企业案例-PLC控制电镀生产线

1、PLC控制电镀生产线典型案例一、电镀生产线的基本介绍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

2、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。行车是用来在短距离内提升和移动物件的机械，是现代化工厂中用于物料输送的重要设备，电镀行车由于他的高危险性，应用它的场合更是频繁，行车对减轻工人体力劳动，提高劳动生产率起着重要的作用。本设计中的行车要实现左右，前后及上下的三维运动，并且要准确定位，具有远距离控制，能够按照预定顺序和控制要求，自动完成一序列的工作。在设计中采用低压电器的控制方式，控制线路的设计方面力图做到布局合理,排列均匀,原理图上有极限位置保护和必要的电气保护措施，重点分析了系统软硬件设计部分，并给出

3、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，实现了电镀生产自动化，提高了生产效率，降低了劳动强度。在该生产线的控制系统中，采用了高可靠性，高稳定性，编程简单，易于使用，而且广泛应用于现代工业企业生产线过程控制中的控制器PLC。详细分析了输送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。分层次详细阐述了整个高度自动化输送系统的目标及功能，使高度自动化输送系统的结构更加清晰，层次更加分明，具有非常强的实用性。二、与继电器控制系统的比较1. 从控制逻辑上看，继电器采用硬件接线逻辑即利用继电器的机械触点、线圈构成电路，利用触电的串、并联关系及延时继电器的动作实现其

4、控制逻辑 。这种控制方式存在的问题是连线复杂，系统维护不便，功能不易改变，因此灵活性和扩展性很差。此外，系统功耗也较大；而PLC采用软线接线，与硬接线相比，虽沿用继电器触点线圈等概念，但实际上并不存在对应的物理实体，而仅仅是PLC内部的一些存储单元，其特点是连线少，体积小，软继电器的触点数理论上无限制，因此灵活性和扩展性非常好。PLC中有中大规模集成电路组成，所以系统功耗也很小。2. 从控制速度看，继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，触点的开关动作一般为几十毫秒数量级。另外，机械触点还会出现抖动问题，故工作效率低；而PLC是由程序中的指令控制半导体电路来实现控制，一般一条用户指令的执行时

5、间为us数量级，故速度快。PLC内部还有严格的同步控制，故不会出现抖动问题。3. 从可靠性看，继电控制器使用了大量的机械触点，机械触点开闭过程中，会产生电弧,使触点产生磨损，甚至损坏，因此寿命短，可靠性差；而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，故体积小，寿命长，可靠性高，而且PLC还配备自检和监督功能。4. 从适应性和通用性看，要实现某种控制时，继电器线路是通过许多真正的硬继电器和它们之间的连线达到的，控制功能包含在固定线路之中，功能专一，系统扩充必须变更硬接线，故灵活性较差；而PLC采用软件编制程序来完成控制任务，编程时所用到的继电器为内部软继电器，外部只需在端子

6、上接入相应的输入/输出信号即可。系统在I/O点数及内存容量允许范围内，可自由扩充，并可用编程器在线或离线修改程序，以适应系统控制要求的改变，因此，同PLC一台不改变硬件而仅改编软件，就可适应各种控制，故通用性强，另外，一般PLC都具有强制和仿真作用，故程序的设计、修改和调试都很安全方便，可大大缩短系统设计和投入运行的周期。5. 从工作方式看，继电器控制系统是并行的，而PLC是串行的，各软继电器处于周期性循环扫描中，受同一条件制约的继电器的动作顺序决定于扫描顺序，同它们在梯形图中位置有关。新一代PLC除具有远程通信联网功能以及易于计算机接口实现群控外，还可通过附加高性能模块对模拟量进行处理，从而

7、实现各种复杂的控制功能，这些对于布线逻辑的继电器控制系统是无法办到的。6. 从价格看，继电器控制逻辑使用机械开关，继电器和接触器价格较便宜，PLC采用大规模集成电路，价格相对较高。一般认为，在少于10个继电器的装置中，继电器系统比较经济；在需要10个以上的继电器的场合，使用PLC比较经济。 从上面的比较可知，PLC在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高，设计施工周期短，调试修改方便，且体积小，功耗低，使用维护方便，但价格高于继电器控制。三、内容和工艺要求1. 内容：电镀生产线上有三个基本的槽位，分别是：清水槽、回收槽和电镀槽，工件由装有可升降吊钩的行车带动，经过电镀、镀液回收、清洗等工序

8、，完成电镀全过程。在电镀生产线一侧，工人将代加工的零件装入吊篮，并发出信号，专用行车便提升并自动逐段进行。按工艺要求在需要停留的槽位停下，并自动下降，停留一定时间（各槽停留时间按事先工艺要求调定）后自动提升，如此完成电镀工艺规定的每一道工序，直至生产线的末端自动返回原位，卸下处理好的零件，重新装料发出信号进入下一加工循环节。2. 设计要求：工件放入镀槽中，电镀280s后提起，停放28s，让镀液从工件上流回镀槽中，然后放人回收液中浸30s，提起后停15s，接着放入清水槽中清洗30s。最后提起停15s后，行车返回原位，一个工件的电镀过程结束。如果在中途断电，工件将报废无需在进行下面的工序，所以可以

9、通过点动操作返回，取下报废品。电镀工艺流程图如图1-1。280s清水槽回收液槽镀槽15s15s28s3030原位SQ6SQ5SQ4SQ3SQ2SQ1图1-1电镀工艺流程图四、PLC在电镀生产线上的应用设计1. 工艺要求：电镀生产有三个槽（实际应用还会多些），工件由装有可升降吊钩的行车带动，经过电镀、镀液回收、清洗等工序，完成工件的电镀全过程。工艺要求为：工件放入电镀槽中，电镀280s后提起，停放28s，让镀液从工件上流回镀槽，然后放入回收液槽中浸30s，提起后停15s，接着放入清水槽中清洗30s，最后提起停15s后，行车返回原位，一个工件的电镀过程结束。电镀生产线的工艺流程如图所示。280s清

10、水槽回收液槽镀槽15s15s28s30s原位SQ6SQ5SQ4SQ3SQ2SQ130s图1-2 电镀工艺流程图2. 控制流程电镀生产线除装卸工件外，要求整个生产过程能自动进行，这主要体现在行车控制上，同时还要求行车和吊钩的正反向运动均能实现电动控制，以便对设备进行调整和检修。电镀生产线的自动工作状态流程图如下：M0M1 M2M3M4M5M6M7M8M9原位指示吊钩升行车进吊钩降电镀吊钩升滴液行车退吊钩降浸回收液M10M11M12M13M14M15M16M17M18M19吊钩升滴液行车退吊钩降洗清水吊钩升滴液行车退吊钩降复位启动SB1定位SQ1上限SQ5下限SQ6T0(250s)上限SQ5T1(

11、25s)定位SQ2下限SQ6T2（25s）下限SQ6定位SQ4T3（15s）上限SQ5T2（20s）下限SQ6定位SQ3T3（20s）上限SQ5下限SQ6定位SQ4图1-3 电镀生产线的自动工作状态流程图3. 行车自动工作控制过程如下行车在原位，吊钩下降到最下方，限位开关SQ4、SQ6被压下，操作人员将要电镀的工件放在挂具上，即可开始电镀工作。（1）吊钩上升 按下启动按钮SB1，吊钩上升，当碰到上限开关SQ5后，吊钩上升停止。（2）行车前进 在吊钩停止的同时，M2接通，行车前进。（3）吊钩下降 行车前进至压下限位开关SQ1，行车停止前进；同时M3接通，吊钩下降。（4）定时电镀 吊钩下降至下线开

12、关SQ6时，掉过停止下降。同时T0开始计时，定时电镀280s。（5）吊钩上升 T0定时到，使M5接通，吊钩上升。（6）定时滴液 吊钩上升至压下SQ5时，吊钩停止上升，同时T1开始计时，工件停留25s滴液。（7）行车后退 T1定时到，使M7接通，行车后退。转入下道工序。后面各工序的动作过程，以此类推。最后行车退到原为上方，吊钩下放，机构回到原位。如果再按下启动按钮SB1，则开始下一个工作循环。拖动系统设计 专用行车的前后和升降运动由三相交流异步电动机拖动，根据电镀行车的起吊重量，选用两台电动机进行拖动。主电路拖动控制系统如图所示，其中，行车的前进和后退，吊钩的上T升和下降控制分别通过两

13、台电动机M1、M2的正、反转来控制。本图没有给三相异步电动机加热继电保护器，是因为三相异步电动机工作时间是以秒计算的，工作时间较短；根本不会造成三相异步电动机发热而损坏。所以本图可以不用热继电保护器。KM4FU1M13M23FU2UFU3KM1KM2KM3 图1.4 主电路拖动控制系统4.PLC的选型由于PLC组成的控制系统输入信号14个，均为开关量。其中按钮开关6个，行程开关6个，选择开关1个。该系统中有输出信号5个，其中2个用于吊钩升降电动机正反馈至接触器KM1和KM2，2个用于行车前进后退电动机正反转控制接触器KM3和KM4，1个用于原位指示。X000X001X002X003 Y000

14、X004 Y001 X005 Y002 X006 Y003X007 Y004X011 X012X013X014X015X016COM COM COMSB11B1 SB2SB3SB4 SB5SB6SASAASQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6HLKM1KM2KM3KM4FU220V图1.5 PLC控制系统I/O端口接线图 控制系统确定选用FX2N-32MR，输入/输出点数均为16点，满足控制要求，而且还有一定的余量。 5. PLC输入/输出地址对照表将输入信号14个，输出信号5个按各自功能分类，安排输入/输出端地址。列出外部输入/输出信号与PLC输入/输出地址编号对照表。如下表。表1.1 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SB1X0002停止按钮SB2X0013吊钩提升SB3X0024吊钩下降SB4X0035行车前进SB5X0046行车后退SB6X0057选择开关（点动）SAX0068选择开关（自动）SAX0079前进限位开关SQ