PLC在电镀生产线上的应用

第1章课题简介1。１概述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依据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.在电镀生产线上采纳自动化掌握不但可以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证,有效的削减废品率，而且还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度，有着格外好的经济效益和社会效益，电镀生产线上对行车的自动掌握则是电镀生产线自动化掌握的关键。

电镀生产线依据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,每台行车都依据已编制好的各自的程序运行；对于行车的自动掌握,早期是采纳继电器规律电路和挨次掌握器，进展至今其掌握方式已采纳可编程掌握器PＬC作为核心掌握部件，其掌握更为平安、牢靠、便利、灵敏，自动化程度更高.随着集成电路和计算机技术的迅猛进展,存储掌握程序逐步替代接线程序掌握，成为工业掌握系统的主流进展方向。所谓程序掌握,就是将掌握规律程序语言的形式存放在存储器中，通过执行存储器中的程序实现系统的掌握要求。这样的系统称为存储程序掌握系统。在存储程序掌握系统中,掌握程序的修改不需要转变掌握器内部的接线,而只需通过通过编程器中的某些程序语言内容。可编程掌握器就是一种存储程序掌握器。其输入设备和输出设备与继电器掌握系统相同,但它们直接连接到可编程掌握器的输入端子和输出端子。在可编程掌握器构成的掌握系统中，实现一个掌握任务，同样需要针对简略的掌握对象，分析掌握系统要求,确定所需用户的输出输入设备，然后运行相应的程序语言便指出相应的程序，利用编程器和其他设备写入可编程掌握器的存储器中。每条程序语言确定一个挨次，运行时CPU一次读取查出其中的程序语句，对它们的内容解释并加以执行；执行结果用以输出设备，两支被掌握对象工作.可编程掌握器时通过软件实现掌握规律的,能够使用不同掌握任务的需要，通用性强,使用灵敏，牢靠性强。1．2课题的内容和工艺要求（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,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,停留肯定时间（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。(2）、设计要求：工件放入镀槽中，电镀２5０s后提起,停放25s,让镀液从工件上流回镀槽中，然后放人回收液中浸25s,提起后停2０s,接着放入清水槽中清洗20s。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,所以可以通过点动操作返回,取下报废品。电镀工艺流程图如图1-1。250s250s清水槽回收液槽镀槽15s20s25s20s25s原位SQ6 SQ5 SQ4 SQ3 SQ2 SQ1 1-1电镀工艺流程图第2章方案比较SBTSBTKMSBPKM（a）继电器电路图SBTKMSBPKMX0X0Y0X1Y0(b)PLC梯形图X0Y0X1Y02.1继电器、ＰLＣ电路图电路分析（1)、如图（ａ）为继电器电路图；图中SBＴ为常开按钮,SＢP位常闭按钮，KＭ为继电器线圈.当按下启动按钮SBT,继电器ＫM的线圈通电，其常开触点ＫＭ闭合,由于常开触点KM与启动按钮SBＴ并联,所以即使松开启动按钮SＢT，已经闭合的常开触点KＭ仍然能使继电器KM的线圈通电,这个常开触点称作“自锁"触点。停止时按下停止按钮ＳＢP，继电器的线圈失电。（2）、如图(b)为PＬＣ梯形图；图中X０为常开输入触点,X1为常闭输入触点，Ｙ0表示输出，其输出Y0的工作状态受X０、Ｘ1信号掌握，当按下启动输入继电器按钮X0，输出继电器Y0的线圈通电,其常开触点Y0闭合，由于常开触点Ｙ０与启动输入继电器按钮X0并联,所以即使松开启动输入继电器按钮X０,已经闭合的常开触点Ｙ０仍然能使输出继电器YＯ的线圈通电。停止时按下停止按钮Ｘ1,输出继电器的线圈Y0失电，常开触点Ｙ0断开。2．２PＬC与继电器的优缺点如图（ａ）、（b)对于同一掌握电路,继电掌握原理和梯形图的输入、输出信号基本相同，掌握过程等效。２．2.1继电器的特点（１）、功能不易扩展;（２)、继电器价格相对PLC廉价;（3)、继电器接线简洁,一个产品的工艺转变，要重新接线,布线不易更新；(4)、继电掌握使用是内部继电器、定时器和计数器靠硬件连接掌握电路;（5）、牢靠性不高，查找和排解故障十分困难;(6）、当产品更新时继电器掌握系统的元件和接线都要相应的变化，而且这种变动工作量很大，工期长费用高。在传统的继电器掌握系统和电子规律掌握系统中,掌握任务的完成时通过电器、电子掌握线路来实现的.这些掌握线路间继电器、接触器、电子元件等若干分立器件用导线连接在一起、形成满意掌握对象动作要求的掌握程序。这样的掌握系统成为接线程序掌握系统。因其程序就固定在接线中，所以又成为接线程序.在接线掌握系统中，若要修改掌握程序就必须转变接线。设计一个接线程序掌握系统,首先需要针对简略的掌握对象，分析掌握要求,确定所需的用户输入输出设备，设计相应的掌握线路,再依据需要制作针对该掌握装置(如继电器掌握柜或掌握台).对于较简洁的掌握过程,掌握线路的设计将格外繁琐、困难。设计的掌握线路也很简洁。由于掌握系统器件接线多，使系统的牢靠性受到了很大的影响，其平均无故障时间往往较短。掌握系统完成以后,如掌握任务发生变化(如生产工艺流程的变化),则必须转变相应接点才能实现;因而容易造成界限程序掌握系统的灵敏性、通用性较低,故障率高,维修也不便利。２。2。2PＬC的特点1、牢靠性高、抗干扰性强ＰＬＣ采纳了集成度很高的微电子器件，大量开关动作由无触点的半导体电路来完成,其牢靠程度是使用机械触点的继电器所无法比拟的.为了保证PLC能在恶劣的工业环境下牢靠工作,在其设计和制造过程中实行了一系列硬件或软件的刚干扰的设施。硬件方面的设施有：(1)隔离～～ＰLＣ的输入、输出接口电路一般都采纳光点耦合器来传递信号,这种光电隔离设施使外部电路与PLC内部之间完全避开了点的联系，有效地抑制了外部的干扰源对PＬC的影响，还可以防止外部强电穿入内部ＣPU。(2)滤波～~在ＰLC电路电源和输入、输出（I/O)电路中设置了多种滤波电路，可有效抑制高频干扰信号.（3)在PLC内部ＣPＵ供点电源实行屏蔽、稳压、保护等设施,防止干扰信号通过供电源进入ＰLＣ内部，另外各个输入\输出(I/O）接口电路的电源彼此独立,以避开电源之间的相互干扰；(4）内部设置连锁、环境检测与诊断等电路，一旦发生故障就报警;（5)外部采纳密封、防尘、抗震的外壳封装机构，以适应工作的恶劣的环境.在软件方面的设施有：（1）设置故障检测与诊断程序,每次扫描都对系统状态、用户程序、工作环境和故障进行检测诊断，发现错误后，立即作自动相应的措施，如报警、保护数据和封锁输出等.（2)定义用户程序及动态数据进行电池后备,以以保证停电后有关状态及信息不会丢失.2、编程简洁易学PLC采纳与继电器掌握线路图格外接近的梯形图作为编程语言，它既有继电器电路的清楚直观的特点，又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯，对使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识,因此,易学易懂，程序转变时也容易修改。3、功能完善、适应性强目前PLＣ产品已经标准化，系列化和模块化，不仅具有规律运算、计时、计数、挨次掌握功能，还具有A/D、Ｄ／Ａ转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能.它能依据实际需要,便利灵敏地组装成大小各异、功能不一的掌握系统，即可掌握一台单机、一条生产线、又可以掌握一个机群、多点生产线。既可以现场掌握，又可以远程掌握.针对不同的工业现场信号,如沟通、直流、开关量或模拟量、电流或电压脉冲或电位、强电或弱电等,PLC都有相应I/O接口模块与工业现场掌握器件和设备直接连接，用户可以依据需要便利的进行配置，组成使用、紧凑的掌握系统。４、使用简洁,调试维修便利PLＣ的接线极其便利,只需将生产输入信号的设备(如按钮、开关等）与PLＣ的输入端子连接,将接收输出型号的被掌握设备（接触器、电磁阀等）与ＰLC的输出端子连接,仅用螺丝刀既可完成全部接线工作。PLC的用户程序可在实验室模拟调试,输入信号用开关来模拟，输出可以用ＰLＣ的发光二极管。调试后再将ＰLC早现场安装调试。调试工作量要比继电器掌握系统少得多.PLC的故障率很低，并且有完善的自诊断功能和运行故障指示装置。一旦发生故障，可以通过ＰLC机上各种发光二极管的亮灭状态飞快查明缘由，排解故障.5ﻩ、体积小、重量轻、功耗低由于PLＣ采纳了半导体大规模集成电路，因此正规产品机构紧凑、体积小、重量轻、功耗低，所以PＬC很容易装入机械设备内部，是实现机电一体化的抱负的掌握设备２。3PLＣ的选用通过以上对比，我们很容易看出ＰLC的功能强大和它适用性,更为人性化的操作。随着21世纪工业生产的飞快进展,市场竞争越来越激烈,PLC技术得到了迅猛的进展,PLC的进展越来越智能化，功能越来越完善化，PLC的优越是继电器无法比拟的。ＰLＣ是一台工业掌握的计算机,价格比继电器昂贵,但比继电器简洁，易于操作，工艺的变化只需重编写程序，调试比继电器少的多,可以自我诊断运行故障，排解故障。ﻬ第3章PLＣ的原理PＬC英文全称Prｏgｒａｍmaｂｌe

Loｇic

Ｃontｒoｌler

，中文全称为可编程规律掌握器，定义是：一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采纳一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行规律运算,挨次掌握,定时,计数与算术操作等面对用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出掌握各种类型的机械或生产过程．PLＣ是可编程规律电路,也是一种和硬件结合很紧密的语言,在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC

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。它采纳可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行规律运算、挨次运算、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，掌握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掌握系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。ﻫ国际电工委员会(ＩＥＣ）在其标准中将PLＣ定义为:可编程式规律掌握器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采纳一类可编程的存储器,用于其内部存储程序，执行规律运算、挨次掌握、定时、计数与算术操作等面对用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出掌握各种类型的机械或生产过程.可程式规律掌握器及其有关外部设备,都按易于与工业掌握系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。3.1可编程掌握器的等效电路3．1．1存储程序掌握与可编程序掌握器随着集成电路和计算机技术的迅猛进展，存储掌握程序逐步替代接线程序掌握，成为工业掌握系统的主流进展方向。所谓程序掌握，就是将掌握规律程序语言的形式存放在存储器中，通过执行存储器中的程序实现系统的掌握要求。这样的系统称为存储程序掌握系统.在存储程序掌握系统中,掌握程序的修改不需要转变掌握器内部的接线,而只需通过编程器中的某些程序语言内容.可编程掌握器就是一种存储程序掌握器。其输入设备和输出设备与继电器掌握系统相同，但它们直接连接到可编程掌握器的输入端子和输出端子。如图3—1所示。在可编程掌握器构成的掌握系统中,实现一个掌握任务,同样需要针对简略的掌握对象，分析掌握系统要求,确定所需用户的输出输入设备，然后运行相应的程序语言便指出相应的程序,利用编程器和其他设备写入可编程掌握器的存储器中。每条程序语言确定一个挨次,运行时ＣPU一次读取查出其中的程序语句，对它们的内容解释并加以执行；执行结果用以输出设备，两支被掌握对象工作。可编程掌握器时通过软件实现掌握规律的，能够使用不同掌握人物的需要，通用性强，使用灵敏，牢靠性强。3．1。2可编程序掌握器的等效电路输入设备输入设备（开关、传感器）输出设备（接触器、电磁阀）PLC内部控制电路控制对象（电动机等）图3—１ＰLC构成的存储程序掌握系统由图3-1可知,可编程掌握器构成的存储程序掌握系统。由如下三个部分组成。输入设备：连接到可编程掌握器的输入端，它们直接接收来自操作台命令或来自被掌握对象的各种状态信息，产生输入掌握信号送入可编程掌握器.常用的输入设备包括掌握开关和传感器。掌握开关可以是按钮开关、限位开关、行程开关.光电开关、继电器和接触器的接点等.传感器包括各种数字式模拟式传感器,如光栅位移式传感器、磁尺、热电阻。热电偶等。可编程掌握器内部掌握电路:采纳大规模集成电路制作的微处理和存储器，执行依据被掌握对象的实际要求编制并存入程序存储器中的程序，完成掌握任务。输出设备:与可编程掌握器的输出端相连.它们用来将可编程掌握器的输出掌握信号转换为驱动被掌握对象的工作信号。常用的输出设备包括电磁开关、电磁阀、电磁继电器、电磁离合器、状态指示部件等。输入部分采集输入信号,输出部分就是系统的执行部分，这两部分与继电器掌握系统相同。PLC内部掌握电路是由编程实现的规律电路，用软件编程代替继电器等功能。对于使用者来说，在编制应用程序时，可以不考虑微处理器和存储器简洁构成及使用的计算机语言，而把PＬC看成内部由很多“软继电器”组成的掌握器，用近似继电器掌握电路图的编程语言进行编程.这样从功能上讲就可以把PLC的掌握部分看做是由很多“软继电器"组成的等效电路,这些“软继电器"的线圈、常开接点、常闭接点一般用图3－２符号表示，PLC的等效电路如图３－３所示.线圈常开接点常闭接点图３—２“软继电器”的线圈和接点下面对ＰLC等效电路的各组部分作简要分析.用户输出设备(接触器、电磁阀等）输出接点用户输入设备用户输出设备(接触器、电磁阀等）输出接点用户输入设备负载电源输出公共端~内部“软接线”（用程序实现）输入公共端限位开关COM输入继电器线圈继电器接点继电器线圈输入端按钮输入回路内部控制电路输出电路图3-３ＰLC等效电路1.输入回路这一部分由外部输入电路、PＬC输入接线端子和输入继电器组成。外部输入信号经PLC输入接线端子驱动输入继电器。一个输入对应一个等效电路中的输入继电器，它可供应任意个常开和而常闭接点，供ＰＬC内部掌握接通即表示传送给PＬC一个接通的输入信号，因此习惯上常常将两者等价使用。输入回路的电源可用ＰＬC电源部件供应的直流电压,也可由独立的沟通电源供电。2。内部掌握电路这部分电路是由用户程序形成的.它的作用是依据规定的规律关系，对输入信号和输出信号的状态进行运算、处理和推断，然后得到相应的输出。用户程序通常采纳梯形图编写,梯形图在形式上类似与继电器掌握原理图,两者在电路结构及线圈与节点的掌握关系上大致相同.3．输出回路输出部分由于内部掌握电路隔离的输出继电器的外部常开触点、输出接线端子和外部电路组成，用来驱动外部负载。PLC内部掌握电路中有很多输出继电器。每个输出继电器除了有内部掌握电路供应编程用的常开、常闭节点外,还为输出电路供应一个常开节点与输出接线端相连。驱动外部负载的电源由用户供应。在ＰLC的输出端子排上,由接输出电源用的公共端.需要注意的是,ＰLC等效电路中的继电器并不是实际的物理继电器，它实际上是存储器针对每一位触发器。该触发器为“１”态，则相当与继电器接通；该触发器为“0”态,则相当于继电器断开。在PLC供应的全部继电器中，输入继电器用来反应输入设备的状态，也可以将其他看成是输入信号本身；输出继电器用来直接驱动用户输出设备，而其他几电气与用户设备没有联系,在掌握程序中仅起传导中将信号的作用,因此统称为内部继电器，如帮助继电器、页数继电器、计时器、计数器等。ＰLC的全部继电器统称PLC的元素。３。2PＬC的扫描技术３.2。１扫描工作方式PLＣ靠执行用户程序来实现掌握要求。为了便于程序执行，在存储器中设置输入映象寄存器区和输出映像寄存器区（或统称Ｉ/O映像区），分别存放执行程序之前的个输入状态和执行过程这个结果的状态。PLC对用户程序的执行是以喜爱扫描方式进行的.所谓扫描，只不过是一种现象的说法,用户描述ＣPＵ对程序挨次、分时操作的过程。扫描从第０号存储地址所存放的第一条用户程序开头，在无中断或跳转掌握的情况下，按存储地址号递增的方向挨次逐条扫描用户程序，也就是挨次执行程序，直到程序结束，即完成一个扫描周期,然后再从头开头执行用户程序,并周而复始的重复。由于ＣPＵ的运算处理速度很高,使得从外观上看，用户程序几乎是同时执行的。PLC的扫描工作方式同传统的继电器掌握系统明显不同.继电器掌握装置采纳硬规律并行的方式;在执行过程中,如果一个继电器的线圈通电,哪么该机电器的全部常开和常闭触点，无论处在掌握线路的什么位置，都会立即动作：其常开触点闭合，常闭触点打开。而PＬC采纳循环扫描掌握程序的工作方式;在PＬC的工作过程中，如果某个软继电器的线圈接通，该线圈的全部常开和常闭接点,并不肯定都会立即动作，只有CPＵ扫描到该节点时才会动作：其常开接点闭合，常闭接点打开。3.2．２扫描工作过程PＬＣ开头运作时，首先清除I/O映像的内容，然后进行自诊断,自检CPU及I/O组件，确定正常后开头循环扫描。每个扫描过程分为三个阶段进行,即输入采样、重新执行、输出刷新.PLＣ重复执行上述三个阶段，每重复一次的时间就是一个工作周期（或扫描周期）,如图3－4所示：输入采样程序执行输出刷新输入采样程序执行输出刷新图３—4PＬＣ工作周期的三个阶段1．输入采样阶段在输入采样阶段,ＰLC以扫描方式按挨次将全部输入端的输入信号状态（“0”或“１”,表现在接线端上是否承受外加电压)读入输入映像寄存器区.这个过程成为对输入信号的采样，或称输入刷新,接着转入程序执行阶段。在输入采样阶段结束后，即时输入信号状态发生转变，输入映像寄存器区中的状态也不会发生转变。2。程序执行阶段在程序执行阶段，在ＰLC对程序按挨次进行扫描，又称程序处理阶段。如果程序用梯形图表示，则总是按先上后下，先左后右的挨次对由节点构成的掌握线路进行规律运算,然后依据规律运算结果，刷新输出映像寄存器区或系统RAM区对应位的状态。在程序执行阶段，只有输入映像寄存器区存放的输入采样值不会发生转变,其他各种元素在输出映像寄存器区或系统RAM存储器内的状态和数据都有可能随着程序的执行随时发生转变。值得注意的是,在程序的执行过程中,排在上面的规律行被刷新后的规律线圈状态或数据，会对排在下面的凡是用到这些规律线圈的接点或数据的规律行起作用,而排在下面的规律行，其被刷新的规律线圈的状态或数据,只有等到下一个扫描周期才可以会对排在上面的规律行起作用.起缘由就是由于扫描是从上到下挨次进行的，前面执行的结果可能转变前面的扫描结果,只有到了下一个扫描周期再次扫描前面程序的时候才有可能起作用.如果程序中两个操作相互用不到对方的操作结果,哪么这两个操作的程序在整个用户程序中的相对位置是无关紧要的。3．输出刷新阶段当程序执行后,进入输出刷新阶段.此时,将输出映像寄存器区中全部输出继电器的状态转存到输出锁存电路，再通过输出端驱动用户输出设备（负载）,这就是PＬC的实际输出.３.2。3扫描周期的计算严格的来说，在PLＣ的实际工作过程中,每个扫描周期除了前面所讲的输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段外，还要进行自诊断、与外设（如编程器、上位计算机）通信等处理。即一个扫描周期还应包含自诊断及外设通信等时间。一般来说,同型号的PＬＣ，其自诊断所需的时间相同,如三菱FX2系列机自诊断时间为0．9６ＭＳ。通信时间的长度与链接等外设多少有关系,如果没有连接外设,则通信时间为0．输入采样与输出刷新时间取决于其I/Ｏ点数，而扫描用户程序所程序所用的时间则与扫描速度及用户程序长短有关。对于基本规律指令组成用户程序,二者的乘积即为扫描时间。如果程序中包含用户特殊指令，则还必须依据用户手册查表计算执行这些特殊功能指令的时间。3.3PLC的I／O响应时间扫描操作是最基本的PLＣ操作，也是PLC区分与其他掌握系统的典型的特征之一。它供应固定的规律判定挨次，按指令的次序求解规律运算,而且每个运算的结果，颗粒机用于后面的规律运算,消除了简洁电路的内部竞争，使用户在编辑的时候，看不考虑继电器动作延时,也用不着考虑这些继电器的触点数量.但PLC采纳集中Ｉ／O刷新方式,在程序执行阶段和输出刷新阶段,即使输入信号发生变化，输入映像寄存器的内容也不会转变,不会映像本次扫描的结果；导致输出信号变化滞后与输入信号变化，这就产生了ＰLＣ的输入输出响应滞后现象；最大滞后时间为２－３个扫描周期。产生输入输出响应滞后现象的缘由除了PLC的扫描工作方式外,还与输入滤波器的滞后作用有关。为了提高PＬC的抗干扰能力，在每个开关量的输入端都采纳光电隔离和Ｒ－Ｃ滤波电路等技术,其中，R—Ｃ滤波电路的滤波常数一般为10—20ms。若ＰLC采纳继电器输出方式，输出电路中的继电器触点的机械滞后作用，也是引起输入输出响应滞后现象的一个缘由。PLＣ的这种滞后响应,在一般的工业掌握系统是完全允许的，但不能适应要求I／Ｏ响应速度快的实时掌握场合.为此,近期的大、中、小型PLＣ除了加快扫描速度,还在软硬件上实行一些措施，以提高Ｉ／O的响应速度.在硬件方面，可选用快速响应模块、高速计数模块等。3。３．1转变信息刷新方式1、I／O立即刷新一般来说，在输入采样阶段进行输入刷新，在输除刷新阶段刷新输出锁存电路；在程序执行节端，既不刷新输入，又不刷新输出.这种处理方式是导致输入输出滞后响应的主要缘由.2０世纪80年月中期以来,几乎全部的ＰＬC都增加一种新的刷新方式：I/Ｏ立即刷新。这种新的刷新方式是通过在程序中增加I／O立即刷新指令完成的.用户可在程序的不同位置插入I/Ｏ立即刷新指令。这样,在PＬＣ投入运行后，除了在输入采样和输出刷新阶段集中进行I／O立即刷新外，还在扫描到I／O时立即刷新新指令位置,对指令规定的输入输出范围,立即进行一次刷新：将指令规定的输入状态读入输入映像寄存器区，将指令规定的输出按输出映像寄存器区中的状态刷新输出锁存电路。2、Ｉ/O直接刷新方式为进一步提高I/O响应速度，有些PＬC采纳一种特殊的工作方式———I/O直接刷新方式（DIRECTMOＤE)与一般ＰＬC不同，采纳Ｉ/Ｏ直接刷新方式输入和刷新输出。由于不进行集中Ｉ／O刷新,其I／O响应时间缩短。3.3。2采纳中断技术通过在用户程序中多处插入I/O立即刷新指令,使PＬC可以读取脉冲宽度小于一个扫描周期的输入信号;输入信号脉冲宽度越窄,要求I/O立即刷新指令的间隔越小，这给用户编辑带来了便利。处理窄脉冲输入信号更有效、简便的方法是采纳诊中断技术。近期的PLC都有中断功能。PＬC的中断系统包括多个中断恳求源（简称中断源）和相关的中断指令。中断操作流程图如图：中断服务子程序执行主程序中断服务子程序执行主程序继续执行主程序３。３。3调整输入滤波器无论采纳Ｉ/O立即刷新指令，还是采纳中断技术，R-Ｃ滤波时间常数大都是影响I／O响应速度提高的主要因素.设滤波常数为１０ms，为使ｘ1０-x１7共8个输入状态的变化准时用立即刷新指令ＲEF读入，则在扫描到该程序之前，变化后的输入状态至需要持续10ｍs,才能被读入I／O映像区。为了进一步提高ＰLＣ的I／O响应速度,某些近期的PLC供应带有可调滤波器的高速开关量输入端。这些输入端采纳常数很小的R—C滤波器和可用指令修改的数字式滤波器。如FＸ2系列PＬＣ就供应X7共8个这样的高速输入端，其R—Ｃ滤波器时间常数仅为50ｕs，另外再加上指令修改的数字式滤波器.3.4梯形图语言特点每个梯形图由多个梯级组成。梯形图中左右两边的竖线表示假想的规律电源.当某一梯级的规律运算结果为“1”时,有假想的电流通过.继电器线圈只能消灭一次，而它的常开、常闭触点可以消灭很多次.每一梯级的运算结果，立即被后面的梯级所利用。输入继电器受外部信号掌握。只消灭触点,不消灭线圈.３．5主要技术性能用户程序存储容量:是衡量可存储用户应用程序多少的指标。通常以字或K字为单位。16位二进制数为一个字，每1０24个字为1K字。PLC以字为单位存储指令和数据。一般的规律操作指令每条占1个字.定时/计数，移位指令占2个字。数据操作指令占2～4个字。3.6PLC的掌握功能PＬC是一种一位处理器为核心的工业通用自动掌握装置，其实质是一种工业掌握用的专用计算机。因此它的组成以一般的微型计算机基本相同,也是有硬件系统和软件系统两大部分组成.ＰLC的硬件系统由基本单元、Ｉ/O扩展单元及外部设备组成，如下图为PLC的硬件系统的机构框架图3.２：ＰＬCEPRＯM写入器打印机盒式磁带机编程器驱动受控元件接受现场信号I／O扩展单元基本单元I/O扩展接口输入部件外部Ｉ/O接口存储器RＡM（用户程序）ＥPRＯＭ（系统程序)控制器运算器电源微处理器(CPU）输出部件ＰＬCEPRＯM写入器打印机盒式磁带机编程器驱动受控元件接受现场信号I／O扩展单元基本单元I/O扩展接口输入部件外部Ｉ/O接口存储器RＡM（用户程序）ＥPRＯＭ（系统程序)控制器运算器电源微处理器(CPU）输出部件1、微处理器（CＰU)与通用计算机一样，CPU是ＰＬC的核心部件，在PLC掌握系统中的掌握系统中的作用类似于人体的神经中枢,整个PLC工作过程都是在CPU的统一指挥下进行的。它的主要功能有以下几点:（１）接受从编程器输入的用户程序和数据，送入存储器存储；（２）用扫描方式接受输入设备的状态信号,并存入相应的数据区(输入映像寄存器)；(3）监测和诊断电源，PLC内部电路工作状态和用户程序编程过程中的语法错误；(４)执行用户程序,完成各种数据的运算、传递和存储等功能；（5)依据数据处理的结果，刷新有关标志位的状态和输出状态寄存器表的内容,以实现输出掌握、制表打印或数据通信等功能。2、存储器PLＣ配有两种存储器：系统存储器和用户存储器.系统存储器存放系统程序,用户存储器用来存放用户编织出来掌握程序。系统程序用来管理PLC系统，不能由用户直接存取，所以,PLC产品样本或说明书中所列的存储器类型及其容量，系指用户程序存储器而言.如ＦX2－２４M的存储器容量为4K步，即指用用户程序存储器的容量。PＬC所配的用户存储器的容量大小差别很大,通常中小型PＬC的用户存储容量在8K步以下,大型PLC的存储了容量可达到或超过２5６K步。３、输入\输出(I/O）部件如上图１-1所示中的输入部件和输出部件也成为输入／输出单元或输入/输出模块。实际生产过程中产生的输入信号多种多样信号电平各不相同，而PLC所能处理的信号只能是标准电平，因此必须通过输入模块将这些信号转换成CPU能够接受和处理的标准电平信号.同样外部执行元件如电磁阀、接触器、继电器等所需要的掌握信号电平也千差万别,亦必须通过输出模块将CPU输出的标准电平信号转换成这些执行元件所能接收的掌握的信号。所以,输入/输出模块实际上是CPU与现场输入输出设备之间的连接部件，起着PLＣ与被掌握对象间传递输入输出信号的作用。ＰLC输入/输出模块的电路框图1-２所示。外部输入信号隔离器滤波器外部输入信号隔离器滤波器输入状态寄存器滤波器信号接收回路滤波器隔离器隔离器（a)输入接口隔离器保存器信号发送回路输出状态寄存器功率放大器隔离器保存器信号发送回路输出状态寄存器功率放大器外部设备外部设备隔离器保存器功率放大器隔离器保存器功率放大器隔离器保存器功率放大器隔离器保存器功率放大器(b）输出接口为提高抗干扰能力,一般的输入/输出模块都有光电隔离装置。在数字量I/Ｏ模块中广泛采纳由发光二接管和光电三接管组成的光电耦合器，在模拟量I／Ｏ模块中通常采纳隔离放大器.来自工业生产现场的输入信号经输入模块进入PLＣ。这些信号有的是数字量，有的是模拟量；有的是直流信号，有的是沟通信号.使用时要依据输入信号的类型选择何时得输入模块。由PＬＣ产生的输出掌握信号经过输出模块去驱动负载，如电镀上的升降电动机的起停和正反转、阀门的开闭、设比的移动、升降等.和输入模块相同,与输出模块相接的负载所需的掌握信号有的是属质量,有的模拟量；有的沟通,有的是直流。因此，同样需要依据负载性质选择合适的输出模块.PＬC具有多种模块,常见的有属质量I/O模块和模拟量I/Ｏ模块，以及快速响应模块、高速计数模块、通信接口模块、温度掌握模块、中断掌握模块、ＰＩＤ掌握模块和位置掌握模块等多种。I／O模块的类型、品种与规格越多，ＰLＣ系统的灵敏性越好；I／Ｏ模块的Ｉ/O容量越大,ＰLＣ系统的适应性越强。4、电源部件PLC配有开关式稳定电源的电源模块，用来将外部供电电源转换成PＬC内部的CＰU、存储器和Ｉ／O接口等电路工作所需要的直流电源。PLＣ的电源部件有很好哦的稳压设施,因此对外部电源的稳定性要求不高,一般允许外部电源电压的额定值在+10%～—1５％范围内波动.小型PLC的电源往往和CPU单元合为一体,大中型PＬＣ都有专用电源部件。为了防止在外部电源发生故障的情况下，PＬC内部程序和数据等重要信息的丢失，PLC还带有锂电池作为后备电源。3。７PLC应用领域目前,ＰＬC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类.（1)开关量的规律掌握这是PＬC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现规律掌握、挨次掌握,既可用于单台设备的掌握，也可用于多机群控及自动化流水线.如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。（２)模拟量掌握在工业生产过程当中,有很多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量.为了使可编程掌握器处理模拟量，必须实现模拟量(Ａnaloｇ)和数字量(Ｄｉgｉtal）之间的Ａ/Ｄ转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的Ａ/D和D/A转换模块,使可编程掌握器用于模拟量掌握。(3）运动掌握PＬＣ可以用于圆周运动或直线运动的掌握。从掌握机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动掌握模块.如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置掌握模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动掌握功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。（4)过程掌握过程掌握是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环掌握.作为工业掌握计算机,PＬC能编制各种各样的掌握算法程序,完成闭环掌握。PID调节是一般闭环掌握系统中用得较多的调节方法.大中型PLC都有PＩＤ模块,目前很多小型PLC也具有此功能模块。PIＤ处理一般是运行专用的PＩＤ子程序。过程掌握在冶金、化工、热处理、锅炉掌握等场合有格外广泛的应用.数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、规律运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成肯定的掌握操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型掌握系统,如无人掌握的柔性制造系统;也可用于过程掌握系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型掌握系统。通信及互联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信.随着计算机掌握的进展，工厂自动化网络进展得很快，各PＬＣ厂商都十分重视ＰLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的ＰＬC都具有通信接口，通信格外便利。第4章PLC在电镀生产线上的应用设计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依据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。在电镀生产线上采纳自动化掌握不但可以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证，有效的削减废品率，而且还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度，有着格外好的经济效益和社会效益,电镀生产线上对行车的自动掌握则是电镀生产线自动化掌握的关键。ﻫ电镀生产线依据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，每台行车都依据已编制好的各自的程序运行;对于行车的自动掌握,早期是采纳继电器规律电路和挨次掌握器,进展至今其掌握方式已采纳可编程掌握器PLC作为核心掌握部件,其掌握更为平安、牢靠、便利、灵敏，自动化程度更高。4。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２5０s后提起，停放２５s,让镀液从工件上流回镀槽，然后放入回收液槽中浸2５ｓ，提起后停２0s,接着放入清水槽中清洗2０s，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.２5０ｓ清水槽回收液槽２5０ｓ清水槽回收液槽镀槽15s20s25s25s原位SQ6 SQ5 SQ4 SQ3 SQ2 SQ1 ⑵⑶⑷20s⑸⑹⑺⑻⑼⑴⑽⑾⑿电镀工艺流程图4．2掌握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，这主要体现在行车掌握上,同时还要求行车和吊钩的正反向运动均能实现电动掌握,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：M0M0M1M2M3M4M5M6M7M8M9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(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SQ44.2.1行车自动工作掌握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,即可开头电镀工作。(1）吊钩上升按下启动按钮SB1，吊钩上升，当遇到上限开关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关SQ6时,掉过停止下降.同时T０开头计时，定时电镀250ｓ.（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开头计时，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,则开头下一个工作循环。4．3

拖动系统设计

KM4FU1M13~M23~FU2UFU3KM1KM2KM4FU1M13~M23~FU2UFU3KM1KM2KM3系统如图所示,其中，行车的前进和后退,吊钩的上T升和下降掌握分别通过两台电动机M１、M2的正、反转来掌握。本图没有给三相异步电动机加热继电保护器，是由于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。4。4ＰLC的选型由于PＬC组成的掌握系统输入信号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掌握接触器KＭ3和KM4，１个用于原位指示。24V24VX000X001X002X003X004X005X007Y002Y001Y003X006X011X012X014X015X016X013Y004COMCOMSB1SB2SB3SB4SB5SB6SASASQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6KM1KM2KM3KM4220VFX2N-32MRY000HLFUPLC控制系统I/O端口接线图掌握系统确定选用FX2Ｎ-3２MR，输入/输出点数均为16点，满意掌握要求,而且还有肯定的余量.4．5PLC输入/输出地址对比表将输入信号14个，输出信号5个按各自功能分类，支配输入/输出端地址。列出外部输入/输出信号与ＰLC输入/输出地址编号对比表。如下表。电镀生产线掌握系统的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SQ1X０1110后退限位开关(至回收液槽)SQ2X01211后退限位开关(至清水槽)SＱ3X0１312行至原位限位开关SQ4X０1413上限位开关SQ５X０１５14下限位开关SQ6X0１6电镀生产线掌握系统的PＬC输出接口功能表序号工位名称文字符号输入口1掌握吊钩上行的接触器KM１Y00１2掌握吊钩下行的接触器KM2Y002３掌握行车前进的接触器KM3Ｙ００34掌握行车后退的接触器KM4Y0０45原位指示灯ＨＬＹ０004。6电镀生产线PＬC掌握梯形图P0A点动控制P0A点动控制CJP1CJP0Y004Y003Y002Y001MOV(P)K0K5M0M80SFL(P)M80M0K20K1X015X007M8002222M19X001X016X000X015X011X016T0M80M1M2M3M4X014原位时M80置1M0～Ｍ20置零X004X011Y004X005X002X003X014X015X016Y001Y002Y003移位指令移位指令BX006X015 M5X012X016T2X015X013T3X016T2X015T3X014X016M6M7M8M9M10M12M11M13M14M15M16M17M18T1移位指令ABDK280K15M0 M5M10M15M2M8M3M13M18M4M60M63M1M60Y000Y001Y003Y002M60T0T3T0EDM6 M6 M61M7M12M17M14M9M62M62M11M63M61M16M61T1T1Y004M62M63T2ENDEK30K28P1T2T34.6．1电镀生产线PＬＣ掌握梯形图程序步序指令1LＤIＸ00６２CJP０６LDX０157ＭＰＳ8AＮＤX00４９ANIX０１1１0AＮIY004１１OUTＹ０03１２MPP13ANDＸ0０514ANIX0141５ANIY0０31６ＯＵTＹ0０41７LDX00218AＮＩX01５19ＡNＩY00２20OUＴY０0１２1LDＸ00322ＡNIX01６23ＡNIＹ00124OUＴY0０225P0２６LＤIX00727ＣＪP13１LDＭ800２32ORM1933ORＸ00１３4MＯV（P）Ｋ0K5Ｍ０４０LDＸ016４1AＮＤX0144２OＵTＭ８0４3ＬDX０0０４４AＮDM8045LＤX０1５46ANＤM１4７ORB步序指令48ＬDＸ01１49AＮDM2５０ＯRB51ＬＤＸ０１652ＡＮDＭ３53ORＢ54LDT055ＡNDM４5６ＯＲB57ＬDX０１558ＡNDM559ＯＲB60ＬDT１6１ANＤM６62ORB63ＬDX0１２６4AＮＤＭ765ORB66ＬDＸ0166７ANDＭ868ORＢ６9LDＴ2７０AＮＤM９71OＲＢ72ＬDＸ０15７3AＮDM1074OＲB７５LDＴ37６ANDM１177ＯRB78LＤX01３79ANDＭ1２80OＲB81LＤＸ01682AＮDM1３８３ORＢ８4ＬDＴ28５ANＤM１4８6OＲＢ8７LDX0１588AＮDM１５８9OＲB９0LDT3步序指令9１ＡＮDＭ１692ＯRB９３LDX01494ANDM１795ORB96LDＸ0169７ＡＮDM1898ORB99SFL（Ｐ)M８０M0K2０K1１0８ＬＤM０109OUTＹ0０0110LDM1１11ORM5112ORM10113ORM１５１14OＵTＹ001１１5ＬＤＭ211６OUＴＹ003117LＤＭ3１18ORM8１１9ORＭ１3120ORＭ１８121ＯUTＹ００21２２LDM412３ＯRM６01２4ＡNIＴ01２5OUTM601２6LＤＭ6０１27ＯUＴＴ0K2８012８LDＭ63１29OUTT3K15130ＬＤM６131OＲＭ611３２ANＩT113３OUＴM6１１３4LＤＭ611３5ＯＵTT1步序指令K28１36ＬDM7137OＲＭ12１38OＲM17139ＯUTY００4１４０LDM9141ORＭ14１42OＲM6２１43ANＩT2144ＯUTM６2145LＤM６2146OUTT2K３０147LDM１1148ORＭ16１4９ＯRM63１50ANＩT3151OＵＴM63１５2Ｐ1１5３EＮＤ4。6．２梯形图程序电镀生产线的PＬＣ掌握程序,包括点动操作和自动掌握部分。（１）点动掌握设有行车的前进和后退操作，吊钩的上升和下降操作。如图所示，图中从程序开头到标号Ｐ0规律行间程序段为点动掌握梯形图。（２）自动掌握通过状态流程图,可以看到生产线是典型的挨次掌握，主要由单序列构成,采纳移位指令来实现掌握要求会更便利。由于急停或急停后，可通过点动操作完成剩下的工序或者返回原位因此帮助继电器采纳了无断电保持的通用帮助继电器，定时器也采纳了常规定时器.电镀生产线的PLC掌握梯形图，如图所示，图中标号P0到标号P1程序结束段为自动掌握程序。通过梯形图可以看到，停止按钮即可作为正常的停车按钮,又可以作为及停按钮，当然急停后必须通过点动操作返回原位.本例中,当行车从原位前进至SＱ1的过程中，虽然压过SＱ３和SQ2,但行车并不停止,这是由于移位条件采纳输入信号和相关帮助继电器接点串联的原因，所以只有行车后退压下ＳQ2或SQ3，并且相应的帮助继电器为导通状态时才会停。第5章不足与改进近几年来,虽然我国的电镀工业有不错的进展，但是,与发达国家相比还是存在很大的差异，必须奋起直追,才能赶上世界先进水平,以满意工