电镀生产线的PLC控制文档格式.docx
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X1
（b）PLC梯形图
2．2PLC与继电器的优缺点
如图（a）、（b）对于同一控制电路，继电控制原理和梯形图的输入、输出信号基本相同，控制过程等效。
2.2.1继电器特点
（1）、功能不易扩展；
（2）、继电器价格相对PLC便宜；
（3）、继电器接线复杂，一个产品的工艺改变，要重新接线，布线不易更新；
（4）、继电控制使用是内部继电器、定时器和计数器靠硬件连接控制电路；
（5）、可靠性不高，查找和排除故障十分困难；
（6）、当产品更新时继电器控制系统的元件和接线都要相应的变化，而且这种变动工作量很大，工期长费用高。
2.2.2PLC特点
1、可靠性高、抗干扰性强
PLC采用了集成度很高的微电子器件，大量开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠程度是使用机械触点的继电器所无法比拟的。
为了保证PLC能在恶劣的工业环境下可靠工作，在其设计和制造过程中采取了一系列硬件或软件的刚干扰的设施。
硬件方面的设施有：
（1）隔离~~PLC的输入、输出接口电路一般都采用光点耦合器来传递信号，这种光电隔离设施使外部电路与PLC内部之间完全避免了点的联系，有效地抑制了外部的干扰源对PLC的影响，还可以防止外部强电穿入内部CPU。
（2）滤波~~在PLC电路电源和输入、输出（I/O）电路中设置了多种滤波电路，可有效抑制高频干扰信号。
（3）在PLC内部CPU供点电源采取屏蔽、稳压、保护等设施，防止干扰信号通过供电源进入PLC内部，另外各个输入\输出（I/O）接口电路的电源彼此独立，以避免电源之间的相互干扰；
（4）内部设置连锁、环境检测与诊断等电路，一旦发生故障就报警；
（5）外部采用密封、防尘、抗震的外壳封装机构，以适应工作的恶劣的环境。
在软件方面的设施有：
（1）设置故障检测与诊断程序，每次扫描都对系统状态、用户程序、工作环境和故障进行检测诊断，发现错误后，立即作自动相应的措施，如报警、保护数据和封锁输出等。
（2）定义用户程序及动态数据进行电池后备，以以保证停电后有关状态及信息不会丢失。
2、编程简单易学
PLC采用与继电器控制线路图非常接近的梯形图作为编程语言，它既有继电器电路的清晰直观的特点，又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯，对使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识，因此，易学易懂，程序改变时也容易修改。
3、功能完善、适应性强
目前PLC产品已经标准化，系列化和模块化，不仅具有逻辑运算、计时、
计数、顺序控制功能，还具有A/D、D/A转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。
它能根据实际需要，方便灵活地组装成大小各异、功能不一的控制系统，即可控制一台单机、一条生产线、又可以控制一个机群、多点生产线。
既可以现场控制，又可以远程控制。
针对不同的工业现场信号，如交流、直流、开关量或模拟量、电流或电压脉冲或电位、强电或弱电等，PLC都有相应I/O接口模块与工业现场控制器件和设备直接连接，用户可以根据需要方便的进行配置，组成使用、紧凑的控制系统。
4、使用简单，调试维修方便
PLC的接线极其方便，只需将生产输入信号的设备（如按钮、开关等）与PLC的输入端子连接，将接收输出型号的被控制设备（接触器、电磁阀等）与PLC的输出端子连接，仅用螺丝刀既可完成全部接线工作。
PLC的用户程序可在实验室模拟调试，输入信号用开关来模拟，输出可以用PLC的发光二极管。
调试后再将PLC早现场安装调试。
调试工作量要比继电器控制系统少得多。
PLC的故障率很低，并且有完善的自诊断功能和运行故障指示装置。
一旦发生故障，可以通过PLC机上各种发光二极管的亮灭状态迅速查明原因，排除故障。
5、体积小、重量轻、功耗低
由于PLC采用了半导体大规模集成电路，因此正规产品机构紧凑、体积小、重量轻、功耗低，所以PLC很容易装入机械设备内部，是实现机电一体化的理想的控制设备
2．3方案对比
通过以上对比，我们很容易看出PLC的功能强大和它适用性，更为人性化的操作。
随着21世纪工业生产的迅速发展，市场竞争越来越激烈，PLC技术得到了迅猛的发展，PLC的发展越来越智能化，功能越来越完善化，PLC的优越是继电器无法比拟的。
PLC是一台工业控制的计算机，价格比继电器昂贵，但比继电器简单，易于操作，工艺的变化只需重编写程序，调试比继电器少的多，可以自我诊断运行故障，排除故障。
3方案实现
3．1工艺要求
电镀生产有三个槽（实际应用还会多些），工件由装有可升降吊钩的行车带动，经过电镀、镀液回收、清洗等工序，完成工件的电镀全过程。
工艺要求为：
工件放入电镀槽中，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，一个工件的电镀过程结束。
电镀生产线的工艺流程如图所示。
250s
清水槽
回收液槽
镀槽
15s
20s
25s
原位
SQ6
SQ5
SQ4
SQ3
SQ2
SQ1
⑵
⑶
⑷
⑸
⑹
⑺
⑻
⑼
⑴
⑽
⑾
⑿
3．2控制流程
电镀生产线除装卸工件外，要求整个生产过程能自动进行，这主要体现在行车控制上，同时还要求行车和吊钩的正反向运动均能实现电动控制，以便对设备进行调整和检修。
电镀生产线的自动工作状态流程图如下：
M0
M1
M2
M3
M4
M5
M6
M7
M8
M9
原位指示
吊钩升
行车进
吊钩降
电镀
滴液
行车退
浸回收液
M10
M11
M12
M13
M14
M15
M16
M17
M18
M19
洗清水
复位
启动SB1
定位SQ1
上限SQ5
下限SQ6
T0（280s）
T1（28s）
定位SQ2
T2（30s）
定位SQ4
T3（15s）
定位SQ3
3.2.1行车自动控制过程
行车在原位，吊钩下降到最下方，限位开关SQ4、SQ6被压下，操作人员将要电镀的工件放在挂具上，即可开始电镀工作。
（1）吊钩上升按下启动按钮SB1，吊钩上升，当碰到上限开关SQ5后，吊钩上升停止。
（2）行车前进在吊钩停止的同时，M2接通，行车前进。
（3）吊钩下降行车前进至压下限位开关SQ1，行车停止前进；
同时M3接通，吊钩下降。
（4）定时电镀吊钩下降至下线开关SQ6时，掉过停止下降。
同时T0开始计时，定时电镀280s。
（5）吊钩上升T0定时到，使M5接通，吊钩上升。
（6）定时滴液吊钩上升至压下SQ5时，吊钩停止上升，同时T1开始计时，工件停留28s滴液。
（7）行车后退T1定时到，使M7接通，行车后退。
转入下道工序。
后面各工序的动作过程，以此类推。
最后行车退到原为上方，吊钩下放，机构回到原位。
如果再按下启动按钮SB1，则开始下一个工作循环。
3．3拖动系统设计
KM4
FU1
M1
3~
FU2U
FU3
KM1
KM2
KM3
专用行车的前后和升降运动由三相交流异步电动机拖动，根据电镀行车的起吊重量，选用两台电动机进行拖动。
主电路拖动控制系统如图所示，其中，行车的前进和后退，吊钩的上T升和下降控制分别通过两台电动机M1、M2的正、反转来控制。
本图没有给三相异步电动机加热继电保护器，是因为三相异步电动机工作时间是以秒计算的，工作时间较短；
根本不会造成三相异步电动机发热而损坏。
所以本图可以不用热继电保护器。
3．4PLC机型选择
由于PLC组成的控制系统输入信号14个，均为开关量。
其中按钮开关6个，行程开关6个，选择开关1个。
系统有输出信号5个，其中2个用于吊钩升降电动机正反馈至接触器KM1和KM2，2个用于行车前进后退电动机正反转控制接触器KM3和KM4，1个用于原位指示。
24V
X000
X001
X002
X003
X004
X005
X007
Y002
Y001
Y003
X006
X011
X012
X014
X015
X016
X013
Y004
COM
SB1
SB2
SB3
SB4
SB5
SB6
SA
SQ1
SQ2
SQ3
SQ4
SQ5
SQ6
KM2
220V
FX2N-32MR
Y000
HL
FU
PLC控制系统I/O端口接线图
控制系统确定选用FX2N-32MR，输入/输出点数均为16点，满足控制要求，而且还有一定的余量。
3．5PLC输入输出对照表
将输入信号14个，输出信号5个按各自功能分类，安排输入/输出端地址。
列出外部输入/输出信号与PLC输入/输出地址编号对照表。
如下表。
电镀生产线控制系统的PLC输入接口功能表
序号
工位名称
文字符号
输入口
1
启动按钮
2
停止按钮
3
吊钩提升
4
吊钩下降
5
行车前进
6
行车后退
7
选择开关（点动）
8
选择开关（自动）
9
前进限位开关
10
后退限位开关（至回收液槽）
11
后退限位开关（至清水槽）
12
行至原位限位开关
13
上限位开关
14
下限位开关
电镀生产线控制系统的PLC输出接口功能表
控制吊钩上行的接触器
控制吊钩下行的接触器
控制行车前进的接触器
控制行车后退的接触器
原位指示灯
3．6电镀生产线PLC控制梯形图
P0
A
点动控制
CJ
P1
MOV（P）
K0
K5M0
M80
SFL（P）
K20
K1
M8002222
T0
原位时M80置1
M0～Ｍ20置零
移位指令
B
X015
T2
T3
T1
D
K280
K15
M0
M60
M63
E
M6
M61
M62
END
K30
K28
3．7电镀生产线PLC控制梯形图程序
步序
指
令
LDI
CJ
LD
MPS
AND
ANI
OUT
MPP
AND
ANI
15
16
OUT
17
LD
18
19
Y002
20
21
22
23
24
25
26
27
31
M8002
32
OR
33
34
40
41
42
43
44
45
46
47
ORB
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
3．8分类控制
电镀生产线的PLC控制程序，包括点动操作和自动控制部分。
（1）点动控制设有行车的前进和后退操作，吊钩的上升和下降操作。
如图所示，图中从程序开始到标号P0逻辑行间程序段为点动控制梯形图。
（2）自动控制通过状态流程图，可以看到生产线是典型的顺序控制，主要由单序列构成，采用移位指令来实现控制要求会更方便。
由于急停或急停后，可通过点动操作完成剩下的工序或者返回原位因此辅助继电器采用了无断电保持的通用辅助继电器，定时器也采用了常规定时器。
电镀生产线的PLC控制梯形图，如图所示，图中标号P0到标号P1程序结束段为自动控制程序。
通过梯形图可以看到，停止按钮即可作为正常的停车按钮，又可以作为及停按钮，当然急停后必须通过点动操作返回原位。
本例中，当行车从原位前进至SQ1的过程中，虽然压过SQ3和SQ2，但行车并不停止，这是由于移位条件采用输入信号和相关辅助继电器接点串联的缘故，所以只有行车后退压下SQ2或SQ3，并且相应的辅助继电器为导通状态时才会停。
设计心得
近几年来，虽然我国的电镀工业有不错的发展，但是，与发达国家相比还是存在很大的差异，必须奋起直追，才能赶上世界先进水平，以满足工业生产的要求，我国的电镀工业正在不断发展，并且朝着节能、环保的方向发展。
对电镀质量的要求也朝着高耐腐蚀性和高装饰性的方向发展。
本课题我们主要研究的是PLC在电镀行业的应用，我们可以去研究减少企业成本、提高企业生产效率及产品质量为目标，根据控制系统设计的原则，对镀锌工艺和控制要求进行了分析，并对其控制系统进行了设计，同时为了对电镀控制时间优化，提高产量，对行车运行的速度控制进行理论研究，建立传递函数，然后进行对比，优化，违为新的生产线设计提供了背景
我们还可以对行车运行的路径进行研究，因为固定周期流程和即时姓行车运行各自仍有很大的缺陷，若能建立，一兼顾固定行车运形规则的生产效率及即时的生产效率及即时控制的弹性的行车运行方式，将有助于增进电镀产品的生产效率与新产品的开发
参考文献
[1]王也仿主编，《可编程控制器应用技术》。
机械工业出版社，2001
[2]孙振强主编，《PLC原理及应用》。
清华大学出版社，2006
[3]任胜杰主编《电气控制与PLC系统》。
机械工业出版社
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