涂装前处理生产线监控系统设计-PLC控制设计

PAGEII涂装前处理生产线监控系统设计——PLC控制设计摘要涂装是工程机械产品表面制造工艺中的一个重要环节。涂装工艺可以使金属工件防止被腐蚀，延长使用寿命。同时使金属工件外表美观，有良好的装饰效果。在涂装上漆之前，金属工件必须进行前期处理，去除表面油污和锈迹，再进行表面调整和磷化处理，才能进行下一步的上漆工艺。表面处理主要包括清除工件表面的油污、尘土、锈蚀、以及进行修补作业时旧涂料层的清除等，以改善工件的表面状态。根据各种具体情况对工件表面进行机械加工和化学处理，如磷化、氧化和钝化处理。涂装技术与PLC技术、MCGS组态软件结合到一起使得涂装的自动化水平和可靠性及生产效率大大提高。本文针对涂装前处理生产线监控系统的控制，采用PLC和MCGS组态软件完成了涂装前处理生产线控制系统设计。使用西门子PLC来控制涂装生产线系统，代替继电器控制系统，使硬件软化，提高系统的可靠性和柔性，而且一般还具有运算、计数、调节、通信、联网等许多功能，同时利用MCGS组态软件对本设计进行动态画面的监控调试，大大提高了系统设计的可维护性和运行效率，更好地实现了对涂装前处理生产线监控系统控制，充分体现了MCGS组态软件功能完善、操作方便、可视性好、可扩充性强等特点，在工业控制技术的发展上有了更大的推广价值。关键词：涂装工艺前处理技术PLC控制MCGSAbstractThepaintingisanimportantpartofengineeringmachineryproductsurfaceinthemanufacturingprocess.Coatingtechnologycanmakethemetalworkpiecetopreventcorrosion,prolongtheservicelife.Atthesametimetomakethemetalworkpieceappearance,gooddecorativeeffect.Inthepaintingpaintbeforethemetalworkpiecemustbeearlytreatment,removalofsurfaceoilandrust,andthensurfaceadjustmentandphosphating,paintingprocessthenextstepwasto.Surfacetreatmentmainlyconsistsofoil,toremovethesurfacedust,rust,andrepairoperationsofoldpaintlayerremoval,inordertoimprovethesurfaceconditionoftheworkpiece.Accordingtothespecificcircumstancesofthevariousmechanicalprocessingandchemicaltreatmentonthesurfaceoftheworkpiece,suchasphosphate,oxidationandpassivationtreatment.CoatingtechnologyandPLCtechnology,theMCGSconfigurationsoftwaretogethermakesthecoatinglevelofautomationandreliabilityandgreatlyimproveproductionefficiency.Inthispaper,aimingatcontrolmonitoringsystemintheproductionlineoftreatmentbeforecoating,finishedthepaintingpretreatmentproductionlinecontrolsystemdesignusingPLCandMCGSconfigurationsoftware.UsingSIEMENSPLCtocontrolthecoatingproductionlinesystem,insteadoftherelaycontrolsystem,thehardwaresoftening,improvesystemreliabilityandflexibility,butalsothegeneralalsohasoperations,counting,regulation,communication,networkandmanyotherfunctions,atthesametime,thedesignofmonitorfordynamicpicturedebuggingusingtheMCGSconfigurationsoftware,whichgreatlyimprovesthesystemdesignthemaintainabilityandoperationalefficiency,betterimplementationofpretreatmentproductionlinemonitoringsystemcontrol,fullyembodiestheMCGSconfigurationsoftwarewithperfectfunction,convenientoperation,goodvisibility,goodexpansibility,havegreaterpopularizationvalueinthedevelopmentofindustrialcontroltcchnologyon.Keywords:PretreatmenttechnologyCoatingprocessPLCcontrolMCGSPAGE37目录摘要 IAbstract II第一章绪论 11.1国内涂装发展趋势 11.2汽车涂装广泛采用的工艺与发展方向 1第二章涂装工艺的介绍 22.1汽车涂装工艺 22.1.1涂装的目的 22.1.2表面处理 22.1.3汽车涂装工艺的特点及侧重点 32.2电泳涂装工艺 42.2.1什么是电泳涂装 42.2.2电泳涂装的方法技巧 52.2.3涂装工艺过程 6第三章PLC的选型设计 93.1PLC的概况 93.2PLC的基本结构 93.3PLC特点和功能优势 103.3.1PLC的特点 103.3.2PLC功能和优势 123.4PLC的选型问题 133.4.1PLC规模的估算 133.4.2PLC的选择 133.5S7-200PLC型号说明 143.6PLC的基本单元和技术性能 153.7元器件功能 16第四章涂装前处理生产线控制系统设计 184.1工艺流程简述 184.2控制要求 184.3涂装前处理生产线操作面板和模拟屏 184.4涂装前处理生产线PLC设计 194.4.1涂装控制系统的输入表 194.4.2涂装控制系统的输出表 214.4.3局部硬件外部接线图 214.4.4涂装前处理生产线控制程序 224.5生产线上异常情况处理及维修 254.6涂装前处理各工位的具体控制过程 264.7系统调试 29第五章涂装前处理生产线组态与调试 315.1MCGS组态软件含义 315.2MCGS工程的组成 315.3组建工程的步骤 325.4联机调试 33第六章总结与展望 35致谢 36参考文献 37第一章绪论1.1国内涂装发展趋势改革开放以来，涂装工艺技术有了长足进步。涂装工艺80年初期以高耗的手工空气喷涂为主(约占50%~55%)，随着静电喷涂、粉末喷涂、电泳涂装、高压无气喷涂等技术的推广应用，90年代中期已不再占主导地位；然而化学前处理工艺得到了广泛推广应用；同时，干燥固化工艺以电为主逐步转向电、油、天然气、煤粉等多种能源结构，热风干燥(固化)、高红外快速固化等技术的推广应用，降低了能耗；还有复式控制电器、机械手等技术的推广应用，提高了安全的可靠性。但是我国涂装工艺技术仍处在先进与落后并存的时期，手工刷漆、手工除锈、空气喷涂、自然干燥等仍占有一定比例，特别在乡镇、个体企业还占有相当比例。与先进国家相比，仍然有一定差距。80年代初期防护工程技术简易，自然通风、简易机械排风占76%，具有漆雾、溶剂净化的机械排风仅占6%，喷漆室使用率45%。90年代中期典型调查，自然通风、简易机械排风占27.2%，具有漆雾、溶剂净化的机械排风占18.2%；喷漆室得到了普遍推广应用，虽然由于样本数量少，不可进行比较，但也可以看出防护工程技术有了较大进步。但是整体安全水平急待提高，电气问题突出，已成为火灾主要原因；通风防护较差，广泛调查涉外企业无防护措施占31.2%；有机溶剂废气净化使用率低，东部经济发达地区无净化措施的占63.6%，中西部地区远高于这个数字。与先进国家比较，我国防护工程技术整体水平不高，还有相当差距。1994年我国批准国际劳工组织1990年化学品公约，1996年制定《工作场所安全使用化学品规定》，并制订了相关的国家标准，但由于种种原因，没有得到相应的贯彻落实。由于至今尚未制定颁布涂装安全法规，涂装安全标准的宣贯远未达到预期效果，特别是限制淘汰严重威胁安全健康的涂料及涂装工艺方面，收效不大。由于至今尚未开展涂装安全检验工作，不能有效的进行监督，以致新投产涂装流水线(包括引进项目)仍然遗留了不少事故隐患。先进国家均制定有完善的法规与标准，美国仅有机溶剂排放制定的法令法规就有5项，我国在这方面差距很大。1.2汽车涂装广泛采用的工艺与发展方向近几年来，我国已经成为全球汽车产业竞争的主战场，竞争形势一场激烈；另一方面，经过近期的快速发展，我国汽车产业已经进入产业调整和结构性变局的关键阶段，市场结构、产品结构、产业组织、国际化发展和新能源汽车都已经接近结构调整的“破局”边缘。如何在这大军中脱颖而出，是各大车企日夜思考的问题，汽车涂装，作为汽车行业制造第一印象和高性能参数的关键之处，其品质的优劣越来越被业内人士重视。第二章涂装工艺的介绍2.1汽车涂装工艺汽车涂装工艺，一般可分为两大部分：一是涂装前金属的表面处理，也叫前处理技术；二是涂装的施工工艺。表面处理主要包括清除工件表面的油污、尘土、锈蚀、以及进行修补作业时旧涂料层的清除等，以改善工件的表面状态。包括根据各种具体情况对工件表面进行机械加工和化学处理，如磷化、氧化和钝化处理。工程机械防锈涂装工艺一般可分为涂装前表面处理工艺和防锈底漆涂装工艺。2.1.1涂装的目的（1）保护作用从主体上讲制造汽车90﹪用的是钢材、假设不给汽车涂漆的话大家可想而知，汽车的寿命就大大折扣、所以说汽车涂漆的必要性。涂膜可以保护爱车不受到腐蚀。随着新型材料上市涂膜保护的作用越来越大，比如：高耐划伤性能、弹性、耐污染性等等。（2）美观作用从漆膜漂亮的外观、美泽华丽的柔和、多彩多样追赶潮流的气息。从上世纪50年代从单一颜色至今。汽车油漆从素色漆—金属漆—珍珠漆也有了不同的视角改观，从而提升汽车美观、外观美给予人美感。（3）价值作用随着汽车诞生人类对汽车颜色不断要求产生价值观、包括不同油漆品种也出现了涂装工艺技术上的大改进。比如去4S店买车，同样的车型油漆品种就有不同价位。一般金属漆、珍珠漆比素色漆要高1000~3000元，当然，这还要看汽车品牌价值。（4）识别作用广义讲什么事物都有区分，汽车车身的颜色特种体现不同的用途。包括国际上选用色彩来区别事物。列如部队用的军车、工程车、消防车等等。2.1.2表面处理表面处理是防锈涂装的重要工序之一。工程机械防锈涂装质量在很大程度上取决于表面处理的方式好坏。据英国帝国化学公司介绍，涂层寿命受三方面因素制约：表面处理，占60%；涂装施工，占25%；涂料本身质量，占15%。工程机械行业，不同零部件的表面处理方式，机械清理可有效去除工件上的铁锈、焊渣、氧化皮，消除焊接应力，增加防锈涂膜与金属基体的结合力，从而大大提高工程机械零部件的防锈质量。机械清理标准要求达到的Sa2.5级。表面粗糙度要达到防锈涂层厚度的1/3。喷、抛丸所用钢丸要达到GB6484要求。薄板冲压件的表面处理称一般用化学表面处理。工艺流程为：预脱脂→脱脂→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→电泳→冷水洗→表面调整→磷化→冷水洗→热水洗→纯水洗→干燥具体流程详见图2-1。图2-1工艺流程图上述工艺过程也可根据薄板冲压件的油、锈情况作适当调整，或不用酸洗工序，或不用预脱脂工序。而脱脂和磷化是化学处理工艺中的关键工序，这两道工序直接影响工件化学处理的质量和防锈涂层的质量。有关工艺参数和相关辅助设备也是影响表面处理质量的不可忽视的因素。2.1.3汽车涂装工艺的特点及侧重点由于工程机械范围广、规格多、整机重、零部件大，一般采用喷涂方式进行涂装。喷涂工具有空气喷枪、高压无气喷枪、空气辅助式喷枪及手提式静电喷枪。空气喷枪喷涂效率低（30%左右），高压无气喷枪浪费涂料，两者共同的特点是环境污染较严重，所以已经和正在被空气辅助式喷枪和手提式静电喷枪所取代。如世界第一工程机械公司——美国卡特彼勒公司就采用空气辅助式喷枪进行喷涂，对发动机罩等薄板覆盖件则采用手提式静电喷枪。工程机械用涂装设备一般采用较为先进的水旋喷漆室；中小零部件也可采用水帘喷漆室或无泵喷漆室。前者具有先进的性能，后者经济实惠，方便实用。由于工程机械整机和零部件较重，热容量大，因此，其防锈涂层的干燥，一般采用烘烤均匀的热风对流的烘干方式。热源可因地制宜，选用蒸汽、电、轻柴油、天然气和液化石油气等。汽车涂装工艺根据汽车类型的不同而各有特点和侧重点。载重汽车的主要涂装件是前部驾驶室，涂装要求最高；其他部件如车厢、车架等涂装要求比驾驶室低。客车的涂装与载货汽车的涂装有较大区别。客车车身包括大梁、骨架、车厢内部、车身外表面，其中以车身外表面要求较高。车身外表面不但要求具有良好的保护性和装饰性，而且喷涂面积大、平面多，有两种以上的颜色，有时还有汽车色带。因此，施工周期比载货汽车长，施工要求比载货汽车高，施工过程比载货汽车复杂。轿车和小型旅行车，不论在表面装饰性或底层保护性都比大型客车和载货汽车的要求高。它的表面涂层属于一级装饰精度，具有美丽的外观，光亮如镜或光滑的表面，无细微的杂质、擦伤、裂纹、起皱、起泡及肉眼可见的缺陷，并应有足够的机械强度。底面涂层属于优良保护层，应有优良的防锈性和防腐蚀性，很强的附着力；局部或全部刮涂附着力好、机械强度高的腻子，使用数年也不会出现锈蚀或脱落等现象。2.2电泳涂装工艺2.2.1什么是电泳涂装所谓电泳涂装，是将被涂物浸渍在水溶性涂料中作为阳极（阳极电泳），另设一与其相对应的阴极，在两极间通直流电，靠电流所产生的物理化学作用，使涂料均匀涂在被涂物上的一种涂装技术。电泳涂装必须使用电泳漆，电泳漆通常又称水溶性涂料，电泳漆与蒸馏水必须按一定比例进行稀释，才能使用。电泳涂装一般包括四个同时进行的过程：（1）电泳：在直流电场的作用下，正，负带电胶体粒子向负，正方向运动，也称泳动。（2）电解：电极上分别进行着氧化还原反应，反而在电极上形成氧化与还原现象。（3）电沉积：由于电泳作用，移至阳极附近的带电胶体粒子在模板表体放出电子，而呈不溶状态沉积，析出的现象，此时漆膜形成。（4）电渗：在电场作用下，固相不动，而液相移动的现象。电渗作用使漆膜内所含水份逐渐被排到涂膜外，最后形成几乎连电流也通不过去，含水率极低，电阻相当高的致密漆膜。2.2.2电泳涂装的方法技巧（1）一般金属表面的电泳涂装，其工艺流程为：预清理→上线→除油→水洗→除锈→水洗→中和→水洗→磷化→水洗→钝化→电泳涂装→槽上清洗→超滤水洗→烘干→下线。（2）被涂物的底材及前处理对电泳涂膜有极大影响。铸件一般采用喷砂或喷丸进行除锈，用棉纱清除工件表面的浮尘，用80#～120#砂纸清除表面残留的钢丸等杂物。钢铁表面采用除油和除锈处理，对表面要求过高时，进行磷化和钝化表面处理。黑色金属工件在阳极电泳前必须进行磷化处理，否则漆膜的耐腐蚀性能较差。磷化处理时，一般选用锌盐磷化膜，厚度约1～2μm，要求磷化膜结晶细而均匀。（3）在过滤系统中，一般采用一级过滤，过滤器为网袋式结构，孔径为25～75μm。电泳涂料通过立式泵输送到过滤器进行过滤。从综合更换周期和漆膜质量等因素考虑，孔径50μm的过滤袋最佳，它不但能满足漆膜的质量要求，而且解决了过滤袋的堵塞问题。（4）电泳涂装的循环系统循环量的大小，直接影响着槽液的稳定性和漆膜的质量。加大循环量，槽液的沉淀和气泡减少；但槽液老化加快，能源消耗增加，槽液的稳定性变差。将槽液的循环次数控制6～8次/h较为理想，不但保证漆膜质量，而且确保槽液的稳定运行。（5）随着生产时间的延长，阳极隔膜的阻抗会增加，有效的工作电压下降。因此，生产中应根据电压的损失情况，逐步调高电源的工作电压，以补偿阳极隔膜的电压降。（6）超滤系统控制工件带入的杂质离子的浓度，保证涂装质量。在此系统的运行中应注意，系统一经运行后应连续运行，严禁间断运行，以防超滤膜干枯。干枯后的树脂和颜料附着在超滤膜上，无法彻底清洗，将严重影响超滤膜的透水率和使用寿命。超滤膜的出水率随运行时间而呈下降趋势，连续工作30～40天应清洗一次，以保证超滤浸洗和冲洗所需的超滤水。（7）电泳涂装法适用于大量流水线的生产工艺。电泳槽液的更新周期应在3个月以内。以一个年产30万份钢圈的电泳生产线为例，对槽液的科学管理极为重要，对槽液的各种参数定期进行检测，并根据检测结果对槽液进行调整和更换。一般按如下频率测量槽液的参数：电泳液、超滤液及超滤清洗液、阴（阳）极液、循环洗液、去离子清洗液的PH值、固体含量和电导率每天一次；颜基比、有机溶剂含量、试验室小槽试验每周2次。（8）对漆膜质量的管理，应经常检查涂膜的均一性和膜厚，外观不应有针孔、流挂、橘皮、皱纹等现象，定期检查涂膜的附着力、耐腐蚀性能等物理化学指标。检验周期按生产厂家的检验标准，一般每个批次都需检测。2.2.3涂装工艺过程一般电泳涂装的基本流程如图2-2所示：图2-2电泳涂装流程图（1）上挂工件上挂需注意：①工件与挂具的接触点是否导电良好；②带锈的工件要返回除锈；③油污过重的工件要先进行一遍线外脱脂。（2）热水洗对于浸渍式，一般省去该道工序。对于连续式，一般采用50－70℃的热水喷淋，其主要目的是降低油脂的粘度、活化油脂。（3）脱脂工件上的油脂必须除去，否则会影响磷化、涂装品质。对于钢铁件，一般采用带表面活性剂的碱性脱脂剂进行脱脂，其特点是脱脂效果好，效率高，且价格便宜。在连续式涂装生产中，脱脂一般设为预脱与主脱两道工序，其作用是更有效地除去工件上的油脂。（4）水洗用自来水进行喷淋或浸渍水洗，一般设二至三道工序，其作用亦是为了加强水洗效果。脱脂之后的水洗虽为辅助工序，但同样要引起足够的重视，因残脱脂剂对磷化、涂装均会造成有害的影响。（5）表调采用锌系磷化工艺均需设有表调工序，其作用为：改变金属表面的微观结构，促使磷化过程中生成结晶细小、均匀、致密的磷化膜。表调的方式有多种，一般采用胶体钛盐物理化学吸附法。（6）磷化磷化大体上可分为铁系磷化与锌系磷化两类。铁系磷化不需设表调工序，铁系磷化膜呈彩虹色，膜较薄，其缺点是涂膜的耐蚀性较锌系磷化差。良好的锌系磷化膜外观呈灰白色，均匀、致密、无金属亮点。磷化的目的主要是为了提高涂膜的耐蚀性。（7）水洗磷化后的水洗一般为喷淋或浸渍或二者相结合的方式进行，设二至三道水洗工序，其目的亦是为了有效地洗去工件上的磷化浮渣及磷化液，磷化液磷化后水洗的效果如何，亦将直接影响到电泳涂装品质。水洗用水一般为工业用水。（8）纯水洗洗去工件上所附带的大多数杂质离子。工件若带大量的各种杂质离子进电泳槽，对涂装品质、槽液的稳定性均会带来直接的负面影响。纯水洗结束至电泳槽之间设有一滴水，其主要目的是：①通过对滴水取样检测电导度，以检查纯水洗的质量。②减少带入ED槽杂质离子的量；③对于一些错位的工件进行纠正，以确保良好之导电。（9）电泳工件进入电泳槽，于一定的条件下使涂料电沉积到工件上。（10）回收水洗电泳涂装不同于传统涂装，工件电泳获得一层水不溶性涂膜，电泳完毕出槽后，会在其表面附带出漆液，这些漆液需洗去，以避免不良现象的产生。同时，为提高涂料的利用率，又需对这些洗下来的漆液进行回收，故电泳之后一般均采用3至4级回收水洗，以加强水洗质量与回收效果，实现回收水洗的首要功能设备是UF，UF将电泳槽中的水“提取”出来，供回收水洗用。这样，方实现一个连续、平衡的水洗回收。（11）后纯水洗工件经回收水洗后，其表面仍会残留少许的漆液、溶剂与各种杂质离子，需经一至二道纯水洗其洗去，以确保涂膜质量。后纯水洗结束到烤炉之间需设一段滴水，其作用：①将工件上所附带的水吹掉、晾干，以避免带水入炉烘烤产生异常。②将导电不良未电泳上涂膜的工件取出重新处理。（12）烘烤电泳涂膜非自干型，需要较高的温度烘烤一定的时间方可使涂膜固化。而烘烤条件视涂料的品种不同而有异。同样，涂膜是否已完全固化，业者可凭一定的经验进行直观判断，若较标准亮，则未烤干；则较标准哑，则为过烘烤。第三章PLC的选型设计3.1PLC的概况PLC（ProgrammableLogicController），是可编程序逻辑控制器。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC在现代工业自动化控制中是一大先进控制技术，是改造传统工业生产设备最理想的智能化控制器。它以其可靠性高、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序机、具有远程通信联网功能、易于与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速计数与位控等高性能模块等优异性能，日益取代由大量继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电器—接触器控制系统。在机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、航空航天等行业都得到广泛应用，它是开发研制智能化、柔性化、多功能化、数字化、机电一体化高新技术产品首选的控制器，其应用的深度和广度已经成为一个国家工业技术先进水平的重要标志之一。3.2PLC的基本结构各种PLC的组成结构基本相同，主要有CPU、电源、储存器和输入输出接口电路等组成。如图3-1所示：图3-1PLC基本结构图①中央处理器中央处理器单元一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。CPU是PLC的核心，它不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出。②储存器PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器用于存放PLC的系统程序，用户存储器用于存放PLC的用户程序。现在的PLC一般均采用可电擦除的E2PROM存储器来作为系统存储器和用户存储器。③输入输出接口单元PLC的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入CPU；PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电。PLC的输入输出接口电路一般采用光耦合隔离技术，可以有效地保护内部电路。④输入接口电路PLC的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。直流输入电路的延迟时间比较短，可以直接与接近开关，光电开关等电子输入装置连接；交流输入电路适用于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。交流输入电路和直流输入电路类似，外接的输入电源改为220V交流电源。⑤输出接口电路输出接口电路通常有3种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型的输出电路类似，只是晶体管或晶闸管代替继电器来控制外部负载。⑥扩展接口和通信接口PLC的扩展接口的作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需要；通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、打印机、其他的PLC或是计算机相连，从而实现“人-机”或“机-机”之间的对话。⑦电源PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、12V、24V直流电源，使PLC能正常工作。3.3PLC特点和功能优势3.3.1PLC的特点可编程序控制器（PLC）是一种带有指令存储器、数字的或模拟的输入输出接口，并以运算为主，能完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术计算等功能，专为在工业环境下应用而设计，用于控制机械或生产过程的控制装置。可编程序控制器融合了继电器控制、半导体无触点控制和计算机控制的诸多特色。它不仅可以代替继电器控制系统，使硬件软化，提高系统的可靠性和柔性，而且一般还具有运算、计数、调节、通信、联网等许多功能，是工业控制技术的一个飞跃。归纳起来，它具有以下特点：（1）通用性强。它采用了微型计算机的基本结构、但借口电路根据工业控制要求进行了特殊设计，输出接口的驱动功能强，可直接驱动接触器、电磁阀等，免除了微机应用中二次开发的麻烦。全系统采用模块化标准结构，从主机、输入输出模块到通信接口、电缆及附件都标准化。系统设计基本上是选件，组装是通用件标准化作业；维修以模板检查与更换为主，非常方便。不同的控制对象可采用相同的硬件，改变软件就可以实现不同的控制功能。（2）接线简单。只要把提供输入信息的按键、限位开关、光电开关、无触点行程开关、传感器接点等接入控制器的输入接口；把电磁铁、电磁阀、接触器、液压马达等功率输出元件的线圈接到输出接口就完成了全部接线任务。（3）编程容易。具有模块化软件功能和普通电气人员的专用语言。一般使用与继电器电路图相似的梯形图直接编程，具有传统电控知识的技术人员能很快学会编程。（4）可靠性高。用逻辑电路实现逻辑控制功能，完全消除了逻辑功能触点并采用大规模集成电路，故障率低，可靠性高，特别适用于重要生产过程控制。（5）抗干扰能力强。为能适应各种恶劣的工业环境并允许直接安装在机器设备上，PLC无论在硬件上还是软件上都采取了一些抗干扰措施。能抗幅值为1000V，上升时间为1ns、脉冲宽度为1us的干扰脉冲，并具有故障自诊断功能。（6）功能完善。现代PLC具有针对生产过程控制的系列花I/O接口模板，包括数字量、模拟量和各种智能化模块；具有数字和模拟量输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序控制、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录和显示等多功能，使设备控制水平大大提高。（7）对电源要求不高。一般用直流24V供电的机型，电压允许为16~32V；用交流220V供电的机型，电压允许为190~260V通常用锂电池进行电源保护，对RAM中的用户程序具有5年的停电记忆功能，这给调试工作带来了极大的方便。（8）容量大，体积小，重量轻，功耗小，成本低。如法国Telemecanique公司的小型PLC（TSX21），它具有128个I/O接口，可以完成相当于400~800个继电器组成的系统控制功能。其尺寸仅为216*127*110mm3，重2.3kg，不带接口的空载功耗为1.2W（24V*50mA）。其成本仅相当于同功能继电器系统，是我国的10%~20%3.3.2PLC功能和优势可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。（1）顺序控制顺序控制是PLC最基本、应用最广泛的领域。所谓的顺序控制，就是按照工艺流程的顺序，在控制信号的作用下，使得生产过程的各个执行机构自动地按照顺序动作。由于它还具有编程设计灵活、速度快、可靠性高、成本低、便于维护等优点，所以在实现单机控制、多机群控制、生产流程控制中可以完全取代传统的继电器接触器控制系统。它主要是根据操作按扭、限位开关及其它现场给来的指令信号和传感器信号，控制机械运动部件进行相应的操作，从而达到了自动化生产线控制。比较典型应用在自动电梯的控制、管道上电磁伐的自动开启和关闭、皮带运输机的顺序启动等。（2）闭环过程控制以往对于过程控制的模拟量均采用硬件电路构成的PID模拟调节器来实现开、闭环控制。而现在完全可以采用PLC控制系统，选用模拟量控制模块，其功能由软件完成，系统的精度由位数决定，不受元件影响，因而可靠性更高，容易实现复杂的控制和先进的控制方法，可以同时控制多个控制回路和多个控制参数。例如生产过程中的温度、流量、压力、速度等。（3）运动位置控制PLC可以支持数控机床的控制和管理，在机械加工行业，可编程控制器与计算机数控（CNC）集成在一起，用以完成机床的运动位置控制，它的功能是接受输入装置输入的加工信息，经处理与计算，发出相应的脉冲给驱动装置，通过步进电机或伺服电机，使机床按预定的轨道运动，以完成多轴伺服电机的自控。目前以用于控制无心磨削、冲压、复杂零件分段冲裁、滚削摸削等应用中。（4）生产过程的监控和管理PLC可以通过通迅接口与显示终端和打印机等外设相连。显示器作为人机界面（HMI）是一种内含微处理芯片的智能化设备，它与PLC相结合可取代电控柜上众多的控制按钮、选择开关、信号指示灯，及生产流程模拟屏和电控柜内大量的中间继电器和端子排。所有操作都可以在显示屏上的操作元件上进行。PLC可以方便、快捷地对生产过程中的数据进行采集、处理，并可对要显示的参数以二进制、十进制、十六进制、ASCII字符等方式进行显示。在显示画面上，通过图标的颜色变化反应现场设备的运行状态，如阀门的开与关，电机的启动与停止，位置开关的状态等。PID回路控制用数据、棒图等综合方法反映生产过程中量的变化，操作人员通过参数设定可进行参数调整，通过数据查询可查找任一时刻的数据记录，通过打印可保存相关的生产数据，为今后的生产管理和工艺参数的分析带来便利。3.4PLC的选型问题选择PLC首先应估计需要的PLC规模大小，选择功能和容量满足要求的PLC。3.4.1PLC规模的估算为完成预定的控制任务所需要的PLC规格，主要取决于设备对输入输出点的需求量和控制过程的难易程度。估计PLC需要的各种类型的输入、输出点数，并据此估算出用户的存储容量，是系统设计中的重要环节。（1）输入、输出点的估算：为了准确的统计出被控设备的信号源一一列出，并认真分析输入、输出点的信号类型。（2）存储容量的计算：微小型PLC的用户存储器是固定的，不能随意扩充选择。因此，选购PLC时，要注意它的用户存储器容量是否够用。3.4.2PLC的选择PLC产品的种类、型号很多，它们的功能、价格、使用条件各不相同。选用时，除输入、输出点数外，一般应考虑以下几方面的问题。（1）PLC的功能：PLC的功能要与所完成的控制任务相适应，这是最基本的。如果选用的PLC功能不恰当或功能太强，很多功能用不着，就会造成不必要的浪费。如果所选用的PLC功能不强，满足不了控制任务的要求，也无法顺利的组成适合的控制系统。（2）输入接口模块：PLC的输入直接与被控设备的一些输出量相连。因此，除按估算结果考虑输入点数外，还要考虑选好传感器等。考虑输入点的参数，主要是它们的工作电压和工作电流要与传感器的输出相匹配，最好不经过转换就能直接相连。如果PLC的安装位置距被控设备较远，现场的电磁干扰又较强，就应尽量选择工作电压较高，上、下门槛值差值较大的输入接口模块，以减小长线传输的影响，提高抗干扰能力。（3）输出接口模块：输出接口模块的任务是将PLC的内部输出信号变换成可以驱动执行机构的控制信号。除了考虑输出点数外，在选择时通常还要注意下面两个问题：①接口模块允许的工作电压、电流应大于负载的额定工作电压、电流值。对于灯丝负载、电容性负载、电机负载等要注意启动冲击电流的影响，留有足够的余量。②对于感性负载，则应注意在断开瞬间，可能产生很高的反向感应电动势。为避免这种感应电动势击穿元器件或干扰PLC主机的正常工作，应采取必要的抑制措施。由于西门子PLC抗干扰能力较强，耐用性能好，维护率、损坏率较低，西门子PLCDP通信效果好，西门子PLC的软件WINCCSTEP7比较好用，技术支持服务也较好，所以本次设计采用西门子PLCS7-200。3.5S7-200PLC型号说明S7系列PLC分为S7-200小型机、S7-300中型机、S7-400大型机。S7-200系列PLC是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型机，其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在中小规模控制系统中应用广泛。S7-200CPU将微处理器、集成电源、输入电路和输出电路集成在一个紧凑的外壳中，从而形成了一个功能强大的MicroPLC。在下载了程序之后，S7-200将保留所需的逻辑，用于监控应用程序中的输入输出设备。状态LED：系统故障/诊断(SF/DIAG)RUNSTOP。可选卡：存储卡，实时时钟，电池。盖板：模式选择器，开关(RUN/STOP)模拟调整电位计，扩展端口(用于大多数CPU)，接线端子排(CPU224、CPU224XP和CPU226上可插拔)。S7-200PLC的结构如图3-2所示：图3-2S7-200PLC的外形结构图CPU22X主机外形如图3-3所示：图3-3CPU22X主机外形图3.6PLC的基本单元和技术性能1）基本单元表3.1S7-200系列PLC中CPU22X的基本单元型号输入点输出点可带扩展模块数S7-200CPU22164—S7-200CPU222862个扩展模块78路数字量I/O点或10路模拟量I/O点S7-200CPU22414107个扩展模块168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点S7-200CPU22624162个扩展模块248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点S7-200CPU226XM24167个扩展模块168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点2）技术性能PLC技术性能包括一般性能、功能特性、输入输出性能等，是开发应用PLC的重要依据。其技术性能详见表3.2~表3.4。

表3.2一般性能电源DC24V，AC100~230V电源波动DC20.4-28.8V，AC84-264V（47-63Hz）环境温度水平安装0~55摄氏度，垂直安装0~45摄氏度环境湿度5%~95%大气压860~1080hpa保护等级IP20到IEC529输出给传感器的电压DV24V(20.4-28.8V)输出给传感器的电流A280mA，电子式短路保护（600mA）程序存储器8K字节/典型值为2.6K条指令数据存储器2.5K字存储器子模块1个可插入的存储器子模块表3.3输入特性类型源型或汇型输入电压DC24V，“1信号”：14-35A，“0信号”：0-5A隔离光耦隔离，6点和8点输入电流“1信号”：最大4mA输入延迟所有标准输入：全部0.2-12.8ms（可调节）中断输入：（I0.0-0.3）0.2-12.8ms（可调节）高速计数器：（I0.0-0.5）最大30kHz表3.4输出特性类型晶体管输出型继电器输出型额定负载电压DV24V(20.4-28.8V)DC24V（4-30V）AC24-230V（20-250V）输出电压“1信号”：最小DC20VL+/L-隔离光耦隔离，5点继电器隔离，3点和4点最大输出电流“1信号”：0.75A“1信号”：2A最小输出电流“0信号”：10μA“0信号”：0mA输出开关容量阻性负载：0.75A灯负载：5W阻性负载：2A灯负载：DC30W，AC200W3.7元器件功能PLC的逻辑指令一般都是针对PLC内某个器件状态而言的，这些元器件的功能是相互独立的，每种元器件常用某一字母来表示。对这些元器件给予特定的编号。这些编号是采用八进制数码或十进制数码，即元件状态存放在指定的内存单元中，供编程试调用。在编制用户程序时必须熟悉每条指令涉及的元器件的功能及其给定的地址编号。（1）输入继电器I输入继电器专门用来接收工业现场信号与输入端子相连，供编程使用。地址编号既取决于单元类型，由于总点数有关。（2）输出继电器Q输出继电器专门用来讲述除信号传递给外部负载，只能在程序内部用指令驱动。（3）定时器TPLC中定时器相当于继电器控制系统中的延时继电器它可以提供无限对常开、常闭延时触点编程使用。（4）计数器C计数器的计数次数是由编程时设定系数K值确定。由于PLC中每个计数器均有掉点保护功能，因此当电源中断时，当前的计数值仍保持着。而在不需要保存的场合可以用初始化脉冲M71将其复位至设定值。（5）辅助继电器MF1的辅助继电器有通用性和掉电保持型两种。第四章涂装前处理生产线控制系统设计4.1工艺流程简述本控制台控制的涂装前处理生产线控制的工艺流程为：预脱脂→水洗→酸洗→水洗→磷化→水洗。加上上挂、转挂、3个积放和1个维修，共计12个工位。允许4台自走环链电动葫芦小车同时运行，各工位工艺独立完成，互不干扰。生产线节拍取决于耗时最长的一个工位的工艺处理时间，因此实际生产中往往将工艺时间较长的工位（如：酸洗）分成几个工位来处理，以缩短生产线工作节拍时间，加快生产节奏。酸洗工位有腐蚀性酸雾，需要排风机将酸雾导入酸雾净化塔处理，仍然保留排风机的变频器控制方式。水洗工位的喷淋泵采用直接控制方式。本控制台只要相关电器容量足够，也可以直接控制实际的生产线。4.2控制要求本任务要求利用西门子S7-200PLC对涂装前处理生产线进行控制，通过其工艺流程：上挂→预脱脂→水洗Ⅰ→酸洗→水洗Ⅱ→磷化→水洗Ⅲ→转挂→积放Ⅰ→积放Ⅱ→积放Ⅲ进行系统设计，再程序调试。4.3涂装前处理生产线操作面板和模拟屏涂装前处理生产线操作面板和模拟屏分别设计如下（见图4-1和图4-2）。图4-1涂装前处理生产线操作面板图图4-2涂装前处理生产线模拟屏4.4涂装前处理生产线PLC设计4.4.1涂装控制系统的输入表依据上述工艺的控制要求，设计具体涂装控制系统的输入表如下表4.1：表4.1涂装控制系统的输入表输入号元件代号作用输入号元件代号作用I0.0SB1急停I4.0SQ11水洗Ⅰ占位I0.1SB2启动I4.1SQ12水洗Ⅰ后葫芦上升限位I0.2SB3预停I4.2SQ13水洗Ⅰ前葫芦上升限位I0.3SA1手动/自动I4.3SQ11酸洗占位I0.4SA2工位选择AI4.4SQ12酸洗后葫芦上升限位I0.5SA3工位选择BI4.5SQ13酸洗前葫芦上升限位I0.6SA4工位选择CI4.6SQ11水洗Ⅱ占位I0.7SB4后葫芦降I4.7SQ12水洗Ⅱ后葫芦上升限位I1.0SB5后葫芦升I5.0SQ13水洗Ⅱ前葫芦上升限位（续表4.1）I1.1SB6前葫芦降I5.1SQ11磷化占位I1.2SB7前葫芦升I5.2SQ12磷化后葫芦上升限位I1.3SB8放车I5.3SQ13磷化前葫芦上升限位I1.4SB9返回I5.4SQ11水洗Ⅲ占位I1.5SB10弯道接通I5.5SQ12水洗Ⅲ后葫芦上升限位I1.6SB11直道接通I5.6SQ13水洗Ⅲ前葫芦上升限位I1.7SB12喷淋泵I5.7SQ11转挂占位12.0SB13排风机I6.0SQ12转挂后葫芦上升限位I2.1KA17排风机故障I6.1SQ13转挂前葫芦上升限位I2.2SQ1弯道占位I6.2SQ11积放Ⅰ占位I2.3SQ2直道占位I6.3SQ11积放Ⅱ占位I2.4SB14上挂后葫芦降I6.4SQ11积放Ⅲ占位I2.5SB15上挂后葫芦升I6.5SQ11维修占位I2.6SB16上挂前葫芦降I6.6SQ12维修后葫芦上升限位I2.7SB17上挂前葫芦升I6.7SQ13维修前葫芦上升限位I3.0SB18上挂放车I7.0SB22维修后葫芦降I3.1SB19转挂前后葫芦降I7.1SB23维修后葫芦升I3.2SB20转挂前后葫芦升I7.2SB24维修前葫芦降I3.3SB21转挂放车I7.3SB25维修前葫芦升I3.4SQ11上挂占位I7.4SB26维修返回I3.5SQ12上挂后葫芦上升限位I7.5I3.6SQ11上挂前葫芦上升限位I7.6I3.7SQ11预脱脂占位I7.7说明：（1）SB14~SB18是安装在上挂工位的控制按钮，SB19~SB21是安装在转挂工位的控制按钮，SB22~SB26是安装在转挂工位的控制按钮。（2）SQ1、SQ2是安装在叉道处的限位开关，弯道或直道与主轨道接通时动作。（3）SQ11、SQ12、SQ13是自走环链电动葫芦的随车电器，表中示出一台小车在各工位的情况。（4）工位选择采用SA2、SA3、SA4三只旋钮相互组合（参见下面工位选择表），可以有效减少各工位重复的手动控制按钮。4.4.2涂装控制系统的输出表依据上述工艺的控制要求，设计其涂装控制系统的输出表如下表4.2：表4.2涂装控制系统的输出表输出号元件代号作用输出号元件代号作用Q0.0KM1启动Q4.0KM25水洗Ⅱ放车Q0.1KA1预停Q4.1KA9磷化占位Q0.2KA2手动Q4.2KM26磷化后葫芦降Q0.3KA3上挂占位Q4.3KM27磷化后葫芦升Q0.4KM2上挂后葫芦降Q4.4KM28磷化前葫芦降Q0.5KM3上挂后葫芦升Q4.5KM29磷化前葫芦升Q0.6KM4上挂前葫芦降Q4.6KM30磷化放车Q0.7KM5上挂前葫芦升Q4.7KA10水洗Ⅲ占位Q1.0KM6上挂放车Q5.0KM31水洗Ⅲ后葫芦降Q1.1KA4预脱脂占位Q5.1KM32水洗Ⅲ后葫芦升Q1.2KM7预脱脂喷淋Q5.2KM33水洗Ⅲ前葫芦降Q1.3KM8预脱脂放车Q5.3KM34水洗Ⅲ前葫芦升Q1.4KA5水洗Ⅰ占位Q5.4KM35水洗Ⅲ喷淋Q1.5KM9水洗Ⅰ后葫芦降Q5.5KM36水洗Ⅲ放车Q1.6KM10水洗Ⅰ后葫芦升Q5.6KA11转挂占位Q1.7KM11水洗Ⅰ前葫芦降Q5.7KM37/KM38转挂后/前葫芦降Q2.0KM12水洗Ⅰ前葫芦升Q6.0KM39/KM40转挂后/前葫芦升Q2.1KM13水洗Ⅰ喷淋Q6.1KM41转挂放车Q2.2KM14水洗Ⅰ放车Q6.2KA12积放Ⅰ占位Q2.3KA6酸洗占位Q6.3KA13积放Ⅱ占位Q2.4KA7酸洗排风机Q6.4KA14积放Ⅲ占位Q2.5KM15酸洗后葫芦降Q6.5KA15维修占位Q2.6KM16酸洗后葫芦升Q6.6KM42维修后葫芦降Q2.7KM17酸洗前葫芦降Q6.7KM43维修后葫芦升Q3.0KM18酸洗前葫芦升Q7.0KM44维修前葫芦降Q3.1KM19酸洗放车Q7.1KM45维修前葫芦升Q3.2KA8水洗Ⅱ占位Q7.2KM46维修返回Q3.3KM20水洗Ⅱ后葫芦降Q7.3KA16弯道占位Q3.4KM21水洗Ⅱ后葫芦升Q7.4KM47弯道接通Q3.5KM22水洗Ⅱ前葫芦降Q7.5KM48直道接通Q3.6KM23水洗Ⅱ前葫芦升Q7.6KM49直道放车Q3.7KM24Q水洗Ⅱ喷淋Q7.7KM50直道返回4.4.3局部硬件外部接线图根据以上部分的设计要求，绘制其外部接线图如下图4-3：图4-3涂装前处理生产线外部接线图4.4.4涂装前处理生产线控制程序由涂装前处理生产线的控制要求，输入、输出分配表和外部接线图，设计其编程如下图4-4：图4-4涂装前处理生产线梯形图4.5生产线上异常情况处理及维修（1）手动当自动生产线在设备调试、急停、临时停电或出现故障时，需要手动控制。所有动作均为点动控制。手动转为自动运行前，必须将前后葫芦升起并放车至下一工位。上挂工位装挂工件、在转挂工位转移工件或在维修工位进行检修时，也必须人工手动控制。若配合机械手挂卸工件以实现全自动化时，可以修改PLC程序，使上挂工位和转挂工位也自动运行。①操作工位选择A、B、C旋钮，选定需手动控制的工位。具体对应关系参见工位选择表。②将“手动/自动”旋钮转至“手动”位置，该工位就停止工作，等待人工操作。③用控制台面板上的前葫芦降、前葫芦升、后葫芦降、后葫芦升、放车、返回、喷淋泵、排风机等按钮控制相应的动作。④手动完成后，将前/后葫芦上升到上升限位位置，然后放车至下一工位。表4.3工位选择表工位选择（0断开，1接通）工位名称ABC000上挂001预脱脂010水洗Ⅰ011酸洗100水洗Ⅱ101磷化110水洗Ⅲ111转挂说明：①注意先选择需要手动操作的工位，再转手动控制。②手动运行时，被选择工位可以单独手动控制，而其它工位照常自动运行。③自动运行时，上挂工位和转挂位工位仍需手动控制。自动线调试时可以在控制室控制。正常生产时，由工人在现场控制。④维修工位总是手动控制，不需工位选择。初期调试时在控制室控制，投产后需要故障检修时在现场控制。（2）维修维修工位可以临时停泊和维修一台故障小车。在生产线自动运行时可以正常使用，不影响生产线的运行。①手动将叉道处弯道移开，直道接通。②将有故障小车“放车”至维修工位，再将叉道处的直道移开，弯道接通。③进行小车故障检修，手动控制前/后葫芦升/降动作。④小车修好后，将小车手动“返回”至主轨道，再将小车“放车”至磷化工位。⑤生产线恢复自动运行。在各工位要求完成的工作各有不同，根据生产工艺配方来调整，主要是对时间的调整。为方便调试，现将生产工艺时间缩短，在实际生产线工作时，再将时间根据需要调整回去。4.6涂装前处理各工位的具体控制过程（1）上挂工位①本工位有占位信号后，占位指示灯亮。（调试时现场信号没有送来，由PLC内部继电器提供该信号）。②手动操作前后葫芦同时下降10秒，葫芦运行时相应指示灯亮（根据生产线生产设备和工件的实际高度调整时间）。③等待30秒，工人将需要处理的工件挂上环链电动葫芦小车下的金属吊篮内（根据生产需要调整等待时间，若无机械手配合工作，单纯手动不需这个时间）。④手动操作前后葫芦同时上升10.5秒，有葫芦上升限位信号时停止上升，葫芦运行时相应指示灯亮（上升时间比下降时间特意多0.5秒。即使因故障而未接受到上升限位信号，也会及时停止，不会损坏电动葫芦及链条）。⑤记忆本工位动作循环已完成信号。⑥若下一工位没有占位信号则手动放车5秒，小车前进至下一工位（放车时占位指示灯闪烁，频率为1Hz，便于观察）。⑦清除本工位占位信号和记忆信号，占位指示灯灭，同时发出下一工位占位信号（由于小车占位信号没有输入PLC，改由放车结束时间提供占位信号）。（2）预脱脂工位①本工位有占位信号后，占位指示灯亮，等待3秒（减缓小车前进造成的摆动）。②喷淋泵启动，喷淋指示灯亮，向工件喷淋脱脂清洗液10秒（根据涂装工艺配方说明书调整时间）。③记忆本工位动作循环已完成信号。④若下一工位没有占位信号则放车，小车前进至下一工位。放车时间预设为10秒（小车驶出本工位的集电铜排终端会因失电而自动停止。生产线实际调试时，放车时间比小车开始行走至停止的总时间（假设为9秒）多1秒，保证小车确实至下一工位后，才断开本工位放车电源）。⑤清除本工位占位信号和记忆信号，占位指示灯灭，同时发出下一工位占位信号。（3）水洗Ⅰ工位①本工位有占位信号后，占位指示灯亮，等待3秒。②前后葫芦同时下降15秒。③摇摆3次（用于排除工件内腔空气。摇摆具体要求为：前葫芦下降5秒，后葫芦上升5秒；前葫芦上升10秒，后葫芦下降10秒；前葫芦下降5秒，后葫芦上升5秒。为了延长电机寿命，电机不能立即换向，每次转向变换前应等待几秒，预设等待3秒）。④等待5秒，使工件充分浸泡。⑤前后葫芦同时上升15.5秒。⑥喷淋泵启动，向工件喷水8秒。⑦记忆本工位动作循环已完成信号。⑧若下一工位没有占位信号则放车10秒。⑨清除本工位占位信号和记忆信号，占位指示灯灭，同时发出下一工位占位信号。（4）酸洗工位①本工位有占位信号后，占位指示灯亮，等待3秒。②有占位信号同时排风机启动，将该工位产生的酸雾排出。③前后葫芦同时下降15秒。④摇摆3次。⑤等待15秒，使工件充分浸泡。⑥前后葫芦同时上升15.5秒。⑦记忆本工位动作循环已完成信号。⑧若下一工位没有占位信号则放车10秒。⑨清除本工位占位信号和记忆信号，占位指示灯灭，同时发出下一工位占位信号。⑩排风机继续运行12秒后停止（比前一工位放车时间多2秒，避免不必要的启动和停止）。（5）水洗Ⅱ工位①本工位有占位信号后，占位指示灯亮，等待3秒。②前后葫芦同时下降15秒。③摇摆3次。④等待5秒，使工件充分浸泡。⑤前后葫芦同时上升15.5秒。⑥喷淋泵启动，向工件喷水8秒。⑦记忆本工位动作循环已完成信号。⑧若下一工位没有占位信号则放车10秒。⑨清除本工位占位信号和记忆信号，占位指示灯灭，同时发出下一工位占位信号。（6）磷化工位①本工位有占位信号后，占位指示灯亮，等待3秒。②前后葫芦同时下降15秒。③摇摆3次。④等待7秒，使工件充分浸泡。⑤前后葫芦同时上升15.5秒。⑥记忆本工位动作循环已完成信号。⑦若下一工位没有占位信号则放车10秒。⑧清除本工位占位信号和记忆信号，占位指示灯灭，同时发出下一工位占位信号。（7）水洗Ⅲ工位①本工位有占位信号后，占位指示灯亮，等待3秒。②前后葫芦同时下降15秒。③摇摆3次。④等待5秒，使工件充分浸泡。⑤前后葫芦同时上升15.5秒。⑥喷淋泵启动，向工件喷淋水8秒。⑦记忆本工位动作循环已完成信号。⑧若下一工位没有占位信号则放车10秒。⑨清除本工位占位信号和记忆信号，占位指示灯灭，同时发出下一工位占位信号。（8）转挂工位①本工位有占位信号后，占位指示灯亮。②手动操作前后葫芦同时下降10秒，葫芦运行时相应指示灯亮。③等待30秒，工人将处理完的工件取下（根据需要调整等待时间，若无机械手配合工作，单纯手动不需这个时间）。④手动操作前后葫芦同时上升10.5秒。⑤记忆本工位动作循环已完成信号。⑥若下一工位没有占位信号则放车5秒，小车前进至下一工位。⑦清除本工位占位信号和记忆信号，占位指示灯灭，同时发出下一工位占位信号。（9）积放Ⅰ工位①本工位有占位信号后，占位指示灯亮。②若下一工位没有占位信号则放车5秒，小车前进至下一工位。③清除本工位占位信号，占位指示灯灭，同时发出下一工位占位信号。（10）积放Ⅱ工位①本工位有占位信号后，占位指示灯亮。②若下一工位没有占位信号则放车5秒，小车前进至下一工位。③清除本工位占位信号，占位指示灯灭，同时发出下一工位占位信号。（11）积放Ⅲ工位①本工位有占位信号后，占位指示灯亮。②若下一工位没有占位信号则放车5秒，小车前进至下一工位。③清除本工位占位信号，占位指示灯灭，同时发出下一工位占位信号。4.7系统调试本次设计利用了PLC技术对其进行控制。系统调试步骤如下：（1）初始化系统生产线工作前的初始状态如下：①积放Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和上挂工位有占位信号，这时有4台自走环链电动葫芦（简称：小车）停在轨道相应的位置上。②弯道接通有占位信号，这时叉道处的弯轨道已接通。说明：因自走环链电动葫芦的占位、前/后葫芦上升限位及叉道处的弯道接通占位信号，由现场安装的行程开关发出，但在实验室由于未安装这些行程开关而不能输入PLC中，故需人工设置这些信号。在PLC上电后，首先对这几个信号强制接通一次，程序才能正常运行。在实际生产中不需这样设置，生产线按预停程序结束后，就回到初始状态。（2）启动系统通电后，未按“启动”按钮时，仅控制电路和信号电路有电，主电路无电，“停止”指示灯亮，这时生产线不工作。①按“启动”按钮，主接触器动作，接通主电路三相电源。“启动”指示灯亮，生产线设备可以工作。②若“手动/自动”旋钮在“自动”位置，则自动线立即投入自动运行，若“手动/自动”旋钮在“手动”位置，则参见手动控制要求。（3）急停生产自动线上有异常情况需紧急处理时，采用急停方式。断开主电路三相电源，自动线停止运行。但PLC程序仍在运行，便于程序调试和故障诊断。①按“急停”按钮，主电路断电，所有设备停止运行，“停止”指示灯亮，指示自动线已经停止工作。②急停解除再启动时，先手动操作，将各工位生产工艺完成并放车至下一工位，然后转为自动运行。（4）预停生产线正常停止时应采用预停方式，使自动线完成全部生产工艺，回到初始状态后才自动停止。①按“预停”按钮，上挂工位小车放车后，不再继续工作，其他工位工作依次完成后，小车放车至3个积放工位和上挂工位，全线停止运行。②执行预停程序时，“预停”指示灯亮。预停工作结束时，“预停”指示灯灭，“停止”指示灯亮，指示自动生产线已停止工作。通过进行以上步骤的调试，涂装前处理生产线PLC控制系统部分已经调试成功。第五章涂装前处理生产线组态与调试5.1MCGS组态软件含义MCGS即"监视与控制通用系统"，英文全称为MonitorandControlGeneratedSystem。MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。它由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。5.2MCGS工程的组成MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成，每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性。①主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。②设备窗口：是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。③用户窗口：本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。④实时数据库：是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将MCGS工程的各个部分连接成有机的整体。在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。⑤运行策略：本窗口主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序（if…then脚本程序），选用各种功能构件，如：数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。图5-1MCGS工程的五大部分