【正文】 1 / 46前言 我們設計的工作過程是這樣的：電鍍生產線的一側，工人將待加工零件裝入吊籃，并發(fā)出信號，行車的左行和右行，前進與后退以及上升與下降的運動分別由電動機 M1,M2,M3 拖動通過電動機的正反轉實現(xiàn)兩個方向的運動，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既固定于軌道一側的限位開關發(fā)出來控制吊籃與槽位的對位。在該生產線的控制系統(tǒng)中，采用了高可靠性，高穩(wěn)定性，編程簡單，易于使用，而且廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)生產線過程控制中的控制器 PLC。畢業(yè)設計說明書PLC 在電鍍生產線控制系統(tǒng)中的應用設計學 院 ： 學 院專 業(yè) ： 電 氣 工 程 及 其 自 動 化學 生 姓 名 ： 學 號： 指 導 教 師 ： 2022 年 6 月II / 46摘 要電鍍行車生產線自動化的程度在德國、意大利、美國等國家的發(fā)展水平已經較高，而在我國尚處于發(fā)展階段。重點分析了系統(tǒng)軟硬件設計部分，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，實現(xiàn)了電鍍生產自動化，提高了生產效率，降低了勞動強度。通過程序指令，由延時繼電器控制在各個槽位的停留時間，停留一定時間后自動提升。在電鍍生產線上采用自動化控制不但可以使電鍍產品的質量和品質得到嚴格的保證，有效的減少廢品率，而且還可以提高生產效率和減輕工人的勞動強度，有著非常好的經濟效益和社會效益，電鍍生產線上對行車的自動控制則是電鍍生產線自動化控制的關鍵。在存儲程序控制系統(tǒng)中，控制程序的修改不需要改變控制器內部的接線，而只需通過通過編程器中的某些程序語言內容。每條程序語言確定一個順序，運行時 CPU 一次讀取查出其中的程序語句，對它們的內容解釋并加以執(zhí)行；執(zhí)行結果用以輸出設備，兩支被控制對象工作。 二是 PLC 向高性能小型化方向發(fā)展，PLC 的功能正越來越豐富，而體積則越來越小。三是 PLC 操作向簡易化方向發(fā)展。PLC 的發(fā)展必然朝著操作簡化對復雜任務的編程，在這一點上西門子就充當了先行者，西門子 S7200 的編程軟件設計了大量的編程向導，只需要在對話框中輸入一些參數(shù)，就可以自動生成包括中斷程序在內的用戶程序，大大方便了用戶的使用。美國和歐洲的 PLC 技術是在相互隔離情況下 獨立研究開發(fā)的，因此美國和歐洲的 PLC 產品有明顯的差異性。其中 AB 公司是美國最大的 PLC 制造商，其產品約占美國 PLC 市場的一半。大型機 PLC3 最多可配置到 8096 個 I/O 點。GE1/J 是更小型化的產 品，其 I/O 點最多可配置到 96 點。GEⅥ/P 最多可配 置到4000 個 I/O 點。其中 M84 是小型機，具有模擬量控制、與上位機通信功能，最多 I/O 點為 112 點。歐州的 PLC 產品 德國的西門子（SIEMENS）公司、AEG 公司、法國的 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 I/O 點；S5115U 是中型 PLC，最多可配置到 1024 個 I/O 點；S5115UH 是中型機，它是由兩臺 SS－115U 組成的雙機冗余系 統(tǒng)； S5155U 為大型機，最多可配置到 4096 個 I/O 點，模擬量可達 300 多路；SS－155H 是大型機，它是由兩臺S5155U 組成的雙機冗余系 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 市場上，日本產品約占有 70％的份額。P 型機現(xiàn)已被性價比更高的CPM1A 系列所取代，CPM2A/2C、 CQM1 系列內置 RS232C 接口和實時時鐘，并具有軟 PID 功能，CQM1H 是 CQM1 的升級產品。C200HX /HG/HE 是 C200HS 的升級產品，有 1148 個 I/O 點，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，是適應信息化的 PLC 產品。 松下公司的 PLC 產品中，F(xiàn)PO 為微型機，F(xiàn)P1 為整體式小型機，F(xiàn)P3 為中型機，F(xiàn)P5/FPFP10S（FP10 的改進型）、FP20 為大型 機，其中 FP20是最新產品。繼 F1/F2 系列之后，20 世紀 80 年代末三菱公司又推出 FX 系列，在容量、速度、特殊功能、網絡 功能等方面都有了全面的加強。三菱公司的大中型機有 A 系列、QnA 系列、Q 系列，具有豐富的網絡功能，I/O 點數(shù)可達 8192 點。 系統(tǒng)程序存儲器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由隨機存取存儲器（RAM）組成。也就是通過輸入接口電路把外部的開關信號轉化成 PLC內部所能接受的數(shù)字信號。 PLC 采用“ 順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式 每次掃描過程。當輸入端口關閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。 掃描周期的長短由三條決定。 電鍍生產線的控制系統(tǒng)概述與選題背景意義 基于PLC的電鍍行車的控制系統(tǒng)的概述 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置，它具有可靠性高，抗干擾能力強；配套齊全，功能完善，適用性強；易學易用，深受工程技術人員歡迎；系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造；體積小，重量輕，能耗低等特點。 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、結合力良好的金屬層的過程。電鍍工藝的應用我們一般作以下用途：a:防腐蝕 b:防護裝飾 c:抗磨損 d:電性能（根據(jù)零件工作要求，提供導電或絕緣性能的鍍層）e:工藝要求。用 PLC 輔以變頻器對電鍍自動生產線行車進行自動控制，具有結構簡單、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的特點，是一種很有效的自動控制方式，是電鍍生產實現(xiàn)高效、低成本、高質量自動化生產的發(fā)展方向。 單周期工作：設備始于原點，按下啟動按鈕，設備工作一個周期，然后停于原點，要重復第二個工作周期，必須再按一下啟動按鈕。④ 用 PLC 構成遠程 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、遠程 I／O 式以及多臺 PLC 聯(lián)網的分布式。對于控制較復雜，要求實現(xiàn) PID 運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網等功能，可視控制規(guī)模大小及復雜程度，選用中檔或高檔 PLC。⑸系統(tǒng)可靠性的要求對于一般系統(tǒng) PLC 的可靠性均能滿足。②機型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術力量的培訓和技術水平14 / 46的提高。其應用領域包括各種機床、紡織機械、塑料機械、電梯等行業(yè)。數(shù)字量擴展模塊的地址分配是從最靠近 CPU 模塊的數(shù)字量模塊開始，在本機數(shù)字量地址的基礎上從左到右按字節(jié)連續(xù)遞增，本模塊高位實際位數(shù)未滿 8 位的，未用位不能分配給 I/O 鏈的后續(xù)模塊，模擬量擴展模塊的地址是從最靠近 CPU 模塊的模擬量模塊開始，在本機模擬量地址的基礎上從左到右按字遞增。PLC 控制系統(tǒng)的輸出信號有 8 個，其中 2 個用于驅動吊鉤電機正反轉接觸器 KMKM 2,2 個用于驅動行車電機正反轉接觸器 KMKM 4，2 個用于驅動電機正反轉接觸器 KMKM 6，1 個用于原位指示,1 個用于運行指示。電氣原理圖具有結構簡單、層次分明的特點，適合研究和分析電路工作原理，在設計研發(fā)和生產現(xiàn)場等方面得到廣泛應用。通常在設計時根據(jù)負載的情況選擇電容 C 值，使 RC≥,T為交流電源的周期，此時輸出的電壓為 Ud=.在本設計中，根據(jù)電鍍生產線的工藝要求，只需用三臺電機分別控制行車的左行、右行和行車的前進、后退以及吊鉤的上升、下降。行車動作無非就是上下左右前后受控移動，按照指定的順序(即動作表)完成一系列的動作。下面分別介紹下。使用時要提前輸入時間預設值。使用時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 PLC 上的輸出端子與之對應。它主要起邏輯控制作用。S7200 系列PLC 的編程語言非常豐富，有梯形圖、語句表、功能塊圖和順序功能圖等，用戶可以選擇一種編程語言，如果需要，也可混合使用幾種語言編程。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，當支路接通時，有電流流過支路上的觸點與線圈。梯形圖中使用的各種 PLC 內部器件，如輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等，也不是真的電器元件，但具有相應的功能，因此通常按電氣控制系統(tǒng)中相應器件的名稱稱呼它們。電氣控制電路中各支路是同時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)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(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，可以利用組態(tài)軟件的功能，構建一套最適合自己的應用系統(tǒng)。組態(tài)軟件的功能和特點可歸納如下：概念簡單，易于理解和使用；功能齊全，便于方案設計；實時性與并行處理；建立實時數(shù)據(jù)庫，便于用戶分步組態(tài)，保證體統(tǒng)安全可靠運行；利用豐富的“動畫組態(tài)”功能，快速構造各種復雜生動的動態(tài)畫面；引入“運行策略”的概念它具有以下幾個方面的特點：可視化操作界面，真彩顯示圖形、支持漸進色、豐富的圖庫、動畫連接。強大的腳本語言處理，能夠幫助你實現(xiàn)復雜的邏輯操作和與決策處理。提供硬加密及軟授權兩種授權方式。彈出“新建工程向導之三對話框”，如新建工程向導三 所示：圖 工程向導之三26 / 46在工程名稱文本框中輸入工程的名稱，該工程名稱同時將被作為當前工程的路徑名稱。系統(tǒng)為用戶提供了矩形（圓角矩形）、直線、橢圓（圓）、扇形（圓?。?、點位圖、多邊形（多邊線）、文本等基本圖形對象，及按鈕、趨勢曲線窗口、報警窗口、報表等復雜的圖形對象。同時支持畫面之間的圖形對象拷貝，可重復使用以前的開發(fā)結果。 定義 IO 設備選擇工程瀏覽器左側大綱項“設備\COM1”，在工程瀏覽器右側用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，運行“設備配置向導”。31 / 46圖 信息總結檢查各項設置是否正確，確認無誤后，單擊“完成”。構造數(shù)據(jù)庫 選擇工程瀏覽器左側大綱項“數(shù)據(jù)庫\數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出“定義變量 ”。而33 / 46在實際工程應用中，一般都需要定義許多變量，而這些變量都是彼此相關聯(lián)的，工作量非常的大，既浪費人力，又浪費時間。自此，數(shù)據(jù)庫建立完畢。按動“連續(xù)運行或單周期”按鈕，再按“啟動按鈕”系統(tǒng)即按照工藝要求進行運動，直至所有工藝要求完成。 該電鍍生產線控制系統(tǒng)的設計基本完成，在設計當中我們充分考慮到了操作的方便性，元件的實惠性和工藝的簡單性。但是在編寫的過程中我們還是遇到了很多問題，這樣的系統(tǒng)如果能夠實際驗證的話會很到程度上提高我們的動手能力。回首既往，自己一生最寶貴的時光能于這樣的校園之中，能在眾多學富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過，實是榮幸之極。在此，我特別要感謝我的導師于桂音教授，從論文的選題、文獻的采集、框架的設計、結構的布局到最終的論文定稿，從內容到格式，從標題到標點，他都費盡心血。時間的倉促及自身專業(yè)水平的不足，整篇論文肯定存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點和錯誤。感謝電氣工程系的各位同學，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、同學和朋友的關心、支持和鼓勵是分不開的 論文的寫作是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的。當然在以后的類似設計當中我們將會盡量的達到這些要求。PLC 機型的選擇以及主電路的