【正文】 □ 不及格 教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名） 年 月 日 教學系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） II 摘 要 本設(shè)計利用德國西門子 PLC S7200 進行電鍍行車自動化控制。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。 涉密論文按學校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許 論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 作者簽名： 日 期： 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 基于 PLC 的電鍍行車自動控制系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。本人授權(quán) 大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入 ） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于 萬字。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。 在本次設(shè)計中，從電鍍行車在生產(chǎn)現(xiàn)場的運行環(huán)境和自動控制技術(shù)器件在國內(nèi)的應(yīng)用前景來考慮，以電鍍行車具備自動生產(chǎn)運行為目的，制定了采用在當前及以后都應(yīng)用廣泛且能適應(yīng)多種環(huán)境的可編程控制器 PLC 來控制整個工作流程的方案。并以 STEP7 Micro/WIN32 為編程軟件設(shè)計出電鍍行車自動控制系統(tǒng)的梯形圖，最后 通過仿真實驗，實現(xiàn)了電鍍行車自動化控制，提高了電鍍生產(chǎn)效率，降低了勞動強度。 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)品嚴格按照電鍍工藝流程運行和保證產(chǎn)品的電 鍍時間則是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。 用 PLC 輔以變頻器對電鍍行車進行自動控制，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的特點，是一種很有效的自動控制方式，是電鍍生產(chǎn)實現(xiàn)高效、低成本、高質(zhì)量自動化生產(chǎn)的發(fā)展的主流方向 [1]。 為此，我選定了該題目，簡單的實現(xiàn)了電鍍行車的自動工作流程，并進行了簡單的軟件設(shè)計，從畫面上達到了該系統(tǒng)的監(jiān)控目的。中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，工業(yè)化進程的不斷深化，為自動化行業(yè)的迅猛發(fā)展提供了廣闊的空間。電鍍行業(yè)年產(chǎn)值約為 100 億元人民幣。少數(shù)合資企業(yè)或正規(guī)專業(yè)化企業(yè)擁有國際先進水平的設(shè)備和設(shè)施，但是大多數(shù)中小企業(yè)仍在使用許多過時的技術(shù)和設(shè)備，大量的生產(chǎn)線為半機械化和 半自動化控制，一些甚至為手工操作。傳統(tǒng)的方法是使用順序控制器，由于其電路復雜，接口多，受外界干擾大，工作可靠性差，維護也困難。 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程 。 隨著工業(yè)化生產(chǎn)的不斷細分，新工藝新材料的不斷涌現(xiàn)，在實際產(chǎn)品得到應(yīng)用的設(shè)計效果也日新月異，電鍍是我們在設(shè)計中經(jīng)常要涉及到的一種工藝，而電鍍效果是我們使用時間較長，工藝也較為成熟的一種效果。電鍍工藝的應(yīng)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。在電鍍生產(chǎn)線上采用自動化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴格的保證，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強度，有著非常好的經(jīng)濟效益和社會效益，電鍍生產(chǎn)線上對行車的自動控制則是電鍍生產(chǎn)線自動化控制的關(guān)鍵。 用 PLC 輔以變頻器對電鍍自動生產(chǎn)線行車進行自動控制，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的特點，是一種很有效的自動控制方式，是電鍍生產(chǎn)實現(xiàn)高效、低成本、高質(zhì)量自動化生產(chǎn)的發(fā)展方向。同時， PLC 的功能也不斷完善。今天的 PLC 不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 分重要的作用。隨著工廠自動化程度的不斷提高和 PLC 市場容量基數(shù)的不斷擴大，近年來 PLC 在工業(yè)發(fā)達國家的增長速度放緩。綜合相關(guān)資料， 2020 年全球 PLC 的銷售收入為 100 億美元左右，在自動化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的位置 [3]。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產(chǎn)過程。運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。 PLC 每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。 PLC 用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算 1K 邏輯程序不到 1 毫秒。大型 PLC 使用另外一個 CPU來完成模擬量的運算。 相同 I/O 點數(shù)的系統(tǒng)，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。一個 PLC 的控制器，可以接收幾千個 I/O 點（最多可達 8000 多個 I/O）。 PLC 由于采用通用軟件，在設(shè)計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動化水平的不斷提高，今后一段時期內(nèi)洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 PLC 在我國仍將保持高速增長勢頭 [4]。對 PLC 的分類可以根據(jù)結(jié)構(gòu)、功能的差異等進行大致分類。 PLC： I/O 點數(shù)小于 64 點的 PLC 為超小型或微型 PLC。 PLC： I/O 點數(shù)在 512～ 2048 點之間的為中型 PLC。它具有極強的軟件和硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能，它可以構(gòu)成三級通信網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。 PLC：除具有中檔 PLC 的功能外，還增加了帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、函數(shù)、表格、 CRT 可編程控制器原理與 應(yīng)用顯示、打印和更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) ,實現(xiàn)工廠自動化。有些還可增設(shè)中斷控制、 PID(比例、積分、微分控制 )控制等功能，以適用于復雜控制系統(tǒng)。 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 PLC 系統(tǒng)組成及各部分的功能 運算和控制中心 它在整個系統(tǒng)中起“心臟”作用。 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。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。由隨機存取存儲器（ RAM）組成。當開關(guān)斷 開，二極管不發(fā)光，三極管不導通。也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號轉(zhuǎn)化成 PLC 內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號。當內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號 0，則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點斷開，斷開負載的電流或電壓。 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 ,集中對輸入信號進行采樣 ,集中對輸出信號進行刷新。當輸入端口關(guān)閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入 ,只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。 。（ 1） CPU 執(zhí)行指令的速度（ 2）指令本身占有的時間（ 3）指令條數(shù) ,集中輸出的方式。 控制對象的設(shè)計要求 如上所述，電鍍的工作流程：啟動 —— 吊鉤上升 —— 上限行程開關(guān)閉合 —— 右行至 1 號槽上方 —— XK1 行程開關(guān)閉合 —— 吊鉤下降進入 1 號槽—— 下限行程開關(guān)閉合 —— 電鍍延時 —— 吊鉤上升??，由 3 號槽內(nèi)吊鉤上升，然后左行至左限位，吊鉤下降至原位，即原位。 ：當?shù)蹉^回到原點后，延時一段時間（裝卸零件），自動上升右行，按照工作流程要求不停的循環(huán)。 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第 2 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 PLC 機型選擇 根據(jù)自動化電鍍生產(chǎn)線的控制要求，我們采用了德國西門子 PLC S7200 CPU226 型號，此類型 PLC 無論獨立運行，還是聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)都能完成各種控制任務(wù)。其應(yīng)用領(lǐng)域包括各種機床、紡織機械、塑料機械、電梯等行業(yè)。 PLC 為此系統(tǒng)的控制核心，此系統(tǒng)的輸入信號有兩部分，一部分是原點、單周期、連續(xù)等面板控制按鈕，另一部分是多種行程開關(guān)，這些面板按鈕信號和傳感器信號作為 PLC 的輸入變量，經(jīng)過 PLC 的輸入接口輸入到內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器， 然后在 PLC 內(nèi)部進行邏輯運算或數(shù)據(jù)處理后，以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅(qū)動電機來控制行車的運行和吊鉤的升降 [7]。將 13 個輸入信號和 5 個輸入信號按各自的功能類型分好，并與 PLC 的 I/O 點一 一對應(yīng)，編排地址如下表。 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 表 21 I/O 分配表 我 我 們定義的 I/O 端子接線圖 如圖 21 所示。其中單操作按鈕開關(guān) 2 個，行程開關(guān) 3 個，限位開關(guān) 5 個，選擇工作方式開關(guān) 2 個。 上 限下 限左 限行 程 開 關(guān)1行 程 開 關(guān)2行 程 開 關(guān)3連 續(xù)啟 動停 止單 周 期右 限I 0 . 0I 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 5I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 3I 1 . 41 M2M1 L2 LA C2 2 0 VK M 1K M 2K M 3K M 4H L 1H L 2+F US7200 CPU2262 4 VQ 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 5 圖 21 I/O 端子接線圖 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 主電路的設(shè)計 電氣原理圖一般分為主電路和輔助電路兩部分，在本次設(shè)計中我們著重分析了主電路圖。主電路如圖 22，接觸器 KM1， KM2 控制電動機 M1 的正、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)吊鉤的上升和下降，接觸器 KM3， KM4 控制電動機 M2 的正、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)行車的前進和后退 。電氣原理圖并不按電器元件實際布置來繪制，而是根據(jù)它在電路中所起的作用畫在不同的部位上。 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 電鍍行車的工作流程圖 我們根據(jù)設(shè)計要求繪制了整個系統(tǒng)的工作流程圖，以便可以更清楚的認識電鍍行車的生產(chǎn)全過程，整個系統(tǒng)的工作流程圖，如圖 23 所示。要求有幾套動作表可以選擇，動作可以靜態(tài)修改，也可以在運行時由上位機動態(tài)修改。