基于PLC的电镀行车控制系统设计电子类毕业论文.doc

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1、基于PLC的电镀行车控制系统设计 目录引言1页一 .对PLC的介绍2页(一) PLC应用领域拓宽2页(二) PLC基本组成2页(三) PLC的特点4页二 PLC的电镀行车控制系统概述6页(一) 课题提出的意义6页(二)本文的设计任务6页三PLC的电镀行车控制系统设计8页(一) 硬件结构8页(二) PLC系统设计9页1 PLC选型及地址分配9页(三) PLC软件设计10页1 控制系统梯形图编制10页(四) 上机模拟调试过程步骤12页（五） 实习公司电镀样品的操作流程12页（六）量产时的上板作业13页（七）量产时的注意事项13页（八）实习单位的电镀室一瞥14页总结15页参考文献16页致 谢17页【

2、摘要】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、回收液槽、清水槽，当分别到每个槽上方时，由限位开关通知PLC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，当从清水槽上滴液结束后行车返回原位。【关键词】：PLC；电镀专用行车；前后运动；升降运动ABSTRACTElectroplating through a dedicated lane carriageway Driven hook hook before and after exe

3、rcise and the exercise movements to achieve the process of electroplating. Driven lane hook forward / backward, respectively, after plating trough, recovery, money sink, when separately to the top of each slot, by a limit switch to control commands issued to inform the PLC so that hook drop down to

4、the moment when the beginning of slot regular plating. From time to time after the end of hook rise, rise from time to time need to stay for some time to allow excess liquid flows back to tank in order to move toward the next slot, when the clearance from the tank on the drip in situ after the retur

5、n journey.【KEY WORD】: PLC; plating dedicated traffic; before and after exercise; take-off and landing exercis引言可编程控制器简称PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱

6、。PLC是在继电器控制逻辑基础上，与3C技术（Computer,Control,Communication）相结合，不断发展完善的。目前已从小规模单机顺序控制，发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。可编程控制器的定义可编程控制器，简称PLC（Programm

7、able logic Controller）,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（International Electrical Committee）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。”一 对PLC的介绍(一) PLC应用领域

8、拓宽1、标准化每个生产PLC的厂家都有自己的系列产品，指令兼容，外设易于扩展；但不同厂家生产的PLC，梯形图、指令及各种配件均有一些差异，不利于PLC的普及。因此，使PLC像个人计算机（PC）那样相互兼容，是PLC发展的重要方向，也是PLC研究中的一个艰巨的课题。2、小型化从PLC出现以来，小型机的发展速度大大高于中、大型PLC。随着微电子技术的进一步发展，小型机的功能将进一步完善，PLC的结构必将更为紧凑，体积更小，使安装和使用更为方便。3、模块化采用模块化结构，使系统的构成更加灵活、方便。而且小型机也有向模块化发展的趋势，使PLC的使用简单，扩展更方便，通用性更强。4、低成本随着新型器件的

9、不断涌现，主要部件的成本不断降低，大幅度提高PLC功能的同时，也将大幅度降低PLC自身的成本，使PLC在经济上能与继电器电路抗很抗衡，真正成为继电器的替代品。5、高功能PLC的功能将进一步加强，以适应各种控制的需要；同时，计算、处理功能的进一步完善，使PLC可在一定范围内代替计算机进行管理、监控。智能I/O组件也将进一步发展，用来完成各种专门的任务，如，位置控制、温度控制、中断控制、PID调节、远程通信、音响输出等。(二) PLC基本组成现场控制或检测元件输入给PLC各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量等，通过输入接口电路将这些信号转换成CPU能够

10、接收和处理的信号。输出接口电路将CPU送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器等被控设备的执行元件。1) 输入接口 输入接口用于接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、转换开关、行程开关、继电器触头等开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变换器提供的连续变化的模拟量输入信号。2) 输出接口输出接口电路向被控对象的各种执行元件输出控制信号。常用执行元件有接触器、电磁阀、调节阀(模拟量)、调速装置(模拟量)、指示灯、数字显示装置和报警装置等。输出接口电路一般由微电脑输出接口电路和功率放大电路组成，与输入接口电路类似，内部电路与输出接口电路之间采用光电耦合

11、器进行抗干扰电隔离。微电脑输出接口电路一般由输出数据寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路集成在芯片上，CPU通过数据总线将输出信号送到输出数据寄存器中，功率放大电路是为了适应工业控制要求，将微电脑的输出信号放大。 3) 其它接口若主机单元的I/O数量不够用，可通过I/O扩展接口电缆与I/O扩展单元(不带CPU)相接进行扩充。PLC还常配置连接各种外围设备的接口，可通过电缆实现串行通信、EPROM写入等功能。4) 编程器编程器作用是将用户编写的程序下载至PLC的用户程序存储器，并利用编程器检查、修改和调试用户程序，监视用户程序的执行过程，显示PLC状态、内部器件及系统的参数等。编程器有简易编程器和

12、图形编程器两种。简易编程器体积小，携带方便，但只能用语句形式进行联机编程，适合小型PLC的编程及现场调试。图形编程器既可用语句形式编程，又可用梯形图编程，同时还能进行脱机编程。目前PLC制造厂家大都开发了计算机辅助PLC编程支持软件，当个人计算机安装了PLC编程支持软件后，可用作图形编程器，进行用户程序的编辑、修改，并通过个人计算机和PLC之间的通信接口实现用户程序的双向传送、监控PLC运行状态等。5) 电源PLC的电源将外部供给的交流电转换成供CPU、存储器等所需的直流电，是整个PLC的能源供给中心。PLC大都采用高质量的工作稳定性好、抗干扰能力强的开关稳压电源，许多PLC电源还可向外部提供

13、直流24V稳压电源，用于向输入接口上的接入电气元件供电，从而简化外围配置。 (三) PLC的特点 1、通用性强PLC是一种工业控制计算机，其控制操作功能可以通过软件编制确定，在生产工艺改变或生产线设备更新时，不必改变PLC硬件设备，只需要改变编程程序就可实现不同的控制方案，具有良好的通用性。2、编程方便大多数PLC可采用类似继电控制电路图形式的“梯形图”进行编程，控制线路直观，稍加培训即可编程，受到普遍欢迎。PLC与个人计算机联成网络或加入到集散控制系统之中时，通过在上位机上用梯形图编程，使编程更容易，更方便。3、功能完善由于计算机有很强的运算处理能力，故以计算机为核心的现代PLC不仅有逻辑运

14、算、定时、计数等控制功能，还能完成A/D转换、D/A转换、模拟量处理、高速计数、联网通信等功能，还可以通过上位机进行显示、报警、记录，进行人-机对话，使控制水平大大提高。4、扩展灵活PLC产品均带有扩展单元，可以方便地适应不同输入/输出点数及不同输入/输出的方式需求。模块化PLC的各种功能模块制成插板，可以根据需要灵活配置，从几个输入/输出点的最小型系统到几千个点的超大型系统均可轻易实现，扩展灵活，组合方便。5、系统构成简单、安装调试容易当需要组成控制系统时，用简单的编程方法将程序存入存储器内，接上相应的输入、输出信号，便可构成一个完整的控制系统，不需要继电器、转换开关等，它的输出可直接驱动执

15、行机构（负载电流一般可达2A），中间一般不需要设置转换单元，因此大大简化了硬件的接线，减少设计及施工工作量。同时PLC又能事先进行模拟调试，更减少了现场的调试工作量，并且PLC的监视功能很强，模块化结构大大减少了维修量。6、可靠性高可编程控制器采用大规模集成电路，可靠性要比有触点的继电接触系统高很多。在其自身的设计中，采用了冗余措施和容错技术。另外，输入/输出采用了屏蔽、隔离、滤波、电源调整与保护等措施，提高了抗工业环境干扰的能力，使PLC适合于在工业环境下使用，可靠性大大提高。由于可编程控制器具备以上特点，它把微型计算机技术与开关了；开关量控制技术很好地融合在一起，还把连续量直接数字控制DD

16、C技术加进去并且有与监控计算机联网的功能，因此，应用十分广泛，几乎覆盖各个工业领域，正成为新一代机电一体化产品。它与目前应用于工业过程的各种顺序控制设备相比较，具有明显的优势。二 PLC的电镀行车控制系统概述(一) 课题提出的意义可编程控制器是70年代以来，计算机迅速发展在工业控制领域对顺序控制有着重大意义的一种新兴技术，由于它编程直接，方便，抗干扰能力强，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，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强度，往往需要实现

17、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。本文介绍了工厂电镀车间的电镀专用行车，利用PLC构成一套自动控制系统，实现对电镀专用行车的自动控制过程。(二)本文的设计任务电镀专用行车采用远距离控制，起吊重量500kg以下，起重物品是有待进行电镀或表面处理的各种产品零件。根据电镀加工工艺的要求，电镀专用行车的结构和动作流程如图1所示，其中1 槽为电镀槽，槽中装有电镀液，2槽为回收槽，3槽为清水槽，实际生产中电镀槽的数量由电镀工艺要求决定，电镀的种类越多，槽的数量越多。电镀专用行车的工作过程如下： （1）在电镀生产一侧，工人将待加工的零件装入吊篮

18、，发出控制信号，行车自动上升，并逐段前进，根据工艺要求在需要停留的槽位停止。 （2）行车停留在某个槽位上面后，自动下降，停留一定的时间（各槽停留的时间根据工艺要求预先设定），再自动上升并继续前行。 （3）如此完成电镀工艺规定的各道工序，直至生产的末端。然后，自动返回原位，由工人卸下处理好的零件。 至此，一次循环加工完成，可见，电镀专用行车加工过程的控制是顺序控制，由吊篮前进、下降、延时停留、上升、后退等工序组成。三 PLC的电镀行车控制系统设计(一) 硬件结构（拖动系统设计）由于电镀自动生产线上有三台行车同时自动工作，所以系统采用了三台PLC和三台变频器，一台PLC和一台变频器控制一台行车；P

19、LC选用的是三菱公司FX2N-48MR系列可编程控制器，变频器选用的是三垦公司ES-0.75K。行车在工作时通常都悬挂着电镀工件，如果行车在起动和停止的过程中速度太快或不够平稳，则悬挂的工件就容易掉下挂具，因此行车的速度用变频器控制使之可调，根据电镀生产线的实际情况，行车设计有快速、中速和慢速三种运行速度，频率分别设定为80Hz,40Hz和13Hz，行车作自动运行时，PLC通过检测安装在行车上的传感器的各种信号，向变频器发出指令，行车以慢速起动，运行平稳后就转人中速然后快速运行，在停止前，行车由快速转人中速，然后以慢速运行直至行车准确停在目标镀槽位置上；行车由慢速转中速转快速，再由快速转中速最

20、后转慢速，可以通过调整变频器的加、减速时间曲线平稳过渡。行车动作步数显示主要是用于显示电镀工艺的执行过程，由PLC的输出口通过七段译码电路4511连接LED数码管显示，根据不同的电镀工艺要求，每台行车的动作步数从0步开始至几十步上百步不等，具体由PLC程序软件编制。每台行车上安装有五个传感器，选用的是OMRON公司的电感式接近开关，其主要作用是负责行车上、下工件定位、镀槽定位以及行车运行过程向PLC发出变速信号等。 行车控制信号是通过外部的开关、按钮、按键等与PLC的输入端口连接，包括三台行车的联动控制和单台行车控制；单台行车控制只能控制本台的行车，不能控制另外的两台行车，单台行车控制设计有手

21、动操作和自动运行模式选择、单周期和循环运行模式选择、紧急暂停以及行车程序动作步数的任意设定；联动控制设计有运行和复位操作按钮以及工艺选择，可以使三台行车自动、同步、循环不断地工作，可以选择不同的电镀工艺以镀出不同的工艺品种。 (二) PLC系统设计 1 PLC选型及地址分配 根据该专用行车的控制要求，其输入/输出及控制信号共有13 个，其输入信号9个，输出信号4个，实际使用时，系统的输入都为开关控制量，加上10%15%的余量就可以了，并无其他特殊控制模块的需要，拟采用三菱公司FX2N-24MR型PLC，输入/输出信号地址分配见表1。 表1输入/输出信号地址分配表作用名称地址作用名称地址启动按钮

22、SB1X001行车前进KM1Y001原位限位开关SQ4X002行车后退KM2Y002清水槽限位开关SQ3X003吊钩上升KM3Y003回收波槽限位开关SQ2X004吊钩下降KM4Y004镀槽限位开关SQ1X005下限位开关SQ6X006上限位开关SQ5X007行车点动进SB2X010行车点动退SB3X011行车的前进和后退，吊钩的上和下降控制分别通过两台电动机M1、M2的正、反转来控制。 接触器KM1，KM2控制电动机M1的正、反转，实现行车的前进和后退，接触器KM3，KM4控制电动机M2的正、反转，实现吊钩的上升和下降。(三) PLC软件设计 1 控制系统梯形图编制 梯形图工作原理分析： 电

23、镀生产线采用专用行车，行车架上装有可升降的吊钩，行车和吊钩各由一台电动机拖动，行车的进/退和吊钩的升/降均由相应的限位开关SQ定位，流程如下： （1）按启动按钮SB1，X001闭合，状态S0被置位，Y003得电，KM3工作，吊钩提起工件，开始上升，当碰到上限位开关SQ5时停止，X007接通，S0复位，吊钩停止上升，状态S1被置位，M20得电，Y001工作，KM1工作，行车开始向下一道工序前行。 （2）当行车前行至镀槽限位开关SQ1时，X005动作，S1复位，行车停止前行，状态S2被置位，Y004得电，KM4工作，吊钩刚好在镀槽的上方开始下降。 （3）当吊钩下降至下限位开关SQ6时，X006动作

24、，吊钩下降停止，工件浸入镀液槽中，并开始定时。 （4）定时280秒后，状态S3被置位，Y003工作，KM3工作，电镀结束，吊钩提起工件，开始上升，当碰到上限位开关SQ5时停止，X007接通，吊钩停止上升，并在镀槽上方停留28秒，让镀波滴回槽中。 （5）当行车在镀槽上方停留28秒后，状态S4被置位，M20得电，Y001工作，KM1工作，行车继续向下一道工序前行，直到碰压回收波槽限位开关SQ2时，X004动作，状态S5被置位，Y004得电，KM4工作，行车停止前行，并且吊钩刚好在回收波槽的上方开始下降。 （6）当吊钩下降至下限位开关SQ6时，X006动作，吊钩下降停止，工件被放置回收波槽中，并开始

25、定时。 （7）定时30秒后，状态S6被置位，Y003工作，KM3工作，吊钩又开始上升，当碰到上限位开关SQ5时停止，X007接通，吊钩停止上升，并定时停留15秒。 （8）当15秒定时到后，状态S7被置位，M20得电，Y001工作，KM1工作，行车继续向下一道工序前行，直到碰压清水槽限位开关SQ3时，X003动作，行车停止前行，并且在清水槽上方停留15秒。 （9）定时15秒后，状态S8被置位，Y004工作，KM4工作，吊钩开始下降，当吊钩下降至下限位开关SQ6时，X006动作，吊钩下降停止，工件置于清水槽中，并开始定时清洗30秒。 （10）定时清洗30秒后，状态S9被置位，Y003得电，KM3工

26、作，吊钩提起工件，开始上升，当碰到上限位开关SQ5时停止，X007接通，吊钩停止上升，并定时停留15秒。 （11）定时15秒后，状态S10被置位，M21得电，Y002工作，KM2工作，行车开始后退，当后退至原位限位开关SQ4时，X002动作，状态S11被置位，Y004工作，KM4工作，行车停止后退，吊钩开始下降，当吊钩下降至下限位开关SQ6时，X006动作，吊钩下降停止， 镀好的工件被取下来。 （12）按下按钮SB2或SB3，能实现行车的点动进/退控制。 至此，整个电镀生产完成一个工作循环，当再次按下起动按钮SB1时，则开始第二个工作循环。(四) 上机模拟调试过程步骤利用PLC软件将编好的程序

27、输入电脑中，当程序编好后，先将PLC程序终止运行后，然后把程序通过数据线写入PLC，然后运行PLC并且点击监控，再按下控制按钮，观察测试结果。（五） 实习公司电镀样品的操作流程1、 首件作业图2电镀操作流程2、 镀铜前后：图4 电镀后图3 电镀前（六）量产时的上板作业1、 根据板子的尺寸将挂架调至到最佳位置，如图5所示。 例如:280mm*250mm板子，根据挂架刻度以主杆内侧为准左右各调至标有28的刻度。图5 2、 打开挡板，查看铜条有无缺少或长铜过多，及时补添与更换，如图6所示图63、 左手取1PNL板子，将板子垂直放在夹点铜条上，在取板时尽量拿取板边无效区,右手扶住挂架右边挡板，将挡板观

28、赏，如图7所示。右边确认夹好后,再关上左边挡板，如图8所示。图8图7（七）量产时的注意事项1、 上板时查看铜条是否在夹点位置。2、 在关上挡板时查看导线有无露出。若有露出请及时打开,把导线归位再做夹点动作，如图9所示。图93.若挂架露电长铜,请及时搬下来，让技术员维修，如图10所示图104.上板必须配戴手套,每上一个挂架清洗一次手套，避免板面留有指纹印。（八）实习单位的电镀室一瞥图11硫酸铜电镀总结毕业设计以接近尾声，在这次的毕业设计中我们做了利用PLC控制电镀行车系统设计，虽然这次设计总体设计困难程度并不怎么难，电镀专用行车是采用远距离控制，起吊重量在500G以下，起吊的物品是待进行电镀处理

29、的各种产品零件，根据电镀加工工艺的要求，电镀专用行车的结构与动作流程槽中装有各种电镀液，实际生产中电镀槽的数量由电镀工艺要求决定。根据以上事先编写好电镀专用行车的PLC程序图，启动后什么时候开始下降到预先准备好的电镀槽中，需要多长时间开始上升开始到下一个电镀槽的上方，然后开始与刚才相同的流程，而且电镀槽中的电镀液必须在一定范围内，低于这个标准即使按了启动按钮也将自动不能作业。到相应程序时，对应的显示灯亮，到下一程序时则另一程序对应的灯亮，方便使用者判定其工作到哪一步骤，使操作更趋于简单明了。毕业设计期间我们学到了很多知识，如PLC，虽然我们学过PLC但是当时学的时候没有认真学，并且有点遗忘，在这次的设计中我们进一步加深了对PLC的理解。在这次的设计中不仅仅学到了许多知识还学到了团队之间的合作意识，使我想起只有好的合作团队才有好的成果。最后希望我们同学在毕业以后都能找到一份好工作。参考文献1 高钦和.PLC应用开发案例精选（第2版）.人民邮电出版社.20082 王也仿.可编程控制器应用技术. 机械工业出版社. 20013 汪晓平.可编程控制器系统开发实例导航.人民邮电出版社.20044 肖汉光.电镀行车的自动控制电机电器技术论文 .电机电器技术出版社.2001