基于plc的电镀行车自动控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)

基于plc的电镀行车自动控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

我们的产品上已经非常多，而通过这种的处理我们通常可以得到一些金属色泽的效果，如高光、亚光等，搭配不同的效果构成产品效果的差异性，通过这样的处理为产品的设计增加一个亮点。 电镀工艺的应用我们一般作以下用途： a、防腐蚀 b、防护装饰 c、抗磨损 d、电性能（根据零件工作要求，提供导电或绝缘性能的镀层） e、工 艺要求。 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。 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。 用 PLC 辅以变频器对电镀自动生产线行车进行自动控制，具有结构简单、编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和抗干扰能力强的特点，是一种很有效的自动控制方式，是电镀生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展方向。 PLC 的发展和历史趋势 二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（ Program Controller，PLC Mable Logic）取代传统继电器控制装置以来， PLC 得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。 同时， PLC 的功能也不断完善。 随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高， PLC 在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。 今天的 PLC 不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十 4 分重要的作用。 作为离散控的制的首选产品， PLC 在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的 PLC 年增长率保持为 20%～ 30%。 随着工厂自动化程度的不 断提高和 PLC 市场容量基数的不断扩大，近年来 PLC 在工业发达国家的增长速度放缓。 但是，在中国等发展中国家 PLC 的增长十分迅速。 综合相关资料， 20xx 年全球 PLC 的销售收入为 100 亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置 [3]。 PLC 是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC 只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。 它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。 用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存 入 PLC 的用户程序存储器中。 运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。 PLC 的 CPU 内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加 1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为 END指令），然后再返回起始步循环运算。 PLC 每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。 不同型号的 PLC，循环扫描周期在 1 微秒到几十微秒之间。 PLC 用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算 1K 逻辑程序不到 1 毫秒。 它把所有的输入都当成开关量来处理， 16 位（也有 32 位的）为一个模拟量。 大型 PLC 使用另外一个 CPU来完成模拟量的运算。 把计算结果送给 PLC 的控制器。 相同 I/O 点数的系统，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。 PLC 没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比 DCS 要低很多。 一个 PLC 的控制器，可以接收几千个 I/O 点（最多可达 8000 多个 I/O）。 如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC 较为合适。 PLC 由于采用通用软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。 近 10 年来，随着 PLC 价格的不断降低和 用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用 PLC 进行控制， PLC 在我国的应用增长十分迅速。 随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内 5 PLC 在我国仍将保持高速增长势头 [4]。 PLC 的分类 PLC 产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。 对 PLC 的分类可以根据结构、功能的差异等进行大致分类。 按 I/O 点数分类 PLC 按其 I/O 点数多少一般可分为以下 4 类。 PLC： I/O 点数小于 64 点的 PLC 为超小型或微型 PLC。 PLC： I/O 点数为 256 点以下 ，用户程序存储容量小于 8KB 的为小型 PLC。 PLC： I/O 点数在 512～ 2048 点之间的为中型 PLC。 PLC： I/O 点数为 2048 点以上的为大型 PLC。 它具有极强的软件和硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。 按功能分类 根据 PLC 所具有的功能不同可将 PLC 分为低档、中档、高档 3 类。 PLC：除具有中档 PLC 的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、函数、表格、 CRT 可编程控制器原理与应用显示、打印和更强的通信联网功能 ，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统 ,实现工厂自动化。 PLC：除具有低档 PLC 的功能外，还具有较强的模拟量 I/O、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程 I/O、子程序、通信联网等功能。 有些还可增设中断控制、 PID(比例、积分、微分控制 )控制等功能，以适用于复杂控制系统。 PLC： 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量的模拟量 I/O、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。 6 PLC 系统组成及各部分的功能 运算和控制中心 它在整个系 统中起“心脏”作用。 ，分为系统程序存储器和用户存储器。 系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。 由只读存储器、 ROM 组成。 厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。 用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。 由随机存取存储器（ RAM）组成。 /输出接口 (1) 输入接口： 输入接口电路工作过程：当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。 当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。 向 内部电路输入信号。 也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成 PLC 内部所能接受的数字信号。 (2) 输出接口： 输出接口工作过程：当内部电路输出数字信号 1，有电流流过，继电器线圈有电流，然后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。 当内部电路输出数字信号 0，则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流或电压。 也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作 [5]。 PLC 的基本工作原理 PLC 采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式 ,集中对输入信号进行采样 ,集中对输出信号进行刷新。 当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入 7 端有新状态，新状态不能被读入 ,只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 ，程序执行，输出刷新。 （ 1） CPU 执行指令的速度（ 2）指令本身占有的时间（ 3）指令条数 ,集中输出的方式。 存在输入 /输出滞后的现象，即输入 /输出响应延迟。 控制对象的设计要求 如上 所述，电镀的工作流程：启动 —— 吊钩上升 —— 上限行程开关闭合 —— 右行至 1 号槽上方 —— 行程开关闭合 —— 吊钩下降进入 1 号槽 ——下限行程开关闭合 —— 电镀延时 —— 吊钩上升„„，由 3 号槽内吊钩上升，然后左行至左限位，吊钩下降至原位，即原位。 按照要求，我们要实现以下工作方式： ：表示设备处于初始状态，吊钩在下限位置，行车在左限位置。 ：当吊钩回到原点后，延时一段时间（装卸零件），自动上升右行，按照工作流程要求不停的循环。 ：设备始于原点，按下手动按钮，设备可以 按相应的指令去 进行 相应的动作。 8 第 2 章 系统的硬件设计 PLC 机型选择 根据自动化电镀生产线的控制要求，我们采用了 日本欧姆龙 PLC CP1E40DR 型号，此类型 PLC 无论独立运行，还是联接网络都能完成各种控制任务。 它的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到复杂的自动控制。 其应用领域包括各种机床、纺织机械、塑料机械、电梯等行业。 CP1E40DR 通讯功能完善，具有极高的性能价格比是很突出的特点，也是我们采用它的主要原因。 PLC 为此系统的控制核心，此系统的输入信号有两部分，一部分是原点、单周期、连续等面板控制按钮 ，另一部分是多种行程开关，这些面板按钮信号和传感器信号作为 PLC 的输入变量，经过PLC 的输入接口输入到内部数据寄存器， 然后在 PLC 内部进行逻辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动电机来控制行车的运行和吊钩的升降 [7]。 I/O 分配表及其端子接线图 在本次系统设计中，我们定义的 I/O 分配表如表 21 所示。 将 18 个输入信号和 5 个输出 信号按各自的功能类型分好，并与 PLC 的 I/O 点一一对应，编排地址如下表。 数字量扩展模块的地址分配是从最靠近 CPU 模块的数字量模块开始，在本机数字量地 址的基础上从左到右按字节连续递增，模拟量扩展模块的地址是从最靠近 CPU 模块的模拟量模块开始，在本机模拟量地址的基础上从左到右按字递增。 9 表 21 I/O 分配表 序号 输入 输出 地址 标签 定义 地址 标签 定义 1 手动模式 行车前进 2 自动模式 行车后退 3 自动启动按钮 吊钩上升 4 自动停止按钮 吊钩下降 5 行车前进按钮 报警蜂鸣器 6 行车后退按钮 7 吊钩上升按钮 8 吊车下降按钮 9 行车左行到位开关 10 行车右行极限开关 11 行车右镀前槽开关 12 行车右电镀槽开关 13 行车右退 镀槽开关 14 行车右镀后槽开关 15 镀前检测合格 16 镀前检测不。