1、摘要工業電鍍生產線工位多、成產復雜，人工操作隨機性大，影響產品質量。電鍍產品的質量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產品嚴格按照電鍍工藝流程工藝流程運行和保證產品的電鍍時間則是決定電鍍產品質量和品質的重要因素。基于PLC 的電鍍生產線監控系統，不但可以使電鍍產品的質量和品質得到嚴格的保證，減少廢品率，而且還可以實現遠程的監控還可以提高生產效率和減輕工人的勞動強度和更好保證工人的人身安全，有非常好的經濟效益和社會效益。文中對系統中自動電鍍過程進行了具體實現。以S7-200作為主控器，行程開關檢測。并詳細闡述了其工作原理、基本工能框圖、關鍵設計技術及軟件工作流程，最后進行

2、了軟件實現，達到系統要求的功能。關鍵詞：電鍍生產線 PLC項目：電鍍生產線PLC 控制的設計1、 控制要求（1）SQ1SQ4為行車進退限位開關，SQ5SQ6為上下限為開關。（2）工件提升至SQ5停，行車進至SQ1停，放下工件至SQ6，電鍍10S ， 工件升至SQ5停，滴液5S ，行車退至SQ2停，放下工件至SQ6，定時6S ，工件升至SQ5停，滴液5S ，行車退至SQ3停，放下工件至SQ6，定時6S ，工件升至SQ5停，滴液5S ，行車退至SQ4停，放下工件至SQ6。（3）完成一次循環。2、設計任務根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進運行原理設計、硬件系統

3、設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：（1） 設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；（2） 系統有啟動、停止功能；（3） 運用功能指令進行PLC 控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；（4） 程序結構與控制功能自行創新設計；（5） 進行系統調試，實現的控制要求。3、設計報告課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”目 錄第一章 概述 4第二章 電鍍生產線總設計 6第三章系統硬件設計 9第四章系統軟件設計 12第五章軟件硬件調試 21第六章結論 25參考文獻 26第一章

4、概述1.1 可編程控制器的定義可編程控制器簡稱PC （英文全稱：Programmable Controller），它經歷了可編程序矩陣控制器PMC 、可編程序順序控制器PSC 、可編程序邏輯控制器PLC （英文全稱：Programmable Logic Controller ）和可編程序控制器PC 幾個不同時期。為與個人計算機（PC ）相區別，現在仍然沿用可編程邏輯控制器這個老名字。1.2 PLC在工業產品中的應用PLC是可編程控制器（Programmable logic Controller）的簡稱，是指以計算機技術為基礎的新型工業控制裝置。在1987年國際電工委員會（Internation

5、al Electrical Committee） 頒發的PLC 標準草案中對PLC 做了如下定義：“PLC 是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模式式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC 及其有關外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。”技術上，計算機技術的新成果會更多地應用于可編程控制器的設計和制造上，會有運算速度更快、存儲器容量更大、智能更強的品種出現：產品規模上，會進一步向超小型及超大型方向發展；從

6、產品的配套性上看，產品的品種會更豐富、規格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業控制場合的需求；伴隨著計算機網絡的發展，可編程控制器作為自動化控制網絡和國際通用網絡的重要組成部分，將在工業及工業以外的眾多領域發揮越來越大的作用。其中S7-200 PLC是一種小型PLC ，其結構緊湊，功能強大，適用于各行各業，各種場合中的檢測、檢測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能復雜控制功能。本文介紹以S7-200系列PLC 為核心的電鍍生產線控制，詳細闡述了其工作原理、基本功能框圖、關鍵設計技術及軟件工作流程，極高的性價比。PLC 可以保證電

7、鍍產品嚴格按照電鍍工藝流程運行和保證產品的電鍍時間，從而分毫的決定電鍍產品質量和品質的重要因素，通過PLC 可以實現電鍍行車的準確運行，準確掌握電鍍時間，提高生產效率。下文以西文字S7-200PLC 對電鍍生產過程的管理作為研究對象來進行討論。1.3 電鍍生產控制技術的現狀電鍍生產作為一種傳統產業自開始以來，幾十年間有了極大的發展，從早期的純手工作坊生產發展到今天的半自動甚至全自動生產，電鍍工業的進步巨大的，電鍍產品的種類和電鍍工藝的復雜程度也是發生了極大的變化，大道汽車、飛機，小到生活用品金銀首飾，各式各樣的贛南工業產品都離不開電鍍技術，電鍍技術已發展形成一個重要的工程領域一個表面工程。隨著

8、工業現代化的發展，電鍍工業生產控制技術的發展也是突飛猛進的，幾十年前電鍍一個工件只要備一個鍍槽，用兩只電極（陰、陽極）裝上工件通上電就完事，漸漸地人們覺得這樣的鍍覆不能適應復雜鍍層要求，于是就開始產生了生產線，引入一兩臺行車掛上工件，用繼電器控制技術控制行車運動，進而實現不同鍍液鍍覆過程的有序進行。按照工藝要求正在不同的鍍槽內鍍覆的時間是不同的，鍍覆電流也有所區別，電流的大小事先調定，因而這種生產線好事典型的半自動生產線，隨著時間的推移和新技術的發展與進步美人們漸漸地感受到這種半自動的生產線難以提高生產率，因而在控制技術上開始思考能否實現生產過程的全自動化，控制的手段開始引入計算機控制，也就十

9、幾人們所熟知的工業控制計算機系統（PIC ），用計算機實現對控制過程的參數預設、參數檢測、數學運算等。在電流控制方面，采用晶閘管變流技術、變頻器、高頻開關電源等技術，使得電流的控制能按照生產工藝要求實現精確控制，隨著生產工藝的進一步提高和生產過程的實際變化，人們覺得這種工控機控制手段有明顯的弱勢，一方面是要求生產工人具有一定的文化知識。要熟悉電腦操作，能實現電腦維護，另一方面工控機雖然是為工業生產而實際的，但其工作的可靠性以及抗干擾等措施還是顯得有些不夠，因而，隨著市場上新的數字設備和數字技術的發展，新的工控裝置PLC 受到越來越多地青睞，PLC 的應用場合從早期的邏輯控制到后來的模擬控制等設

10、備的外部控制模塊也有了很大的發展，出現了很多的特殊功能模塊，這極大地豐富了PLC 的功能，也極大擴展了其應用空間，PLC 技術引入電鍍生產以后，電鍍生產有了極大的發展，近年來隨著生產的發展和不同產品工藝的特殊要求，電鍍生產的生產過程在有些淋雨顯得相當復雜，有許多條流水線構成一套完整的生產線，這就要各流水線之前能實現互聯，因而在有些地方就引入網絡技術 。6第二章 電鍍生產線總體設計2.1 電鍍生產線行車要求電鍍生產線上采用專用的行車，行車上裝有可升降的吊鉤，各有一臺電動機拖動，行車進退和吊鉤升降有限位開關控制，限定為三槽位，有三個槽位分別為鍍槽、回收液槽、清水槽，電鍍時將工件依次放入槽中、電鍍完

11、成行車返回，電鍍一個工件結束。 2.2 電鍍行車設計思路PLC 軟件系統由系統程序和用戶程序兩部分組成。系統程序包括監控程、編譯程序、診斷程序等，主要用于管理安全機構、將程序語言翻譯成機器語言，診斷機器故障。系統軟件由PLC 廠家提供并已固化EPROM 中，不能直接存取和干預。用戶程序是用戶根據現場控制要求，用PLC 的程序語言編制的應用程序（也就是邏輯控制）用來實現各種控制。STEP7是用于SIMATIC 可編程邏輯控制器組態和編程的標準軟件包，也就是用戶程序，我們就是使用STEP7來進行硬件組態和邏輯程序編制，以及邏輯程序執行結果在線監視。總體設計方案分為硬件設計和軟件設計兩大部分，是以S

12、7-200系列PLC 來進行控制和數據的處理與傳輸，同時配以相應硬件電路來控制電動機、前后電動機動作，來實現電鍍行車的全自動運行。根據電鍍加工工藝的要求，電鍍行車的結構域動作流程如下圖，圖中電液槽、回收液槽、清洗槽，槽中裝有各種電鍍液，本設計中以3個電鍍槽進行介紹，在改系統中，每個定位由行程開關確定。電鍍行車運行軟件部分主要為整個流程的控制程序，運用PLC 程序語言編寫，程序存儲在的內存中。 7電鍍專用行車的工作過程如下SQ6清水槽 回收槽 鍍槽2-1動作模擬圖1）電鍍生產線上采用的行車和可升降的吊鉤，行車和吊鉤各由一臺電動機拖動。行車的進退和吊鉤的升降均有相應的限位開關SQ 定位。2） 在電

13、鍍生產一側，工人將待加工的零件裝入吊籃，發出控制信號，行車自動上升，并逐段前進，根據工藝要求在需要停留的槽位停止。 控制要求：（1）在電鍍生產一側，發出控制信號，行車自動上升并逐段前進，根據工藝要求在需要停留的槽位停止。（2） 行車停留在某個槽位上面后，自動下降，停留一定的時間（各槽停留的時間根據工藝要求預先設定），再自動上升并繼續前行。（3） 如此完成電鍍工藝規定的各道工序，直至生產的末端。然后，自動返回原位，由工人卸下處理好的零件。至此，一次循環加工完成，可見，電鍍專用行車加工過程的控制是順序控制，由吊鉤前進、下降、延時停留、上升、后退等工序8組成。2.3. 電動機的控制接線圖 圖中，KM

14、I 、KM2為兩臺控制吊鉤上升、下降電動機的正、反轉實現行車的上升和下降接觸器KM3、KM4通過控制“前/后”電動機。實現行車的前進與后退。從而進行對工件的電鍍和清洗等工作。FR1、FR2為起過載保護作用的熱繼電器，對電路起到過載時主動斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護作用。9第三章 系統硬件設計PLC 選型由于PLC 組成的控制系統輸入信號14個。均為開關量。其中按鈕開關6個，行程開關6個，選擇開關1個。該系統中有輸出信號個，其中2個用于吊鉤升降電動機至接觸器KM1和KM2 ，2個用于行車進后退電動機正反轉控制接觸器KM3和KM4,1個用于原位指示。CPU 單元設計，集成的24V 負載

15、電源：可直接連接到傳感器和變送器（執行器），CPU 221，222具有180mA 輸出， CPU 224，CPU 226分別輸出280，400mA 。可用作負載電源。不同的設備類型 CPU 221226各有2種類型CPU ，具有不同的電源電壓和控制電壓。 本機數字量輸入/輸出點 CPU 221具有6個輸入點和4個輸出點，CPU 222具有8個輸入點和6個輸出點，CPU 224具有14個輸入點和10個輸出點。CPU 226具有24個輸入點和16個輸出點。 中斷輸入 允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應。FX2N 系列PLC 的基本單元 103.2 I/O地址分配如下圖 表3-2 I/O分配

16、第四章 軟件設計4.1 電鍍行車控制流程圖軟件是建立在硬件的基礎上，確定結構然后進行主程序的設計。電鍍行車的軟件部分主要由主程序及流程圖實現控制要求。電鍍生產線除裝卸工件外，要求整個生產過程能自動進行，這主要體現在行車控制上，同時還要求行車和吊鉤的正反向均能實現電動控制，以便對設備進行調整和檢修。電鍍生產線的自動工作狀態流程圖如下； 具體時間以下文為準電鍍生產線有三個槽，工件由裝有可升降吊鉤的行車帶動，經過電鍍、鍍液回收、清洗等工序，完成工件電鍍的全過程。控制工藝要求：工件放入鍍槽中，電鍍10s 后提起，停放6s ，鍍液從工件上流回鍍槽，然后放入回收液槽中浸5s ，提起后停6s ，接著放入清水

17、槽中清洗5s ，最后提起停6s ，行車返回原位，一個工件的電鍍工程結束。4.2 行車控制程序電鍍生產線PLC 控制梯形圖 X106 M18 電鍍生產線PLC 控制梯形圖程序步序 指令1 LDI X006 2 CJ PO 6 LD X015 7 MPS8 AND X004 9 ANI X011 10 ANI Y004 11 OUT Y003 12 MPP13 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 AN

18、I Y001 24 OUT Y002 25 P027 CJ P1 31 LD M8002 32 OR M19 33 OR X001 34 MOV(PK0 K5M0 40 LD X016 41 AND X015 42 OUT M80 43 LD X000 44 AND M8045 LD X015 46 AND M1 47 ORB 48 LD X011 49 AND M2 50 ORB51 LD X016 52 AND M3 53 ORB54 LD T0 55 AND M4 56 ORB57 LD X015 58 AND M5 59 ORB60 LD T1 61 AND M6 62 ORB63 L

19、D X012 64 AND M7 65 ORB66 LD X016 67 AND M8 68 ORB69 LD T2 70 AND M9 71 ORB72 LD X015 73 AND M10 74 ORB75 LD T377 ORB78 LD X013 79 AND M12 80 ORB81 LD X016 82 AND M13 83 ORB84 LD T2 85 AND M14 86 ORB87 LD X015 88 AND M15 89 ORB90 LD T3 91 AND M16 92 ORB93 LD X014 94 AND M17 95 ORB96 LD X016 97 AND M

20、18 98 ORB99 SFL （P ）M80 M0 K5 K5 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 M60125 OUT M60 126 LD M60 127 OUT T0 K10 128 LD M63 129 OUT T3 K5 130 LD M6 131 OR M61 132 ANI

21、 T1 133 OUT M61 134 LD M61 135 OUT T1 136 LD M7 137 OR M12 138 OR M17 139 OUT Y004 140 LD M9 141 OR M14 142 OR M62 143 ANI T2 144 OUT M62 145 LD M62 146 OUT T2 K6 147 LD M11 148 OR M16 149 OR M63 150 ANI T3 151 OUT M63 152 P1 153 END第五章 軟件硬件調試軟件調試概述調試是軟件開發過程中最艱巨的腦力勞動，調試開始時，軟件開發者僅僅面對著錯誤的征兆，然而在問題的外部現象

22、和內在原因之間往往沒有明顯的聯系，在組成程序的密密麻麻的元素中，每一個都可能是錯誤的根源。如何能在浩如煙海的程序元素中找到有錯誤的那個（或幾個）元素，這是調試過程中最關鍵的技術問題。調試的任務是及時改正測試過程中發現的軟件錯誤。具體地說，調試由兩個步驟組成，它從表示程序中存在錯誤的某種跡象開始，首先確定錯誤的準確位置，也就是找出哪個模塊或哪個語句引起的錯誤。然后仔細研究推斷代碼以確定問題的原因，并設法改正。當然更重要的還是調試的策略。調試的策略主要有以下幾種方法：1. 試探法調試人員分析錯誤征兆，猜想故障的大致位置，然后使用調試的技術回去程序中被懷疑的地方附近的信息。這種策略通常是緩慢而低效的

23、，一般不被采用。2. 回溯法回溯法是調試人員檢查錯誤征兆，確定最先發現“癥狀”地地方，然后人工沿程序的控制流往回追蹤源程序代碼，知道找出錯誤根源或確定故障范圍為止。回溯法對校程序而言是一種比較好的調試策略，但是對于一些大規模的程序來說，就不合適用此方法了。3. 對分查找法如果知道每個變量在程序內若干個關鍵點的正確值，作為可以賦值語句或輸出語句在程序中點附近“注入”這些變量的正確值，然后檢查程序的輸出。如果輸出結果是正確的，則故障在程序的前半部分；反之，在后半部分。對于程序中有故障的那部分再重復使用這個方法，直到把故障范圍縮小掃容易診斷的程序為止。4. 歸納法所謂歸納法就是從個別推斷一般的方法，這種方法從線索出發，通過分析這些線索之間的關系而找到故障。4. 演