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毕业设计（论文）题目： 电镀生产线自动控制系统（IST） 系 别 信息工程系专业名称 自动化班级学号 108202218学生姓名 廖胜杰指导教师 李海燕二O一四 年 五 月 毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：电镀生产线自动控制系统（IST）II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：1、台达PLC和台达触摸屏组成一个对电镀生产线的自动控制的系统 2、系统具有对电镀生产线实现手动以及自动控制的切换同时也能够在触摸屏上 对电镀运行状态进行显示，通过触摸屏也能够对系统进行控制。 4、系统通过对PLC的内部定时指令的控制从而实现自动运行的功能。 5、系统通过对电机采用电磁抱闸制动从而实现电机的制动与人生安全的保障 6、系统通过外部设备如限位开关等给PLC以输入信号从而实现PLC对电镀生产 线系统的控制III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间： 工作安排如下：1、学习和掌握台达触摸屏以及PLC的基本操作和书写开题报告 第1-3周 （第1-3周） 第1-4周 2、学习分析常见的电气控制装置的PLC控制系统 第4-6周 3、在台达代理商了解台达PLC的使用以及控制柜的组装 第7-8周 4、熟悉掌握电镀生产线的原理及构造 第8-9周 5、收集电镀生产线控制系统的PLC资料 第10-11周 6、按照电镀工艺编写PLC梯形图以及电气原理图以及去工厂准备毕业设计的组装 和接线 第12-15周 7、开始撰写毕业论文 第16-17周 8、总结，准备答辩 第18周 、主 要参考资料： 1中达电通股份有限公司 编著台达DVPPLC编程技巧 中国电力出版社 2. 李利军，安阳技师学院，455000 FX型PLC中IST指令的应用 3蒲翠萍，任杰，蒋天堂（昆明学院自动控制与机械工程系，云南昆明650118）基于三菱FX系列PLC的电镀生产线的自动控制方案设计. A/D转换芯片ADC0832的应用J. 电子技术, 2005,10(11):1-7 基于三菱FX系列PLC的电镀生产线的自动控制方案设计 4中达电通股份有限公司 编著台达PLC步进阶梯应用 中国电力出版社 5. Joon-Mook Lim Computers & Industrial Engineering 1997-3,A genetic algorithm fora single hoist scheduling in the printed-circuit-board electroplating line 6. Kristina Lapin Informatica, Lith. Acad. Sci. 1999-DBLP, Automatic Configuration of Structure Graphical Documents:A Case Study in the Domain of Electroplating Lines. 信息工程 系 自动化 专业类 1082022 班学生（签名）： 填写日期： 2014 年 1 月 10 日指导教师（签名）： 助理指导教师(并指出所负责的部分)：信息工程 系（室）主任（签名）：附注:任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页。学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名： 日期：导师签名： 日期：电镀生产线自动控制系统（IST） 学生姓名:廖胜杰 班级：1082022 指导老师：李海燕 摘要:本设计中的电镀专用行车是通过行车带动吊钩前后左右运动及吊钩的升降运动来实现电镀生产过程。由各个限位和开关输入信号通知PLC发出控制指令使电镀工艺流程开始，同时由一系列的定时控制以及人机界面（HMI）的使用，使得电镀工艺转换实现三种工艺模式（手动操作、原点回归、自动运行）的控制。在对本系统的设计中详细分析了系统设备保护控制电动机原理图、程序框图、PLC系统外部接线图、人机界面设计图。分层次详细阐述了整个高度自动化电镀生产输送系统的目标及功能，使得电镀生产设计结构更加清晰，层次更加分明，整个生产控制系统具有非常强的实用性和灵活性。关键词：PLC;电镀专用行车;前后运动;升降运动；人机界面 指导老师签名： The automatic control system of electroplating production line（IST） Student name:Liao Sheng Jie Class:1082022 Supervisor:Li Hai YanAbstract:The design of a dedicated lane plating is lifting movement by driving to drive the hook to move around and hook to achieve the electroplating production process.By the limit switch input signals and control commands issued to inform the PLCso that the electroplating process, at the same time by the timing control seriesand Human Machine Interaction (HMI) is used, the electroplating process to achieve the three process mode conversion (manual operation, origin, automaticoperation control).In the design of this system are analyzed in detail. The System protection and control equipment, motor schematic, block diagram, PLC external wiring diagram, Human Machine Interaction design. Hierarchical detailed objectives andfunctions of the whole height automatic electroplating production delivery system,the electroplating production design structure more clear, level more clear, the whole production control system has very strong practicability and flexibility.Keywords:PLC;aappropriationcarforelectroplate;Exerciseinfrontandback;Exerciseinascendanddescend；HMI Signature of Supervisor: 目录1 引言 1.1 控制系统概述与选题背景意义11.1.1当今电镀生产线控制系统的概述11.1.2课题的选题背景及意义11.2 电气控制系统概述21.3 电镀控制系统种类31.3.1继电接触器控制系统31.3.2可编程序控制器（PLC）控制系统42 电镀生产线控制系统的总体方案设计2.1 控制方案选择52.2 电镀生产线自动控制的基本组成结构62.3 电镀生产线的控制要求72.4 电镀工艺简介82.5 电镀工艺流程82.6 电镀生产线运行模式83 电镀生产线自动控制系统的硬件设计3.1 主电路及控制回路设计93.2 PLC控制电路设计113.2.1PLC控制电路的外部接线图113.2.2PLC控制电路I/O地址分配113.2.3控制面板布局133.3 变频器143.3.1变频器的作用143.3.2台达变频器的参数设定144 电镀生产线自动控制系统的软件设计4.1 台达人机界面设计164.1.1人机界面的介绍164.1.2人机界面画面设计164.2 状态转移图184.3 PLC梯形图设计204.3.1梯形图的设计方法204.3.2程序流程图204.3.3 梯形图程序214.3.4程序说明264.4 系统指令表275 结论32参考文献33致谢34附录35 64南昌航空大学科技学院2014届学士学位论文 电镀生产线自动控制系统（IST）1 引言1.1 控制系统概述与选题背景意义1.1.1 当今电镀生产线控制系统的概述电镀产品的品质及质量除了要有好的成熟的电镀工艺流程和品质好的镀液添加剂外，如何确保电镀产品在电镀生产工艺流程以及产品的电镀时间精确控制是电镀产品质量和品质好坏的重要保障。在电镀生产控制系统中采用自动化控制不但严格的保证电镀产品的质量以及品质，有效的降低产品废品率，而且还有效的提高电镀的生产效率以及减少人工控制的不确定性同时减少工人的劳动强度和避免过度受电镀环境的污染；因此自动化控制系统在电镀生产上的应用具有非常好的经济和社会效益。电镀生产线对行车的自动控制是电镀生产线自动化控制的关键，而电镀生产线按照其工艺要求和规模一般由两台以上的行车各自进行运动控制，每台行车都依据用户编好的程序进行自动控制；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以发生显著改变，主要已采用PLC作为自动控制的核心部分，通过一系列的外接设备的输入信号以及输出信号对外接设备进行的相对应的编程控制，从而使整个控制系统更加的安全、可靠、灵活、其自动化程度高。PLC作为专门为在工业环境下应用而设计的数字编程控制操作装置，它具备功能性强、抗干扰性强、可拆解性强、方便组合、维修方便、易于改造、体积小、编程方便简单、能耗低、寿命长、功能完善、可靠性高等特点，PLC的应用能够使电气控制系统线路变得简单有效同时有效的减少了电气控制的复杂性，使之方便对系统进行改造。1.1.2 课题的选题背景及意义我国在上世纪六十年代的时候电镀工业基本处于手工制造状态，经过改革开放中这些年的发展引进，我国的电镀生产控制系统的自动化操作有了明显的提升，产业标准化的引进，流水化作业等国外技术的吸收使我国电镀产品无论在质量还是品质上都有显著的提升。近年来，我国已经逐步发展成为国际制造业的中心。作为制造业，其电镀生产在制造业中的运用中起着至关重要的作用，特别是电镀设备的制造业明显有了质的飞越。改革开放前电镀生产线基本都是以手工为主，电镀自动控制进行生产的企业更加贫瘠，而专业的电镀自动生产厂家几乎没有。而如今全国则有几十家电镀自动生产线制造厂家，其他与其配套的辅助设备制造厂那就更多了。但国内与国外在自动化控制系统的研究和进度上仍然有一定的差距，在美国和日本等一些工业发达的国家中在电镀工业上已经实现通过自动化控制系统对电镀液浓度、原料配给等进行更加智能化的自动控制。如今中国经济高速发展，工业化进度的不断深化，为自动化行业的迅猛发展提供了广阔的空间。电镀行业作为制造业是我国重要的加工行业，然而大多数中小企业仍在使用落后以及陈旧过时了的设备，在技术方面上没有任何的研究发展，其生产线大多为半自动化以及半机械化控制，一些甚至仍为手工操作。整个生产线在节能以及控制上存在着许多不足。工业电镀生产线由于其生产复杂繁琐、工位繁多、操作性不易控制，同时在电镀中，其碱洗、酸洗、氧化、电镀等许多化学用剂具有严重的化学污染和腐蚀性，对人的身心健康十分不利，而且由于人工操作的随机性大且对电镀工艺的掌握不易控制，必将严重影响产品质量。传统的方法是采用顺序控制器进行控制，但是由于其接口多，电路复杂，极其易受外界干扰，抗干扰性很差，维护困难，工作可靠性差。若采用PLC进行控制，可以增强系统的抗干扰性，提升系统的可靠性，同时PLC自身具有较完善的自我诊断和保护能力。用PLC对电镀自动生产线行车进行自动控制，具有工作稳定、编程方便、结构简单、使用安全、操作灵活、工作性能可靠、抗干扰能力强等特点，是一种很有效的自动控制方式，是电镀生产实现低成本、高效、高质量自动化生产的发展方向。1.2 电气控制系统概述随着科学技术的不断发展以及生产工艺的不断改进和研究，我国电气控制技术从而不断的进行着发展与改善，从最早的手动控制发展到自动控制，从以继电器为控制系统发展到以计算机为中心的监控控制系统，从简单的控制设备发展到复杂的控制系统，到现代化电气控制技术。继电器接触器控制系统是应用最早的控制系统，是由按钮、接触器、继电器等组成的控制系统。它具有价格低廉、容易掌握等优点，但是如今在各个厂家进行生产机械控制时都会依据生产需求对生产线路进行改造，如若继续使用该系统必将使设备的线路复杂而且线路不易于改造。同时对电气控制线路的要求也比较高随着生产技术的发展，工厂设备的电气控制已不在由单一的一台电机拖动多台设备或者多个控制流程的集中式的拖动，发展为分散式拖动，每台电机分别负责不同的工艺流程或者控制多个不同的工艺流程。在生产实践中，由于大量使用各种电器元器件的控制线路其控制过程复杂、控制信号相对简单，于是，在20世纪的60年代，出现了一种根据生产要求，便于改变控制方式的自动化控制装置顺序控制器。它通过逻辑组合控制元器件，从而实现继电接触器控制线路的功能。顺序控制器在其原理上仍然为硬件方式，因此在应用和功能上受到较大的局限性和不便性。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展，电气控制装置也有了巨大的变化。当前，在工业生产的自动化领域，不管是从国外引进的自动生产线，还是自行设计的自动控制系统，无论是新建项目，还是旧设备的技术改造，大多用到了一种新型的控制器件可编程控制器（PLC）。PLC作为专门为在工业环境下应用而设计的数字编程控制操作装置，它具备功能性强、抗干扰性强、可拆解性强、方便组合、维修方便、易于改造、体积小、编程方便简单、能耗低、寿命长、功能完善、可靠性高等特点，PLC的应用能够使电气控制系统线路变得简单有效同时有效的减少了电气控制的复杂性，使之方便对系统进行改造。1.3 电镀控制系统种类1.3.1 继电接触器控制系统继电器与接触器诞生至今，受到各厂家的厚爱，如今天国内仍有许多的厂家使用该控制系统。该系统中输入单元主要为控制按钮、开关等主令电器，逻辑单元是支配控制系统的“程序”，它由各个继电器的触点通过导线连接，并按照一定的逻辑功能控制线路进行设计。输出单元包括各种阀门的控制线圈、各类接触器控制线圈及信号指示等执行元件。该控制系统的特点主要就是在于价格便宜，该系统存在着许多的不足如：性能比低、线路繁琐、可靠性差、不易于改造。同时继电器的运行还存在着抖动、打弧、吸合不良等现象极易导致设备的脱落和信号受到干扰，因此该控制系统使用寿命短，可靠性差，极易受干扰。若要改变控制逻辑就要改变各触点间的连线，故改造难度大，同时改造繁琐耗能高，设备体积大。因此继电接触器控制方案，适用控制逻辑比较简单，所需继电器数量较少，程序固定的场合。1.3.2 可编程序控制器（PLC）控制系统可编程序控制器，英文称ProgrammableLogicController，简称PLC。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，设计用于工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时/计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入，输出接口，机械或生产各种类型的过程控制。传统的继电器控制系统主要有以下两个缺点，一是灵活性差，较高的总成本。继电器本身并不昂贵，但控制柜的安装，布线工作量，工艺的变化相应的变化比较复杂；二是可靠性差，故障排除困难，因为它是访问控制，所以当接触磨损和断裂破坏是很难做出相应处理。所以当市场需要适应新的变化，PLC将应运而生。PLC是一种结合传统微机技术的继电接触控制技术产品，它克服了复杂的机械触点继电器接触器控制系统的连接，高能耗，低的普遍性，可靠性和灵活性低，充分利用了单片机的优点，电气维修人员操作，操作简单方便特别是，PLC程序，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用一组继电器梯形图为基础的简单指令形式，用户程序，形象直观，易于学习；调试与查错也很方便。在购买后所需的PLC用户，只需按下手动的提示，做少量的布线和简单的用户的编程工作，可以灵活方便的将PLC应用在生产实践中。 可编程控制器发展至今，尚未对其下最终的定论。国际电工协会（IEC）先后在1982，1985和1987发布了标准草案的第一，二，三稿，最终在1987二月，作了如下的定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储的顺序控制指令，执行逻辑运算，计时，计数和算术运算，并通过数字信号，模拟信号的输入和输出，机械或生产各种类型的过程控制。可编程控制器及其相关的外围设备，应该很容易形成一个整体，易于扩充其功能的设计与工业控制系统原理。2 电镀生产线控制系统的总体方案设计2.1 控制方案选择可编程控制继电器接触器控制的优点：可靠性高，性能强大的功能；一个小型PLC有数百个可编程元素的用户，具有很强的逻辑编程功能，可实现各种复杂的控制功能。与具有相同控制功能的继电器-接触器控制系统相比较，其具有相当大的优点，同时PLC通过上位机与通信网路的连接可实现集中管理，分散控制以及远程操作。可编程控制器的安装方便，一般连接外部接线端子。PLC的负载能力很强，能直接驱动电磁阀和普通交流接触器。可靠性高，抗干扰能力强；中间继电器，时间继电器被广泛的使用在传统的继电器控制系统。继电器由于接触不良，容易出现故障，而PLC的使用可以大大的减少中间继电器和时间继电器的使用，因此整个PLC控制系统中可以减少中间继电器控制系统的1 / 101100接线，因此大大降低接触故障。PLC同时自身也采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均故障间隔时间可达几万小时，在应用于工业生产总具有很强的抗干扰性，PLC已被用户公认为最可靠的工业控制设备和系统设计方案；PLC控制系统中，取代了大量的时间继电器，计数器装置，仅通过它自身的软件功能来代替，从而使设计，控制柜安装，布线工作量大大减少。PLC梯形图程序通常采用顺序控制设计法。这种编程方法比较有规律，易于掌握。梯形图的复杂控制系统的设计，所需的时间要大大的少于一个时间继电器电路的设计。PLC的用户程序可以进行模拟调试，用一个小开关模拟一个模拟信号，通过发光二极管PLC可观察状态的输出信号。完成安装和布线系统，在问题领域的调整过程中发现，可以通过修改程序解决，系统的调试时间比继电器系统少得多，编程方法简单；梯形图是最常用的PLC编程语言，相对于电路符号和继电器电路原理图表达，梯形图语言形象直观，容易理解，便于用户编写。体积小，能耗低；对于复杂的控制系统，采用PLC，可以减少中间继电器和时间继电器，大，小型PLC体积相当于几个继电器的大小，能是整个控制柜的体积缩小到原来的12-110。PLC接线接线相对于继电器控制系统要少的多，所以它可以节省大量的布线和配件，工作时间大大减少，可以减少很多成本。通过上面的比较可知继电接触器控制系统或PLC控制系统都可满足系统的控制要求。继电接触器控制系统成本低廉，但控制柜的体积大、硬件线路繁琐、检修复杂；PLC控制系统线路简单、程序编写方便、控制柜体积小、所需设备较少，在不改变硬件设备的情况下也可完成多种电镀工艺要求，灵活性较高，维修方便。人机界面（Human Machine Interaction，简称HMI），也被称为用户界面，是人与计算机之间传递、交换信息媒介的接口，同时实现对话，是计算机系统的重要组成部分。是系统和用户之间进行对话和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。人机界面大量运用在工业与商业上，简单的区分为“输入”（Input）与“输出”（Output）两种，输入指的是由人来进行机械或设备的操作，如把手、开关、门、指令（命令）的下达或保养维护等，而输出指的是由机械或设备发出来的通知，如故障、警告、操作说明提示等，好的人机接口会帮助可以帮助用户更简单，更准确，更迅速，也可以使机器效率最大化和延长使用寿命。 通过人机界面就可对工艺的参数进行设置，不需要再重写编写PLC程序，这样就进一步的减少了工艺的复杂性，而且通过人机界面与PLC的结合应用使得电镀工艺更加的完善。 变频器通过它自身的变频调速功能，对电气传动能够提供精确的速度控制，因此在电镀工业中，能够对行车等机械传动上进行变速控制；变频器的应用大大提高了工艺的节能性以及高效性。 通过以上所有的分析和介绍，本设计拟用PLC与触摸屏以及变频器结合的设计方式来实现电镀生产线的自动控制。2.2 电镀生产线自动控制的基本组成结构本设计中的电镀行车机械部分分别由取件处、吊钩、行车和电镀槽、传送带等机械部分组成，如图2.1所示。行车和吊钩分别由电动机M1M2拖动，前后移动由电动机M3进行拖动。其中，行车和吊钩在电动机的拖动下分别作左右、上下运动，M3由变频器进行控制实现正反转，行车的起吊重量在600kg以下，起吊物品是待进行电镀和表面处理的各种产品零件。用来进行电镀和表面处理的容器分别为13号槽，每个槽内从左到右都有3个位置依次称为1号位、2号位、3号位。13号槽内依次装有电镀液、回收液、清水，可分别用来对产品零件进行电镀、电镀液回收、清洗等处理，M3电机进行电镀方案的选择。 图2.1电镀生产线组成结构2.3 电镀生产线的控制要求（1） 电镀生产线的左右移动及上下及前后运动分别由电动机M1、M2、M3拖动，并通过电机的正反转控制实现两个方向的移动。（2） 行车M1左右移动停止时，采用电磁抱闸制动，以保证准确定位。升降电动机M2采用电磁抱闸制动，以确保吊钩安全制动停止。（3） M1、M2为自动控制连续转动，由于使用频繁故采用热继电器实现过载保护（4） M3变频点动动控制，由于使用不是很频繁所以无需热继电器进行过载保护（5） 采用带指示灯控制按钮，以便显示设备运动状态。（6） 主电路及控制电路采用熔断器实现短路保护。由限位开关实现提升/下降及左移/右移和极限位置保护。（7） 通过PLC内部的辅助继电器实现电镀生产线的时间控制。由于电镀生产线需实现自动手动控制，可通过特殊的IST指令控制使程序的编写更加简单。（8） 设计触摸屏画面与PLC结合使用，是控制柜的设计更加简洁。（9） 实现手动与自动的完美切换。2.4 电镀工艺简介电镀生产线采用PLC来实现电镀自动控制，完成零件的电镀，行车架上装有可升降的吊钩，吊钩上装有夹具，该夹具执行夹取、释放工件的动作。行车和吊钩各由一台电动机控制，由PLC及控制板进行控制。生产线有电镀槽、回收液槽、清水槽三槽位，分别完成工件电镀、电镀液回收，工件清洗。2.5 电镀工艺流程从取工件处夹取需加工工件工件放入电镀槽电镀280分钟工件提起到上极限并在电镀槽上方停留28秒放入回收液槽浸泡30分钟将工件提起上极限并在回收槽上方停留15秒放入清水槽清洗30秒钟将工件提起并在清水槽上方停留15秒将工件放入传送带。2.6 电镀生产线3种运行模式（1） 手动操作：选择手动操作模式（X10=On），然后选择触摸屏上的手动操作模式界面按下触摸屏上的虚拟点动按钮接通和切断相应的负载。（2） 原点回归：选择原点回归模式(X11=On),然后选择触摸屏上的原点回归模式界面按下原点回归启动按钮，自动复归到原点。（3）自动运行：(单步运行/一次循环/连续运行) 注：必须先进行原地回归 1. 单步运行：选择单步运行模式(X12=On)，选择触摸屏上自动操作模式进入画面然后每次按自动启动按钮，前进一个工序。 2. 一次循环：选择一次循环运行模式(X13=On)，选择触摸屏上的自动操作模式在原点位置按下自动启动按钮，进行一次循环后在原点停止。中途按自动停止按钮，其动作停止，若再按启动按钮，在此位置继续动作到原点停止。 3. 连续运行：选择连续运行模式(X14=On)，选择触摸屏上的自动操作模式在原点位置按自动启动按钮，开始连续运行。按下停止按钮，则运转到原点位置后停止。3 电镀生产线自动控制系统的硬件设计3.1 主电路及控制回路设计 主电路的设计原理为：（1）本设计共需三台电机拖动，而且每台电动机进行正反转运动。由接触器KM0、KM1控制上升下降电机M1的正反转动，KM2、KM3控制左移右移电动机M2正反转，M3由变频器控制其正反转。（2）M1、M2由热继电器FR1、FR2作为过载保护。（3）主线路由隔离开关QF作为电源接入控制。（4）由于小车左右移动频繁，启动和制动频繁故使用电磁抱闸动从而保证左/右移动时能够准确停位，故可以对M2实行电磁制动，电磁制动如下说明。（5）考虑到升降运动有一定的重量，在行车平移中，需设置电磁抱闸制动控制。三相电磁铁YA和M2并联，当M2得电时，YA工作，松开刹车允许升降运动；M2失电时，YA释放，抱闸刹车，使的吊钩稳定停留在空中，能安全地左右平移。（6） 由于前后移动通过变频器启动速度不快且运行不频繁，而且变频器本身就有制动功能以及保护功能，所以对M3不需进行热继保护以及抱闸。 （7） 前后变频启动通过一个启动按钮来控制。（8） 系统中有一个紧急停止按钮来实现系统的紧急停止，该按钮是通过电气控制来实现的，无需通过程序来控制。（9） 控制回路通过对相对应的电机正反转继电器的得失电来控制相对应的接触器的线圈的得失电从而保证接触的主触点的闭合，从而控制电机的正反转。根据以上设计原理，便可绘制出如图3.1所示的主电路图以及图3.2所示的控制回路图 图3.1电镀生产线主电路图 图3.2电镀生产线控制回路图3.2 PLC控制电路设计3.2.1 PLC控制电路的外部接线图PLC电源采用交流220V供电，直流输入，继电器输出。输出端采用交流220V进行驱动（包括指示灯、接触器等）或者直流24V。根据控制对象特点以及电镀控制要求、主回路图、控制回路图的要求以及各个元器件在电路中所起的功能作用可以画出如图3.3所示的PLC外部接线图。 3.3 PLC外部接线图3.2.2 PLC控制电路I/O地址分配 根据PLC的外部接线图可以得出如图3.4所示的I/O地址分配表输入元件名称代号输入地址输出元件名称代号输出地址左极限限位开关SA1X0吊钩上升继电器KA1Y0电镀槽限位开关SA2X1吊钩下降继电器KA2Y1回收液槽限位开关SA3X2行车右移继电器KA3Y2清水槽限位开关SA4X3行车左移继电器KA4Y3右极限限位开关SA5X4夹具夹紧继电器KA5Y4上升限位开关SA6X5夹具释放指示灯H12Y5下降限位开关SA7X6电镀槽指示灯H13Y6M1电机故障FR1X7回收液槽指示灯H14Y7手动模式SA8-1X10清水槽指示灯H15Y10原点回归模式SA8-2X11M1电机故障指示灯H16Y11步进模式SA8-3X12M2电机故障指示灯H17Y12一次循环模式SA8-4X13变频器正转(前移)KA6Y13连续运行模式SA8-5X14变频器反转（后移）KA7Y14变频启动SB2X15正转多段速1KA8Y15M2电机故障FR2X16反转多段速2KA9Y16原点回归启动M0变频器启动KA10Y17自动启动M1夹具夹紧M7自动停止M2夹具释放M8上升手动M3变频器正转M9下降手动M4变频器反转M10右移手动M5左移手动M6 3.4 I/O地址分配表3.2.3 控制面板布局 本着控制面板布局简洁合理，人工方便操作，接线方便空间合理等要求，设计如图3.5所示的控制面板布局图。 图3.5 控制面板布局图3.3 变频器3.3.1 变频器的作用 变频器通过它自身的变频调速功能，对电气传动能够提供精确的速度控制，因此在电镀工业中，能够对行车等机械传动上进行变速控制；变频器的应用大大提高了工艺的节能性以及高效性。3.3.2 台达变频器的参数设定台达参数设定表4电镀生产线自动控制系统的软件设计4.1 台达人机界面设计4.1.1 人机界面的介绍 人机界面（Human Machine Interaction，简称HMI），也被称为用户界面，是人与计算机之间传递、交换信息媒介的接口，同时实现对话，是计算机系统的重要组成部分。是系统和用户之间进行对话和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。人机界面大量运用在工业与商业上，简单的区分为“输入”（Input）与“输出”（Output）两种，输入指的是由人来进行机械或设备的操作，如把手、开关、门、指令（命令）的下达或保养维护等，而输出指的是由机械或设备发出来的通知，如故障、警告、操作说明提示等，好的人机接口会帮助可以帮助用户更简单，更准确，更迅速，也可以使机器效率最大化和延长使用寿命。 通过人机界面就可对工艺的参数进行设置，不需要再重写编写PLC程序，这样就进一步的减少了工艺的复杂性，而且通过人机界面与PLC的结合应用使得工艺更加的完善简洁。4.1.2 人机界面画面设计 结合电镀系统的工艺流程以及PLC的I/O地址和梯形图程序的设计，可以设计出如图3.5所示的人机界面 图4.1 人机界面4.2 状态转移图状态转移图是用来描述系统控制过程、功能和特性的一种图形，状态转移图将整个控制过程分解成若干个连续的阶段，即状态或者步，而且当一个状态向另一个状态转换时其转换条件以及要求在图中都能清楚的表示出来，每个状态都按照顺序依次进行转换，从而完成整个自动控制过程，该图形的表示既形象有准确。所以用状态转移图来表示整个控制系统是一个不错的选择。按照本设计的要求可设计出控制的状态转移图如图4.2和图4.3所示 图4.2 原点回归模式状态转移图 图4.3自动控制模式状态转移图4.3 PLC梯形图设计4.3.1 梯形图的设计方法 梯形图的设计是PLC控制系统的重要部分，一般有经验法、解析法、图解法。（1）经验法经验法是在典型控制环节和基本控制单元的基础上，根据被控对象的具体要求，依靠经验直接设计控制系统，不断地修改和完善梯形图。（2）解析法解析法是根据组合逻辑或时序逻辑的理论，并运用相应的解析方法，对其进行逻辑关系的求解，然后，再根据求解的结果，或画成梯形图，或直接编写程序。解析法比较严密，可以运用一定的标准，使程序优化预算，并可避免编程的盲目性，是较有效的方法。（3）图解法图解法是靠画图进行PLC程序设计。常见的主要有三种方法：梯形图法、波形图法及流程图法。梯形图法是最基本的方法。波形图法很适合于实践控制电路。把对应信号的波形画出后，再依时间用逻辑关系去组合，就可很容易把电路设计出来。流程图是指用框图来表示PLC程序执行过程以及输入条件与输出间的关系。当使用步进指令的时，用它进行设计，是很方便的。4.3.2 程序流程图PLC的软件设计方法:经验设计法、顺序控制设计法.经验法适用于手动控制或简单控制的设计,并和复杂系统相比,该设计方法是很难掌握的,设计周期长,设备交付使用后维修困难.顺序控制是就是按照预定的生产过程的顺序,在各个输入信号的作用下,各个执行机构在生产过程中依据外部的输入信号、内部状态和时间顺序自动有序的运行.顺序控制设计法也称为步进控制设计法,是一种先进的设计方法,能够提高设计效率,程序的读取、修改和调试方便,设计周期明显缩短.电镀生产系统中的公用程序和手动程序比较简单,适合用经验设计法,连续、单步和单周期控制较为复杂,生产过程是按照预定的顺序进行,所以运用顺序控制法实现.根据以上的设计思路,PLC系统的设计流程图，如图4.4所示 图4.4 程序流程图4.3.3 梯形图程序该梯形图主要由公共程序、初始程序、原点回归模式程序、自动控制程序、手动控制程序五大部分组成，其中指示灯的控制程序放在自动控制程序里面。下面分别写出了这五大程序 公共程序 特殊辅助继电器M1000为运行( RUN )监控( PLC运行时即自动接通),当 M1000由OFFON 时,下列元件自动受控;但M1000为OFF时,下列元件的状态保持不变。这些元件是:S0-手动操作初始状态;S1-回原点初始状态;S 2-自动操作初始状态;M1040-禁止转移;M1041-转移开始;M1042-启动脉冲;M1047-STL监控有效。转移开始辅助继电器M1041是从自动方式的初始状态S2向另一状态转移的转移条件辅助继电器。手动回原点时,M1041不动作;步进、单周期时,仅在按动启动按钮时动作;自动时,按动启动按钮后保持为ON,按停止按钮后为OFF。启动脉冲辅助继电器M1042是在启动按钮按下的瞬时接通一个周期。M1040是禁止转移的辅助继电器,当M1040为ON时,禁止所有状态转移。手动状态下,X10 = ON时, M1040总是接通的。在回原点、单周期运行时,按动停止按钮后(X13或X11 = ON , M2 =ON)一直到再按启动按钮期间,M1040一直保持为ON。单步执行( X12 = ON ) 时,M1040常通,但是在按动启动按钮( M1 = ON )时,M1040为OFF,使状态可以按顺序转移一步。当PLC由ST O PRUN 切换时,M1040保持ON,按启动按钮后, M1040为OFF当M1047为ON时,状态S0S51中正在动作的状态从最低号开始顺序存入特殊数据寄存器 D8040 D8047 ,最多可存 8个状态 。 手动模式 选择开关拨到手动方式这一挡时,因IST指令置状态继电器S0为ON按下夹紧按钮 M7闭合,SET指令使Y4接通,Y4输出信号使电磁阀线圈得电,夹具夹紧工件。同样,可完成夹具松开、夹紧，升降机上升、下降，行车右行、 左行等动作。 原点回归模式特殊辅助继电器 M1044 是原点条件,M1043是回原点结束,这两个元件是受用户程序控制。若选择开关在回原点完成且辅助继电器 M1043未置1之前改变运行方式,则所有输出将变为OFF 。当拨到原点回归方式时,因IST指令置状态继电器S1为ON ,由图 4.2和公共部分程序可知 , 当按下回原点启动按钮 M0时 ,转移到状态S10 ,升降机上升,压合上限位行程开关X5 ,由S10转移到S11状态,行车左移开始，右移结束,压合左极限限位开关使辅助继电器 M1043 置位 ,完成回原点动作 。 自动控制模式 当拨到单步这一挡时,因IST指令及公共部分程序使 M040接通,禁止所有状态转移。 但是,每次按下启动按钮时,M1040=OFF,可以使状态按顺序转移一步 。 当拨到单周期这一挡时,因IST指令及公共部分程序使转移开始辅助继电器 M1041仅在按启动按钮时接通,然后M1041=O FF。当完成一个循环工作后,因转移条件M1041 =O FF,使状态S2不能再转移到状态S20,只能完成单周期运行。 当拨到自动循环挡时,因IST指令及公共部分程序使转移开始辅助继电器M1041一直保持ON ,行车回原点后 ,由公共模式可知 , M1044 =ON ,因此,自动循环工作一直能按图4.3循环运行。4.3.4 程序说明 由于程序说使用了自动手动的特殊指令IST，IST为一特定的步进阶梯控制流程初始状态的便利指令，配合特殊辅助继电器完成便利的自动控制命令。因此需对这些特殊辅助继电器以及程序进行进一步的说明。说明如下：（1）IST指令执行时，以下的特殊辅助继电器会自动的切换。M1040：移行禁止 S0：手动操作初始状态M1041：移行开始 S1：原点回归初始状态M1042：状态脉冲 S2：自动运行初始状态M1047：STL可监视 M1002：启始正向(RUN瞬间“ON”)脉冲M1043:原点回归完毕标志，IST指令用标志（2）手动操作：选择手动操作模式(X10=On)时程序将自动进入S0状态，然后用单个按钮(M3M8)接通和切断相应的负载。（3）原点回归：选择原点回归模式(X11=On)时程序将自动进入S1状态(S1=ON)，按下原点回归启动按钮（M0），自动复归到原点 (4) 自动控制程序说明：当M1043为1时，S2才自动为ON，也就是说在进行自动方式（单步、单周、连续运行）运行前，必须先进行回原点的操作（自动模式前必须先进行回原点原点回归模式的操作）4.4 系统指令表 系