【正文】 □ 不及格 教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 洛陽理工學(xué)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(jìn)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(fù)印件）。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)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(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日 期： 學(xué)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(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)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(xiàn)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(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)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(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)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(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)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(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)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(dān)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)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(xiàn) 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?jǐn)?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?jǐn)?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(zhǔn)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(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(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 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(qiáng)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(yán)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)行了簡單的軟件設(shè)計，從畫面上達(dá)到了該系統(tǒng)的監(jiān)控目的。中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)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(jìn)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(jī)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(fù)雜，接口多，受外界干擾大，工作可靠性差，維護(hù)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(xì)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(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。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(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強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(qiáng)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(xué)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(kuò)大，近年來 PLC 在工業(yè)發(fā)達(dá)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(jī)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(dá) 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(jì)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(xué)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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(fù)雜控制系統(tǒng)。 洛陽理工學(xué)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(jī)存取存儲器（ RAM）組成。當(dāng)開關(guān)斷 開，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)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(dāng)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(fù)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(jìn)行采樣 ,集中對輸出信號進(jìn)行刷新。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時，輸入洛陽理工學(xué)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(jìn)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(jìn)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(dāng)?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(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第 2 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 PLC 機(jī)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(jī)床、紡織機(jī)械、塑料機(jī)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(jìn)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(jī)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(xué)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(xué)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(jī) 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(jī) M2 的正、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)行車的前進(jìn)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(xué)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(rèn)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(jī)動態(tài)修改。