毕业设计（论文）-电镀生产线控制系统的设计.doc

电镀生产线控制系统的设计工 学 部 工学一部专 业自动化班 级学 号姓 名指导教师负责教师沈阳航空工业学院北方科技学院2008年7月沈阳航空工业学院北方科技学院毕业设计（论文）摘 要本论文对电镀生产线系统作了系统详细的论述，该系统利用西门子s7-200plc作为控制器，控制电镀生产线整个生产过程，并利用计算机对整个电镀生产过程进行组态监控。该系统启动性稳定，定位精确，可靠性高，根据不同要求将电镀工件运送到指定的工位，还可以根据生产需要和工艺要求方便的扩展，其控制安全、方便、灵活，自动化程度很高。实践证明该设计方案,不仅可以提高产品的质量与产量，还可以提高生产效率。关键字：电镀生产线；plc；组态abstractthis paper production line system of the electroplating system made a detailed exposition of the system by siemens s7-200plc as a controller to control plating production lines throughout the production process, and use the computer for the entire production process of electroplating configuration monitoring. the launch of the system stability, targeting precision, high reliability, according to different requirements of electroplating will be transported to designated parts of the station, but also in accordance with production needs and technological requirements to facilitate the expansion of their control, safe, convenient, flexible, high degree of automation. practice has proved that the design can not only improve product quality and output, can also increase production efficiency.keyword: plating production lines; plc; configuration目 录1 绪论11.1 课题概述11.2电镀概述11.3 设计思想21.4 plc的应用及展望32 系统硬件设计52.1 plc的概述52.2 plc工作原理62.3 plc的特点62.4plc硬件介绍92.4.1 plc结构92.4.2 基本单元92.5 plc硬件系统设计方法102.5.1 应用系统总体方案设计102.5.2 系统硬件设计根据102.5.3 plc机型选择102.5.4 输入/输出模板选择112.5.5 系统硬件设计文件122.5.6 系统供电设计122.6 plc接线图及i/o分配表133 系统软件设计153.1 plc软件设计153.1.1 step-7介绍15 3.1.2 step-7软件使用173.1.3 程序设计183.2 组态王软件设计203.2.1组态王概述203.2.2组态王十大特点213.2.3 组态王主要功能213.2.4 组态软件监控223.2.5 组态王与i/o设备224 系统调试244.1 生产线工作过程设置244.2 软硬件设备244.2.1组态王与plc244.2.2 i/o驱动程序254.3系统调试264.4具体实施26结束语28致 谢29参考文献30附 录i31431 绪论1.1 课题概述本课题要求设计一种基于plc的全自动电镀生产线，利用实验室plc实训装置模拟全自动电镀生产线的运行，并利用计算机进行组态监控。1.2 电镀概述就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时，镀层金属做阳极，被氧化成阳离子进入电镀液；待镀的金属制品做阴极，镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层(deposit),改变基材表面性质或尺寸.电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。电镀分为：镀锌 镀镍 镀铬，根据不同的电镀方法所采用的工艺不同。随着科学的发展，电镀生产工艺也不断更新，例如一种电镀生产的清洗水不排放新工艺，即自然闭路循环工艺。它除设有电镀槽和清洗槽外，还设有储液槽。工艺上通过一个周期对清洗槽进行一次翻槽以及用储液槽中的液体来弥补镀槽镀液由于蒸发产生的损失量等措施，达到了使镀液的蒸发量与清洗水回收量的平衡，从而实现了电镀生产过程不排放任何清洗水的工艺。不仅大大减少了用水量，还使清洗液中的电镀液得到完全回收，并且电镀液生产中无需任何废水处理设备，既节省了大量投资，又根除了电镀废水对环境的严重污染，因此，它有很好的经济效益及社会效益。 电镀生产线种类也很多，例如：单镀种环形电镀线、钓鱼式环型自动生产线、垂直升降悬臂式电镀生产线、龙门式自动控制电镀生产线、中柱直线式电镀生产线等等。1.3 设计思想图1.1 设计思想本次毕业设计的电镀生产线即属于中柱直线式，电镀生产线上有专用行车架，行车架上装有可升降的吊钩。行车和吊钩各由一台电动机拖动，行车的进退和吊钩的升降均由相应的限位开关sq定位。该生产线上现有三个槽位,也可以根据生产需要和工艺要求方便的扩展，整个系统利用plc控制，用组态王监控整个电镀生产的过程。1.4 plc的应用及展望世界上公认的第一台plc是1969年美国数字设备公司（dec）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的plc主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使plc增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的plc为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、pid功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了plc的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的cf系列、杭州机床电器厂生产的dkk及d系列、大连组合机床研究所生产的s系列、苏州电子计算机厂生产的yz系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的plc生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，plc在我国将有更广阔的应用天地。21世纪，plc会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统dcs（distributed control system）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。2 系统硬件设计2.1 plc概述plc即可编程控制器（programmable logic controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（international electrical committee）颁布的plc标准草案中对plc做了如下定义：“plc是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。plc及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”2.2 plc工作原理plc是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在plc运行时，cpu根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。plc的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。plc在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。plc在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，执行的结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。2.3 plc的特点可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。plc由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的f系列plc平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余cpu的plc的平均无故障工作时间则更长。从plc的机外电路来说，使用plc构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，plc带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除plc以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 配套齐全，功能完善，适用性强 plc发种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代plc大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来plc的功能单元大量涌现，使plc渗透到了位置控制、温度控制、cnc等各种工业控制中。加上plc通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用plc组成各种控制系统变得非常容易。展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各 易学易用，深受工程技术人员欢迎 plc作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用plc的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 plc用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 体积小，重量轻，能耗低 以超小型plc为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。工作速度工作速度是指plc的cpu执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。工作速度是plc工作的基础。速度高了，才可能通过运行程序实现控制，才可能不断扩大控制规模，才可能发挥plc的多种多样的作用。 。为了处理急需响应的输入信号，plc有种种措施。不同的plc措施也不完全相同，提高响应速度的效果也不同。一般的作法是采用输入中断，然后再输出即时刷新，即中断程序运行后，有关的输出点立即刷新，而不等到整个程序运行结束后再刷新。 这个效果可从两个方面来衡量：一是能否对几个输入信号作快速响应；二是快速响应的速度有多快。多数plc都可对一个或多个输入点作快速响应，快速响应时间仅几个毫秒。性能高的、大型的plc响应点数更多。 指令系统 plc的指令越来越多，越来越丰富。功能很强的指令，综合多种作用的指令日见增多。 plc的指令繁多，但主要的有这么几种类型： 基本逻辑指令，用于处理逻辑关系，以实现逻辑控制。这类指令不管什么样的plc都总是有的。 数据处理指令，用于处理数据，如译码，编码，传送、移位等等。 数据运算指令，用于进数据的运算，如十、一、x、/等，可进行整形数计算，有的还可浮点数运算；也可进行逻辑量运算等等。 流程控制指令，用以控制程序运行流程。plc的用户程序一般是从零地址的指令开始执行，按顺序推进。但遇到流程控制指令也可作相应改变。流程控制指令也较多，运用得好，可使程序简练，并便于调试与阅读。 状态监控指令，用以监视及记录plc及其控制系统的工作状态，对提高plc控制系统的工作可靠性大有帮助。 支持软件 为了便于编制plc程序，多数plc厂家都开发有关计算机支持软件。 从本质上讲，plc所能识别的只是机器语言。它之所以能使用一些助记符语言、梯形图语言、流程图语言，以至高级语言，全靠为使用这些语言而开发的种种软件。 助记符语言是最基本也是最简单的plc语言。它类似计算机的汇编语言，plc的指令系统就是用这种语言表达的。这种语言仅使用文字符号，所使用的编程工具简单，用简易编程器即可。所以，多数plc都配备有这种语言。 流程图语言，它也是图形语言，不过所用的符号不与电气元件符号相似，而与计算机用的流程图符号相似，便干计算机工作人员了解与熟悉。流程图语言与符号语言也有一一对应关系，只是它对应的符号语言与梯形图的对应不一样。熟悉计算机而又未从事过一般电气工作的人员，乐于用这种语言对plc编程。日本omron公司开发的f系列机就是使用这种语言。 高级语言，plc编程也可以使用高级语言，如basic、c语言等。可以在dos，也可在windows平台上运行。关键在于要把用高级语言编写的程序转换成助记符语言，或直接转换成plc所能识别的机器语言。从根本上讲，只要能实现这个转换的，什么高级语言都可以。而编写这个转换的软件工作量很大，当然应由有关厂家开发与提供。当前不少plc厂家已有提供。如gefanac的plc就提供有可用c语言编程的软件。 支持软件不仅编制plc程序需要，监控plc运行，特别是监视plc所控制的系统的工作状况也需要。所以，多数支持编程的软件，也具有监视plc工作的功能。 此外，也有专用于监控plc工作的软件，它多与plc的监视终端连用。 有的plc厂家或第三方厂家还开发了使用plc的组态软件，用以实现计算机对plc控制系统监控，以及与plc交换数据。 plc的用户也可基于dos或windows平台开发用于plc控制系统的应用软件，以提高plc系统自动化及智能化水平。这方面的软件已日益受到重视。总之，为了用好plc，plc的支持软件越来越丰富，性能也越来越好，其界面也越来越友好，也因此，它的情况如何，已成为评判plc性能的指标之一。 2.4 plc硬件介绍2.4.1 plc结构图.1 plc结构图2.4.2 基本单元s7-200系列plc中可提供4种不同的基本型号的8种cpu供选择使用，其输入输出点数的分配见表2.1:表.1 s7-200系列plc中cpu22x的基本单元型 号输入点输出点可带扩展模块数s7-200cpu22164s7-200cpu222862个扩展模块78路数字量i/o点或10路模拟量i/o点s7-200cpu22414107个扩展模块168路数字量i/o点或35路模拟量i/o点s7-200cpu22624162个扩展模块248路数字量i/o点或35路模拟量i/o点s7-200cpu226xm24162个扩展模块248路数字量i/o点或35路模拟量i/o点2.5 plc硬件系统设计方法2.5.1 应用系统总体方案设计plc控制系统类型 由plc构成的单机控制系统。 由plc构成的集中控制系统。 由plc构成的分布式控制系统。 用plc构成远程i/0控制系统。 系统的运行方式 手动运行方式。 自动运行方式。2.5.2 系统硬件设计根据 工艺要求d 设备状况 控制功能 i/0点数和种类 系统的先进性2.5.3 plc的机型选择 合理的结构型式整体式plc的每一个io点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式plc的功能扩展灵活方便,在io点数、输入点数与输出点数的比例、io模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。安装方式的选择 plc系统的安装方式分为集中式、远程io式以及多台plc联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程io硬件，系统反应快、成本低；远程io式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程io可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程io电源；多台plc联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型plc，但必须要附加通讯模块。 应用功能要求一般小型(低档)plc具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带ad和da转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档plc。对于控制较复杂，要求实现pid运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档plc。但是中、高档plc价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。 响应速度要求 plc是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次plc的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用plc，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑plc的响应速度，可选用具有高速io处理功能的plc，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的plc等。系统可靠性的要求对于一般系统plc的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。机型尽量统一一个企业，应尽量做到plc的机型统一。主要考虑到以下三方面问题：机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。2.5.4 输入/输出模板的选择数字量输入模块的选择数字量输出模块的选择模拟量模块的选择智能i/0模块的应用选择2.5.5 系统硬件设计文件系统硬件配置图模块统计表i/0硬件接口图及i/0地址表 2.5.6 系统供电设计供电系统的保护措施电源模块的选择i/0模块供电电源设计统接地设计可编程序控制器供电系统设计缆设计和敷设2.6 plc接线图及i/o分配表表2.2 外部接线图表2.2 i/o端口分配表及功能表序号plc地址电气符号（面板端子）功能说明1i0.0sd启动2i0.1zd自动3i0.2sq1左到位4i0.3sq2上到位5i0.4sq3下到位6i0.51号清洗到位7i0.62号电镀到位8i0.73号酸洗到位9q0.0ml左行指示灯10q0.1mr右行指示灯11q0.2up上升指示灯12q0.3down下降指示灯13q0.4d1等待清洗指示灯14q0.5d2等待电镀指示灯15q0.6d3等待酸洗指示灯16q0.7sx酸洗指示灯17q1.0dd电镀指示灯18q1.1qx清洗指示灯19主机1m、面板v+接电源+24v电源正端20主机1l、2l、3l、面板com接电源gnd电源地端3 系统软件设计3.1 plc软件设计 3.1.1 step-7介绍“视图”- 选择该类别，为程序块、符号表，状态图，数据块，系统块，交叉引用及通讯显示按钮控制。“工具”- 选择该类别，显示指令向导、td200向导、位置控制向导、em 253控制面板和调制解调器扩充向导的按钮控制。注释：当浏览条包含的对象因为当前窗口大小无法显示时，浏览条显示滚动按钮，使您能向上或向下移动至其他对象 。符号表/全局变量表窗口允许您分配和编辑全局符号（即可在任何pou中使用的符号值，不只是建立符号的pou）。您可以建立多个符号表。可在项目中增加一个s7-200系统符号预定义表。当您编译程序或指令库时，提供讯息。当输出窗口列出程序错误时，您可以双击错误讯息，会在程序编辑器窗口中显示适当的网络。状态条提供您在step 7-micro/win中操作时的操作状态信息。程序编辑器窗口包含用于该项目的编辑器（lad、fbd或stl）的局部变量表和程序视图。局部变量表包含您对局部变量所作的赋值（即子例行程序和中断例行程序使用的变量）。在局部变量表中建立的变量暂时使用。工具条为最常用的step 7-micro/win操作提供便利的滑鼠存取。您可以定制每个工具条的内容和外观。浏览条 指令树 交叉引用 数据块 状态图 符号表输出窗口 状态条 序编辑器 局部变量表图.1 s7-200编程软件step 7 - micro/win 3.23.1.2 step-7软件的使用创建一个项目结构，项目就象一个文件夹，所有数据都以分层的结构存在于其中，任何时候你都可以使用。在创建一个项目之后，所有其他任务都在这个项目下执行。 组态一个站，组态一个站就是指定你要使用的可编程控制器，例如s7300、s7400等。 组态硬件就是在组态表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板. 组态网络和通讯连接，通讯的基础是预先组态网络，也就是要创建一个满足你的控制方案的子网，网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改。 定义符号，可以在符号表中定义局部或共享符号，符号的命名一般用字母编写不超过8个字节，最好不要使用很长的汉字进行描述，否则对程序的执行有很大的影响。 创建程序，用梯形图编程语言创建一个与模板相连结或与模板无关的程序并存储。创建程序是我们控制工程的重要工作之一，一般可以采用线形编程（基于一个块内，ob1）、分布编程（编写功能块fb,ob1组织调用）、结构化编程（编写通用块）。我们最常采用的是结构化编程和分布编程配合使用，很少采用线形编程。 下载程序到可编程控制器，完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后，可以下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载的工作模式下（stop或run-p）,run-p模式表示，这个程序将一次下载一个块，如果重写一个旧的cpu程序就可能出现冲突，所以一般在下载前将cpu切换到stop模式。3.1.3 程序设计 系统总体程序流程图.2系统总体程序流程图自动演示：启动程序，系统进入自动控制程序，根据已设定程序完成电镀生产过程。现场模拟：启动程序，系统进入手动控制程序，根据电镀工艺要求手动完成电镀生产过程。位移指令的使用 移位指令将输入值in右移或左移n位，并将输出结果装载到out中。移位指令对移位出的位自动补零。如果位数n大于或等于最大允值，那么移位操作的次数为最大允许值。图3.3移指令梯型图图3.4 位移指令流程图plc控制过程工件酸洗工件电镀工件清洗工件回到原位图3.5 plc控制过程程序叙述：程序见附录i0.0闭合系统启动，q0.2导通工件开始上升，按下i0.3上到位按钮工件停止上升，q0.1导通，工件右行，q0.6导通等待酸洗，到达限位时，q0.3导通工件开始下降，按下i0.4下到位按钮，工件停止下降，q0.7导通工件开始酸洗，按下酸洗到位按钮i0.5，工件停止酸洗，q0.2导通开始上升，上升到上限位时，按下上到位按扭i0.3，工件停止上升，q0.5导通开始等待电镀，此时q0.0导通工件开始左行，到达限位后，q0.3导通工件开始下降，按下下到位按扭i0.3，工件停止下降，下到位后q1.0导通，工件开始电镀，按下i0.6电镀到位按扭，q0.4导通等待清洗， q0.2导通工件开始上升，到达限位后按下i0.3上到位按扭，工件停止上升，0.2导通开始左行，到达限位后，q0.3导通工件开始下降，按下i0.4下到位按扭，工件停止下降，q1.1导通开始清洗，按下i0.5清洗到位按扭，工件清洗完毕，q0.2导通工件开始上升，到达限位后，q0.0导通，工件开始左行，到位后按下左到位按扭i0.2，q0.3导通工件开始下降，到位后按下下到位按扭i0.4，工件放回原位，整个工作过程结束。3.2 组态王软件设计3.2.1组态王概述本次毕设使用的组态软件是组态王，是北京亚控科技发展有限公司自主知识产权组态软件是国内较早出现的组态软件产品之一。组态王是一种通用的工业监控软件，它通过过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。它基于microsoft windows xp/nt/2000操作系统，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产线的能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。它适用于从单一的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。3.2.2组态王十大特点 工程管理。 画面制作系统。 报警和事件系统。 报表系统。 控件。 opc。 通信系统。 安全系统。 网络功能。 冗余系统。3.2.3 组态王主要功能丰富的人机界面功能，可视化操作界面，真彩显示图形、丰富的图库 强大的通讯能力先进的报警和事件管理 强大的网络和冗余功能3.2.4 组态软件监控图3.6组态控制界面3.2.5 组态王与i/o设备组态王作为一个开放型的通用工业监控软件，支持与国内外常见的plc、智能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡等（如：西门子plc、莫迪康plc、欧姆龙plc、三菱plc、研华模块等等）通过常规通讯接口（如串口方式、usb接口方式、以太网、总线）进行数据通讯。组态王与io设备进行通讯一般是通过直接*.dll动态库来实现的，不同的设备对应不同的动态库。工程开发人员无须关心复杂的动态库代码及设备通讯协议，只须使用组态王提供的设备定义向导即可定义工程中使用的i/o设备，并通过变量的定义实现与i/o设备的关联，对用户来说即简单又方便。 作为关键技术之一，组态王对通讯程序做了多种优化处理，尽量使通讯瓶颈对系统的影响最小，同时保证数据传递的及时和准确。 组态王采取的优化措施包括： 变量分组采集的策略 以每55毫秒为一个级别，优先级越高的变量采集的次数越多，保证关键变量的采集，如一个定义采集频率为110毫秒的变量和一个定义为220毫秒的变量相比，在后一个变量采集一次的情况下，前一个变量必须保证两次采集。对于变量要求同时采集的情况，组态王中对于属于同一结构成员的，且连接在同一设备上的结构变量以成员变量的最小采集频率对所有成员进行同时采集。 动态优化的通讯方式 组态王对全部通讯过程采取动态管理的方法，如果变量没有定义历史记录或报警，则只有在数据被上位机需要时才进行采集；对于那些暂时不需要更新的数据则尽可能减少通讯。这种方式可以大大缓解串口通讯速率慢的矛盾，提高系统的效率。 动态优化 组态王把对一个设备的多种通讯请求（动画显示、历史数据记录、报表生成等）尽可能的合并，一次采集的数据将满足多个功能模块的需要。 打包优化 大多数的下位机都支持多个数据一次采集完成。组态王将尽可能地把需要采集的变量进行优化组合，在一次采集过程中得到大量有效数据。这种优化方式也有效地减少了通讯的次数。4 系统调试4.1 生产线工作过程设置吊钩由下向上移动，遇到上限位后，行车从左向右移动，到3号限位开关后（中间遇到1号和2号限位开关不响应）停止，吊钩下降，碰到下限位开关后停止，工件放入镀槽，酸洗10秒后，吊钩上升，遇到上限位开关后停止，停放15秒后，行车左行，在2号限位开关刚好弹起时，停止，吊钩下降，遇到下限位开关后，停止，电镀20秒后，吊钩上升，遇到上限位开关，停10秒，接着左行，在1号限位开关弹起时，吊钩下降，遇到下限位后停止，放入清水槽清洗10秒，吊钩上升，遇到上限位后停8秒，行车接着左行，左行1秒下降。以上为模拟电镀生产过程，主要是为了实验方便。实际生产中电镀需要更多的时间，根据电镀不同的种类而分，电镀的过程远远大于实验中的几十秒。4.2 软硬件设备计算机、西门子s7-200plc实训装置、西门子step7编程软件、组态王软件。4.2.1组态与plc 按照输入、输出两个配置表和外部接线图，将plc的输入输出与相应面板符号的插孔用连接线连好； 按照输入输出配置，编写电镀生产线控制plc程序；下载编写程序到plc，运行调试程序，模拟动作实验板上的按钮和开关，验证所编程序的逻辑； 根据毕业设计要求，设计组态程序，实现电镀生产线动态模拟；通过串口连接plc和计算机，实现组态软件对plc的监控。4.2.2 i/o驱动程序图4. 1联机参数表图4.3 系统调试用手动开关暂时代替现场输入信号，以手动方式逐一对plc输入端子进行检查、验证，plc输入端子的指示灯点亮，表示正常;反之，应检查接线或者是i/o点坏。我们可以编写一个小程序，在输出电源良好的情况下，检查所有plc输出端子指示灯是否全亮。plc输入端子的指示灯点亮，表示正常。反之，应检查接线或者是i/o点坏。系统调试应首先按控制要求将电源、外部电路与输入输出端子连接好，然后装载程序于plc中，运行plc进行调试