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摘要： (1)
关键词： (1)
Abstract (1)
Key words (1)
引言 (2)
1 电镀生产线控制系统概述 (2)
1。1选题背景及意义 (2)
1.2课题的国内外研究现状 (3)
1。3控制系统的设计要求 (3)
2 可编程序控制器（PLC）简介 (4)
2.1 PLC的产生和定义 (4)
2。2 PLC的分类 (4)
2.2。1 按I/O点数容量分类 (4)
2。2。2 按结构形式分类 (5)
2。3 PLC的系统组成 (5)
2.4 PLC的工作方式 (6)
2。5 PLC应用领域 (8)
3 系统的硬件设计 (8)
3.1 电机的选择 (8)
3。2 PLC机型的选择 (9)
3。3 I/O分配表及其端子接线图 (9)
4 系统的软件设计 (11)
4.1 软件的组成及作用 (11)
4.1。1 PLC内部资源 (11)
4。1.2 STEP7软件使用简介 (11)
4.1.3 PLC编程语言 (12)
4.1。4 电镀生产线的工作流程 (13)
4。2 PLC梯形图设计 (14)
5 实时监控系统的设计 (15)
5.1组态软件 (15)
5。2 组态王软件的设计 (16)
5.3 软硬件调试 (16)
总结 (19)
参考文献 (20)
附录梯形图程序 (21)
致谢 (33)
基于PLC的电镀生产线控制系统的设计
基于PLC的电镀生产线控制系统设计
机械电子工程专业学生徐广超
指导教师王秀
摘要：电镀行业是我国重要的加工行业，随着科学技术的快速发展，电镀生产线越来越趋向自动化、智能化。该课题的研究是用西门子PLC S7—200辅以变频器对电镀自动生产线进行自动控制,依次自动完成酸洗、电镀和清洗的过程。重点分析了系统的硬件设计、软件设计，给出了系统硬件接线图、PLC控制I/O端口分配表以及整体程序流程图,并辅以组态王进行监控等。该基于PLC的电镀生产线控制系统具有结构简单、编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和靠干扰能力强等特点，实现了电镀生产过程的自动化,提高了生产效率,降低了疲劳强度,能够更好的融入到现在的工业控制领域.
关键词：电镀；PLC；自动化
Design of Control System for Electroplating Production Line
Based on PLC
Student majoring in Mechatronics Engineering Xu Guangchao
Tutor Wang Xiu
Abstract:Electroplating industry is an important processing industry in China, with the rapid development of science and technology, electroplating production line more and more automation，intelligent. The research of electroplating automatic production line for automatic control with Siemens PLC S7—200 combined with converter，followed by automatic process pickling，electroplating and cleaning. Focus on the analysis of the hardware design, system software design, system wiring diagram of the hardware, the PLC control I\/O port allocation table and gives the program flow chart, supplemented by Kingview monitoring. The electroplating production line based on PLC control system has the characteristics of simple structure, easy programming，flexible operation, safe use，stable operation, reliable performance and strong ability against interference, realizes the automatic electroplating production process，improve production efficiency，reduces the fatigue strength，can better integrate into the industrial control field now。
Key words：Electroplating；PLC；automation
菏泽学院本科毕业设计（论文）
引言
电镀就是利用电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程(是物理和化学变化的结合）。
电镀产品的质量除了要有成熟的电镀工艺和好品质的镀液添加剂外，严格按照电镀工艺流程运行和保证产品的电镀时间也是决定电镀产品质量和品质的重要因素。电镀生产线由早期采用继电器逻辑电路和顺序控制器，发展至现在采用可编程控制器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.在电镀生产线上采用自动化控制和组态王监控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，能够带来丰富的经济效益和社会效益。
用PLC辅以变频器对电镀自动生产线进行自动控制，具有结构简单、编程方便、操作灵活、工作稳定、使用安全、性能可靠和抗干扰能力强的特点，是一种很有效的自动控制方式,是电镀行业实现高效、成本低、高质量自动化生产的发展方向。
1 电镀生产线控制系统概述
1.1选题背景及意义
随着工业化生产的不断细分，新工艺新材料的不断涌现,在实际产品得到应用的设计效果也日新月异,电镀是我们在设计中经常要涉及到的一种工艺,而电镀效果是我们使用时间较长,工艺也较为成熟的一种效果。对于这种工艺的应用在我们的产品上已经非常多，而通过这种工艺的处理我们可以得到一些不同色泽的金属产品,搭配不同的效果构成产品效果的差异性,通过这样的处理为产品的设计增加一个亮点。防腐蚀、抗耐磨等都是通过电镀工艺所生产的产品的特性.
在目前，我国的电镀生产线控制系统还处在发展阶段。随着社会的发展，电镀生产线逐渐增多,生产变得复杂.并且在电镀生产过程中，很多工艺需要人工操作，其氧化、酸洗、电镀等所需原料具有很强的腐蚀性和污染性，对人体有很大的危害。早期的控制是使用顺序控制器，由于其电路复杂，接口众多，受外界干扰大，所以工作可靠性较差，维护也较困难。如果电镀生产线实现自动化，工人可以通过在控制室监控,尽可能不去或少去车间,就能减少身体危害,减轻工人劳动强度，保障工人生命安全。
本课题从以PLC为基础实现电镀生产线自动控制的角度进行讨论,在我国电镀生产线自动化还不普及但社会飞速发展的状况下，对电镀生产线自动化的研究具有极其重要的意义，符合社会发展的潮流。随着社会经济的发展，电镀生产线自动化是大势所趋。更高效安全的电镀生产线，必将对我国社会经济的发展产生极大的影响。
基于PLC的电镀生产线控制系统的设计
1.2课题的国内外研究现状
在国外，电镀生产线自动控制的研究已经取得不少成果，在少数几个先进国家已经采取全自动化的电镀生产线，其中有些电镀车间可以实现车间无尘，全部由电脑实现监控，达到了无人操作的程度。如日本大阪友电舍株式会社的电镀车间，各种镀液中的主要成分都是由电脑自动测定和自动调节,行车的运行完全无人操作，自动化程度比较高。
在国内，电镀生产设备与国外先进国家相比,还有比较大的差距.相对而言，手工操作还比较多，有些工厂的机械设备还比较陈旧，自动化程度不高.近些年来,随着我国经济发展的需要,电镀生产线的自动化逐渐在电镀车间应用起来,自动化程度逐渐提高，电镀生产线的自动化得到了发展，逐渐在追赶发达国家。例如常州营达环保科技有限公司的电镀生产线就比较先进,自动化程度较高,废弃废液处理的也很好。
1。3控制系统的设计要求
设计一个基于PLC全自动电镀生产线控制系统。电镀生产线采用专用的行车架，行车架上带有可以上升和下降的吊钩，吊钩和行车由电动机拖动，行车的进退和吊钩升降由限位开关控制，限定为三槽位,依次完成酸洗、电镀、清洗过程.
按照要求，依次完成酸洗、电镀、清洗的过程，如图1—1所示:
启动→吊钩上升→上限位行程开关闭合→右行至右限位3号槽上方→XK3行程开关闭合→吊钩下降进入3号槽→下限位开关闭合→酸洗延时（10秒）→吊钩上升→上限位开关闭合→延时15秒→左行至2号槽上方→XK2行程开关闭合→吊钩下降进入2号槽→下限位开关闭合→电镀延时（20秒）→吊钩上升→上限位开关闭合→延时10秒→左行至1号槽上方→XK3行程开关闭合→吊钩下降进入1号槽→下限位开关闭合→清洗延时（10秒）→吊钩上升→上限位开关闭合→延时8秒→左行（1秒）至左限位→上限位开关闭合→吊钩下降至原点
图1-1 电镀的工作流程
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2 可编程序控制器(PLC）简介
2.1 PLC的产生和定义
可编程控制器的英文缩写是PLC(Programmable Logic Controller)，PLC是一种专门的在工业环境下应用的数字运算操作式的电子装置.它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、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，控制各种类型的机械或生产过程。目前，PLC已经基本代替了传统的继电器，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制仪器，居工业生产自动化三大支柱(可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造)的首位。
1969年美国数字设备公司(DEC）研制开发出世界上第一台可编程控制器，并在GM 公司汽车生产线上应用成功。这是世界上的第一台可编程控制器,型号为PDP-14。人们把他称作可编程序逻辑控制器,简称PLC。当时开发PLC的主要目的是用来取代以继电器为主的逻辑控制系统，所以最初的PLC功能只局限于计时、计数、执行继电器逻辑等功能。
随着科技进步和电子学的发展，20世纪70年代中期,人们研发出了微处理器和微型计算机。人们将微机技术结合到PLC中,使其能够更好的发挥计算机的功能，用逻辑编程取代了硬连线逻辑,增加了数据传送、运算和处理等功能，使其真正的成为一种电子计算机工业控制设备.国外在1980年将其正式命名为可编程序控制器(PC,Programmable Controller），简称PC。但由于它和个人计算机(Personal Computer）的简称容易混淆，所以现在仍把可编程序控制器简称做PLC。
2.2 PLC的分类
PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类可以根据结构、功能的差异等进行大致分类。
2。2。1 按I/O点数容量分类
PLC按其I/O点数多少一般可分为以下3类。
1。小型机（含微型机）
I/O点数小于128点的PLC为小型机，以处理开关量逻辑控制为主，现在的小型PLC 还具有较强的通信能力和一定量的模拟量处理能力.
2。中型机
I/O点数为128～2048点之间，不仅具有极强的开关量逻辑控制功能，而其他的通信联网功能和模拟量处理功能更强大，适用于复杂的逻辑控制系统以及连续生产线的过程控制场合。
3.大型机
I/O点数在2048点以上,程序和数据存储容量最高分别可达10MB，具有极强的软件和硬件功能、自诊断功能、通信联网功能,它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。
基于PLC的电镀生产线控制系统的设计
2。2.2 按结构形式分类
根据PLC结构形式的不同，PLC主要可分为整体式和模块式两类。
1.整体式结构
微型和小型的PLC一般为整体式结构.整体式的特点是将PLC的基本部件紧凑地安装在一个标准机壳内，形成一个整体，组成PLC的一个基本单元（主机）。基本单元上设有扩展端口，通过扩展电缆与扩展单元相连。整体式结构的PLC成本低，体积小和安装方便。
2。模块式结构
大、中型PLC多采用模块式结构.模块式结构的PLC由一些模块单元构成,这些标准模块有CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块和各种功能模块等。各模块功能是独立的，外形尺寸是统一的，可根据需要灵活配置。
2.3 PLC的系统组成
PLC种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同。用PLC实施控制，其实质是按控制功能要求，通过程序按一定算法进行输入/输出变换，并将这个变换给以物理实现，并应用于工业现场。PLC专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，它主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入/输出接口电路等组成。PLC的结构框图如图所示2-1所示。
图2-1 PLC结构框图
（1）中央处理单元（CPU）
与一般的计算机一样,CPU是PLC的核心，它按PLC中系统程序赋予的功能控制PLC 有条不紊地进行工作.用户程序和数据事先存入存储器中，当PLC处于运行方式时，CPU 按循环扫描方式执行用户程序。
CPU的主要任务是控制用户程序和数据的接受与存储；用扫描的方式通过I/O接口接收现场信号的状态或数据，并存入输入映像寄存器或数据存储器中；诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；PLC进入运行状态后,从存储器逐条读取用户指令,
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经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算结果,更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能.
（2)I／O模块
输入(Input)模块和输出(Output）模块简称为I／O模块，输入单元用来接收来自用户设备的各种控制信号，如行程开关、限位开关、选择开关、操作开关以及其他传感器的信号。PLC的接口电路把这些接收的信号转换成CPU能识别和处理的信号，并存到输入映像寄存器中。CPU运行时读出输入映像寄存器中和其他元器件的最新信息并按照程序执行，把输出的最新结果存入输出映像寄存器.
（3)存储器
PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放由PLC厂家编写完成的系统程序，并固化在ROM内，用户不能更改。它使PLC具有基本功能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序的内容主要包括三部分：系统管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块与系统调用管理程序。
(4）编程设备
过去的编程设备一般是编程器，现在PLC生产厂家提供的编程设备是在PC上运行的基于WINDOWS的编程软件。使用编程软件可以在屏幕上直接生产和编辑梯形图、语句表、功能图和顺序功能图程序,并能实现不同编程语言的相互转换.程序被编译后下载到PLC，也可以把PLC中的程序导入到计算机中。可用磁盘或打印的方式来保存程序，使用网络还能进行远程编辑和传送。
2。4 PLC的工作方式
PLC工作过程分为三个部分，如图2—2所示。
第一是上电处理。机器上电后对PLC控制系统进行一次上电初始化,包括初始化硬件，检查I/O模块工作状态，设定的停电保持范围，系统的通信参数等。
第二是扫描过程。PLC第一阶段完成以后进入扫描处理过程.首先进行输入扫描，其次完成其他外设的通信处理，然后进行时钟、特殊寄存器的更新处理。当CPU处在STOP 运行方式时，PLC运行自诊断检查。当CPU处在RUN方式时，PLC要先执行完用户程序和输出处理，然后再运行自诊断检查。
第三是出错处理。PLC每次进行扫描前,要先执行一次自诊断检查，确定PLC自身的配置运行是否正常，如CPU、电池、程序存储器、I/O接口和通信模块等工作是否正常。如查出有异常时，PLC上的故障提示LED灯亮，在特殊继电器中会存入出错代码；当有致命错误出现时,CPU被强制为STOP方式，PLC的扫描过程便停止。
概括而言,PLC是按集中输入、集中输出、周期性循环扫描的方式进行工作的。
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图2-2 PLC运行框图
2.5 PLC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,使用情况主要分为如下几类：（1）制造业自动化
（2）中小型单片机电气控制系统
（3）运动控制
（4）数据处理
(5）流程工业自动化
3 系统的硬件设计
3。1 电机的选择
本课题选用三相异步电动机控制作为行车和吊钩的动力单元.三相异步电动机具有结构简单，运行可靠，维护容易，价格便宜，具有较好动性性能。下图为电动机的主电路图，其中M1为控制吊钩升降的电动机，M2为控制行车运动的电动机。
L1
L3
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图3—1 电镀生产线主电路图
接触器KM1，KM2控制电动机M1的正、反转,实现吊钩的上升和下降,接触器KM3，KM4控制电动机M2的正、反转，实现行车的前进和后退。
3.2 PLC机型的选择
S7-200PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC，其许多功能达到大、中型PLC 的水平。现在最新版的S7—200系列PLC的主要特点是：可靠性较高、指令集丰富、内置集成功能丰富、实时特性强和通信能力强大。其硬件组成如图所示。
图3—2 S7—200PLC系统组成
根据电镀生产线自动化的控制要求，本课题采用了德国西门子PLC S7-200 CPU226型号，本机集成24输入/16输出，I/O共计40点，程序存储容量大，数据存储容量达到10KB，它有2个通信口，通信能力强,无论独立运行，还是联接网络都能完成各种控制任务。它的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到复杂的自动控制，适用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统.
S7-200 CPU226通讯功能完善,具有极高的性能价格比，这是采用它的主要原因. PLC 为此系统的控制核心，此系统的输入信号有两种,一种是原点、连续、单周期等面板控制按钮，另一种是多种行程开关.这些面信号作为PLC的输入变量，首先经过PLC的输入接口输入到内部数据寄存器，然后在PLC内部进行逻辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口,从而驱动电机来控制行车的运行和吊钩的升降，完成电镀的自动化过程.
3.3 I/O分配表及其端子接线图
在本次系统设计中，我们定义的端口分配及功能表如表3-1所示.
表3-1 端口分配及功能表
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2 I0。1 ZD 自动
3 I0.2 SQ1 左到位
4 I0。3 SQ2 上到位
5 I0.4 SQ3 下到位
6 I0.5 1号清洗到位
7 I0.6 2号电镀到位
8 I0.7 3号酸洗到位
9 Q0。0 ML 左行
10 Q0。1 MR 右行
11 Q0.2 UP 上升
12 Q0。3 DOWN 下降
13 Q0。4 D1 等待清洗
14 Q0。5 D2 等待电镀
15 Q0。6 D3 等待酸洗
16 Q0。7 SX 酸洗
17 Q1.0 DD 电镀
18 Q1.1 QX 清洗定义的I/O端子接线图如3-3所示。
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图3-3 I/O端子接线图
4 系统的软件设计
4.1 软件的组成及作用
4。1。1 PLC内部资源
内部资源根据软元件的功能不同，分成了许多区域，如输入/输出继电器区、定时器区、计数器区、特殊继电器区等.下面分别介绍下。
1。定时器：电气自动控制的大部分领域都需要用定时器进行时间控制,灵活地使用定时器可以编制出复杂动作的控制程序。它是PLC中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。
定时器的工作过程与继电-接触器控制系统的时间继电器基本相同，但它没有瞬动触点.使用时要提前输入时间预设值。
2.计数器：计数器可以用来累计输入的脉冲个数，经常用于对产品进行计数或者进行特定功能的编程。使用时要提前输入它的特定植。当输入触发条件满足时，计数器开始累计它的输入端脉冲电位上升延的次数,当计数器计数达到预定的设定值时，其常开触点闭合，常闭触点断开。
3.输入继电器:输入继电器一般都有一个PLC的输入端子与之对应，它用于接受外部的开关信号.当外部的开关信号为闭合时，输入继电器的线圈得电，在程序中常开触点闭合，常闭触点断开.
4.输出继电器：输出继电器一般都有一个PLC上的输出端子与之对应。当通过程序使得输出继电器线圈得电时，PLC上的输出端开关闭合，它可以作为控制外部负载的开关信号。同时在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。
5。内部位存储器：内部位存储器的作用和继电-接触器控制系统中的中间继电器相同，它在PLC中没有输入/输出端与之对应，因此它的触点不能驱动外部负载，这是与输出继电器的主要区别。它主要起逻辑控制作用.
以上几个是我们在本次系统设计的过程中需要用到的PLC软元件，另外PLC还有很多其它的软元件.
4。1.2 STEP7软件使用简介
S7—200可编程控制器使用STEP7-Micro/WIN4.0编程软件进行编程。STEP7—Micro/WIN4。0编程软件是基于Windows的应用软件，功能强大，主要用于开发程序，也可用于适时监控用户程序的执行状态.
它具备以下的特点：
（1）DK 3964 R/RK 512 等标准协议已经集成到控制器内部，不需要额外驱动。
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（2）集成 modem 支持，内置modem 功能，可进行远程编程、诊断或数据传输.
（3)编程不需 MPI 转换器,直接通过PC上的 RS232 口。
（4）现场总线通讯功能，控制器功能中已集成了Profibus DP Master / Slave，Profibus FMS 和 LON Works。
(5）利用web server进行监控，储存 HTML 网页、图片、PDF 文件等到控制器里供通用浏览器查看.
(6）扩展操作系统功能。如保护技术秘密，防止被非法查看或复制。
4。1。3 PLC编程语言
PLC是通过运行编写的用户程序实现控制任务的。PLC中的程序由系统程序和用户程序两部分组成，系统程序由PLC生产厂家提供，它支持用户程序的运行;用户程序是用户为完成特定的控制任务而编写的应用程序。S7-200系列PLC的编程语言非常丰富，有梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图等，用户可以选择一种编程语言,如果需要，也可混合使用几种语言编程。这些编程语言都是面向用户的,它使控制程序的开发、输入、调试和修改工作大大简化。我们在本次设计中选择梯形图编程。
梯形图左边有一条垂直的线称作左母线，右边一条虚线称为右母线。母线之间是触点的逻辑连接和线圈的输出。
PLC梯形图具有以下一些特点：
1.PLC的梯形图是“从上到下”按行绘制的,两侧的竖线类似电气控制图的电源线，通常称作母线，大部分梯形图只保留左母线；梯形图的每一行是“从左到右”绘制,左侧总是输入接点，最右侧为输出元素,触点代表逻辑“输入”条件，如开关、按钮、内部条件等;线圈通常代表逻辑“输出”结果，如指示灯、接触器、中间继电器、电磁阀等。对S7-200系列的PLC来说，还有一种输出“盒”（功能框），它代表附加的指令，如定时器、计数器或数学运算等功能指令。
2。电气控制电路左右母线为电源线，中间各支路都加有电压，当支路接通时，有电流流过支路上的触点与线圈。梯形图中的假想电流在图中只能作单方向的流动,即只能从左向右流动。层次改变（接通的顺序）也只能先上后下,与程序编写时的步序号是一致的。
3。梯形图中的输入接点如I1.0、I0.1等,输出线圈Q0。0、Q0。1等不是物理接点和线圈,而是输入、输出存储器中输入、输出点的状态，并不是接线时现场开关的实际状态；输出线圈只对应输出映像区的相应位，该位的状态必须通过I/O模块上对应的输出单元才能驱动现场执行机构。
4.梯形图中使用的各种PLC内部器件,如辅助继电器、定时器、计数器等,也不是真的电器元件，但具有相应的功能，因此通常按电气控制系统中相应器件的名称称呼它们。梯形图中每个继电器和触点均为PLC存储器中的一位，相应位为“1”，表示继电器线圈通电、常开接点闭合或常闭接点断开；相应位为“0"，表示继电器线圈断电、常开接点
基于PLC的电镀生产线控制系统的设计
断开或常闭接点闭合.
5。梯形图中的继电器触点既可常开,又可常闭，其常开、常闭触点的数目理论上是无穷多个（受存储容量限制)，也不会磨损，因此，梯形图设计中，可不考虑触点数量，这给设计者带来很大方便。对于外部输入信号,只要接入一个信号到PLC即可。
6。电气控制电路中各支路是同时加上电压并行工作的，而PLC是采用循环扫描方式工作，梯形图中各元件是按扫描顺序依次执行的，是一种串行处理方式.
4.1。4 电镀生产线的工作流程
根据设计要求绘制整个系统的工作流程图，可以更清楚的认识该生产线的生产全过程,整个系统的工作流程图，如图4-1所示。
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图4-1 电镀生产线工作流程图
4。2 PLC 梯形图设计
根据设计要求和流程图，画出该系统的梯形图。主要列出酸洗、电镀和清洗的程序梯形图。完整的梯形图请见附录.
酸洗过程:
图4—2 酸洗程序指令
电镀过程：
图4—3 电镀程序指令
延时8S
延时10S
延时15S
N
N
N
Y
Y
Y
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清洗过程：
图4—4 清洗程序指令
5 实时监控系统的设计
本系统除硬件和软件的设计之外，还需要有良好的人机控制界面，以便于对系统调控和对相关参数的修改。本系统监控软件采用组态王，通过组态王与PLC通信,从而对系统的各个参数和运行情况进行监控。
5.1组态软件
随着计算机技术和网络技术的飞速发展，工业的自动化领域出现了新的发展空间：
通过远程监控和诊断技术等先进技术，组建了优质高效的监控系统，使系统更加安全可
靠.组态软件是指一些数据采集和过程控制的专用软件,它们是在自动控制系统监控层
一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制
系统监控功能的、通用层次的软件.组态王是国内一家较有影响的组态软件公式开发的
组态软件.组态王提供了资源管理器式的操作主界面。
随着科技的快速发展，实时控制、通讯及联网、实时数据库、SCADA、开放数据接
口、对I/O设备的广泛支持已经成为组态王的主要内容。
组态软件有很多功能和特点：概念简单，易于理解和使用；功能齐全,便于方案设
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计；实时性与并行处理；建立实时数据库，便于用户分步组态，保证体统安全可靠运行；利用丰富的“动画组态"功能,快速构造各种复杂生动的动态画面；引入“运行策略”的概念.
组态软件的特点：
1.可视化操作界面，真彩显示图形、支持渐进色等。
2。有全面的脚本和动画功能，可以保存在画面中,方便以后打印和分析。
3.具有导入和导出功能，变量可以导出到Excel表格中,方便对变量的名称等属性进行修改.然后再导入新工程中，实现变量的二次利用，提高了效率。
4。强大的分布式报警、事件处理，支持实时、历史数据的分布式保存。强大的脚本语言处理，能够帮助你实现复杂的逻辑操作和与决策处理。
5。全新的Web Server架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布。
6.方便的配方处理功能。丰富的设备支持库,支持常见的PLC设备、智能仪表、智能模块。提供硬加密及软授权两种授权方式。
5。2 组态王软件的设计
组态王把那些需要与之交换数据的硬件设备或软件程序都作为外部设备使用。外部硬件设备通常包括PLC、模块、仪表、变频器、板卡等；按照计算机和外部设备的通讯连接方式,则分为：串行通信(232／422／485)、以太网、专用通信卡(如CP5611）等. 组态王与PLC的连接基本步骤如下:
1、在组态王工程浏览器树型目录中,选择设备,在右边的工作区中出现了“新建”图标，双击此“新建”图标，弹出“设备配置向导”对话框，根据实际要求填写设备配置。在出现的对话框中选择“PLC”“串行"项后单击“下一步”。
2、选择连接的串口为COM1，单击“下一步"弹出设各地址对话框，在连接现场设备时,设各地址处填写的地址要和实际设备地址完全一致。
3、设置通信故障恢复参数(一般情况下使用系统默认设置即可).主要有:(1)
尝试恢复间隔：定义为30S；（2)最长恢复时间：这里定义为24h;（3)动态优化：此项参数可以优化组态王的数据采集。
4、检查各项设置是否正确,确认无误后，单击“完成”，完成安装。
5、构造数据库：选择工程浏览器左侧大纲项“数据库\数据词典”,在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出“定义变量"对话框。
6.动画连接：在新画面中双击需要连接的物件,在对话框中有各种连接，根据设计需要选择,分别选择“水平移动”和“垂直移动”两种连接方式。
完成上面所述的步骤后，组态王工程已经初步建立起来，进入到运行和调试阶段。5。3 软硬件调试
本次所做的设计课题主要采用S7—200系列机型进行程序设计，利用组态王软件对
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电镀控制进行画面组态,很好的完成了课题的设计要求.在设计的最后阶段把软件和硬件结合起来，成功实现了电镀生产线系统的监控功能。
在组态王开发系统中选择“文件\切换到 View”菜单命令，进入组态王运行系统。在运行系统中选择“画面\打开”命令,从“打开画面”窗口选择要打开的画面。显示出组态王运生产线处于原点状态的画面，如图5-1所示。
图5-1 初始状态
按下“连续运行”按钮，再按“启动按钮”,系统向上运行,上升指示灯亮如图5-2所示。
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图5—2 上升运行
当行车碰到上限开关时，系统向右运行，右行指示灯亮如图5-3所示.
图5—3 向右运行
当行车向右运行时碰到行程开关XK1、XK2时不响应，至XK3时,系统下行，下降指示灯亮如图5—4所示（当行车左行至XK2,XK1分别下降时指示灯一样）.
图5-4 下行运行
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当酸洗、电镀、清洗分别结束后，系统向左运行，指示灯亮如图5-5所示。
图5-5 左行运行
自此,连续运行的运行过程到此运行完毕。切换其他模式时，按下单周期按钮再按启动按钮即可，运行过程大致都如上所诉运行过程.
总结
电镀是一门具有悠久历史的表面处理技术，近几年来，随着新的工艺技术方法，尤其是一些新的镀层材料和复合电镀技术的出现，极大扩展了这一项表面处理技术的应用，并使其成为现代表面工程技术的重要组成部分。该电镀生产线控制系统设计，充分考虑到了操作的方便性，元件的实惠性和工艺的简单性.PLC编程是整个设计最主要的一部分，编程采用的是梯形图编程语言，所有的编写步骤和编写要点是严格按照课题要求来编写的，整个编写过程相当严谨。采用组态王对整个系统的运行实时监控，融过程控制设计、现场操作以及资源管理于一体，实现最优化管理。
通过这次对电镀生产线控制系统的设计不仅让我更多的了解到了电镀这个工艺的发展前景，而且让我们重新认识了用PLC来设计控制系统的使用价值,整个设计对即将走入社会的毕业生来讲是一次很大的锻炼，对专业知识有了进一步的提高.
基于PLC的电镀生产线控制系统设计 摘要 本文探讨了如何利用德国西门子PLC S7-200进行自动化电镀生产线控制，在本次设计中，我们从自动控制技术器件在国内的应用前景及电镀生产线生产现场的环境来考虑，以使该生产线真正具备自动生产运行为目的，制定了采用在当前及以后都应用广泛且能适应多种环境的可编程控制器来控制整个整个工作流程的方案。重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、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。为适应现代传统的工业控制系统，我们还采用了基于组态王软件的系统作为上位机，配合下位机PLC完成了该系统的实时监控系统功能，更好的使该自动生产系统融入到现代工业控制领域中。 关键词：PLC，电镀，组态王
Design of galvanization production line control system based on PLC ABSTRACT How did the article discuss has carried on the automated galvanization production line control using German Simens PLC S7-200, in this design, we produced the scene from the automatic control technology component in the domestic application prospect and the galvanization production line the environment to consider, take caused this production line truly to have the automatic production movement as the goal, will formulate has used in current and later all applies widespread also can adapt the many kinds of environment programmable controller to control the entire entire work flow the plan.Has analyzed the system software and hardware design part with emphasis, and gave the system hardware wiring diagram, PLC has controlled the I/O port distribution list as well as the overall program flow diagram and so on, has realized the galvanization production automation, enhanced the production efficiency, reduced the labor intensity.In order to adapt the modern tradition industry control system, we also used based on the configuration king software system had taken on the position machine, coordinate lower position machine PLC has completed this system real-time monitoring system function, better caused this automatic production system to integrate to the modern industry control domain in. KEY WORDS: PLC,Galvanization, Configuration King
专业班级姓名学号指导教师
摘要 工业电镀生产线工位多、生产复杂，人工操作随机性大，影响产品质量。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。基于PLC的电镀生产线监控系统，不但可以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证，减少废品率，而且还可以实现远程的监控还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度和更好的保证工人的人身安全，有非常好的经济效益和社会效益。文中对系统中自动电镀过程进行了具体实现。以S7-200作为主控制器，行程开关检测。并详细阐述了其工作原理、基本功能框图、关键设计技术及软件工作流程，最后进行了软件实现，达到了系统要求的功能。 关键词：电镀生产线PLC S7-200
目录 第一章绪论 (1) 1.1 PLC在工业产品中的应用 (1) 第二章电镀生产线的功能要求 (2) 第三章电镀生产线的总体设计方案 (3) 3.1 电镀行车设计思路 (3) 3.2 电镀行车的工作过程 (3) 3.3 电镀行车控制系统的设计 (5) 第四章硬件电路 (6) 4.1 SIEMENS S7-200 PLC简介 (6) 4.2 电镀行车PLC选型和I/o地址分配 (7) 第五章软件设计 (9) 5.1 电镀行车控制流程图 (9) 5.2 行车控制程序 (11) 第六章结论 (21) 致谢 (22) 参考文献 (23)
第一章绪论 1.1 PLC在工业产品中的应用 PLC是可编程控制器的简称，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“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。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、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，控制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控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。” 工业电镀生产线工位多、生产复杂，同时在电镀中氧化、酸洗、碱洗、电镀等许多工艺具有严重的化学污染和腐蚀，对人的身心健康十分不利，而且人工操作随机性大，影响产品质量。早期的电镀工艺控制主要是使用顺序控制器，由于其电路复杂，接口多，受外界干扰大，工作可靠性差，维护也困难。基于PLC的电镀生产线监控系统，不但可以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证，减少废品率，而且还可以实现远程的监控还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度和更好的保证工人的人身安全，有非常好的经济效益和社会效益。 PLC可以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，从而很好的决定电镀产品质量和品质的重要因素，通过PLC可以实 现电镀行车的准确运行，准确掌握电镀时间，提高生产效率。下文以西门子S7-200PLC对电镀生产过程的管理作为研究对象来进行讨论。
目录 摘要： (1) 关键词： (1) Abstract (1) Key words (1) 引言 (2) 1 电镀生产线控制系统概述 (2) 1。1选题背景及意义 (2) 1.2课题的国内外研究现状 (3) 1。3控制系统的设计要求 (3) 2 可编程序控制器（PLC）简介 (4) 2.1 PLC的产生和定义 (4) 2。2 PLC的分类 (4) 2.2。1 按I/O点数容量分类 (4) 2。2。2 按结构形式分类 (5) 2。3 PLC的系统组成 (5) 2.4 PLC的工作方式 (6) 2。5 PLC应用领域 (8) 3 系统的硬件设计 (8) 3.1 电机的选择 (8) 3。2 PLC机型的选择 (9) 3。3 I/O分配表及其端子接线图 (9) 4 系统的软件设计 (11) 4.1 软件的组成及作用 (11) 4.1。1 PLC内部资源 (11) 4。1.2 STEP7软件使用简介 (11) 4.1.3 PLC编程语言 (12) 4.1。4 电镀生产线的工作流程 (13) 4。2 PLC梯形图设计 (14) 5 实时监控系统的设计 (15) 5.1组态软件 (15) 5。2 组态王软件的设计 (16) 5.3 软硬件调试 (16) 总结 (19) 参考文献 (20) 附录梯形图程序 (21) 致谢 (33)
基于PLC的电镀生产线控制系统的设计 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 机械电子工程专业学生徐广超 指导教师王秀 摘要：电镀行业是我国重要的加工行业，随着科学技术的快速发展，电镀生产线越来越趋向自动化、智能化。该课题的研究是用西门子PLC S7—200辅以变频器对电镀自动生产线进行自动控制,依次自动完成酸洗、电镀和清洗的过程。重点分析了系统的硬件设计、软件设计，给出了系统硬件接线图、PLC控制I/O端口分配表以及整体程序流程图,并辅以组态王进行监控等。该基于PLC的电镀生产线控制系统具有结构简单、编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和靠干扰能力强等特点，实现了电镀生产过程的自动化,提高了生产效率,降低了疲劳强度,能够更好的融入到现在的工业控制领域. 关键词：电镀；PLC；自动化 Design of Control System for Electroplating Production Line Based on PLC Student majoring in Mechatronics Engineering Xu Guangchao Tutor Wang Xiu Abstract:Electroplating industry is an important processing industry in China, with the rapid development of science and technology, electroplating production line more and more automation，intelligent. The research of electroplating automatic production line for automatic control with Siemens PLC S7—200 combined with converter，followed by automatic process pickling，electroplating and cleaning. Focus on the analysis of the hardware design, system software design, system wiring diagram of the hardware, the PLC control I\/O port allocation table and gives the program flow chart, supplemented by Kingview monitoring. The electroplating production line based on PLC control system has the characteristics of simple structure, easy programming，flexible operation, safe use，stable operation, reliable performance and strong ability against interference, realizes the automatic electroplating production process，improve production efficiency，reduces the fatigue strength，can better integrate into the industrial control field now。 Key words：Electroplating；PLC；automation
2 电镀生产线专用行车的技术要求 2.1电镀生产线的工艺要求 本课题研究的电镀生产线属于小型生产企业的电镀生产线。电镀小型专业行车，其运动形式主要有三种：即大车拖动的行车前后运动和提升机构的重物的升降运动以及小车在镀槽方向上的左右运动。 电镀专用行车设备是采用远距离控制，起吊重量是500kg以下（含电镀装具和电镀件），生产效率高，劳动强度低的专用自动化起吊设备。电镀专用行车的结构与工艺流程图1所示： 图1 电镀专用行车示意图 电镀专用行车在生产线上的工作顺序是：操作人员在操作区域将待加工的零件装入吊篮，并发出开车指令，专用行车的小车便自动提升吊篮至吊梁顶部，大车同时自动前行。前行至电镀生产现场时大车停止运行，小车牵引吊篮以及生产工件自动逐段前行，按工艺设定的要求在各镀槽前停车，吊篮自动下降至电镀槽内，停留一定的时间（在各槽停留的时间预先按工艺要求设定）后自动提升吊篮，如此完成电镀工艺规定的每一道工序，直至生产线的终端，大车自动后行返回操作区域，小车自动右行自动返回原位，卸下吊篮内处理好的零件，重新装料待出发指令后进入下一次加工循环。
在电镀生产工艺中，不同的零件对镀层的要求不同，而且还要满足批量生产的需求。因此，电气控制系统针对不同的工艺流程（如镀锌、镀铬、镀镍等），硬件应具有预选功能，控制程序应具有参数可修正功能。 电镀专用行车与通用的小型行车结构类似，跨度较小，但要求定位准确，以便吊篮能准确进入电镀槽内，所以设计中在工序的各个动作中的转化时利用传感器的传感信号作为动作转化的开关。工作时大车的移动（前/后）与吊篮的上/下运动、小车移动（左/右）,除了应该具有自动控制功能以外，还要能够执行人工手动控制。 由于电镀生产线属于中型的工业生产系统，生产的设备的造价较高，生产的时候设备的功率较大，耗电量较大，故而其安全性必须得到考虑，以保证操作人员以及生产设备的安全，降低危险系数，所以无论是自动运行时还是手动运行时，系统都必须有相应的保护措施，各个动作之间要有联锁、自锁。故障出现时要能够及时的报警，生产线无条件的停止运行，故障消除后，才可以继续恢复运行。 行车电气系统的框图如图2所示： 图2 电镀专用行车电气系统控制框图 3.2电气控制系统的设计 3.2.1主电路的设计
电镀自动生产线P L C 控制课程设计 标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
《电气与PLC控制系统设计》指导及任务书设计课题:电镀自动生产线PLC控制设计 专业建筑电气与智能化 学生姓名 班级 学号 指导教师 设计地点 起至时间 发放日期 电气工程学院
目录第一章概述 1.1 电镀工艺的发展 1.2 PLC- FX2N 第二章电镀生产线总体设计说明 2.1 电镀自动生产线示意图 2.2 电镀自动生产线控制要求 第三章控制系统设计说明 3.1主电路设计说明 3.2 PLC输入输出接线图设计说明 3.3 控制面板元件布置图的设计 3.4 梯形图设计说明 3.5 操作控制设计说明 3.6 主要电器元件选择说明 3.7 元器件目录表
第四章设计小节 概述 1.1 电镀工艺的发展 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，从早期的纯手工作坊生产发展到今天的半自动甚至全自动生产，电镀工业的进步巨大的，电镀产品的种类和电镀工艺的复杂程度也是发生了极大的变化，大道汽车、飞机，小到生活用品金银首饰，各式各样的赣南工业产品都离不开电镀技术，电镀技术已发展形成一个重要的工程领域一个表面工程。 近年来随着生产的发展和不同产品工艺的特殊要求，电镀生产的生产过程在有些淋雨显得相当复杂，有许多条流水线构成一套完整的生产线，这就要各流水线之前能实现互联，因而PLC技术开始引入电镀。质量优秀的电镀产品不光需要好的电镀工艺和镀液添加剂，还需要保证电镀产品按照电镀工艺流程运行以及电镀时间，这些都是决定电镀产品质量的重要因素。因此PLC的引入尤为重要。 1.2 PLC- FX2N 三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的超小程序装置，除输入出16～25点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。
第1章绪论 1.1课题背景介绍 1.1.1PLC与在工业自动化生产中的应用 可编程控制器具有的编程简单、维护方便、体积小、成本低、可靠性高等优点，具有抗干扰能力强模块化组合，灵活方便维修便利，施工周期缩短通信功能强，高度网络化等等的特点使其在工业自动化生产中得到了广泛的应用，如自动化生产线、工艺流程控制等。 在工业自动化生产过程中，一般需要采集大量的离散或者模拟量来进行分析汇总，并且根据逻辑顺序或者设定条件条件来判断下一个动作流程。PLC还有个重要的功能就是按照程序所设定的逻辑关系进行连锁保护动作的控制，降低器件的损坏率。对于传统工艺流程控制来说，这些工作是依靠复杂的气动或者继电器控制系统来实现的，而且这些电路难以更改，造成生产线功能难以增加或修改，这是由于传统工业控制所带来的诸多不便，PLC 的发明便是顺应时代的产物，PLC技术的出现使其变得异常方便快捷。 1.1.2组态王监控软件在工业中的应用 伴随着我国工业化道路逐步开展，企业对检测的自动化、系统的监控能力要求日趋严格。不但要求要有更高的可靠性、更准确的实时性、界面的友好、操作的简单。而且要求系统的开发周期短、系统升级简便等。组态王软件其实就是一个顺应时代发展的产物，它专门面向工业控制技术。它能为用户提供大量的工具模块，为适应各种工业现场，这些工具模块可以自由组合成所需要的功能模块。同时组态王对编程语言技术要求低，一般人都能很好地完成一个复杂的项目工程。 此外，组态王的友好的图形化操作界面保持了跟windows一致，这点是非常便于开发人员和用户的组织和管理的。 1.1.3课题的选题背景及意义 随着我国工业化进程的日新月异，人们对工业控制自动化程度的要求越来越高。电镀是我国历史较为悠久的一个加工行业，如今在传统的电镀生产线上依然存在大量过时的设备和相关技术，这些生产线多为依靠气传统的控制技术，更有甚者完全人工操作。 一件合格的电镀产品需要经过多个电镀工位与严格电镀时间。在电镀之前一般要经过除油、除锈、弱酸浸蚀等具有化学污染和腐蚀的处理，严重危害人的身体健康。在电镀过程中采用人工操作会造成诸多不利的随机事件发生，将会降低产品质量。 因此我国电镀生产行业中的自动化改造是势在必行的，而且传统的电镀工艺也不能够满足现代化的需要，电镀产品的质量的提升不但要有成熟的电镀工艺设备和品质过硬的电
摘要：随着我国国民经济的迅速发展，电镀与精饰的新技术，新工艺不断涌现。电镀生产线实现的是一个复杂的工艺生产过程，需要控制电镀时间，电镀电流，电压，溶液浓度，温度，相关的周边设备控制及生产过程自动化。电动行车是现代化工厂中用于物料输送的重要设备，传统的控制方式下，大都采用人工操纵的半自动控制方式。在许多场合，为了提高工作效率、促进生产自动化和减轻劳动效率，往往需要实现电动行车的自动化控制。实现自动化控制，可以使行车能够按照预定顺序和控制要求，自动完成一系列的工作[1]。 关键词：PLC可编程控制器；电镀生产线；梯形图
目录 1 绪论 (1) 1.1电镀生产线现状介绍 (1) 1.1.1电镀生产线存在的问题 (1) 1.1.2电镀行业的规模 (1) 1.1.3电镀生产产生的污染物 (2) 1.2 PLC的介绍 (2) 1.2.1 PLC产生和定义 (2) 1.2.2 PLC的基本组成 (3) 1.2.3 PLC的基本工作原理 (3) 2电镀车间行车概述 (4) 2.1电镀行车的基本组成结构 (4) 2.2电镀行车的加工工艺要求 (4) 2.3电镀行车的工作过程 (4) 2.4电镀行车的运行流程框图 (5) 3电镀行车控制系统的设计 (5) 3.1系统保护的设计 (6) 3.2工作方式的设计 (6) 3.3信号显示及报警的设计 (6) 3.4行车准确定位的设计 (7) 3.5行车控制流程的设计 (7) 3.5.1行车自动控制 (7)
3.5.2行车手动控制 (9) 3.6电镀行车控制系统主电路设计 (10) 4控制系统软件设计 (12) 4.1PLC选型 (12) 4.2I/O地址对照表 (12) 4.3PLC外部接线图 (13) 4.4PLC梯形图 (14) 4.5软件仿真 (15) 结论 (20) 参考文献 (21) 致谢 (22) 附录A 自动程序的梯形图 (23)
电镀生产线的PLC控制 一.课题分析 1课题要求： 电镀生产线采用专用行车，行年架装有可升降的吊钩；行车和吊钩各有一台电动机拖动；行车进退和吊钩升降由限位开关位控制；生产线定为三槽位；工作循环为：工件放入镀槽－电镀5min后提起停放30s一放入回收液槽浸32min提起后停16s一放入清水槽清洗32s提起后停16s一行车返回原点。 如图3-1-1所示。 设置自动循环、点动、单周循环和步进四种作方式；有必要的电气保护和联锁；设计主电路电气原理图、PLC的I/O分配表、PLC的I/O接线图、编出梯形图、写出指令语句表，并要求调试成功、会排查故障。 图3-1-1电镀生产线工作示意图 2 课题分析 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。本课题要求在一条电镀自动生产线上用PLC控制行车及挂钩的自动控制系统。PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式，每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新，输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。扫描周期长短由三条决定。CPU执行指令的速度；指令本身占有的时间；指令条数。由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。PLC是通过运行编写的用户程序实现控制任务的。PLC中的程序由系统程序和用户程序两部分组成，系统程序由PLC生产厂家提供，它支持用户程序的运行；用户程序是用户为完成特定的控制任务而编写的应用程序。本课题可以采用起保停以及以转换为中心的方法编写程序，分为四个小块来完成：（1）其中按钮SB1（X0）启动，SB2(X7)停止 （2）当闭合SA1则实现自动循环，若闭合SA4则实现单周期的控制方式。 （3）将开关拨动到SA2后，按一下启动按钮SB1后则开始工作，当碰到下一个极限行程开关后就停止，从而实现步进控制 （4）当开关拨动到SA4时，按住SB3、SB4、SB5、SB6则可以完成相应的工作过程，放开按钮则立即停止，实现对工作过程的手动控制。 二、设计主电路 电气原理图是根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式，利用图形符号和项目符号表示电路各电器元件中导电部件和接线端子连接关系的电路图。电气原理图并不按电器元件实际布置来绘制，而是根据它在电路中所起的作用画在不同的部位上。电气原理图具有结构简单、层次分明的特点，适合研究和分析电路工作原理，在设计研发和生产现场等方面得到广泛应用。 电气原理图一般分为主电路和辅助电路两部分，在本次设计中我们着重分析了主电路图。在本设计中，根据电镀生产线的工艺要求，只需用两台电机分别控制吊钩的上升、下降和行车的左行、右行。主电路如图3-2-1。图中，接触器KM1，KM2控制电动机M1的正、反转，实现吊钩的上升和下降，接触器KM3，KM4控制 电动机M2的正、反转，实现行车的向右和向左。 图3-2-1电镀生产线PLC电气控制设计主电路图
第一章引言1、设计目的和任务及内容1.1、设计目的 综合运用本课程及前期课程的相关知识和技能，相对独立地设计和调试一个小型PLC应用系统，使学生获得控制技术工程的基本训练，提高工程意识和实践技能。同时提高学生对文献资料的检索和信息处理的能力，以及编写和整理设计文档的能力。 1.2、设计任务 熟悉工艺流程及生产设备的工作原理；根据控制要求，画出硬件电路图、PLC 接线图及控制梯形图；利用编程软件编制程序，可先在计算机上进行仿真，然后在实验室完成调试；完成课程设计说明书。 1.3、设计内容 电镀生产线采用专用行车，行车架上装有可升降的吊钩。行车和吊钩各由一个电动机拖动。行车的进退和吊钩的升降均由相应的限位开关定位。假定该生产线有三个槽位。工艺要求：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，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，电镀一个工件的全过程结束。系统有自动和手动两种操作模式。 第二章系统硬件设计 2.1、系统硬件配置及组成原理 2.1.1、电气控制线路的设计 本自动线中的电动机控制线路，采用交流380/220V电源供电，电源开关采用刀开关与自动开关串连的组合形式，其中刀开关起隔离电源、安全检修的作用，自动开关起短路保护作用。电动机控制线路中各电机主电路接于380V电源，控制电路接于220V电源。各电机主电路采用接触器控制，并采用热继电器作过载保护，其中行车电机和吊钩电机采用电磁抱闸制动。因实际需要，吊钩电机采用 转子串电阻起动。因此，电镀行车电动机的主电路、局部照明电路、向PLC负载供电的直流稳压电源。
1.控制对象的设计要求详述 如摘要中所述，电镀的工作流程如图 1.1：启动——吊钩上升——上限行程开关闭合——右行至1号槽上方——XK1行程开关闭合——吊钩下降进入1号槽——下限行程开关闭合——电镀延时——吊钩上升……，由3号槽内吊钩上升，然后左行至左限位，吊钩下降至原位，即原位。 按照要求，我们要实现以下工作方式： 1、原位：表示设备处于初始状态，吊钩在下限位置，行车在左限位置。 2、连续工作：当吊钩回到原点后，延时一段时间（装卸零件），自动上升右行，按照工作流程要求不停的循环。 3、单周期工作：设备始于原点，按下启动按钮，设备工作一个周期，然后停于原点，要重复第二个工作周期，必须再按一下启动按钮。 左限XK1XK2XK3右限 图1.1电镀的工作流程
2.1PLC机型选择 根据自动化电镀生产线的控制要求，我们采用了德国西门子PLC S7-200 CPU226型号，此类型PLC无论独立运行，还是联接网络都能完成各种控制任务。它的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到复杂的自动控制。其应用领域包括各种机床、纺织机械、塑料机械、电梯等行业。S7-200 CPU226通讯功能完善，具有极高的性能价格比是很突出的特点，也是我们采用它的主要原因。PLC为此系统的控制核心，此系统的输入信号有两部分，一部分是原点、单周期、连续等面板控制按钮，另一部分是多种行程开关，这些面板按钮信号和传感器信号作为PLC的输入变量，经过PLC的输入接口输入到内部数据寄存器，然后在PLC内部进行逻辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动电机来控制行车的运行和吊钩的升降 2.2 I/O分配表及其端子接线图 在本次系统设计中，我们定义的I/O分配表如表2-1所示。将13个输入信号和5个输入信号按各自的功能类型分好，并与PLC的I/O点一一对应，编排地址如下表。数字量扩展模块的地址分配是从最靠近CPU模块的数字量模块开始，在本机数字量地址的基础上从左到右按字节连续递增，本模块高位实际位数未满8位的，未用位不能分配给I/O链的后续模块，模拟量扩展模块的地址是从最靠近CPU模块的模拟量模块开始，在本机模拟量地址的基础上从左到右按字递增。 我们定义的I/O端子接线图如图2-1所示。由图表可以看出,PLC控制系统的输入信号有13个，均为开关量。其中单操作按钮开关2个，行程开关3个，限位开关5个，选择工作方式开关3个。PLC控制系统的输出信号有5个，其中2个用于驱动吊钩电机正反转接触器KM1、KM2,2个用于驱动行车电机正反转接触器KM3、KM4，1个用于原位指示。 表2.1 I/O分配表
电镀车间专用行车PLC控制系统设计 1.1 电镀生产线简介 随着我国国民经济的迅速发展，电镀与精饰的新技术，新工艺不断涌现。电镀生产线实现的是一个复杂的工艺生产过程，需要控制电镀时间，电镀电流，电压，溶液浓度，温度，相关的周边设备控制及生产过程自动化。电动行车是现代化工厂中用于物料输送的重要设备，传统的控制方式下，大都采用人工操纵的半自动控制方式。在许多场合，为了提高工作效率、促进生产自动化和减轻劳动效率，往往需要实现电动行车的自动化控制。实现自动化控制，可以使行车能够按照预定顺序和控制要求，自动完成一系列的工作。 1.2电镀车间行车专用PLC控制系统设计内容 1.2.1设备基本情况 该电镀自动线是某厂电镀车间为提高工效、促进生产自动化和减轻劳动强度而提出制造的一台专用半自动起吊设备。采用远距离控制，起吊重量在500千克以下，起吊物品是待进行电镀及表面处理的各种产品零件。其结构及工艺流程如图1所示。 图1 电镀自动线示意图 电镀自动线机械结构与普通小型行车结构类似，由小车、大车和吊物提升机构组成。工作时，除具有自动控制的大车移动（前/后）与小车（提升吊物用）上/下运动外，还有调整吊篮位置的小车左右运动。其工作过程为：在电镀自动线的一侧，工人将待加工零件装入吊篮，并发出信号，提升机构便提升并自动逐段前进，按工艺要求在需要停留的槽位停止，并自动下降，停留一定时间后自动提升，如此完成电镀工艺规定的每一道工序，直至自动线的末端自动返回原位，
卸下处理好的零件，重新发出信号进入下一加工循环。 对于不同零件，其镀层要求和工艺过程是不相同的，则自动线上镀槽的数量也不相同，该控制系统能对不同工艺过程（如镀锌、镀铬、镀镍镉）有程序预选和修改能力。该自动线有5个电镀槽，各槽停留时间由用户根据工艺要求进行整定。 1.2.2 拖动系统 专用行车的小车、大车和升降运动均采用三相交流异步电动机（Y802-4， 0.75kW、2A、1390r/min、380V）分别拖动，并采用一级机械减速。 1.3电镀车间行车专用PLC控制系统设计要求 （1）控制装置具有程序预选功能（按电镀工艺确定需要停留工位），一旦程序选定，除上、下装卸零件，整个电镀工艺应能自动进行。 （2）前后运动和升降运动要求准确停位，前后、左右、升降运动之间有联锁作用。 （3）采用远距离控制，整机电源及各种动作要有相应指示。 （4）应有极限位置保护和其它必要的电气保护措施。 1.4 可编程控制器简述 PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，它采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学。用可编程序控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现，应用于工业现场。它具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，易学易用，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造；体积小，重量轻，能耗低等特。
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的设计。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。 本次课程设计通过对实际电镀自动生产线的生产过程进行简单化，掌握电镀生产线工作的实际流程及工作原理。在此基础上，利用实验台设备对生产过程实现PLC控制。按照生产的实际需要，主要设计内容包括电路安全及事故及时中断处理问题、小车工序（对应工作槽）的选择问题、小车精确停位问题、吊篮停位问题及实现互锁自锁等保障安全的问题。此外，在设计中，除了实现生产线的生产流程，为了尽量贴合实际，采用四种操作方式（循环、单周期、单步、手动）进行程序设计。本次设计的目的是初步了解工业生产实际过程，熟悉PLC程序设计及硬件连接，初步掌握程序的调试。 关键字：可编程逻辑控制器,梯形图,电镀自动化生产线
1 系统方案设计 1.1 系统硬件配置及组成原理 (3) 1.2 系统变量定义及分配表 (5) 1.3 PLC接线设计图 (5) 1.4 系统可靠性设计 (6) 2 控制系统设计 2.1 控制程序流程图设计 (7) 2.2 控制程序设计思路 (7) 3 系统调试及结果分析 3.1 系统调试及解决的问题 (12) 3.2 结果分析 (13) 结束语 (14) 参考文献 (14)
1 绪论 电气控制技术是伴随着社会生产规模的扩大，生产水平的提高而前进发展的。电气控制技术的进步又促进了社会生产力的提高.随着微电子技术、电力电子技术、检测传感技术、机械制造技术的发展，工业控制中几乎所有的顺序控制都可简单地由它完成，因而其应用愈来愈广泛。电动行车是现代化生产中用于物料输送的重要设备，为了提高工作效率，促进生产自动化和减轻劳动强度，往往需要实现电动行车的自动化控制，实现自动化控制，可以使行车能够按照预定顺序和控制要求，自动完成一系列的工作。本设计介绍了工厂电镀车间的电镀专用行车,利用电气控制装置构成一套半自动控制系统,实现对电镀专用行车的半自动控制过程。 本设计中的电镀专用行车是通过行车带动吊钩前后运动及吊钩的升降运动来实现电镀的过程的。行车带动吊钩前进/后退分别经过电镀槽1-5，当分别到每个槽上方时，由限位开关发出控制指令使吊钩下降,当下降到槽中时又开始定时电镀。定时结束后，吊钩上升，上升后还需定时停留一段时间让多余的液体流回槽中才能走向下一个槽,当电镀结束后行车返回原位。 2 电气控制简介 2.1电气控制技术简介 电气控制系统是由电气控制元件按一定要求连接而成。电气控制又称为继电器接触逻辑控制，一般包括电源装置、电动机控制线路及辅助电路。 电气控制技术是用以实现生产过程电气化及其自动控制的电气设备及系统的控制技术，以各类电动机为动力的传动装置与系统。电气控制系统是其中的主干部分。电气控制系统中常用的控制电器主要是低压电器元件、电工仪表及控制仪表等.电气控制系统是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路,断续或连续地改变电路参数，以实现电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、交换和调节用的一种电气控制成套设备。电器的控制作用就是“自动”或“手动”接通或者断开电路，“通"也称“开”，“断”也称“关"。因此，“开”和“关"，对应于逻辑“1"或“0”，是电器最基本、最典型的功能。由此定义：
基于PLC的电镀流水线控制系统设计 摘要：近些年来，随着网络水平和工业自动化的水平高速发展，作为现在工业自动化的三个支柱性的产业中的其中一个的PLC技术也变得越来越受欢迎，现在PLC技术被广泛的运用在各种各样的行业当中。但是PLC控制也存在着一些缺点，比如说对于一个比较复杂的控制系统，PLC控制可能会因为受到点数的限制而无法完成目标要求。对于这一个问题的解决，可以通过将PLC控制跟网络技术的结合来实现。 现在还有一个十分热门的领域，就是表面工程领域，它作为一种刚刚兴起的边缘科学领域，具有十分良好的发展势头，而电镀生产就是在这个工程领域中的一个很传统的产业了，但是目前的电镀生产面临着生产效率低下，生产技术水平低下等问题，为了解决这些问题，必须要对电镀生产的技术方面加以改进。在这篇论文当中就描述了如何将电镀生产领域的自动化水平提高的问题，在每一条电路流水线上进行自动化控制技术的改造。同时本文还完成了多条电镀流水线之间的网络通讯问题。本文一开始先对目前电镀领域的发展进行了分析，并对几种用的比较多的控制方法进行了优缺点的比较，选用了最合理的方案，包括硬件部分和软件部分的详细介绍，最后还进行了在抗干扰方面的讨论与设计。 Abstract:In recent years, with the rapid development of network level and industrial automation level, as one of the three pillar industries of industrial automation, PLC technology has become more and more popular. Now PLC technology is widely used in various industries. But there are also some shortcomings in PLC control, such as for a more complex control system, PLC control may be limited by the number of points and can not meet the target requirements. To solve this problem, we can combine PLC control with network technology Now there is another very popular field, surface engineering, which has a very good momentum of development as a newly emerging frontier science field. Electroplating production is a very traditional industry in this engineering field. However, the current electroplating production is facing the problems of low production efficiency and low production technology level, in order to solve these problems. The technology of electroplating production must be improved. In this paper, we describe how to improve the automation level in the field of electroplating production, and reform the automation control technology in each circuit pipeline. At the same time, the network communication between several plating pipelines has been completed. At the beginning of this paper, the development of current electroplating field is analyzed, and the advantages and disadvantages of several control methods are compared. The most reasonable scheme is selected, including the detailed introduction of hardware and software. Finally, the anti-jamming aspects are discussed and designed. 关键词：网络,电镀,生产线,控制 Key words: network, plating, production line, control
摘要 文章探讨了如何利用德国西门子PLC S7-200进行自动化电镀生产线控制，在本次设计中，我们从自动控制技术器件在国内的应用前景及电镀生产线生产现场的环境来考虑，以使该生产线真正具备自动生产运行为目的，制定了采用在当前及以后都应用广泛且能适应多种环境的可编程控制器来控制整个整个工作流程的方案。重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、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。电镀行车生产线自动化结合其他行业自动控制技术的应用情况，提出了基于PLC的电镀行车自动生产线的设计，并通过应用机械、可编程序控制器(PLC)等多项专门技术开发的自动生产系统。 关键词：PLC；电镀
目录 第1章绪论 (1) 1.1电镀生产线的控制系统概述与选题背景意义 (1) 1.1.1基于PLC电镀生产线的控制系统的概述 (1) 1.1.2课题的选题背景及意义 (1) 1.2PLC的发展和历史趋势 (2) 1.3PLC的分类 (2) 1.4PLC系统组成及各部分的功能 (3) 1.5PLC的基本工作原理 (3) 第2章课程设计的方案 (5) 第3章硬件设计 (6) 3.1PLC机型选择 (6) 3.2I/O分配表及其端子接线图 (6) 3.3主电路的设计 (8) 第4章软件设计 (10) 4.1软件的组成及作用 (10) 4.1.1PLC内部资源 (10) 4.1.2PLC编程语言 (10) 4.2电镀生产线的工作流程图 (12) 第5章系统测试与分析/实验数据及分析 (17) 第6章课程设计总结............................... 错误!未定义书签。参考文献.. (20)
学号：0120918950930 课程设计 题目电镀生产线控制系统 学院物流工程学院 专业 班级 姓名 指导教师 2013 年 1 月 2 日
本科生课程设计成绩评定表 姓名性别男 专业、班级 课程设计题目： 课程设计答辩或质疑记录： 1、位置检测器S 2、S 3、S4的作用。 答：他们的作用是控制电机的下行，当位置检测器S2、S3、S4检测到信号时控制继电器得电，电机下行。 2、上限S5以及下限S6的作用。 答：S5控制电机的右行，S6的作用是控制下行的停止和计时的开始 3、连续工作是如何控制循环的。 答：当电机返回左行到左限S1位并且下降但下限位S6时共同控制电机的循环运行。 成绩评定依据： 评定项目评分成绩1．学习态度（25分） 2．设计说明书(25分) 3．上机调试演示（25分） 4．答辩（25分） 总分 备注：成绩等级：优（90分—100分）、良（80分—89分）、中（70分—79分）、及格（60分—69分）、60分以下为不及格。 最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 2013年01 月18 日
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 电镀生产线控制系统 一、初始条件 程序运行设备：西门子S7-300 PLC 二、要求完成的主要任务 1．控制要求：实现手动、单周期、连续、单步四种工作方式的控制。以四种工作方式进行上行、下行、右行、左行四种运动，来实现清洗、风干、电镀、定时四种过程的电镀工作。 2．设计要求： （1）绘制PLC接线图； （2）给出符号定义表； （3）编写控制程序； （4）上机验证通过程序调试。 3．课程设计说明书应包括： （1）设计的目的及意义 （2）设计任务及要求 （3）设计方案比较及认证 （4）程序设计：软件思想，流程图，程序说明 （5）调试过程记录及结果分析 （6）参考资料 （7）总结