电镀自动生产线PLC控制程序设计[毕业设计论文doc]

.目 录 1概述21.1电镀工艺21.2电镀生产线21.3PLC和电镀生产32电镀生产线程序设计32.1输入设备32.2输出设备32.3I/O地址分配42.4PLC系统I/O口接线图52.5状态转移图112.6PLC控制梯形图设计142.7PLC梯形图指令表173操作面板设计图253.1主控板安装接线图253.2控制板安装接线图263.3安装调试273.4设计小结27参考目录28电镀自动生产线PLC控制程序设计1、概述1.1 电镀工艺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的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。有这非常好的社会和经济效益。本文主要针对自动控制这一点进行设计。在该生产线的控制中,采用了高可靠性,高稳定性,编程简单,易于操作。而且广泛应用于现代工业生产线过程控制中的控制器 PLC。设计中实现了电镀生产线的监控系统的单周期运行,连续运行,和步进运行三种工作方式,在工业生产中有很重要的应用。它可以给操作工人更多的选择。同时有利于处理故障,有很强的实用性。最后用MCGS软件对设计思路进行了组态仿真,基本实现了电镀监控的全部功能。1.2电镀生产系电镀生产作为一种传统产业自开始以来,几十年间有了极大的发展。从早期的手工作坊式生产发展到今天的半自动化和全自动化,电镀工业的进步是长足的 巨大的,电镀产品的种类和电镀工艺的复杂程度也发生了巨大的变化,大到汽车,飞机小到生活用品金银首饰,各式各样的工业产品是离不开电镀技术,电镀技术已发展成为一个重要的工程领域。随着工业现代化的发展,电镀产业生产控制技术的发展也是突飞猛进的,几十年前,电镀一个工件只需要一个渡槽,用两支电极通上电就完事,渐渐地人们意识到这样的镀法不能适应复杂镀层的要求,于是就开始生产线,引入一两台行车挂上工件,用继电器控制技术控制行车运动,进而实现不同镀覆过程的有序进行。按照要求在不同的镀槽内时间是不同的,镀覆电流也是有所区别的,电流的大小事先设定,时间的长短由人为控制。因此这种生产线还是半自动生产线。随着时间的推移和新技术的发展,人们渐渐地意识到这种生产线难以提高生产效率,因而在控制上开始考虑生产线的全自动化。控制的手段引入计算机控制,也就是人们所熟知的工业控制计算机系统PIC,用计算机实现对控制过程的参数预设,参数检测,数学运算等,在电流控制方面,采用晶闸管变流技术,变频器,高频开关电源新技术,使得电流控制能按照生产工艺要求实现精确控制,随着生产工艺要求的进一步提高和生产过程的实际变化,人们觉得这种工控机有则明显的弱势,一方面要求生产工人具有一定的文化知识,要熟悉电脑操作,能是实现电脑维护,另一方面工控机虽然为工业生产而设计的,但其可靠性和抗干扰能力等措施显得有些不够。1.3 PLC和电镀生产随着市场上新的数字技术和数字设备的发展,新的工控装置PLC收到越来越来的青睐,PLC的应用场合从早期的控制到后来的模拟控制等设备的外部控制模块也有了很大的发展,出现了很多特殊功能模块,这极大的丰富了PLC的功能,也极大了拓展了PLC的应用空间。PLC技术引入电镀产业以后,电镀产业有了较大的发展,近年来随着生产的发展和不同产品工艺的要求,电镀生产线过程在有些领域显得相当复杂,有许多线生产线构成一条完整的生产线。这就要求各生产线之间能互联,应而在有些地方级引入了网络技术,工业以太网是网络技术里比较活跃值得信赖的一种。2.1电镀生产线基本情况如图2-1 所示,在电镀生产线一侧原位将待加工的零件装入吊篮,发出信号,专用行车便提升前进,到规定槽位自动下降,并停留一段时间各槽停留时间预先按工艺设定后提升,行至下一个电镀槽,完成电镀工艺规定的每一道工序后,自动返回原位,卸下电镀好的工件重新装料。进入下一个电镀环节。M1M2吊篮5#槽4#槽1#槽2#槽3#槽SQ0SQ7SQ8SQ9SQ5SQ4SQ3SQ2SQ1SQ6图2-1 电镀自动生产线示意图原位2.2 电镀生产线控制要求（1） 拖动情况电镀行车采用两台异步电动机分别控制行车的升降和进退。采用机械减速装置。电动机数据：型号Y802-4 PN=0.75KW IN=2A n=1390r/min UN=380V 拖动控制要求1、电镀生产工艺应能实现以下4种操作方式： 单周期：起动后,完成一次电镀工作回到原位停止,等待。 连续循环：起动后,完成一次电镀工作回到原位再连续工作。 单步操作：没按一次按钮,执行一个动作。 手动操作：用上升、下降、前进、后退四个按钮手动操作电镀生产线的上升、下降、前进和后退。2、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。3、该装置采用原距离操作台控制行车运动,要求有暂停功能。4、行车运行采用行车开关控制,并要求在1#和5#槽位有过限保护。5、主电路应有短路和过载保护。行车升降电动机采用单项电磁阀制动,升降电动机和单项电磁阀并相接线。不需要单独控制。由于每个槽位之间的跨度较小。行车在前后运行停车时要采用能耗制动。以保证能准确停位。进退电机的制动时间时2秒。1#到5#槽的停留时间分别是11s 12s 13s 14s 15s 原位装卸时间是为10秒。6、对于不同的镀件工艺不同,要求对电镀槽位有选择功能。7、用信号灯显示电镀吊篮所在槽位和上下限位。3.1主电路设计3.2主电路分析：电源开关QS为普通闸刀开关或组合开关,用熔断器FU作短路保护,两台电动机均采用热继电器FR作为过载保护,正反转接触器KM1KM4控制。进退电机M1的能耗制动电源由控制变压器TC降压后整流,由接触器KM5接到电动机的绕组上。2.4控制电路设计：1、 确定输入设备过限保护 SQ7 原位 SQ0槽位选择S1 1#槽行程开关SQ1槽位选择S2 1#槽行程开关SQ2槽位选择S3 1#槽行程开关SQ3槽位选择S4 1#槽行程开关SQ4槽位选择S5 1#槽行程开关SQ5过限保护 SQ6 上限位 SQ8 下限位 SQ9 手动 单步 连续 单周停止 前进 后退 上升起动下降暂停2、 确定输出设备指示灯 Y0 Y7 M1电机正反转 Y10 Y11 M2电机正反转 Y12 Y13 能耗制动Y14分配I/O点:输入输出输入设备及符号PLC输入点输出设备及符号PLC输出点过限保护SQ7X0指示灯0Y0原位 SQ0指示灯1Y11# SQ1 S1X1指示灯2Y22# SQ2 S2X2指示灯3Y33# SQ3 S3X3指示灯4Y44# SQ4 S4X4指示灯5Y55# SQ5 S5X5指示灯6Y6过限保护 SQ6指示灯7Y7上限位 SQ8X6下限位 SQ9X7手动X10前进Y10单步X11后退Y11连续X12上升Y12单周下降Y13停止 SB0X13制动Y14前进 SB1X14后退 SB2X15上升起动SB3X16下降暂停SB4X17X0X1X2X3X4X5X6X10X11X12X7X13X14X15X16X17COMSASB0SB1SB2SQ7SB3SB4SQ0SQ1SQ5SQ4SQ3SQ2SQ6SQ8SQ9过限保护3#4#2#1#手动下限位上限位过限保护5#4#前进停止单周连续单步后退上升起动下降暂停S1S3S2S4S5图2-4 PLC接线图Y0Y1Y5Y2Y3Y7Y4Y6Y10Y11Y12Y13Y14COM2MCOM3COM4COM10电源指示KM2KM1KM2KM1KM4KM3KM3KM4220 VHL0HL1HL2HL3HL4HL5HL6HL7QS（1） PLC输入接线的设计1、在电镀行车中,为了防止行车在到达原位和末端时由于限位开关损坏而越过工作区,设置了过限保护SQ6和SQ7。它们分别与原位和5#槽位的限位开关SQ0、SQ5并联,这样可以节省输入点数。根据要求对电镀槽有槽位选择功能,只需要使用5个槽位选择开关S1S5,分别和SQ1SQ5串联即可达到槽位选择的目的。而不必占用输入点。2、行车控制有4个操作方式,用了三个输入点,其中单周期控制方式,不用输入点,可以简化梯形图和减少输入点数。3、手动操作采用单独的控制按钮。停止、前进、后退、上升、下降分别对应输入点X13X17。2输出控制接线的设计 Y0Y7 用于显示吊篮所在位置和上下限。 Y10Y13用于进退电机和升降电机的控制和保护。X0X0M8040Y0SETS0X16X7S0X 6Y12S20X16S21X6X5X5PLSM1PLSM2X1M3M1M2M3Y10X2X3X4X5S23X0Y11S22M3X0Y13X7X7S24T0 K100T1 K110T2 K120T3 K130T4 K140T5 K150T0T1T2T3T4T5T0X12X12状态转移图X0X1X2X3X4X0X5梯形图控制电路分析：指令表：控制程序分析1自动控制程序设计 自动控制程序包括单周,连续,单步3种控制方式。其中单周为最基本的控制方式。连续控制方式的程序设计,如图单周控制方式设计:单周控制方式,即为从装料到各槽位电镀结束后退回原位,完成一个工作循环过程,当吊篮在原位时,原位X0及下限位开关X7动作,信号灯Y0亮,状态器S0置位,等待起动命令。按下起动按钮X16、S20置位,Y12得电,吊篮上升,当上升碰到上限位开关X6时,电路经X5常闭接点使S21,Y12得电行车前进行至1号槽X1动作,M2产生一个脉冲使S23置位,Y13得电吊篮下降。同时Y10失电,在公共程序中Y10下降沿接点闭合使Y14闭合得电,对进退电机M进行能耗制动2秒钟。下降到下限位开关X7,S23置位,由于这时在1号槽位,X1接点接通定时器T1,在1#槽位停留T1对应的设定时间,停留时间到时,T1接点闭合,返回到S20,Y12得电上升。需要特别注意的的是,此时行车在1#位,X1处于动作状态,所以当上升到达上限为时,X6动作后S20置位,应该Y10 得电,但由于X10接点闭合,使得M2产生一个脉冲跳过S21到S23又下降了,结果造成反复上升下降的死循环现象。这种现象一般不通过实验装置运行验证,时很难发现的。这里采用PLSM1指令,其作用是当S21置位时,M1常闭接点断开一个扫描周期,使M2的脉冲不起作用,从而防止了直接跳过S21的现象。电镀结束后,在5 #槽位上升到上限位X6时,由于X5接点已经闭合,使S22置位,Y11得电行车后退,当退到原位时,X0动作,S23置位下降,到下限位X7动作,S24置位。T0得电延时后,经X12 常闭接点返回到S0。全部过程结束,完成一次电镀过程。2连续控制方式设计连续控制方式就是反复执行单周控制方式,如果不按停止按钮就一直运行下去。将选择开关SA打到连续位置,X12输入接点闭合,当行车完成一次,电镀过程返回原位时。T0延时后,经X12常开接点返回到S20,进入下一步电镀过程。3公共程序设计公共程序是指不受跳转CJ控制的程序,其中ZRST用于步进指令状态器S的全部复位。已达到停止的目的,ALT用于暂停,按下暂停按钮X17 M8034=1。停止输出,全部Y失电。再按下按钮X17 M8034=0 全部仅恢复原来的输出状态。MOV用于位置信号灯的显示。Y14用于进退电机停止时的能耗制动控制。3手动控制方式手动控制方式如图 分别用四个点 动按钮控制两台电机的升降和 进退 其中进退的能耗制动仍由公共程序的Y14制动电路控制。将选择开关SA打到手动位置,X10控制跳转指令CJ 将单周 连续控制跳过去 执行手动程序。在手动程序中,应考虑各种动作之间的互锁和运行条件,如必须在上限位时 才能前进后退,进退到两端必须停止,上升到上限位停止,下降到下限位停止。4单步控制方式设计单步控制方式 就是按一次起动按钮,行车每次只完成一个规定动作,例如按起动按钮吊篮上升,当到达上限位时并不前进,只有再按一次起动按钮,才前进。单步操作方式开关打在单步位置时,X11接点闭合,M8040线圈得电,禁止状态转移。如电镀行车在原位时,状态器S0置位,按下起动按钮X16 S20 置位 Y12得电 吊篮上升,当到达上限位时,X6动作 满足转移条件,但由于M8040 线圈得电。禁止状态转移。S20仍置位 这时为了防止Y12得电吊篮继续上升,要由X6常闭触点将其断开,其他状态器S的输出线圈也应该如此。在S21状态步中,当Y10得电前进到位时,防止死循环和单步控制要求,在电路中增加M3线圈回路。操作面板设计图操作面板图如图所示,其用于对自动生产线远距离控制操作。在操作面板上安装9各信号灯用于电镀行车在1#5#槽位和原位的显示,以及上限下限的显示。PLC电源开关和电源信号灯接在一起,按下电源开关时,电源信号灯亮。操作方式采用选择开关,在手动方式下。使用停止、前进、后退、上升、下降5个按钮、在其他控制使用启动和暂停按钮与上升和下降公用和停止按钮。槽位选择开关S1S5用于槽位选择。停止下降上升电源前进后退起动暂停槽位选择S1S5S4S3S2手动连续单步单周下限上限5#槽4#槽3#槽2#槽1#槽原位设计小结：电镀生产线按照确定PLC输入、输出设备；分配I/O地址；画出PLC系统接线图；设计出状态转移图；再写出PLC梯形图,指令表的顺序设计的。在写论文之前查了大量的资料。程序设计基本包括了我们所学的内容,里面有顺序结构,循环结构,判断结构的综合应用,有自动程序,单周程序,单步程序,手动程序,程序当中也应用很多特殊指令。参考目录：1机床电气及可编程程序控制器 高等教育出版社 郁汉琪2三菱FX2N系列PLC应用技术 机械出版社 刘建华3 现代电镀手册 工业出版社 刘仁志4 现代电气控制及PLC应用技术 北京航空航天大学出版社 王永华结束语毕业设计是大学阶段最后一次综合性设计,是大学三年所学知识的综合体现,是应用所学基础理论、专业知识和技能分析和解决生产实际问题的综合性训练。毕业设计是学生毕业前进行的全面综合训练,是培养学生综合运用所学知识与技能解决实际问题的教学环节,是学生在校获得的最后训练机会,也是对学生在校期间所获得知识的检验。希望通过最终的毕业设计,能更加巩固、扩大和强化自己所学的理论知识和技能。提高自己毕业设计制图、编写技术说明书的能力,学会正确使用技术资料,标准手册和工具书,并在设计中进一步提高说明书的理论联系实际、严肃、认真的工作作风,为即将走上工作岗位所从事的技术打下一个良好的基础。这次设计的题目是PLC在电镀生产线上的应用设计。并绘制电镀工艺流程图、自动工作状态图电镀生产线PLC梯形图。在这次设计中,我明确设计目的、并决定好好把握和利用这次踏上工作岗位前的最后一次演习机会,通过几个月来的仔细查资料,精心设计,努力工作,终于完成了这次设计任务,但由于水平和时间有限,设计错误难免,希望老师批评指正,从而得到不断的提高。特别感谢陈群老师在论文设计的付出的大量时间。14 / 14