电镀生产线plc控制系统

辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 11 引 言一 件 电 镀 产 品 的 质 量 除 了 要 有 好 的 成 熟 的 电 镀 工 艺 和 品 质 好 的 镀 液添 加 剂 外 ， 如 何 保 证 电 镀 产 品 严 格 按 照 电 镀 工 艺 流 程 运 行 和 保 证 产 品 的电 镀 时 间 则 是 决 定 电 镀 产 品 质 量 和 品 质 的 重 要 因 素 。 在 电 镀 生 产 线 上 采用 自 动 化 控 制 不 但 可 以 使 电 镀 产 品 的 质 量 和 品 质 得 到 严 格 的 保 证 ， 有 效的 减 少 废 品 率 ， 而 且 还 可 以 提 高 生 产 效 率 和 减 轻 工 人 的 劳 动 强 度 ， 有 着非 常 好 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 ， 电 镀 生 产 线 上 对 行 车 的 自 动 控 制 则 是 电镀 生 产 线 自 动 化 控 制 的 关 键 。 电 镀 生 产 线 按 照 其 工 艺 要 求 和 规 模 一 般 设 计 有 两 台 行 车 、 三 台 行 车和 四 台 行 车 工 作 ， 每 台 行 车 都 根 据 已 编 制 好 的 各 自 的 程 序 运 行 ； 对 于 行车 的 自 动 控 制 ， 早 期 是 采 用 继 电 器 逻 辑 电 路 和 顺 序 控 制 器 ， 发 展 至 今 其控 制 方 式 已 采 用 可 编 程 控 制 器 PLC 作 为 核 心 控 制 部 件 ， 其 控 制 更 为 安全 、 可 靠 、 方 便 、 灵 活 ， 自 动 化 程 度 更 高 。 本 文 介 绍 在 一 条 电 镀 自 动 生产 线 上 用 PLC 控 制 行 车 及 挂 钩 的 自 动 控 制 系 统 。本 文 使 用 三 菱 公 司 的 FX 系 列 PLC 进 行 系 统 控 制 ， 具 有 灵活 多 变 的 特 点 。 软 件 使 用 STL 指 令 的 编 程 方 法 ， 使 程 序 简 单 易懂 ， 便 于 仿 真 及 运 行 。2. 课 题 内 容电 镀 生 产 线 采 用 专 用 行 车 ， 行 车 架 上 装 有 可 升 降 的 吊 钩 ， 行 车 和 吊钩 各 有 一 台 电 动 机 拖 动 。 行 车 的 前 进 、 后 退 和 吊 钩 的 上 升 、 下 降 均 由 相应 的 行 程 开 关 发 出 信 号 。该 电 镀 生 产 线 只 有 三 个 基 本 的 槽 位 ， 分 别 是 ： 清 水 槽 、 回 收 槽 和 电镀 槽 。 编 程 时 要 求 半 自 动 和 全 自 动 控 制 。电 镀 生 产 线 的 工 艺 流 程 如 下 图 所 示 ：辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 2图 2-1工 艺 流 程 ： 工 件 放 入 电 镀 槽 中 ， 电 镀 5 分 钟 后 提 起 ， 停 30 秒 ，再 放 入 回 收 液 槽 中 停 放 30 秒 ， 提 起 后 停 20 秒 ， 再 放 入 清 水 槽 中 ， 清洗 20 秒 ， 行 车 返 回 到 原 位 ， 镀 件 的 加 工 过 程 全 部 结 束 。3.电 镀 生 产 线 PLC 控 制 系 统 总 体 设 计 过 程1） 行 车 、 吊 钩 的 行 程 控 制 :采 用 计 数 固 定 的 脉 冲 数 来 控 制 各 种 转 速下 工 作 台 的 行 程 ；2） 电 动 机 转 速 的 测 量 和 显 示 :通 过 编 码 器 产 生 的 高 速 脉 冲 ， 在 利 用PLC 高 速 计 数 器 在 单 位 时 间 内 计 数 ，3） 电 动 机 正 反 转 的 实 现 :由 PLC 输 出 端 Y0、 Y1 分 别 控 制 继 电 器KM1、 KM2 去 改 变 加 给 三 相 异 步 电 动 机 的 直 流 电 源 的 极 性 ， 从 而 实 现 对三 相 异 步 电 机 转 向 (行 车 前 进 后 退 、 吊 钩 上 升 下 降 )的 控 制 。辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 34.硬 件 设 计 部 分4.1 各 器 件 的 选 择为 使 控 制 较 为 精 确 ， 对 各 种 关 键 器 件 的 类 型 应 选 择 合 适 的 软 件 。4.1.1 电 动 机本 文 采 用 三 相 异 步 电 动 机 控 制 作 为 行 车 和 吊 钩 的 动 力 单 元 。 三 相 异 步电 动 机 具 有 结 构 简 单 ， 维 护 容 易 ， 运 行 可 靠 ， 价 格 便 宜 ， 具 有 较 好 的 为 太和 动 态 特 性 的 有 点 。 下 图 为 电 动 机 的 主 电 路 图 ， 其 中 M1 为 控 制 行 车的 电 动 机 ， M2 为 控 制 吊 钩 的 电 动 机 。图 4-1 电 动 机 主 电 路 图4.1.2 PLC 的 选 型根 据 系 统 的 设 计 要 求 ， 选 用 三 菱 公 司 生 产 的 FX1N-24MT 型 PLC 机 。FX1N-24MT 虽 然 小 巧 ,但 其 内 综 合 有 各 种 性 能 ， 包 括 同 步 脉 冲 控 制 、 中 断输 入 、 脉 冲 输 出 、 数 据 处 理 、 模 拟 量 设 定 和 时 钟 功 能 等 ， 能 广 泛 处 理机 械 控 制 应 用 问 题 。 它 完 整 的 通 信 功 能 保 证 了 与 个 人 计 算 机 、 其 它FX 系 列 PLC 和 FX 可 编 程 终 端 的 通 信 。 这 些 通 信 能 力 使 电 动 生 产 线 能辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 4方 便 的 融 合 到 工 业 控 制 系 统 中 。为 了 节 省 成 本 ， 不 另 外 选 用 PLC 的 专 用 运 动 控 制 模 块 ， 而 是 直 接 利用 PLC 的 高 速 脉 冲 输 出 功 能 （ PLSY 指 令 ） 。 由 于 本 系 统 选 用 晶 体 管 输 出型 的 PLC， 为 避 免 晶 体 管 不 能 可 靠 关 断 导 致 行 车 、 吊 钩 的 动 作 失 灵 ，故 用 PLC 的 一 个 输 出 点 控 制 继 电 器 ， 再 由 它 控 制 电 磁 铁 的 得 失 电 。确 定 了 关 键 器 件 的 型 号 和 参 数 ， 则 接 下 来 需 要 做 的 是 如 何 对 输 入 和 输出 点 进 行 分 配 。根 据 工 艺 流 程 及 设 计 要 求 ， 计 算 PLC 的 IO 口 数 目 ， 为 便 于 查 看 ，分 别 绘 制 输 入 、 输 出 接 口 功 能 表 如 下表 4-1 电 镀 生 产 线 控 制 系 统 的 PLC 输 入 接 口 功 能 表序 号 工 位 名 称 文 字 符 号 输 入 口1 启 动 按 钮 SB1 X0002 停 止 按 钮 SB2 X0013 单 步 工 作 方 式 选 择 旋 钮 开 关 S1 X0024 单 周 期 工 作 方 式 选 择 旋 钮 开 关 S2 X0035 连 续 工 作 方 式 选 择 旋 钮 开 关 S3 X0046 前 进 限 位 开 关 SQ1 X0057 后 退 限 位 开 关 （ 至 回 收 液 槽 ） SQ2 X0068 后 退 限 位 开 关 （ 至 清 水 槽 ） SQ3 X0079 行 至 原 位 限 位 开 关 SQ4 X00810 上 限 位 开 关 SQ5 X00911 下 限 位 开 关 SQ6 X01012 输 入 点 备 用 X011 X013根 据 上 述 设 计 ， 对 照 主 回 路 检 查 交 流 控 制 回 路 、 PLC 控 制 回 路 、各 种 保 护 联 锁 电 路 、 PLC 控 制 程 序 等 ， 全 部 符 合 设 计 要 求 后 ， 绘 制 出 最终 的 电 气 原 理 图 。表 4-2 电 镀 生 产 线 控 制 系 统 的 PLC 输 出 接 口 功 能 表序 号 工 位 名 称 文 字 符 号 输 入 口1 控 制 吊 钩 上 行 的 接 触 器 KM1 Y0002 控 制 吊 钩 下 行 的 接 触 器 KM2 Y0013 控 制 行 车 前 进 的 接 触 器 KM3 Y0024 控 制 行 车 后 退 的 接 触 器 KM4 Y0035 接 触 器 KM Y0046 输 出 口 备 用 Y005 Y009辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 5控 制 过 程 中 要 求 有 相 应 的 启 动 按 钮 和 停 止 按 钮 。 由 于 行 车 和 吊 钩 均由 电 动 机 控 制 ， 因 此 在 硬 件 设 计 中 必 须 考 虑 相 应 的 硬 件 互 锁 。 另 外 ，为 避 免 PLC 在 运 行 过 程 中 出 现 故 障 而 造 成 人 员 及 财 产 损 失 ， 在 硬 件 电 路中 加 入 了 紧 急 停 车 按 钮 ， 在 出 现 紧 急 情 况 时 用 “紧 急 停 车 ”按 钮 断开 负 载 电 源 。 硬 件 电 路 中 也 存 在 过 载 保 护 部 分 。4.2 外 部 接 线 图外 部 接 线 电 路 图 如 下 图 所 示 ：图 4-2辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 6KM1 和 KM2、 KM3 和 KM4 接 触 器 线 圈 支 路 ， 设 计 了 互 锁 电 路 ， 以防 止 误 操 作 故 障 。KM1 和 KM2、 KM3 和 KM4 接 触 器 线 圈 支 路 ， 设 计 了 互 锁 电 路 ， 以防 止 误 操 作 故 障 。4.3 控 制 面 板 元 件 布 置 图 ：图 4-35.电 镀 生 产 线 PLC 控 制 系 统 的 软 件 程 序5.1 流 程 图 部 分根 据 电 镀 生 产 线 的 流 程 及 控 制 要 求 ， 设 计 控 制 流 程 框 图 如 下 所 示 ：辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 7图 5-1辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 85.2 初 始 化 程 序 ：FX 系 列 PLC 的 状 态 初 始 化 指 令 IST 的 功 能 指 令 编 号 为 FNC60， 它与 STL 指 令 一 起 使 用 ， 专 门 用 来 设 置 具 有 多 种 工 作 方 式 的 控 制 系 统 的 初始 状 态 可 以 简 化 复 杂 的 顺 序 控 制 程 序 的 设 计 工 作 。 IST 指 令 中 的 S20和 S27 用 来 指 定 在 自 动 操 作 中 用 到 的 最 低 和 最 高 的 状 态 继 电 器 的 元 件 号 ，源 操 作 数 M30 用 来 指 定 与 工 作 方 式 有 关 的 辅 助 继 电 器 的 首 元 件 。 IST指 令 的 执 行 条 件 满 足 时 ， 一 些 特 殊 辅 助 继 电 器 被 自 动 指 定 为 以 下 功 能 ， 并保 持 不 变 。 M8040:禁 止 转 换 ； M8041:转 换 启 动 ； M8042： 启 动 脉 冲M8043： 回 原 点 完 成 ； M8044（ X010） ： 原 点 条 件 。初 始 化 程 序 如 下 ：图 5-2X000 代 表 按 下 启 动 开 关 ， X012 代 表 行 车 和 吊 钩 处 于 原 位 。5.3.自 动 控 制 程 序 ：辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 9辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 10辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 11图 5-2辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 12图 5-35.4.梯 形 图 的 仿 真 及 调 试该 梯 形 图 的 程 序 的 每 一 步 均 进 行 了 模 拟 仿 真 ， 发 现 各 步 都 能 正 常 工 作 ，梯 形 图 正 确 。图 5-4上 图 是 在 对 程 序 的 初 始 化 脉 冲 M8002 强 制 为 ON 的 状 态 下 观 察对 应 的 后 续 布 是 否 动 作 ， 阴 影 部 分 使 动 作 的 元 件 ， 可 以 看 出 此 步 梯 形 图使 正 确 的 。辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 13图 5-5检 查 定 时 器 在 满 足 条 件 时 时 是 否 开 始 计 时 。图 5-6检 查 定 时 器 在 定 时 时 间 到 时 是 否 使 相 应 的 后 续 步 工 作 。辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 14参 考 文 献1廖 常 初 .FX 系 列 PLC 编 程