电镀生产线的PLC控制

3
3
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。
电气控制与PLC
课程设计说明书
题目：
专业班级：
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学号：
指导教师：
1
1．1
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，有着非常好的经济效益和社会效益，电镀生产线上对行车的自动控制则是电镀生产线自动化控制的关键。
（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。
LD
T0
55
AND
M4
56
ORB
57
LD
X015
58
AND
M5
59
ORB
60
LD
T1
61
AND
M6
62
ORB
63
LD
X012
64
AND
M7
65
ORB
66
LD
X016
67
AND
M8
68
ORB
69
LD
T2
70
AND
M9
71
ORB
72
LD
X015
73
AND
M10
74
ORB
75
LD
T3
76
AND
M11
77
ORB
X004
9
ANI
X011
10
ANI
Y004
11
OUT
Y003
12
MPP
13
AND
X005
14
ANI
X014
15
ANI
Y003
16
OUT
Y004
17
LD
X002
18
ANI
X015
19
ANI
Y002
20
OUT
Y001
21
LD
X003
22
ANI
X016
23
ANI
Y001
24
OUT
Y002
25
P0
26
LDI
3
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。
（2）、如图（b）为PLC梯形图；图中X0为常开输入触点，X1为常闭输入触点，Y0表示输出，其输出Y0的工作状态受X0、X1信号控制，当按下启动输入继电器按钮X0，输出继电器Y0的线圈通电，其常开触点Y0闭合，由于常开触点Y0与启动输入继电器按钮X0并联，所以即使松开启动输入继电器按钮X0，已经闭合的常开触点Y0仍然能使输出继电器YO的线圈通电。停止时按下停止按钮X1，输出继电器的线圈Y0失电，常开触点Y0断开。
78
LD
X013
79
AND
M12
80
ORB
81
LD
X016
82
AND
M13
83
ORB
84
LD
T2
85
AND
M14
86
ORB
87
LD
X015
88
AND
M15
89
ORB
90
LD
T3
91
AND
M16
92
ORB
93
LD
X014
94
AND
M17
95
ORB
96
LD
X016
97
AND
M18
98
ORB
99
SFL(P)
M80
M0
K20
K1
108
LD
M0
109
OUT
Y000
110
LD
M1
111
OR
M5
112
OR
M10
113
OR
M15
114
OUT
Y001
115
LD
M2
116
OUT
Y003
117
LD
M3
118
OR
M8
119
OR
M13
120
OR
M18
121
OUT
Y002
122
LD
M4
123
OR
M60
124
ANI
T0
125
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
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。
（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。
X007
27
CJ
P1
31
LD
M8002
32
OR
M19
33
OR
X001
34
MOV(P)
K0
K5M0
40
LD
X016
41
AND
X014
42
OUT
M80
43
LD
X000
44
AND
M80
45
LD
X015
46
AND
M1
47
ORB
48
LD
X011
49
AND
M2
50
ORB
51
LD
X016
52
AND
M3
53
ORB
54
3
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：
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。
OUT
M60
126
LD
M60
127
OUT
T0
K280
128
LD
M63
129
OUT
T3
K15
130
LD
M6
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。
2
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；
2
2
（1）、如图（a）为继电器电路图；图中SBT为常开按钮，SBP位常闭按钮，KM为继电器线圈。当按下启动按钮SBT，继电器KM的线圈通电，其常开触点KM闭合，由于常开触点KM与启动按钮SBT并联，所以即使松开启动按钮SBT，已经闭合的常开触点KM仍然能使继电器KM的线圈通电，这个常开触点称作“自锁”触点。停止时按下停止按钮SBP，继电器的线圈失电。
3
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
SB1
X000
2
停止按钮
SB2
X001
3
吊钩提升
SB3
X002
4
吊钩下降
SB4
X003
5
行车前进
（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。
2.2.2 PLC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。
电镀生产线控制系统的PLC输出接口功能表
序号
工位名称
文字符号
输入口
1
控制吊钩上行的接触器
KM1
Y001
2
控制吊钩下行的接触器
KM2
Y002
3
控制行车前进的接触器
KM3
Y003
4
控制行车后退的接触器
KM4
Y004
5
原位指示灯
HL
Y000
3
3
步 序
指
令
1
LDI
X006
2
CJ
P0
6
LD源自文库
X015
7
MPS
8
AND
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。
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。
SB5
X004
6
行车后退
SB6
X005
7
选择开关（点动）
SA
X006
8
选择开关（自动）
SA
X007
9
前进限位开关
SQ1
X011
10
后退限位开关（至回收液槽）
SQ2
X012
11
后退限位开关（至清水槽）
SQ3
X013
12
行至原位限位开关
SQ4
X014
13
上限位开关
SQ5
X015
14
下限位开关
SQ6
X016
3
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。
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。
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。
1．
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，让镀夜从工件上流回镀槽，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。
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