PLC电镀生产线控制系统

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
指导西席
2013 年 1 月 2 日
本科生课程设计结果评定表
指导西席签字：
2013年01 月18 日
课程设计任务书
学生姓名：专业班级：
指导西席：事情单位：
题目: 电镀生产线控制系统
一、初始条件
步伐运行设备：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、单步四种事情方法的控制。

以四种事情方法进行上行、下行、右行、左行四种运动，来实现清洗、风干、电镀、定时四种历程的电镀事情。

2．设计要求：
（1）绘制PLC接线图；
（2）给出标记界说表；
（3）编写控制步伐；
（4）上机验证通过步伐调试。

3．课程设计说明书应包罗：
（1）设计的目的及意义
（2）设计任务及要求
（3）设计方案比力及认证
（4）步伐设计：软件思想，流程图，步伐说明
（5）调试历程记载及结果阐发
（6）参考资料
（7）总结
三、时间摆设：
四、主要参考资料
【1】张晓川编著.仓储物流技能与装备[M].化学产业出书社,2003年
【2】邓星钟主编.机电传动控制[M].华中科技大学出书社,2001年
【3】朱宏辉.物流自动化系统设计及应用.化学产业出书社,2004
【4】刘锴编著.深入浅出西门子S7-300PLC[M].北京航空航天大学出书社,2004年
【5】廖常初编著.S7-300/400PLC应用技能[M].机器产业出书社,2008年【6】王永华编.现代电器控制及PLC应用技能[M].北京航天航空大学出书社,2007年
指导西席签名： 2013年1月6日
系主任（或责任西席）签名： 2013年1月6日
目录
绪论 (1)
课题概述 (1)
设计的目的与意义................................................................................... 错误!未定义书签。

第一章PLC的底子知识介绍 (2)
1.1 PLC的根本结构 (2)
1.2 可编程控制器的根本事情原理 (3)
1.3 输入输出（I/O）点数的估算 (3)
1.4 存储容量的估算 (3)
第二章电镀生产线控制系统设计 (4)
2.1 电镀生产线控制系统简介 (4)
2.2 电镀生产线控制要求阐发 (5)
2.3 电镀生产线控制面板 (5)
2.4 PLC电镀生产线控制系统的输入输出分派表 (6)
2.5电镀生产线控制系统功效图的设计 (7)
2.6 PLC电镀生产线控制系统的I/O接线图 (8)
2.7主电路图的设计 (9)
2.8 电镀生产线控制系统步伐的梯形图 (10)
第三章仿真与调试 (26)
3.1创建一个项目 (26)
3.2创建硬件组态 (27)
3.3编辑梯形图 (28)
3.4进行行动模拟仿真 (29)
3.5调试历程 (29)
设计总结 (33)
谢词 (34)
参考文献 (35)
绪论
课题概述
本课题要求设计一种基于plc的手动方法、单周期方法、连续事情方法和单步事情方法的电镀生产线设计，利用实验室plc实训装置模拟电镀生产线的运行，并利用盘算机进行组态监控。

设计的目的与意义
电镀就是利用电解原理在某些金属外貌上镀上一层薄层其他金属或合金的历程。

电镀时，镀层金属做阳极，别氧化成阳离子进入电镀液；待镀的金属制品做阴极，镀层金属的阳离子在金属外貌别还原成镀层。

为排除其他阳离子的滋扰，切实镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度稳定。

电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材外貌性质或尺寸，电镀能增强金属的抗腐化性（镀层金属多接纳耐腐化的金属）、增增强度、防备磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和外貌美观。

随着科学生长，电镀生产工艺也不停更新，例如一种电镀生产的清洗水不排放新工艺，即自然闭路循环工艺。

它除设有电镀槽和清洗槽外，还设有储液槽。

工艺上通过一个周期对清洗槽进行一次翻槽以及用储液槽中的液体来弥补渡槽镀液由于蒸发产生的损失量等步伐，到达了使电镀液的蒸发量与清洗水接纳量的平衡，从而实现了电镀生产历程不排放任何清洗水的工艺。

不但大大淘汰了用水量，还使清洗液中的电镀液对情况的严重污染减轻，因此，它有很好的经济效益及社会效益。

电镀生产线种类也许多，例如：单镀种环形电镀线、垂纶式环型自动生产线、垂直升降悬臂式电镀生产线、龙门式自动控制电镀生产线、中柱直线式电镀生产线等。

第一章PLC的底子知识介绍
1.1 PLC的根本结构
可编步伐控制器主要由CPU（中央处置惩罚单位）、存储器（RAM和EPROM）、输入/输出模块（简称I/O模块）、编程器和电源五大部门组成。

了解PLC的根本知识,有助于选择CPU和I/O模块。

（1）CPU
CPU模块又叫中央处置惩罚单位或控制器，它主要由微机处置惩罚器（CPU）和存储器组成。

CPU的作用类似于人类的大脑和心脏。

它接纳扫描方法事情，每一次扫描要完成：输入处置惩罚、步伐执行、输出处置惩罚。

（2）存储器可编程控制器存储器中配有两种存储系统，即用于存放系统步伐的系统步伐存储器和存放用户步伐的用户步伐存储器。

存储器可分为：只读存储器，随机存储器。

（3）I/O口模块
I/O模块是联系外部现场和CPU模块的桥梁。

输入模块用来吸收和收罗输入信号。

输入信号有两类：一类是从按钮、选择开关、数字开关、限位开关、吸收开关、压力继电器等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、种种变送器提供的连续变革的模拟量输入信号。

可编步伐控制器通过输出模块控制打仗器、电磁阀、电磁铁、调治阀、调速装置等执行器，可编步伐控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。

（4）编程器
编程器除了用来输入和编辑步伐外，还可以用来监督可编步伐控制器运行时
梯形图中种种编程元件的事情状态。

编程器可以永久地连续在可编步伐控制器上，将它取下来后可编步伐控制器也可以运行。

一般只在步伐输入、调试阶段和检验时使用，一台编程器可供多台可编步伐控制器公用。

（5）电源
PLC的外部事情电源一般为单相85～260V 50/60Hz交换电源，也有接纳24～26V直流电源的。

使用单相交换电源的PLC，往往还能同时提供24V直流电源，供直流输入使用。

PLC对其外部电源的稳定度要求不高，一般可允许±15%左右。

1.2 可编程控制器的根本事情原理
PLC是接纳“顺序扫描，不停循环”的方法进行事情的，即在PLC运行时，CPU凭据用户按控制要求体例好并存放于用户步伐存储器中的步伐，按指令步序号做周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户步伐，直至步伐结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。

在每次扫描历程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等事情。

1.3 输入输出（I/O）点数的估算
I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常凭据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。

1.4 存储容量的估算
存储器容量是可编步伐控制器自己能提供的硬件存储单位巨细，步伐容量是存储器中用户应用项目使用的存储单位的巨细，因此步伐容量小于存储器容量。

为了设计选型时能对步伐容量有一定估算，通常接纳存储器容量的估算来替代。

存储器内存容量的估算没有牢固的公式，许多文献资料中给出了差别公式，大要上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。

第二章 电镀生产线控制系统设计
2.1 电镀生产线控制系统简介
本次我的课程设计的主要内容是：电镀生产线如下图
图2.1 电镀生产线控制系统的模拟控制示意图
系统中有一个事情方法选择旋钮，可选择手动、单周期、单步和连续事情四种方法；
有1个启动按钮、1个停止按钮和4个手动操纵按钮；S1~S6为位置检测传感器。

手动事情方法：用4个按钮，分别控制行车吊篮的上升、下降、左行和右行。

事情周期：吊篮从原点(初始状态)开始，将工件从原点凭据设计的工序完成相应的事情，最后再返回原点的历程，称为一个事情周期。

单周期事情方法：在原点位置按下起动按钮(输入点)，生产线按要求完成一个周期事情后，返回并停留在原点。

连续事情方法：在原点按下起动按钮，电镀生产线完成一个周期的事情后，继承下一个周期的事情；当按下停止按钮时，电镀生产线并不马上停止事情，而是完成当前周期的事情后，返回原点停止。

单步事情方法：从初始步开始，每按一下起动按钮，步伐运行一步即停止；当再次按下起动按钮，步伐又运行一步……，即每按一次起动按钮，步伐只运行一步。

下限检测 上限检测
处置惩罚1分处置惩罚1分处置惩罚10分
2.2 电镀生产线控制要求阐发
电镀的事情流程：启动--吊钩上升--上限行程开关S5闭合--右行至清洗槽上方--S2行程开封闭合--吊钩下降进入清洗槽--下限行程S6开封闭合--电镀延时1分钟--吊钩上升--上限行程开关S5闭合--右行至风干槽上方—S3行程开封闭合--吊钩下降进入风干槽--下限行程开关S6闭合--电镀延时1分钟--吊钩上升--上限行程开关S5闭合--右行至电镀池上方—S4行程开封闭合--吊钩下降进入电镀池--下限行程开关S6闭合--电镀延时10分钟--由3号槽内吊钩上升，继承右行，碰到右限位S7，然后左行至左限位S1，吊钩下降至下限位S6，即原位。

2.3 电镀生产线控制面板
图2.3 控制面板
2.4 PLC电镀生产线控制系统的输入输出分派表
凭据控制要求阐发可知，该设计需要17个输入和4个输出端子，电镀生产线控制系统的输入/输出分派表如表2.4
表2.4 PLC电镀生产线控制系统的输入/输出分派表
2.5电镀生产线控制系统功效图的设计
凭据电镀生产线的控制阐发，可以的出控制历程的功效图。

如图2.5所示。

功效图的创建有助于编写梯形图。

图2.5电镀生产线控制系统功效图
2.6 PLC电镀生产线控制系统的I/O接线图
由于系统需要17个输入和4个输出的I/O端子，PLC可选用S7-300系列PLC----CPU313,PLC电镀生产线控制系统的I/O接线图如图2.6所示。

图2.6 PLC电镀生产线控制系统的I/O接线图
2.7主电路图的设计
在本设计中，凭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2-7。

图中，打仗器KM1，KM2控制电动机M1的正、反转，实现吊钩的上升和下降，打仗器KM3，KM4控制电动机M2的正、反转，实现行车的前进和退却。

FU2
FU1
QS
L1L2L3
图2.7电镀生产线控制系统主电路图
2.8 电镀生产线控制系统步伐的梯形图
凭据控制要求设计出PLC电镀生产线控制系统的梯形图（LAD）.
第三章仿真与调试我们编好的步伐要进行仿真调试，看看自己所编的梯形图是否正确，在现实中是否能够实现。

3.1创建一个项目
（1）打开step软件之后弹出如下按钮，选择“next”。

如图所示。

图创建项目图1
（2）选择CPU这里凭据需要选择的CPU为313.如图所示。

图创建项目图2
(3)选择一个块，这里选择OB1。

选择所需的编辑语言，这里选择梯形图编辑，即LAD。

图创建项目图3
（4）工程命名。

把工程命名为iii,然后点击完成。

这样就能新建一个项目了。

3.2创建硬件组态
（1）点击如下图所示的Hardware，进入硬件组态编辑状态。

图硬件位置图
（2）以下是我选择的硬件组态如图所示：
图硬件组态图
3.3编辑梯形图
（1）如图3.3所示，双击OB1（主步伐）进入主步伐梯形图编辑状态。

添加其他blocks,点击右键，选择“Insert New Object”,之后选择“”Function”一次添加其他的Blocks。

编辑子步伐时，双击FC1（手动）、FC2（单周期）、FC3（连续）、FC4（单步）进入梯形图编辑。

图3.3 OB1、FC1、FC2、FC3、FC4位置显示
2.输入梯形图。

选择所需要的输入输出另有定时器，把之前所编辑的梯形图打入梯形图编辑区。

3.4进行行动模拟仿真
（1）如图所示点击仿真按钮（第二个）弹出仿真软件，选择仿真所需要的元件并标上对应的名称呼。

图仿真按钮
（2）进行仿真。

点击“PLC”，选择“下载”；然后点击调试，选择“监督”。

大概点击相应的快捷键。

如图所示。

图梯形图下载与监
3.5调试历程
（1）下载主步伐，进行监督。

（2）手动方法的调试历程（需要下载手动的块FC1，进行监督）（8）先选择事情方法，点击I0.5；然后点击开始按钮I0.0松开；
（9）点击I2.0（上升），一直按着，继电器KM1--Q4.0得电闭合,电机M1得电电机上升，到达上限I1.4电机停止，松开按钮I2.0。

3）点击I2.2（右行），一直按着，继电器KM2--Q4.2得电闭合,电机M2得电电机上升右行,到达s2处I1.1断开，电机失电，松开按钮I2.2。

4）点击I2.1（下降），一直按着，继电器KM3--Q4.1得电闭合,电机M1得电电机上升下行，到达下限I1.4电机停止，松开按钮I2.1。

…
5）点击I2.3（左行），一直按着，继电器KM4--Q4.3得电闭合,电机M2得电电机上升左行，到达左限S1时I1.0断开，电机失电，松开按钮I2.3。

…
如果电机运行时点击停止按钮I0.1那么电机停止事情。

以下图是手动事情右行时某一时刻的仿真监控图。

图手动事情右行时某一时刻仿真显示图
（3）单步事情方法的调试历程（需要下载手动的块FC4）
1）先选择事情方法，点击I0.4；
3）到达上限I1.4闭合后，点击启动按钮I0.0然后松开， M2.1得电，Q4.2得电，电机右行，到达S2处时I1.1闭合，电机失电
4）到达I1.1后，点击启动按钮I0.0然后松开， M2.2得电，Q4.1得电，电机下行，到达下限I1.5时开始计时，同时电机失电，不再下降。

5）计时10秒钟（仿真1分钟）到后，点击启动按钮I0.0然后松开， M2.3得电，Q4.0得电，电机上行，到达上限I1.4时断开失电。

6）到达上限I1.4闭合后，点击启动按钮I0.0然后松开， M2.4得电，Q4.2得电，电机右行，到达S3处时I1.2闭合，电机失电
7）到达I1.2后，点击启动按钮I0.0然后松开， M2.5得电，Q4.1得电，电机下行，到达下限I1.5时开始计时10秒，同时电机失电，不再下降。

8）计时10秒钟（仿真1分钟）到后，点击启动按钮I0.0然后松开， M2.6得电，Q4.0得电，电机上行，到达上限I1.4时断开失电。

9）到达上限I1.4闭合后，点击启动按钮I0.0然后松开， M2.7得电，Q4.2得电，电机右行，到达S4处时I1.3闭合，电机失电
10）到达I1.3后，点击启动按钮I0.0然后松开， M3.0得电，Q4.1得电，电机下行，到达下限I1.5时开始计时10秒，同时电机失电，不再下降。

11）计时10秒钟（仿真10分钟）到后，点击启动按钮I0.0然后松开， M3.1得电，Q4.0得电，电机上行，到达上限I1.4时断开失电。

12）到达上限I1.4闭合后，点击启动按钮I0.0然后松开， M3.2得电，Q4.2得电，电机右行，到达右限S7处时I1.6闭合，电机失电13）到达右限S7，I1.6闭合后，点击启动按钮I0.0然后松开， M3.3得电，Q4.3得电，电机左行，到达左限S1处时I1.0闭合，电机失电。

14）到达左限S1，I1.0闭合后，点击启动按钮I0.0然后松开， M3.4得电，Q4.1得电，电机下行，到达下限S6处时I1.5闭合，回到原点位置，电
机失电。

15）继承以上运行或按停止按钮停I0.1止事情。

以下图是单步事情方法工程中某些时刻的仿真模拟图
图单步事情方法在S1到S2右行某一时刻的仿真模拟图
图单步事情方法在S1处下限时某一时刻计时的的仿真模拟图
上面是手动事情方法与单步事情方法的仿真模拟历程，全历程都没出现问题。

而单周期事情方法与连续事情方法的仿真历程就不进行叙述了，但是在仿真模拟历程中都没出现问题，说明了整个步伐都正确，没有出现错误，也说明了这个步伐在现实中也是可行的。

下面是选择单周期事情方法时的梯形图的监控图
图3.5.4单周期事情方法梯形图的监控图
设计总结
我们的俩周的课程设计就要告一段落，纵观整个设计历程，可以说在这一历程中我的收获很大，充实认识到自己的单薄环节，通过理论阐发与实践的结合，许多问题都有了较好的解决方案。

通过我们这次对电镀生产线控制系统的设计不但让我们更多的了解到了电镀这个工艺的生长前景，并且让我们重新认识了用PLC来设计控制系统的使用代价，整个设计对我们即将走入社会的结业生来讲是一次很大的熬炼，是我们对专业知识有了进一步的提高。

在本组成员的尽力配合下，该电镀生产线控制系统的设计根本完成，在设计当中我们充实考虑到了操纵的方便性，元件的实惠性和工艺的简朴性。

在设计当中我们的根本参考资料是基于教科书，再通过种种途径获取更详细的资料设计该控制系统的。

PLC的编程是我们整个设计最主要的一部门，我们的编程是接纳梯形图编程语言，所有的编写步调和编写要点是严格凭据课本要求和教科老师的指导来编写的，所以整个编写的历程是相当严谨的。

并且我们编写步伐之前对电镀生产线的事情流程做了详细的阐发，每个步调考虑都很严密，所以总的来说，这个系统的设计得比力好的。

但是在整个的历程中我们照旧遇到了许多问题，好比在步伐编写历程中有一些小的细节我们也没有考虑到，在我们认真查考资料，和咨询老师同学的条件下终于解决了步伐的问题。

这样的系统如果能够实际验证的话会很到水平上提高我们的动手能力。

通过此次设计，了解学习了PLC在电镀生产线控制系统的事情原理及使用要领。

其中电路及软件实现时此次设计的主要部门。

作为一个好的控制系统除了把种种控制都考虑在内之外，还要考虑宁静控制，一个宁静的系统才是真正的好系统。

谢词
非常谢谢学校学院给了我们这次非常重要的学习时机，对我们的能力提高非常有资助，能更好更快的融入到以后的事情中去。

还要谢谢于老师不辞辛苦地辅导，对每个简朴和难的问题都与以深刻的解答，使我学到了许多知识。

通过这次综合实践，我越发清楚的看到了自己的不敷之处。

为了做好这次课程设计，通过查阅资料，在老师和同学的资助下，最终根本到达了设计目的。

通过实践，牢固了理论知识，提高了实际应用所学知识的能力，还积聚了许多名贵的经验。

特别是老师严谨的态度给我启发不小。

在这次的设计实践历程中，我认识到不管做什么事，尤其是科学实践，都需要大胆假设，小心求证。

任何一个方案都要经过详细周全的论证后才气着手去做，不然纵然很快做出来，但经不起推敲和考验。

对付那些要求能够扩展功效的课题更是如此。

参考文献
【1】张晓川编著.仓储物流技能与装备[M].化学产业出书社,2003年
【2】邓星钟主编.机电传动控制[M].华中科技大学出书社,2001年
【3】朱宏辉.物流自动化系统设计及应用.化学产业出书社,2004
【4】刘锴编著.深入浅出西门子S7-300PLC[M].北京航空航天大学出书社,2004年
【5】廖常初编著.S7-300/400PLC应用技能[M].机器产业出书社,2008年【6】王永华编.现代电器控制及PLC应用技能[M].北京航天航空大学出书社,2007年。