【《电镀自动生产线三菱PLC控制系统设计（附图）》13000字（论文）】

PAGE4电镀自动生产线三菱PLC控制系统设计中文摘要PLC因其具有较高的可靠性，较高的稳定性等特点，使得它在电镀生产线上，PLC的应用越来越广泛，并且伴随着PLC的使用，电镀生产线越来越倾向于自动化方面发展，在电镀自动化行业，PLC的意义及重要性也越来越大。本设计中首先根据行车、吊篮与五个槽位确定了控制对象，然后根据控制对象的控制顺序，设计了生产线中的PLC控制方案，用GXWorks2软件PLC控制程序的设计，并且对行车式电镀生产线的PLC的控制设计包括了三种控制方式，分别为单循环、连续循环和手动操作。最后进行PLC的模拟调试和程序的调试。关键词：三菱PLC；电镀生产线；行车控制；触摸屏；状态转移图TOC\o"1-2"\h\u26637第一章前言 5216611.1电镀工艺与PLC 5221111.2课题任务及研究意义 530453第二章电镀生产线的控制要求及方案 6284322.1行车式电镀生产线 6222362.2控制要求及方案 7220332.3电镀生产线控制要求 8327262.4电镀生产线PLC及选型 8273382.5程序流程方案设计 955932.6SFC方案设计 118920第三章电镀生产线控制设计 1270443.1I/O地址分配表 12133003.2状态转移图控制设计 12325073.3PLC系统I/O口接线图 17199223.4主电路设计 19191273.5控制程序设计与分析 2027706第四章人机界面设计 234624.1触摸屏的介绍 23191144.2触摸屏的选型 23111334.3触摸屏程序设计 243647第五章程序写入及调试 27286655.1PLC及触摸屏的通讯及程序写入 2781245.2程序调试 3030929第六章总结 3316098致谢 366512附录1：SFC图 3724954附录2：PLC接线图 3810352附录3：电气原理图 3917344附录4：程序 40

第一章前言电镀工艺与PLC电镀工艺就是利电解的原理，在待镀件的表层铺上一层目标金属的过程。待镀件中的金属离子将电镀池中的金属离子置换出来，从而均匀的覆盖在待镀件的表层，这个表层叫做镀层。这一镀层一般可以增强金属待镀件的抗腐蚀性、增加待镀件的硬度、增强待镀件的光滑性和耐热性，由于具有镀层，待镀件会有较好的光滑性能和表面的美观性能。一件电镀产品质量的好坏，除了用到的材料的好坏，电镀液和电镀添加剂的好坏之外，还取决于对不同电镀产品的电镀时间的长短控制有关。自动化控制的电镀生产线可以增加电镀工作的准确性，减轻工人的劳动力和劳动强度，更能减少生产成本，提高生产效率，还可以有效的减少废品率。本文主要进行自动控制的设计。在生产线的控制中，采用的主控制器为PLC控制器，结合其可靠性高，稳定性高，编程简单，易于操作的特点，实现电镀生产线的手动运行、单周期运行、循环运行三种工作方式。PLC具有较高的可靠性、较强的抗干扰能力、编程及安装使用简单便捷等优点，同时还有较高的使用寿命，从而使得PLC具有较高的生命力。由于这些优点，使得PLC在工业市场的需求上也占有较大的席位。且PLC的输入和输出端更接近现场设备，对于中间部件或者是其他的接口的需要也不多，这一特点不仅节省了使用客户的时间，更节约了使用客户的成本，从而为使用客户带来更高的收益效果。在应用上，由于PLC的高可靠性和较长的使用寿命等优点，使其更具优势，在电镀生产线上的应用也越来越多。伴随着PLC的引入，电镀生产也实现了较大的发展。课题任务及研究意义课题任务：本设计的课题任务就是设计行车式电镀自动生产线上的PLC控制，通过输入开关（行程开关）的动作来控制行车或吊篮的运动，以及各个槽位的工作，包括槽位数量及槽位工作内容的安排，完成PLC自动控制所需要的输入控制对象及输出控制对象的设计，和PLC的型号选择及控制程序的设计。课题任务主要包括：PLC电气接线图、PLC控制程序、人机界面和系统调试或模拟等。研究意义：在我们的社会生活中，对电镀产品的使用比较常见，但是市场上的电镀产品的质量层次不齐，造成这一原因的主要方面就是电镀工厂车间的环境层次不齐，电镀车间技术不够成熟，对电镀的细节把握不够全面。通过本课题的研究，将PLC运用到电镀生产线中，实现电镀的自动化生产。电镀生产线的PLC控制设计实现自动化生产的意义就在于:节省人力的同时，减少了因人为电镀工作出现差错的概率。PLC用于机械控制弥补了人力疲劳的情况，可以不间断的生产，很大程度的提高了生产率。合理的PLC控制系统可以准确的进行电镀工作，减少了工作不准确产生的人为误差。第二章电镀生产线的控制要求及方案2.1行车式电镀生产线行车式电镀生产线又称为程控行车式电镀生产线，并且行车式电镀生产线在电镀行业中的应用最为广泛。行车式电镀生产线的突出特点是灵活性较大，使用行车式电镀生产线适用于小、中、大型工件和各种批量的电镀生产规模，各种批量的电镀又分为挂镀和滚镀，并且，在同一条电镀生产线中，还可以根据具体的需要，变更所需要的工艺过程，即相同的电镀工艺，但是镀层的厚度组合不尽相同，这两种特点相结合的某个电镀工件，同时，还可以根据产品要求，采用不同的工艺组合，来适应不同基体的工件或者不同要求的电镀产品的电镀工件。在行车式电镀生产线中，工艺槽的数量是严格的按照生产量计算的，而辅助槽，类似清洗等，是按照需要的工艺配备的，两种槽的数量设计要求不同，并且，由于辅助槽的设计要求，往往会导致辅助槽的负荷不足，往往辅助槽的设计长度是与工艺槽等长的，由于这一特点，与同样产量的环形电镀线相比较，行车式电镀生产线的清洗槽的储水量会相对大一些。行车式电镀生产线根据具体的电镀工艺要求，可以把电镀前处理、电镀、电镀后处理、各工艺槽及其回收和清洗等等的辅助槽，按照电镀工艺的顺序进行排列，并且，由于受到场地面积的限制，还可以根据场地面积、辅助设备的安放位置、物流情况，以及装卸工件的繁忙程度，排列成直线式，弧形转弯式等几种合适的形式。其中，对于直线式排列的电镀线来说，其装卸工件的具体位置，可以安排在电镀生产线的一端，目的是为了节省场地布局，还可以节省电镀生产线上的操作人员，以及节省不需要的极杆的空车返回程序，在行车式电镀生产线中，也可以把装挂工件和卸挂工件的位置分别排列在生产线的两端，这样可以使得工件的装挂和工件的卸挂之间互不干扰，也可以把装挂工件和卸挂工件的位置分别安排电镀生产线的同一端，但是这样对于行车式电镀生产线的工件的装挂和工件的卸挂之间的设备位置设计要求相对来说较高，要保证工件的装挂和工件的卸挂之间互不干扰，避免行车式电镀生产线工作时出现工件的装挂和工件的卸挂之间干涉的错误问题。对于弧形转弯式电镀生产线来说，弧形转弯式电镀生产线就是指行车可以在圆弧形的电镀生产线轨道上运行，这样的弧形电镀生产线具有其设备特点，即不仅可以缩短电镀生产线的总长度，还可以缩小电镀生产线的总宽度。因此在设备使用空间不是很充足，即受到设备使用场所的面积因素限制时，对于弧形转弯式电镀生产线来说，应用较多。行车电镀生产线中的行车按照工艺流程在线顺序行进时，不同的槽位行车运动情况也有区别，在水洗等辅助槽位中，行车式电镀生产线上的行车大多都是连续运送电镀工件，进行水洗等处理，对于特殊的工艺要求，也有按照工艺要求的需要，在某些槽内定时延时，以及当电镀工件提升到位之后，稍做滴水延时处理的；对于工艺槽位来说，有些工艺槽位有处理上的时间要求，因此行车式电镀生产线上的行车到位之后，可以离开，到时再通过回程提取电镀工件。例如水洗槽也可以设置行车式电镀生产线中的行车离开的安排。电镀工艺流程包含许多的工序，完成这些全部的工序就称为一个电镀周期。在一个电镀周期中，根据行车式电镀生产线的产量要求，以及行车式电镀生产线的工艺流程排列特点，一般一条电镀生产线可以设置一台或者多台电镀行车。但是，当使用两台或者两台以上的电镀行车时，各个电镀行车要满足在一定的区段内，运送的工件的时间保持大致相同的要求，并且，各台电镀行车的运行的状况需要满足相互之间协调的要求，各个电镀生产线上的电镀行车相互之间的交换点，应该选择在那些对时间要求不严格的水洗槽或者一些其他的中和槽等辅助槽位上，这样不会对一些控制槽位时间要求严格的槽位控制造成较大的影响。同时，行车式电镀生产线上的行车的运动动作应该严格的按照各个工艺的具体要求进行顺序程控，即按照顺序进行电动或者手动的控制，进而使各个电镀行车有序的进行运动动作，最终完成整个电镀自动生产线上的全部的工艺流程。2.2控制要求及方案如图2-1所示，在电镀生产线一侧（原位）将待加工镀件装入吊篮，并发出信号，专用行车便提升前进，到规定槽位自动下架，并停留一段时间（各槽停留时间预先按工艺设定，1#～5#槽位的停留时间依次为11s、12s、13s、14s、15s）后自动提升，行至下一个电镀槽，完成电镀工艺规定的每道工序后，自动返回原位，卸下电镀好的工件重新装料，进入下一个电镀循环。图2-1电镀自动生产线示意图如图中所示，SQ0—SQ9为行程限位开关，当行车或吊篮运动过程中，触碰到行程限位开关时，行程限位开关动作；M1和M2为两个三相异步电动机，分别控制生产线上电镀行车的前进和后退、吊篮的上升和下降，分别用牵引钢缆引导路径；本设计的行车式电镀自动生产线中一共包括五个槽体，五个槽的工艺流程分别为：1#槽：清洗槽。当行车到达1#槽位置时，1#位信号灯HL1亮起，吊篮电动机M2动作，使吊篮下降，下降到下限位，即电镀工件完全浸没在1#槽中的清洗液中时，超声波换能器开始工作，清洗11s，清洗结束后，吊篮电动机M2动作，使吊篮上升，上升到上限位时，吊篮电动机M2停止动作，行车电动机M1前进。2#槽：风冷槽。当行车到达2#槽位置时，2#位信号灯HL2亮起，吊篮电动机M2动作，使吊篮下降，下降到下限位，即电镀工件完全浸没在2#槽中时，风冷风扇开始工作，风冷干燥12s后，风冷结束后，吊篮电动机M2动作，使吊篮上升，上升到上限位时，吊篮电动机M2停止动作，行车电动机M1前进。3#槽：电镀槽。当吊篮到达3#槽位置时，3#位信号灯HL3亮起，吊篮电动机M2动作，使吊篮下降，下降到下限位，即电镀工件完全浸没在3#槽中的电镀液中时，电镀13s，电镀结束后，吊篮电动机M2动作，使吊篮上升，上升到上限位时，吊篮电动机M2停止动作，行车电动机M1前进。4#槽：冲洗槽。当吊篮到达4#槽位置时，4#位信号灯HL4亮起，吊篮电动机M2动作，使吊篮下降，下降到下限位，即电镀工件完全浸没在4#槽中的清洗液中时，冲洗14s，冲洗结束后，吊篮电动机M2动作，使吊篮上升，上升到上限位时，吊篮电动机M2停止动作，行车电动机M1前进。5#槽：风冷槽。当吊篮到达5#槽位置时，5#位信号灯HL5亮起，吊篮电动机M2动作，使吊篮下降，下降到下限位，即电镀工件完全浸没在5#槽中时，风冷风扇开始工作，风冷干燥15s后，风冷结束，吊篮电动机M2动作，使吊篮上升，上升到上限位时，吊篮电动机M2停止动作，行车电动机M1前进。控制要求：⑴具有三种工作方式：包括单周期控制、连续循环控制和手动控制；⑵前后运行和升降运行应能准确停位，前后、升降运行之间有互锁作用；⑶用信号灯显示电镀吊篮所在的槽位及上、下限位置；⑷在触摸屏上模拟电镀生产线生产工艺过程。2.3电镀生产线控制要求（1）拖动情况在行车式电镀自动生产线上，分别使用两台三相异步交流电动机控制电镀行车的前进和后退、吊篮的上升和下降，均采用机械减速装置。（2）拖动控制要求电镀生产工艺应能实现以下三种操作方式：单周期：从原位开始工作，完成一次电镀后工件返回到原位停止。连续循环：从原位开始工作，完成一次电镀后工件回到原位再继续工作。手动操作：用手动按钮操作控制行车式电镀自动生产线的吊篮的上升、下降，电镀行车的前进、后退。1、前后运行和升降运行应能准确停位，前后、升降运行之间互锁。2、吊篮所在槽位及上、下限位置用信号灯显示。3、在触摸屏上模拟电镀生产线生产工艺过程。4、主电路有短路和过载保护。2.4电镀生产线PLC及选型电镀自动生产线的PLC自动控制设计可以实现自动化生产线对待镀件的一些自主处理，包括对电镀行车的前进与后退、吊篮的上升与下降等指令。根据设计的题目可知，本设计选用的系统主控核心单元就是PLC，本设计中用到了SQ0——SQ9，十个限位开关，需要十个输入，分别对应X0——X11；同时在本设计中的三种模式，手动、单循环、连续循环，需要三个输入，分别对应X12、X13、X14；对于手动控制，行车的前进与后退控制和吊篮的上升下降控制，需要四个输入，分别对应X16、X17、X20、X21；对应整个系统，添加了启动按钮和停止按钮，需要两个输入，分别对应X22和X15。行车式电镀自动生产线中，主控制器PLC首先要控制两个三相异步电动机M1和M2，分别为行车电动机和吊篮电动机，需要四个输出，即前进（KM1）、后退（KM2)、上升(KM3)与下降(KM4)，分别对应Y10、Y11、Y12和Y13；为了显示两个电动机的工作状态，即行车与吊篮的运动状态，设计了四个信号灯，分别为前进指示灯HL10、后退指示灯HL11、上升指示灯HL12、下降指示灯HL13，分别对应Y21、Y22、Y23、Y24；为了显示行车与吊篮的工作位置，即电镀工作的运行位置，分别为SQ0——SQ9搭配了十个信号灯，以显示限位开关的工作状态，限位开关动作时信号灯亮，不工作时信号灯灭，分别对应HL0——HL9信号灯，对应的输出为Y0——Y20；在五个工作槽位中，1#槽位、2#槽位与5#槽位分别有超声波换能器、风冷风扇1与风冷风扇2设备，设计中通过用PLC的Y14、Y15、Y16三个输出控制三个继电器开关KC1、KC2、KC3来控制三个单独的回路接通或断开，从而控制超声波换能器、风冷风扇1与风冷风扇2的工作状态。综上所述，根据本设计方案，共有十八个输入信号，二十一个输出信号。设计可用的实际设备为三菱PLC，在大学的学习过程中，曾在实验室接触并使用过三菱与西门子的PLC，综合以上因素，最终选用三菱PLC，型号为FX3U-64MT，可以满足控制要求。如图2-2所示，为PLC端子排列布局图。图2-2PLC端子排列图2.5程序流程方案设计程序流程图又称为程序框图，描述程序的逻辑性、处理的顺序和系统的逻辑。程序流程图用图示的形式画出程序的流动方向，具有直观、清晰、更易理解的特点。程序流程图由处理框、判断框、起止框等构成。其中，处理框具有处理的功能、判断框具有条件判断的功能，有一个入口和两个出口、起止框表示程序的开始或是结束。如图2-3所示为整个工序的控制流程图，由顺序结构、选择分支结构和循环结构组成。1、在控制方式为自动时，首先要回到初始点，即原点位置，然后开始动作，原位的行车式电镀自动生产线的行车和吊篮的状态为初始状态。（1）在1#槽位：通过PLC程序控制M1与M2两个三相异步交流电动机，使行车与吊篮分别移动到1#槽位及槽体内，同时超声波换能器开始工作，开始清洗，直到清洗结束。（2）在2#槽位：通过PLC程序控制M1与M2两个三相异步交流电动机，使行车与吊篮分别移动到2#槽位及槽体内，选用风机风冷干燥的方式，进行干燥。（3）在3#槽位：通过PLC程序控制M1与M2两个三相异步交流电动机，使行车与吊篮分别移动到1#槽位及槽体内，然后开始进行电镀，直到电镀结束。（4）在4#槽位：通过PLC程序控制M1与M2两个三相异步交流电动机，使行车与吊篮分别移动到1#槽位及槽体内，进行冲洗，将工件没入清水中，利用搅拌装置搅动冲洗液进行镀件的清洗，直到冲洗结束。（5）在5#槽位：通过PLC程序控制M1与M2两个三相异步交流电动机，使行车与吊篮分别移动到1#槽位及槽体内，选用风冷干燥的方式，风冷风扇2工作，工作结束之后，控制行车与吊篮移动到原位，等待下一步的指令。2、在控制方式为手动时，用四个按钮分别控制行车的前进、行车的后退、吊篮的上升、吊篮的下降，即可直接控制行进电动机和吊篮电动机的移动。同时需要操作员观察吊篮的位置和每个槽位置工作的时间，避免出现由操作不当引发的危险情况。图2-3电镀控制流程图2.6SFC方案设计SFC图相对于梯形图而言，可以更直观的表达顺序控制逻辑，对循环等逻辑控制更方便编写及调试修改，所以SFC图（状态转移图）是设计PLC顺序控制程序的一种有力的工具。如下图2-4所示，为设计的SFC方案图，首先是S0状态，在该状态中，行车式电镀自动生产线中的行车与吊篮运动到初始位置，即原位，在该位置上，进行吊篮待镀件的装料和卸料；再接一个选择性分支，来决定自动或手动的工作模式，在自动工作模式下，以五个槽位的行程开关为状态转移条件进行顺序控制，并通过连续循环X14为转移条件进行连续循环控制；在自动的工作模式下，电镀自动生产线完成单循环或连续循环的操作，在手动的工作模式下，电镀自动生产线将完成对五个槽位的单独控制，和电镀行车的前进与后退，吊篮的上升与下降的单独控制。图2-4SFC方案设计图第三章电镀生产线控制设计3.1I/O地址分配表1、确定输入输出设备：根据设计方案，本设计共包含了十八个输入信号，二十一个输出信号，如下表1所示。输入信号分别为十个位置开关SQ0——SQ9（一个原位开关、五个槽位开关、四个限位开关）、一个选择开关SA（用以选择手动、单循环或连续循环）、五个手动按钮（分别为停止按钮、手动前进按钮、手动后退按钮、手动上升按钮和手动下降按钮）。输出信号分别为十四个信号灯HL0——HL13（分别为一个原位信号灯、五个槽位信号灯、四个限位信号灯、四个行车或吊篮的运动方向信号灯、一个超声波换能器、两个风冷风扇、行车电动机的正反转，即行车的前进与后退、吊篮电动机的正反转，即吊篮的上升和下降）。表1I/O地址分配表输入触摸屏输出原位(SQ0)X0M0原位信号灯HL0Y01#位(SQ1)X1M11#位信号灯HL1Y12#位(SQ2)X2M22#位信号灯HL2Y23#位(SQ3)X3M33#位信号灯HL3Y34#位(SQ4)X4M44#位信号灯HL4Y45#位(SQ5)X5M55#位信号灯HL5Y5左限位(SQ6)X6M6上限位信号灯HL6Y6右限位(SQ7)X7M7下限位信号灯HL7Y7上限位(SQ8)X10M10左限位信号灯HL8Y17下限位(SQ9)X11M11右限位信号灯HL9Y20手动SAX12M12前进（KM1）Y10单周期X13M13后退（KM2）Y11循环X14M14上升（KM3）Y12停止按钮（SB1）X15M15下降（KM4）Y13手动前进（SB2）X16M16超声波换能器Y14手动后退（SB3）X17M17风冷风扇1Y15手动上升（SB4）X20M20风冷风扇2Y16手动下降（SB5）X21M21前进指示灯HL10Y21启动按钮（SB6）X22M22后退指示灯HL11Y22上升指示灯HL12Y23下降指示灯HL13Y243.2状态转移图控制设计如图2-5所示为行车式电镀自动生产线的状态转移图（SFC图）方案，在图示中，包括自动控制的单循环和连续循环控制，手动控制，由一个初始化状态继电器S0和七个普通型状态继电器S20—S26组成，中间包括若干个顺序选择状态转换条件，包含单流程和选择性分支与汇合。由初始化状态继电器S0开始，S0状态最终会使行车式电镀自动生产线运动到达初始位，即原位，若不是原位，需要手动调整行车与吊篮的位置，直到到达原位。图3-1初状态动作示意图按下启动按钮，通过自动控制中的单循环X13和连续循环X14及原位限位开关X0为转移条件，使状态继电器从S0转移到S20，进行如下动作：图3-2S20动作示意图动作结束之后，通过X1状态触发条件使能普通型状态寄存器S21动作，即在1#槽位工作开始，通过限位开关X1及T10定时器顺序控制吊篮、行车、信号灯及风冷风扇1动作。如下图所示：图3-3S21动作示意图通过X2状态触发条件使能普通型状态寄存器S22动作，即在S21状态时，风冷风扇1工作，由于X2限位开关动作，配合T14定时器，进行如下图的顺序控制：图3-4S22动作示意图通过X3状态触发条件使普通型状态寄存器S23动作，即在3#槽位的电镀动作开始通过X3、定时器T23——T26进行顺序控制，如下图所示：图3-5S23动作示意图通过X4状态触发条件使能普通型状态寄存器S24动作，即在4#槽位开始工作，通过X4限位开关、定时器T10进行如下图所示的顺序控制，风冷风扇2开始工作：图3-6S24动作示意图通过X5状态触发条件使能普通型状态寄存器S25动作，通过X5及定时器T11顺序控制，如下图所示：图3-7S25动作示意图在S25状态结束时，就完成了一个单周期运动，通过状态转移条件X14，即连续循环条件，状态转移到S0初状态即为连续循环状态。在初状态S0下的分支选择时，通过X12（连续循环控制按钮）触发条件来选择手动控制模式。在手动控制模式下，通过行车的前进后退按钮X16、X17单独控制行车电动机，通过吊篮的上升下降按钮X20、X21单独控制吊篮电动机，由五个槽位对应的五个限位开关分别单独控制各个槽位的工作状态。图3-8手动操作示意图在手动运行状态分支下，接一个循环控制状态流程，即通过X13、X14状态触发条件跳转到初始状态S0动作，来完成从手动控制模式到自动控制模式的控制状态的转换。

3.3PLC系统I/O口接线图如表1中可知各个输入输出设备，绘制PLC（FX3U-64MT）的接线图。输入接线设计：在电镀行车中，一般都会设置左限位和右限位两个限位开关，目的是为了防止电镀行车在到达起始位和最末端时超过更工作区。根据要求对电镀生产线的设计包括六个位置的选择，分别为原位和五个电镀槽位，分别用六个槽位选择开关SQ0——SQ5来达到槽位选择的目的。对于电镀行车的控制有三种操作方式，分别为单循环控制、连续循环控制和手动控制，对应于SA选择开关。对于手动模式来说，手动操作采用单独的控制按钮，分别为行车前进、行车后退、吊篮上升和吊篮下降，分别对应输入点X16——X21。对于整个行车式电镀生产线有一个保护按钮，即停止按钮，对应输入点 X15。输出接线设计：生产线上的行车与吊篮的工作位置共有六个，分别有六个信号灯HL0——HL5分别与之对应，用六个信号灯显示行车的工作位置。生产线上有两个三相异步交流电动机，分别控制行车与吊篮移动，与之对应的有四个信号灯HL10——HL13，分别显示行车与吊篮的移动方向。在1#槽、2#槽和5#槽分别有超声波换能器、风冷风扇1和风冷风扇2，分别对应输出点Y14——Y16。在PLC的输入端，需要提供24V的直流电源，设计中使用变压器，从220V的三相高压电引出，方案中的手动按钮停止按钮、手动前进按钮、手动后退按钮、手动上升按钮和手动下降按钮用电动按钮设计与启动按钮SB6接线设计同理，对于限位开关SQ0—SQ9的接线图设计同理，如下图所示：图3-9输入按钮接线示意图在PLC的输出端，需要交流220V的电压供电，由于电压较高，所以设计了热继电器FR做限流保护，各个信号灯的控制可以直接从PLC的输出信号引出，如下图所示：图3-10信号灯输出示意图行车电动机与吊篮电动机的运动状态在方案中是通过控制KM1——KM4四个继电器实现,对四个继电器线圈的接线设计中，加入了KM1与KM2互锁，KM3与KM4互锁，接线如下图所示：图3-11继电器输出示意图对于超声波换能器、风冷风扇1与风冷风扇2的控制，采用单独的三个外线路，通过PLC的输出控制KC线圈，通过KC线圈的断开或闭合来控制超声换能器或风冷风扇的工作启闭。同时三个KC线圈采用互锁方式，且接线方式同理。接线如下图所示：图3-12超声波换能器接线示意图图3-13风冷风扇1接线示意图

3.4主电路设计主电路设计分析：主电路中有一个电源开关QS，为普通的闸刀开关，短路保护器为熔断器FU2。两台电动机分别采用热继电器FR1和热继电器FR2作为过载保护。电阻R1、R2起限流的线路保护作用。M1电动机用接触器KM1与KM2控制其正反转，M2电动机的正反转用接触器KM3与KM4来控制。电路如下图3-14所示：图3-14主电路图

3.5控制程序设计与分析在SFC图的设计方案中，采用SFC的程序语言，在SFC程序的初始状态S0之前，需要添加梯形图块，作为S0状态的触发条件，使用到了初始脉冲M8002，如下图所示：图3-15初状态置位示意图在SFC程序中，自动控制的分支转换条件X13、X14会将初始状态S0跳转到状态S20，在S20之后，状态S21——S25分别会进行1#槽——5#槽的相应控制对象动作，每个状态转移条件相似，分别用限位开关的输入信号X1——X5作为状态转移条件，以X1状态转移条件为例，程序设计如下图所示：图3-16转移条件部分示意图当自动控制程序转移到S25状态，并执行完毕后，将进行单循环、连续循环，用X14作为转移条件，程序与图3-16中所示同理。在手动的控制模式下，行车的前进后退必须要在吊篮上升到上限位才可以进行动作，并加入了前进与后退之间的互锁,吊篮的上升与下降也添加互锁，并且，为了不然吊篮的运动超出工作范围，加入了上、下限位保护，程序如下图所示：图3-17手动操作部分示意图对于超声波换能器的控制中，由于其在1#槽位中工作，所以当行车运动到1#位时，超声波换能器开始工作；对于风冷风扇1、风冷风扇2来说，两者分别在2#槽位与5#槽位中工作，当行车分别运动到2#槽位与5#槽位时，风冷风扇1、风冷风扇2工作，程序如下图所示：图3-18超声波换能器程序设计示意图图3-19风冷风扇1程序设计示意图图3-20风冷风扇2程序设计示意图单循环控制方式设计分析：单循环控制方式就是从待镀件装料到各个槽位工作结束后退回到原位下料，同时原位指示灯HL0以及下限位信号灯HL7亮，等待指令。SA选择开关调到单循环位置，S20置位，Y12得电，吊篮上升，当上升到上限位开关SQ8时，Y12失电，同时Y10得电使行车前进，前进到1#槽位时，X1（SQ1）动作，同时S21置位，Y13得电，吊篮下降，下降到下限位时X11（SQ9）动作，下限位信号灯HL7亮，定时器T3定时11S后，Y12得电，吊篮上升，上升到上限位SQ8时，上限位信号灯HL6亮，同时定时器T20定时10ms，Y10得电，行车前进，同理继续工作，到5#槽位中，吊篮上升到上限位后，行车继续前进，前进到左限位SQ6时，Y10失电，Y11得电，后退到原位时，Y11失电，Y13得电，即行车停止，吊篮下降，下降到下限位SQ9后，下料，等待下一步指令。连续循环控制方式设计分析：连续循环的控制方式就是反复的执行单循环控制方式，如果不按停止按钮就会一直运行下去。将SA选择开关打到连续循环位置，输入信号X14动作，当电镀行车完成一次工作，电镀过程返回到原位时，经X14常开触点返回到S0初始状态，进行下一步动作。手动控制方式设计分析：手动控制方式中，分别用四个点动按钮SB2——SB5控制两台电动机的前进后退和上升下降在手动控制中，在各个动作之间添加了互锁，运行条件为：必须在上限位时，才能前进后退，且进退到两端时必须停止，上升到上限位时停止，下降到下限位时停止。第四章人机界面设计4.1触摸屏的介绍触摸屏是从20世纪80年代初出现，到现今以及有了较大的发展，当时就有很多种触摸屏，到现今，触摸屏已经应用非常广泛，“触摸屏”这个名词也在电视、新闻、杂志等诸多的场合频繁登场。在生活的方方面面都可以见到触摸屏的身影，在人气旺盛的游戏商品一i就日常使用的手机上的搭载，使它越来越贴近我们的生活。触摸屏可以检测所触控位置的坐标，它通过与显示画面相结合的方式，可以像各种输入装置一样执行同样的工作。另外触摸屏的优点也很多：不需要物理性按键、显示的操作对象与输入对象一致，具有直观的操作性、较高的设计自由度。4.2触摸屏的选型根据三菱CPU的型号FX3U-64MT选择适配的触摸屏，实验室具有触摸屏GS2110—WTBD型号，经过查看手册得知，GS2110—WTBD型号的触摸屏可以适配FX3U64-MT型号的三菱PLC。对于GS2110—WTBD触摸屏的页面设计软件可以使用GXWorks系列的软件，本设计使用GXWorks2设计软件。GS2110—WTBD型号的触摸屏又属于GOTSIMPLE系列，GOT与PLC等连接进行相关的操作、指示灯显示、数据显示、信息显示等功能。如下表4-1所示为触摸屏的型号分类，本设计选用GS2110—WTBD型号的触摸屏。表4-1GOT触摸屏型号GS2110—WTBD触摸屏与PLC直接相连，可根据下表4-2选择连接电缆，本设计选用RS—422电缆中的GT01—C30R4—8P型号。表4-2三菱可编程控制器用可编程控制器连接电缆图4-3RS—422接口及阵脚配置图4-4触摸屏正面及背面面板图4-4所示为触摸屏的正面及背面面板，其中：正面：（1）：显示部分；（2）：触摸面板。背面：（1）：RS232接口；（2）：RS422接口；（3）：以太网接口；（4）：USB接口；（5）：USB电缆脱落防止孔；（6）：额定铭牌；（7）：SD卡接口；（8）：SD卡读取LED；（9）：电源端子；（10）：以太网通讯状态LED。4.3触摸屏程序设计触摸屏的设计面板如下图所示，触摸屏一共有三个界面，分别为首界面、手动界面和自动界面。首界面可以选择自动操作和手动操作，分别会跳转到相应的操作面板中，另外添加了停止按钮，可以停止生产线的工作，如下图4-5所示。图4-5触摸屏的首界面图手动操作界面设计中，设计了十四个信号灯HL0——HL13,分别显示原位、五个工作槽位、上限位，下限位以及左限位，右限位、行车与吊篮的运动方向。使用前进、后退、上升、下降四个按钮控制行车的运动方向以及吊篮的运动方向。另外设计一个停止按钮，用以行车式电镀自动生产线工作时的停止。如图4-6所示。图4-6触摸屏的手动操作图自动界面设计中，相对于手动操作界面设计，多了单循环和连续循环按钮，少了上、下限位按钮和左、右限位按钮，其他部分与手动操作界面设计相似。如图4-7所示。图4-7触摸屏的自动操作图第五章程序写入及调试5.1PLC及触摸屏的通讯及程序写入通过程序编辑软件GXWorks2可以进行电脑PC端与PLC之间的通讯，将梯形图程序或SFC图程序写入到三菱PLC中。将PC电脑端的梯形图或SFC图程序写入到三菱PLC中前，需要在GXWorks2编程软件中转换程序，分为“转换指令”或“转换快指令”。建立PC电脑端与三菱PLC之间的连接，即建立PC端与三菱PLC端的通讯。首先找到连接目标设置面板，如图5-1所示。在面板中设置PC电脑端的USB通讯端口，本设计所用PC端的USB端口为COM3口，串行详细设置为：连接线为RS—232C通用接线，包含FX—USB—AW/FX3U—USB—BD,且传输速度为115.2kbps，如图5-2所示。图5-1连接目标设置面板图图5-2串行详细设置面板图PC电脑端与三菱PLC在程序的通讯上主要有两种方式。在PC端程序可以写入三菱PLC中,也可以把三菱PLC中的程序读取到PC电脑端中，在这个中间的媒介为GXWorks2编程软件。如下图5-3所示为从PC电脑端将程序写入到三菱PLC中。图5-3PLC写入面板图触摸屏的程序是触摸屏与PC电脑之间的通讯。其中，触摸屏与PC电脑通过GOT直接连接，通过RS—422电缆连接，在PC端，即计算机侧，采用USB的连接方式。在传输触摸屏程序前，需要建立PC计算机与GS系列触摸屏之间的通讯，如下图5-4所示为通讯设置面板图。图5-4触摸屏通讯设置面板图触摸屏与PC计算机之间的通讯方式分为三种，分别为GOT读取、GOT写入和GOT校验。本设计采用的方式为GOT写入。如图5-5所示为GOT写入面板图。图5-5GOT写入面板图

5.2程序调试完成PC计算机与PLC的通讯及程序的写入，再完成PC计算机与GS系列触摸屏的通讯及程序写入，在GS系列触摸屏与三菱PLC通过RS—422电缆连接的前提下，则可以实现用触摸屏来调试系统，即用触摸屏上的触点按钮开关控制PLC的输入，触摸屏上的触点显示灯等对应三菱PLC的输出，由此实现并完成程序的调试。如图5-6所示为调试设备。图5-6程序调试设备图程序仿真模拟：在首界面中，点击自动界面，则进入自动操作界面，然后点击系统关闭按钮，使系统开启，行车与吊篮移动到原位，原位信号灯与下限位信号灯亮起，如下图5-7所示。图5-7自动操作界面原位信号灯亮起之后，点击单循环按钮，吊篮上升指示灯亮起，然后行车左移指示灯亮，到达1#槽位后，1#位信号灯和超声波换能器指示灯，及上限位指示灯同时亮起，然后吊篮下降指示灯亮，如图5-8所示，按程序设计继续进行模拟，信号灯依次点亮。图5-8自动操作界面若在自动操作界面中，原位指示灯亮，点击连续循环按钮，界面上的指示灯会依次按照顺序逐个亮灭，与单循环按钮按下时的顺序相同。如图5-9所示。图5-9自动操作界面在首界面中，点击手动按钮，会跳转到手动操作界面，点击系统关闭按钮，行车与吊篮位于原位后，点击手动关闭按钮，即可进行手动操作，在手动操作时，行车的前进与后退，必须在吊篮到达上限位，即上限位指示灯亮起后，才可以进行移动，按下1#—5#位的开关，则相应的开关下的指示灯亮起。图5-10手动操作界面问题分析：在调试程序的过程中，如果出现了按钮按下后，显示信号灯没有亮的情况，则应先检查三菱PLC有没有对应的输出信号显示，若有输出信号的显示，可能出现的原因有，触摸屏发生了故障等；若PLC的输出端没有对应的输出信号显示，则可能出现的原因有，编写的程序出现了错误或是三菱PLC由于长时间的使用出现了故障等。问题的解决：出现了这些问题后，则应先仔细检查梯形图或者SFC图的程序，发现错误则改正，然后继续进行程序写入和进一步的调试。若确认了梯形图或者SFC图的程序没有出现错误，则可以先更换同型号的触摸屏或者同型号的三菱PLC，完成设备之间的通讯及程序的写入后，继续进行程序的调试。不断的解决问题，直到调试出符合要求的程序。第六章总结毕业设计是对于大学中所学知识的一次综合性运用，同时也是大学阶段最后一次综合性设计，更是运用所学的基础理论知识、专业的知识和技能分析来解决生产实际中的额实际问题的一次综合性训练。1.本设计的题目为电镀自动生产线的PLC控制设计，在电镀生产线中，PLC的使用实现了电镀生产的自动化，不仅提高了生产效率，还节省了劳动者的数