PLC控制電鍍生產(chǎn)線課程設(shè)計

1、摘要一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運(yùn)行和保證產(chǎn)品的電鍍時間則是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在電鍍生產(chǎn)線上采用自動化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的減少廢品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，電鍍生產(chǎn)線上對行車的自動控制則是電鍍生產(chǎn)線自動化控制的關(guān)鍵。 以S7-200作為主控器，行程開關(guān)檢測。并詳細(xì)闡述了其工作原理、基本工能框圖、關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)及軟件工作流程，最后進(jìn)行了軟件實(shí)現(xiàn)，達(dá)到系統(tǒng)要求的功能。關(guān)鍵詞：電鍍生產(chǎn)線 PLC 一 概述 1.1 可編程控

2、制器的定義 可編程控制器簡稱PC（英文全稱：Programmable Controller），它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC（英文全稱：Programmable Logic Controller）和可編程序控制器PC幾個不同時期。為與個人計算機(jī)（PC）相區(qū)別，現(xiàn)在仍然沿用可編程邏輯控制器這個老名字。 1.2 PLC在工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用 PLC是可編程控制器（Programmable logic Controller）的簡稱，是指以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical

3、Committee） 頒發(fā)的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模式式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計?！奔夹g(shù)上，計算機(jī)技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計和制造上，會有運(yùn)算速度更快、存儲器容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)：產(chǎn)品規(guī)模上，會進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富

4、、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；伴隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。其中S7-200 PLC是一種小型PLC，其結(jié)構(gòu)緊湊，功能強(qiáng)大，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、檢測及控制的自動化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能復(fù)雜控制功能。本文介紹以S7-200系列PLC為核心的電鍍生產(chǎn)線控制，詳細(xì)闡述了其工作原理、基本功能框圖、關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)及軟件工作流程，極高的性價比。PLC可以保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運(yùn)行和保證產(chǎn)品的

5、電鍍時間，從而分毫的決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素，通過PLC可以實(shí)現(xiàn)電鍍行車的準(zhǔn)確運(yùn)行，準(zhǔn)確掌握電鍍時間，提高生產(chǎn)效率。下文以西文字S7-200PLC對電鍍生產(chǎn)過程的管理作為研究對象來進(jìn)行討論。1.3 電鍍生產(chǎn)控制技術(shù)的現(xiàn)狀 電鍍生產(chǎn)作為一種傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)自開始以來，幾十年間有了極大的發(fā)展，從早期的純手工作坊生產(chǎn)發(fā)展到今天的半自動甚至全自動生產(chǎn)，電鍍工業(yè)的進(jìn)步巨大的，電鍍產(chǎn)品的種類和電鍍工藝的復(fù)雜程度也是發(fā)生了極大的變化，大道汽車、飛機(jī)，小到生活用品金銀首飾，各式各樣的贛南工業(yè)產(chǎn)品都離不開電鍍技術(shù)，電鍍技術(shù)已發(fā)展形成一個重要的工程領(lǐng)域一個表面工程。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，電鍍工業(yè)生產(chǎn)控制技術(shù)的發(fā)展

6、也是突飛猛進(jìn)的，幾十年前電鍍一個工件只要備一個鍍槽，用兩只電極（陰、陽極）裝上工件通上電就完事，漸漸地人們覺得這樣的鍍覆不能適應(yīng)復(fù)雜鍍層要求，于是就開始產(chǎn)生了生產(chǎn)線，引入一兩臺行車掛上工件，用繼電器控制技術(shù)控制行車運(yùn)動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同鍍液鍍覆過程的有序進(jìn)行。按照工藝要求正在不同的鍍槽內(nèi)鍍覆的時間是不同的，鍍覆電流也有所區(qū)別，電流的大小事先調(diào)定，因而這種生產(chǎn)線好事典型的半自動生產(chǎn)線，隨著時間的推移和新技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步美人們漸漸地感受到這種半自動的生產(chǎn)線難以提高生產(chǎn)率，因而在控制技術(shù)上開始思考能否實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的全自動化，控制的手段開始引入計算機(jī)控制，也就十幾人們所熟知的工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)（PIC），

7、用計算機(jī)實(shí)現(xiàn)對控制過程的參數(shù)預(yù)設(shè)、參數(shù)檢測、數(shù)學(xué)運(yùn)算等。在電流控制方面，采用晶閘管變流技術(shù)、變頻器、高頻開關(guān)電源等技術(shù)，使得電流的控制能按照生產(chǎn)工藝要求實(shí)現(xiàn)精確控制，隨著生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步提高和生產(chǎn)過程的實(shí)際變化，人們覺得這種工控機(jī)控制手段有明顯的弱勢，一方面是要求生產(chǎn)工人具有一定的文化知識。要熟悉電腦操作，能實(shí)現(xiàn)電腦維護(hù)，另一方面工控機(jī)雖然是為工業(yè)生產(chǎn)而實(shí)際的，但其工作的可靠性以及抗干擾等措施還是顯得有些不夠，因而，隨著市場上新的數(shù)字設(shè)備和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，新的工控裝置PLC受到越來越多地青睞，PLC的應(yīng)用場合從早期的邏輯控制到后來的模擬控制等設(shè)備的外部控制模塊也有了很大的發(fā)展，出現(xiàn)了很多的特殊

8、功能模塊，這極大地豐富了PLC的功能，也極大擴(kuò)展了其應(yīng)用空間，PLC技術(shù)引入電鍍生產(chǎn)以后，電鍍生產(chǎn)有了極大的發(fā)展，近年來隨著生產(chǎn)的發(fā)展和不同產(chǎn)品工藝的特殊要求，電鍍生產(chǎn)的生產(chǎn)過程在有些淋雨顯得相當(dāng)復(fù)雜，有許多條流水線構(gòu)成一套完整的生產(chǎn)線，這就要各流水線之前能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，因而在有些地方就引入網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 。 二 電鍍生產(chǎn)線總體設(shè)計 2.1 電鍍生產(chǎn)線行車要求電鍍生產(chǎn)線上采用專用的行車，行車上裝有可升降的吊鉤，各有一臺電動機(jī)拖動，行車進(jìn)退和吊鉤升降有限位開關(guān)控制，限定為三槽位，有三個槽位分別為鍍槽、回收液槽、清水槽，電鍍時將工件依次放入槽中、電鍍完成行車返回，電鍍一個工件結(jié)束。2.2 電鍍行車設(shè)計思路

9、PLC軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程、編譯程序、診斷程序等，主要用于管理安全機(jī)構(gòu)、將程序語言翻譯成機(jī)器語言，診斷機(jī)器故障。系統(tǒng)軟件由PLC廠家提供并已固化EPROM中，不能直接存取和干預(yù)。用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制要求，用PLC的程序語言編制的應(yīng)用程序（也就是邏輯控制）用來實(shí)現(xiàn)各種控制。STEP7是用于SIMATIC可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，也就是用戶程序，我們就是使用STEP7來進(jìn)行硬件組態(tài)和邏輯程序編制，以及邏輯程序執(zhí)行結(jié)果在線監(jiān)視。 總體設(shè)計方案分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩大部分，是以S7-200系列PLC來進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)的處理與傳輸，同時配以相應(yīng)硬

10、件電路來控制電動機(jī)、前后電動機(jī)動作，來實(shí)現(xiàn)電鍍行車的全自動運(yùn)行。 根據(jù)電鍍加工工藝的要求，電鍍行車的結(jié)構(gòu)域動作流程如下圖，圖中電液槽、回收液槽、清洗槽，槽中裝有各種電鍍液，本設(shè)計中以3個電鍍槽進(jìn)行介紹，在改系統(tǒng)中，每個定位由行程開關(guān)確定。 電鍍行車運(yùn)行軟件部分主要為整個流程的控制程序，運(yùn)用PLC程序語言編寫，程序存儲在的內(nèi)存中。電鍍專用行車的工作過程如下SQ6 清水槽 回收槽 鍍槽 2-1動作模擬圖 1）電鍍生產(chǎn)線上采用的行車和可升降的吊鉤，行車和吊鉤各由一臺電動機(jī)拖動。行車的進(jìn)退和吊鉤的升降均有相應(yīng)的限位開關(guān)SQ定位。 2） 在電鍍生產(chǎn)一側(cè)，工人將待加工的零件裝入吊籃，發(fā)出控制信號，行車自動

11、上升，并逐段前進(jìn)，根據(jù)工藝要求在需要停留的槽位停止?？刂埔螅海?）在電鍍生產(chǎn)一側(cè)，發(fā)出控制信號，行車自動上升并逐段前進(jìn)，根據(jù)工藝要求在需要停留的槽位停止。（2） 行車停留在某個槽位上面后，自動下降，停留一定的時間（各槽停留的時間根據(jù)工藝要求預(yù)先設(shè)定），再自動上升并繼續(xù)前行。（3） 如此完成電鍍工藝規(guī)定的各道工序，直至生產(chǎn)的末端。然后，自動返回原位，由工人卸下處理好的零件。至此，一次循環(huán)加工完成，可見，電鍍專用行車加工過程的控制是順序控制，由吊鉤前進(jìn)、下降、延時停留、上升、后退等工序組成。2.3.電動機(jī)的控制接線圖圖中，KMI、KM2為兩臺控制吊鉤上升、下降電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)行車的上升和下降

12、接觸器KM3、KM4通過控制“前/后”電動機(jī)。實(shí)現(xiàn)行車的前進(jìn)與后退。從而進(jìn)行對工件的電鍍和清洗等工作。FR1、FR2為起過載保護(hù)作用的熱繼電器，對電路起到過載時主動斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護(hù)作用。 三 系統(tǒng)硬件設(shè)計PLC選型 由于PLC組成的控制系統(tǒng)輸入信號14個。均為開關(guān)量。其中按鈕開關(guān)6個，行程開關(guān)6個，選擇開關(guān)1個。 該系統(tǒng)中有輸出信號個，其中2個用于吊鉤升降電動機(jī)至接觸器KM1和KM2 ，2個用于行車進(jìn)后退電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制接觸器KM3和KM4,1個用于原位指示。CPU單元設(shè)計，集成的24V負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU 221，222具有180mA

13、輸出， CPU 224，CPU 226分別輸出280，400mA。可用作負(fù)載電源。不同的設(shè)備類型CPU 221226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)CPU 221具有6個輸入點(diǎn)和4個輸出點(diǎn)，CPU 222具有8個輸入點(diǎn)和6個輸出點(diǎn)，CPU 224具有14個輸入點(diǎn)和10個輸出點(diǎn)。CPU 226具有24個輸入點(diǎn)和16個輸出點(diǎn)。中斷輸入允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應(yīng)。FX2N系列PLC的基本單元 3.2 I/O地址分配如下圖輸入/輸出信號輸入原件代號 輸入地址 功能定義輸 入信號 SQ1X011行車限位（前進(jìn)） SQ2X012行車限位（后進(jìn)） SQ

14、3X013行車限位（后進(jìn)）SQ4X104行車限位（前進(jìn)）SQ5X015吊鉤限位（提升）SQ6X106吊鉤限位（下降）輸出信號HLY000原位指示器KM1Y001吊鉤提升正轉(zhuǎn)KM2Y002吊鉤提升正轉(zhuǎn)KM3 Y003行車電機(jī)正轉(zhuǎn)KM4Y004行車電機(jī)正轉(zhuǎn)輸入信號SB1X000啟動按鈕SB2X001停止按鈕SB3X002吊鉤提升SB4X003吊鉤下降SB5X004行車前進(jìn)SB6X005行車后退SAX006選擇開關(guān)（點(diǎn)動）SAX007選擇開關(guān)（自動）表3-2 I/O分配 四 軟件設(shè)計4.1 電鍍行車控制流程圖軟件是建立在硬件的基礎(chǔ)上，確定結(jié)構(gòu)然后進(jìn)行主程序的設(shè)計。電鍍行車的軟件部分主要由主程序及流程

15、圖實(shí)現(xiàn)控制要求。電鍍生產(chǎn)線除裝卸工件外，要求整個生產(chǎn)過程能自動進(jìn)行，這主要體現(xiàn)在行車控制上，同時還要求行車和吊鉤的正反向均能實(shí)現(xiàn)電動控制，以便對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修。電鍍生產(chǎn)線的自動工作狀態(tài)流程圖如下；具體時間以下文為準(zhǔn) 電鍍生產(chǎn)線有三個槽，工件由裝有可升降吊鉤的行車帶動，經(jīng)過電鍍、鍍液回收、清洗等工序，完成工件電鍍的全過程?？刂乒に囈螅汗ぜ湃脲儾壑?，電鍍10s后提起，停放6s，鍍液從工件上流回鍍槽，然后放入回收液槽中浸5s，提起后停6s，接著放入清水槽中清洗5s，最后提起停6s，行車返回原位，一個工件的電鍍工程結(jié)束。4.2 行車控制程序 電鍍生產(chǎn)線PLC控制梯形圖X106M18 電鍍生產(chǎn)線

16、PLC控制梯形圖程序 步序 指令1 LDI X006 2 CJ PO6 LD X0157 MPS 8 AND X0049 ANI X01110 ANI Y00411 OUT Y00312 MPP 13 AND X00514 ANI X014 15 ANI Y00316 OUT Y00417 LD X00218 ANI X01519 ANI Y00220 OUT Y00121 LD X00322 ANI X01623 ANI Y00124 OUT Y00225 P026 LDI X00727 CJ P131 LD M800232 OR M1933 OR X00134 MOV(P) K0 K5M0

17、40 LD X01641 AND X01542 OUT M80 43 LD X00044 AND M8045 LD X015 46 AND M1 47ORB 48LD X01149 AND M250 ORB 51 LD X01652 AND M353 ORB 54 LD T0 55 AND M456 ORB 57 LD X01558 AND M559 ORB60 LD T161 AND M662 ORB63 LD X01264 AND M765 ORB66 LD X01667 AND M868 ORB69 LD T270 AND M971 ORB72 LD X01573 AND M1074 O

18、RB75 LD T376 AND M1177 ORB78 LD X01379 AND M1280 ORB81 LD X01682 AND M1383 ORB84 LD T285 AND M1486 ORB87 LD X01588 AND M1589 ORB90 LD T391 AND M1692 ORB93 LD X01494 AND M1795 ORB96 LD X01697 AND M1898 ORB99 SFL（P） M80 M0 K5 K5108 LD M0109 OUT Y000110 LD M1111 OR M5112 OR M10113 OR M15114 OUT Y001115

19、 LD M2116 OUT Y003117 LD M3118 OR M8119 OR M13120 OR M18121 OUT Y002122 LD M4123 OR M60124 ANI T0125 OUT M60126 LD M60127 OUT T0 K10 128 LD M63129 OUT T3 K5130 LD M6131 OR M61132 ANI T1133 OUT M61134 LD M61135 OUT T1136 LD M7137 OR M12138 OR M17139 OUT Y004140 LD M9141 OR M14142 OR M62143 ANI T2144

20、OUT M62145 LD M62146 OUT T2 K6 147 LD M11148 OR M16149 OR M63150 ANI T3151 OUT M63152 P1153 END五 軟件硬件調(diào)試軟件調(diào)試概述調(diào)試是軟件開發(fā)過程中最艱巨的腦力勞動，調(diào)試開始時，軟件開發(fā)者僅僅面對著錯誤的征兆，然而在問題的外部現(xiàn)象和內(nèi)在原因之間往往沒有明顯的聯(lián)系，在組成程序的密密麻麻的元素中，每一個都可能是錯誤的根源。如何能在浩如煙海的程序元素中找到有錯誤的那個（或幾個）元素，這是調(diào)試過程中最關(guān)鍵的技術(shù)問題。調(diào)試的任務(wù)是及時改正測試過程中發(fā)現(xiàn)的軟件錯誤。具體地說，調(diào)試由兩個步驟組成，它從表示程序中存在錯誤

21、的某種跡象開始，首先確定錯誤的準(zhǔn)確位置，也就是找出哪個模塊或哪個語句引起的錯誤。然后仔細(xì)研究推斷代碼以確定問題的原因，并設(shè)法改正。當(dāng)然更重要的還是調(diào)試的策略。調(diào)試的策略主要有以下幾種方法：1. 試探法 調(diào)試人員分析錯誤征兆，猜想故障的大致位置，然后使用調(diào)試的技術(shù)回去程序中被懷疑的地方附近的信息。這種策略通常是緩慢而低效的，一般不被采用。2. 回溯法回溯法是調(diào)試人員檢查錯誤征兆，確定最先發(fā)現(xiàn)“癥狀”地地方，然后人工沿程序的控制流往回追蹤源程序代碼，知道找出錯誤根源或確定故障范圍為止?；厮莘▽π３绦蚨允且环N比較好的調(diào)試策略，但是對于一些大規(guī)模的程序來說，就不合適用此方法了。3. 對分查找法 如果知道每個變量在程序內(nèi)若干個關(guān)鍵點(diǎn)的正確值，作為可以賦值語句或輸出語句在程序中點(diǎn)附近“注入”這些變量的正確值，然后檢查程序