PLC的电镀生产线控制系统设计.doc

SIEMENSPLC课程设计基于PLC的电镀生产线控制系统设计詹崇武2011-6-2摘 要利用德国西门子PLC S7-200进行自动化电镀生产线控制，重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、PLC控制I/O端口分配表以及整体程序流程图等。关键词：PLC,电镀, 组态王1.控制对象的设计要求详述如摘要中所述，电镀的工作流程如图1.1：启动吊钩上升上限行程开关闭合右行至1号槽上方XK1行程开关闭合吊钩下降进入1号槽下限行程开关闭合电镀延时吊钩上升，由3号槽内吊钩上升，然后左行至左限位，吊钩下降至原位，即原位。按照要求，我们要实现以下工作方式：1、原位：表示设备处于初始状态，吊钩在下限位置，行车在左限位置。2、连续工作：当吊钩回到原点后，延时一段时间（装卸零件），自动上升右行，按照工作流程要求不停的循环。3、 单周期工作：设备始于原点，按下启动按钮，设备工作一个周期，然后停于原点，要重复第二个工作周期，必须再按一下启动按钮。图1.1电镀的工作流程2.1PLC机型选择根据自动化电镀生产线的控制要求，我们采用了德国西门子PLC S7-200 CPU226型号，此类型PLC无论独立运行，还是联接网络都能完成各种控制任务。它的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到复杂的自动控制。其应用领域包括各种机床、纺织机械、塑料机械、电梯等行业。S7-200 CPU226通讯功能完善，具有极高的性能价格比是很突出的特点，也是我们采用它的主要原因。 PLC为此系统的控制核心，此系统的输入信号有两部分，一部分是原点、单周期、连续等面板控制按钮，另一部分是多种行程开关，这些面板按钮信号和传感器信号作为PLC的输入变量，经过PLC的输入接口输入到内部数据寄存器， 然后在PLC内部进行逻辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动电机来控制行车的运行和吊钩的升降2.2 I/O分配表及其端子接线图 在本次系统设计中，我们定义的I/O分配表如表2-1所示。将13个输入信号和5个输入信号按各自的功能类型分好，并与PLC的I/O点一一对应，编排地址如下表。数字量扩展模块的地址分配是从最靠近CPU模块的数字量模块开始，在本机数字量地址的基础上从左到右按字节连续递增，本模块高位实际位数未满8位的，未用位不能分配给I/O链的后续模块，模拟量扩展模块的地址是从最靠近CPU模块的模拟量模块开始，在本机模拟量地址的基础上从左到右按字递增。我们定义的I/O端子接线图如图2-1所示。由图表可以看出,PLC控制系统的输入信号有13个，均为开关量。其中单操作按钮开关2个，行程开关3个，限位开关5个，选择工作方式开关3个。PLC控制系统的输出信号有5个，其中2个用于驱动吊钩电机正反转接触器KM1、KM2,2个用于驱动行车电机正反转接触器KM3、KM4，1个用于原位指示。表2.1 I/O分配表序号输 入序号输 出1I0.0上限位14Q0.0上升2I0.1下限位15Q0.1下降3I0.2左限位16Q0.2右行4I0.3XK1行程开关17Q0.3左行5I0.4XK2行程开关18Q0.4原位6I0.5XK3行程开关19Q0.5定时7I0.6原点开关8I0.7连续工作开关9I1.0启动按钮10I1.1停止按钮12I1.3单周期按钮13I1.4右限位图2.1 I/O端子接线图2.3主电路的设计图2.2 电镀生产线主电路图电气原理图是根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式，利用图形符号和项目符号表示电路各电器元件中导电部件和接线端子连接关系的电路图。电气原理图并不按电器元件实际布置来绘制，而是根据它在电路中所起的作用画在不同的部位上。电气原理图具有结构简单、层次分明的特点，适合研究和分析电路工作原理，在设计研发和生产现场等方面得到广泛应用。电气原理图一般分为主电路和辅助电路两部分，在本次设计中我们着重分析了主电路图。在本设计中，根据电镀生产线的工艺要求，只需用两台电机分别控制吊钩的上升、下降和行车的左行、右行。主电路如图2-2。图2-2中，接触器KM1，KM2控制电动机M1的正、反转，实现吊钩的上升和下降，接触器KM3，KM4控制电动机M2的正、反转，实现行车的前进和后退。2.4 电镀生产线的工作流程图我们根据设计要求绘制了整个系统的工作流程图，以便可以更清楚的认识该生产线的生产全过程，整个系统的工作流程图，如图2-3所示。行车动作无非就是上下左右受控移动，按照指定的顺序(即动作表)完成一系列的动作。要求有几套动作表可以选择，动作可以静态修改，也可以在运行时由上位机动态修改。在这里，我们把行车的一个动作定义为：“到几号工位上升，再到几号工位下降”，或者是“延时几秒”，每个动作表由若干个动作字组成，放在PLC 的数据寄存器里，动作表由PLC程序初始化，也可以在运行时通过串行通讯由上位机读取和修改，PLC程序在运行时只是不断地解释和执行动作表。图2.3 电镀生产线工作流程图 3.2PLC梯形图设计图3.1 梯形图14结论电镀是一门具有悠久历史的表面处理技术，近几年来，随着新的工艺技术方法，尤其是一些新的镀层材料和复合电镀技术的出现，极大扩展了这一项表面处理技术的应用。并使其成为现代表面工程技术的重要组成部分。那么，通过我们这次对电镀生产线控制系统的设计不仅让我们更多的了解到了电镀这个工艺的发展前景，而且让我们重新认识了用PLC来设计控制系统的使用价值，整个设计对我们即将走入社会的毕业生来讲是一次很大的锻炼，是我们对专业知识有了进一步的提高。在设计当中我们的基本参考资料是基于教科书，再通过各种途径获取更详细的资料设计该控制系统的。 PLC的编程是我们整个设计最主要的一部分，我们的编程是采用梯形图编程语言，所有的编写步骤和编写要点是严格按照课本要求和教科老师的指导来编写的，所以整个编写的过程是相当严谨的。而且我们编写程序之前对电镀生产线的工作流程做了详细的分析，每个步骤考虑都很严密，所以总的来说，这个系统的设计师比较好的。 但是在编写的过程中我们还是遇到了很多问题，这样的系统如果能够实际验证的话会很到程度上提高我们的动手能力。而且在编写过程中有一些小的细节我们也没有考虑到，如果说能够有足够的条件来调试的话能够大大提高我们系统的正确性。当然在以后的类似设计当中我们将会尽量的达到这些要求。 谢 辞在组成员的齐心协力的努力下，在导师的细心指导下，我们这个电镀生产线控制系统的设计完成较好，在此我谨代表我们这组四个成员对我们所有的代课老师，学校的各位领导，特别是对我们的导师段春霞和韩英表示衷心的感谢。在设计的过程中我们遇到了很多困难，有很多问题通过我们的教科书是解决不了的，但是我们一方面可以通过导师的指点，找出问题的所在，所以我们能够成功完成设计有很大一部分通过导师的指导；另一方面我们可以通过学校的借书条件，从学校的图书馆获得我们想要的资料，因此我们也要感谢学校能给我们提供这样自我解决问题的平台；同时，我们能够运用我们的专业知识，在设计当中我们能够充分运用我们的专业知识，这都是我们在这三年里所有专业老师的细心教导。 总之，在这次成功设计的过程中，学校也给了我们一个与老师，与同学合作，实践操作完成的机会，我们将在以后的学习和工作过程中充分运用所学知识，也会尽我们所能学的更多知识，不辜负各位老师的期望。在此，我祝各位老师工作顺利，生活美满！参考文献李道霖.电气控制与PLC原理及应用M.电子工业出版社,2006.7冯立明.电镀工艺与设备化学M.北京工业出版社,2005.6孙平.可编程控制器原理及应用M.高等教育出版社,2004.8 廖常初主编.PLC编程及饮用.北京：机械工业出版社，2005 西门子公司. S7-200可编程控制器系统手册，2002 西门子公司. S7-200可编程控制器产品目录，2005 北 京 亚 控 自动化软件科技有限公司“组态王”使用手册， 2002 汪晓平. PLC可编程控制器系统开发实例导航.北京：人民邮