)?所示：圖 工程向?qū)е?6 / 46在工程名稱文本框中輸入工程的名稱，該工程名稱同時(shí)將被作為當(dāng)前工程的路徑名稱。系統(tǒng)為用戶提供了矩形（圓角矩形）、直線、橢圓（圓）、扇形（圓弧）、點(diǎn)位圖、多邊形（多邊線）、文本等基本圖形對(duì)象，及按鈕、趨勢(shì)曲線窗口、報(bào)警窗口、報(bào)表等復(fù)雜的圖形對(duì)象。同時(shí)支持畫(huà)面之間的圖形對(duì)象拷貝，可重復(fù)使用以前的開(kāi)發(fā)結(jié)果。 定義 IO 設(shè)備選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備\COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А薄?1 / 46圖 信息總結(jié)檢查各項(xiàng)設(shè)置是否正確，確認(rèn)無(wú)誤后，單擊“完成”。構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù) 選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫(kù)\數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“定義變量 ”。而33 / 46在實(shí)際工程應(yīng)用中，一般都需要定義許多變量，而這些變量都是彼此相關(guān)聯(lián)的，工作量非常的大，既浪費(fèi)人力，又浪費(fèi)時(shí)間。自此，數(shù)據(jù)庫(kù)建立完畢。按動(dòng)“連續(xù)運(yùn)行或單周期”按鈕，再按“啟動(dòng)按鈕”系統(tǒng)即按照工藝要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，直至所有工藝要求完成。 該電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本完成，在設(shè)計(jì)當(dāng)中我們充分考慮到了操作的方便性，元件的實(shí)惠性和工藝的簡(jiǎn)單性。但是在編寫(xiě)的過(guò)程中我們還是遇到了很多問(wèn)題，這樣的系統(tǒng)如果能夠?qū)嶋H驗(yàn)證的話會(huì)很到程度上提高我們的動(dòng)手能力?；厥准韧?，自己一生最寶貴的時(shí)光能于這樣的校園之中，能在眾多學(xué)富五車(chē)、才華橫溢的老師們的熏陶下度過(guò)，實(shí)是榮幸之極。在此，我特別要感謝我的導(dǎo)師于桂音教授，從論文的選題、文獻(xiàn)的采集、框架的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的布局到最終的論文定稿，從內(nèi)容到格式，從標(biāo)題到標(biāo)點(diǎn)，他都費(fèi)盡心血。時(shí)間的倉(cāng)促及自身專業(yè)水平的不足，整篇論文肯定存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤。感謝電氣工程系的各位同學(xué)，與他們的交流使我受益頗多。這除了自身努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開(kāi)的 論文的寫(xiě)作是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的。當(dāng)然在以后的類(lèi)似設(shè)計(jì)當(dāng)中我們將會(huì)盡量的達(dá)到這些要求。PLC 機(jī)型的選擇以及主電路的