电镀生产线控制系统设计_本科毕业论文(编辑修改稿)

电镀生产线控制系统设计_本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

高，可以在额定值的百分之十二 左右 波动。 PLC 的基本工作原理 PLC 采用“顺序扫描，不断循环”的方式工作。 PLC通电开始 运行时， CPU 根据 编程者事先编写好并烧写入 PLC 用户存储器的程序 按指令步序号 作周期性循环扫描。 当没有遇到跳转指令 时，就从首 条指令开始逐条 扫描 执行至遇到 END 指令为止。 在结束完一轮指令扫描执行工作后， CPU 再次从首条程序开始重复上一轮的工作。 同时在 程序 扫描过程中 也对输入输出 进行刷新 ，为下一轮控制做准备。 PLC 的单个扫描周期包含三个步骤 ： 对外部信号 输入 的采样； 根据用户程序进行逻辑判断和处理 执行 ； 执行完后对外设状态的 刷新。 输入采样阶段： 首先 PLC 将存储在输入锁存器中外部设备所输入的信号写入指定的寄存区。 关闭输入端口，开始准备 新一轮的程序执行。 五邑大学本科毕业论文 5 程序执行阶段： 在输入扫描完毕后根据输入信号根据用户程序进行 逻辑 、 运算处理，并将 生成的控制信号存入 输出状态寄存器中。 输出刷新阶段： 所有 用户程序经过指令解释并且 执行 后 ， PLC 将在 上一阶段所更新的 状态寄存器的 电平信号送至输出锁存器中，最后用 继电器或、晶体管或着晶闸管 驱动相应输出设备工作。 组态王软件简述 亚控组态王 由工程浏览器、工程管理 器、画面运行系统组成。 由于组态王具有 友好的人机界面、对各种现场情况有很强适应性、系统的开放性和丰富的拓展模 等特点， 为传统工业控制软件所存在的 种种 限制提供出了良好的解决方案， 大大缩短了工程的开发周期。 组态王在构建现场的监控画面上的自由度非常的高，用户完全可以根据自己的理解去构建一个现场，同时可以对画面中的各种需要监控到的元素通过动画、报警窗口等简洁直观地表达出来，实现远程监控。 为了便于组态王软件与外部设备之间的通信或数据交换，包含了种类齐全的设备驱动和外部设备的通信 接口。 图 21 组态王与外设的通讯 工程浏览器 工程浏览器是组态王的一个重要的组成部分， 其 可以显示当前所有工程，并可以对单个工程进行快捷管理 ，内嵌组态王开发系统。 主要用于工程的新建、监控画面的创建、设备运行状态的模拟、系统中各种变量的建立等等。 在工程浏览器的左侧边栏可以看到，工程浏览器 有三个可选目录，他们分别是“ 系统 ” 、 “ 变量 ” 、 “ 站点 ”以及“画面”如图 22。 通过这些项目下面的子目录可以让工程人员建立、查看、修改工程的各个部分。 五邑大学本科毕业论文 6 图 22 工程浏览器 工程管理器 点击进入组态王后，工程管理器是的软件首个界面。 用于组态 工程的创建和 集中 管理本机上的 已有 组态王 工程 ，可对现有的组态 工程进行 操作，如 添加、备份、 删除、 恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。 如 图 23 所示： 图 23工程管理器 如 图 23 中，左侧的小红旗表示默认的当前工程，也就是此次毕业设计所用到的工程。 画面运行系统 由于组态王的画面制作开发系统是内嵌于工程浏览器的， 为工程人员模拟工业现场生成人机交互界面而提供了各种各样的图素组合。 同时 工程人员所设计开发的画面工程在五邑大学本科毕业论文 7 TouchVew 运行环境中运行，但由于 TouchExplorer 和 TouchVew 是 相互独立 的，所以同一个工程的被编辑和运行可以同时进行。 正是由于这种相互独立性，为工程的调试提供了极大的便利。 GXdeveloper 与 GXSimulator 简述 GXDEVELOPER 是三菱专用编程软件，支持三菱全系列的可编程控制器 （ PLC）。 利用GXDEVELOPER 可以将在软件端编写好 的程序烧写进可编程控制器里面，从而对程序进行调试。 如果手上没有实体的 PLC，但是要对程序进行调试，那么我们可以借助三菱专用的仿真软件 GXSimulator。 GXSimulator 是在 GXDEVELOPER 基础上才 能安装的， 它 提供 了 一个虚拟的实验平台 ，安装后可 实现对进行程序的离线 仿真 调试。 而且 由于 GXSimulator 允许在PC机 上进行 程序的开发和调试，因此 对程序的错误的修改提供里极大的便利。 本章 小结 本章主要对本次设计所用硬件设备和软件进行说明。 第一节介绍了可编程控制器 PLC的主要组成部分和功能以及基本工作原理，让读者对 PLC 的组成有一个大体的了解。 在第二、三中分别讲述了组态王软件的组成以及说明 GXdeveloper与 GXSimulator在此次毕业设计中的作用，为接下来的工作做好准备。 五邑大学本科毕业论文 8 第 3 章 系统的硬件设计 主电路设计 一般 意义上来说主电路是指电气线路中强电流的通路部分，主要是 从电源 作为开端，电 动 机 为末端。 在它们 之间相连的电器元件：一般由刀开关、熔断器、接触器、继电器和电动机等组成。 电气原理图能够简介直观表达出各个部件之间的连接点和连接顺序，参照 原理图为电气设备的接线提供了极大的便利。 图 31 PLC电镀生产线的 主电路图 如 图 31 所示， 当下企业所应用的电镀生产线均为多台行车同时运行，为了更接近企业的现场应用，此次设计采用两台行车协调运作作为设计模型。 图 31 中电机 M M2为一组， M M4 为一组，分别为行车和行车 对应的吊钩提供 动力。 接触器 KM KM2 控制电机 M1 的正反转，实现 A 行车的左右移动；接触器 KM KM4 控制电机 M2 的正反转，实现 A 行车上的吊钩的上下移动。 接触器 KM KM6 控制电机 M3 的正反转，实现 B 行车的左右移动；接触器 KM KM8 控制电机 M4 的正反转，实现 B 行车上的吊钩的上下移动。 采用电磁失电制动型电机控制吊钩上下运动，防止行车在左右移动过程中由于重力因素使电镀篮下降。 FU 为熔断器对整个电路起保护作用， FR为热继电器对电机分别保护。 五邑大学本科毕业论文 9 吊钩与吊篮的运动关系设计 图 32 吊钩与吊篮的运动关系图 在电镀的过程中，需要吊钩去吊起电镀篮移动至每一个电镀槽并放置在其中。 为了节省成本，吊钩提起与放下电镀篮的动作就采用简单的 倒 三角 的沟槽来完成。 如 图 32，吊钩提起电镀篮的动作过程如下：首先吊钩保持在下限处，通过左移或者右移使吊钩的三角形沟槽铁置于电镀篮倒三角挂铁下方，然后吊钩上升，在上升的过程中就能顺利地提起电镀篮。 当吊钩需要放下电镀篮时，只需要把提起动作的流程倒过来就行了。 在这里需要强调的是，当吊钩处于下限处的时候，吊钩就 已经和电镀篮没有接触了，这种设计方式可以使生产线在不用做其他动作调整的情况下的行车就能直接回到原点，准备提起下一个电镀篮。 倒三角形的设计主要是为了防止行车在运动过程中，防止由于震动致使电镀篮的错位和脱落情况发生。 五邑大学本科毕业论文 10 控制电路设计 机型选择 控制电路的设计采用了 PLC 来进行过程控制，摆脱了传统继电器控制的种种局限。 对于复杂的电路，利用 PLC 可以实现在不需要对控制电路进行大范围的修改情况下增加或修改原电路功能。 因为我们知道对于电气电路，如果控制电路改动了，必须对相应的继电器进行改动，所以我 们只需要 对 PLC重新编程，更改 输入输出电路的接口便能够实现新功能。 正是由于 PLC 相对传统继电器控制的种种优势，所以 PLC 的工业控制是未来的趋势。 目前市面上 PLC的种类很多，而且对于每个厂家所生产的 PLC，其外形、结构、功能还有配套设备均有差别，面向的工业场合也各有不同。 根据场合所需，合理选择 PLC，不但能合理的节省成本支出，而且对于提高 PLC利用率也有重要意义。 我们主要通过考虑以下几个方面的因素来对 PLC 进行选型。 一、 对被控对象进行详细的剖析在此基础上 提出 设计所需要实现的 控制要求。 为了更接近企业现场应 用，我们采用了两台行车的协调运作此次设计的主要要求。 安装四台电机分别控制两台型行车的上升、下降、左行、右行。 配合行程限位开关对行车与吊钩的位置进行确定，防止行车与吊钩的在移动过程中的不到位或者错位。 二、确定 PLC 的输入输出设备。 根据电镀生产线的控制在要求，本设计所需的输入设备包括按钮、行程限位开关、转换开关，输出设备有接触器、指示信号灯。 经过统计可知道设计中一共有 21个信号输入端和 12个输出控制端。 输入输出口数量的确定对 PLC 的选型具有重要的指导意义，因为如果所选的 PLC 的 IO 口数量过多时会造成资源浪费， 过少时就需要加多扩展模块，这样就不得已而增加了投资成本。 三、选择 PLC 型号。 根据设计所需的 IO口数量、容量、电源、成本等，我们选择了三菱公司的 PLC，型号为 FX1N40MT001。 FX1N40MT001 一共有 40 个 IO口，其中 24 个是输入口， 16 个是输出口。 采用 RS422 通信方式，方便在组态王和编程软件上进行工程调试。 图 33 FX1N40MT001实物图 五邑大学本科毕业论文 11 I/O 分配表 表 31 输入输出点分配表 输入 输出 原件代号 作用 继电器 原件代号 作用 继电器 SB1 启动按钮 X000 SB8 B手动上升 X021 SQ1 电镀正槽位行程开关 X002 SB9 B手动下降 X022 SQ2 电镀负槽位行程开关 X003 SB10 B手动向右 X023 SQ3 回收槽位行程开关 X004 SB11 B手动向左 X024 SQ4 清洗槽位行程开关 X005 SB12 自动 X025 SQ5 行车 A左原位行程开关 X006 SB13 手动 X026 SQ6 吊钩 A 上限 X007 KM1 吊钩 A上升 Y000 SQ7 吊钩 A 下限 X010 KM2 吊钩 A下降 Y001 SQ8 行车 B右原位行程开关 X011 KM3 行车 A向右 Y002 SQ9 吊钩 B 上限 X012 KM4 行车 A向左 Y003 SQ10 吊钩 B 下限 X013 KM5 吊钩 B上升 Y004 SB2 暂停 X001 KM6 吊钩 B下降 Y005 SB3 继续 X014 KM7 行车 B向右 Y006 SB4 A 手动上升 X015 KM8 行车 B向左 Y007 SB5 A 手动下降 X016 SB6 A 手动向右 X017 SB7 A 手动向左 X020 五邑大学本科毕业论文 12 PLC 外围 接线图 图 34 plc外部接线图 五邑大学本科毕业论文 13 由于 PLC 只能接收 开关变量 ,所以 如果要实现 SA 转换开关的功能 ,一般就在编程时加入断电保持继电器，用按钮触发继电器的接通和断开来模拟转换开关的功能。 根据 34PLC 的外围接线图所示 ，设计一共有 23 个输入端和 8 个输出端。 对于三菱FX1n— 40MT，它有 24 个输入端和 16 个输出端。 在满足本设计的要求前提下又能节省资源，选择三菱 FX1n— 40MT 是较为合理的。 生产线 工作流程 及功能 设计 图 35 系统工作流程图 在系统通电时，行车与吊钩均在原位时，按下“启 动”按钮，生产线默认进入自动运行状态。 一、自动状态下，两台行车与吊钩的工作流程 大致如下： 行车 A在上挂处把电镀篮提起至上限后，向右行驶至“电镀正”槽位停止 ，吊钩 A下降使电镀篮放置进电镀正槽里面 进行工件的电镀处理，时间 延时 30S。 30 秒 后， 吊钩 A 提起电镀篮至上限处 ， 进行延时 20S 的滴液处理 ，使电镀液滴回电镀正槽。 吊钩 A 保持在上限处， 行车 A 继续向右前进至“电镀负”槽位，电镀篮下降至电镀负槽内进行电镀 30S， 30S 后提升电镀篮至上限进行滴液 10S。 行车 A向右行至“回收槽”位， 吊钩 A 下降， 把 电镀篮放置到 “回收 槽 ” ， 在吊钩 A保持在下限处的情况。