电镀生产线PLC控制系统设计.pdf
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1、毕业设计(论文)设计(论文)题目:电镀生产线PLC控制系统设计_学生姓名:二级学院:班 级:提交日期:目录目录摘要.IIIAbstract.IV1绪论.12电镀生产线的总体介绍.22.1电镀生产线的概述.22.2本课题内容和工艺要求.22.2.1 内容.22.2.2设计要求.32.3控制器的选择.33可编程序控制器(PLC).53.1 PLC的基本概念.53.3 PLC的基本工作原理.74系统的硬件设计.94.1 PLC的选型.94.2主电路设计.104.3 PLC外部接线图.114.4 I/O地址分配表.135系统的软件设计.155.1三菱fx2n系列plc的软件构成.155.1.1 三菱
2、fx2n 系歹J plc 元件.155.1.2三菱PLC的编程语言.175.2三菱fx2n系列plc基本指令讲解.175.3控制流程.185.4控制系统的程序编制.215.4.1控制系统的一些基本操作要求.215.4.2程序的编制.21目录6系统的运行与调试.286.1编程软件与调试软件介绍.286.2程序的调试.297结论.38参考文献.39附录A梯形图.40附录B指令表.47致谢.52II摘要基于PLC的电镀生产线控制摘要这样的设计是为了使生产线能够自动生产和操作的能力,采用日本三菱 FX2N-32MR-001为控制器进行电镀生产线的自动控制。通过硬件和软件设计,画出了硬件 接线图、可编程
3、控制器控制、输出端口分配表和总体方案流程图,通过控制电镀行车的上 行、下行、左行、右行四个运动,来实现自动化,从而提升生产效能,劳动强度会下降,可以提高工人的工作环境质量。关键词:plc;电镀生产线;行车illAbstractThe Design of Control System of Electroplating Automatic Production Line Based on Programmable Logic ControllerAbstractThis d esign is fo r the sake o f makin g the lin e o f pro d uctio
4、n be capable o f o wn the ability o f auto matic pro d uctio n an d o peratio n,usin g Span s MITSUBISHI FX2N-32MR-001 as the co n tro ller to carry o ut auto matic co n tro l o f electro platin g pro d uctio n lin e.Hard ware an d so ftware d esign o f the sy stem o n this basis,gives the sy stem h
5、ard ware wirin g d iagram an d PLC co n tro l I/O po rt allo catio n table as well as the o verall pro gram flo w chart,the d esign an d co n tro l o bject is main ly the galvan izatio n d rivin g,by electro platin g ro ad o f upward,d o wn ward,left an d right co n tro l fo r fo ur mo vemen t to ac
6、hieve auto matic electro platin g pro d uctio n lin e,so as to impro ve the pro d uctio n efficien cy,red uces the labo r in ten sity an d greatly impro ve the en viro n men tal quality o f the wo rk o f the staff.Key words:PLC;Electro platin g pro d uctio n lin e;Drivin g Electro platin gIV1绪论1绪论随着
7、中国经济快速发展,工业化进程的日益深化,这就为自动化行业的发展 提供了空间。电镀行业是我国非常重要的加工行业,但是大多数中小企业仍在使 用许多过时的技术和设备,大量的生产线均为半机械化和半自动化控制,更有一 些甚至为手工操作。工业化的电镀生产线具有工位多、生产复杂特点。同时在电镀中过程中,其 氧化、酸洗、碱洗、电镀等工艺具有严重的化学污染和腐蚀,对人的健康十分不 利,而且人工操作随机性大,对产品质量影响大。传统方法是运用顺序控制器,但是由于其电路复杂,接口比较多多,受外界的干扰大,工作可靠性比较差,维 护也十分困难。采用PLC有较好的诊断能力和自保护能力,可以大大增强系统的 抗干扰能力,提高系
8、统的可靠性。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。用PLC加上变频器对电镀自动生产线的行车进行控制,具有编程方便、操作 灵活、性能可靠、使用安全、结构简单、抗干扰能力强和工作稳定的特点,是一 种非常有效的自动控制方式,也是电镀生产实现
9、高质量、低成本、高效自动化生 产的发展方向。2电镀生产线的总体介绍2电镀生产线的总体介绍2.1电镀生产线的概述电镀生产线集中了工业电镀中基本的电镀生产设备,电镀生产需要按照一定的流程 实施。电镀生产线目前的核心控制部件是PLC,它产生的控制效果会更加精确,有效。电镀生产线技术在持续完备中,从最开始的手动电镀到半自动化电镀,再到现在的 全自动电镀。但是,随着技术的发展,这些生产技术并没有被淘汰,目前还起着作用。它们各自有优缺点以及其所适用的场合。表1T电镀生产线分类英盥&手磁毅甦产舞主舞可以栏演逢镇君鬻匕徽蹙豢魏鬻翕等,舜鼠占地麻明 不大*簸讦铸构案月”鲍同时彝有2虱!*午工芭僦玛 英海带四电餐
10、工”事自翱粗锲甦产缝主震生于槽鎏电子鹤推量日产*产信鼠救避秣,舒军在辘 藏导翱的空产舞上湖u四比产扫的物品域量可氧一魏陵昭 产量高,*养且髭港耍照划夏具春粮高尬生产量产的窣也非常舒*,斯膜是震君攀敬就此的耨翳*叁自动偏电艘生产舞遹哈穗麻箱类第一但产量言廉高曲产晶*微爵唯a旗救 产量大小素制建相密电装生产糠fl情十赞耨合产品的赛魏程 魂魂相阴库圃的够作甘褰.在严格管理好频蝌骗制好敏建那 螂黯,就可厩梗黛不爵1的建行全自凌.空巴“它触撞制莪就健用 poca 按服工式法玲偌潟理之懿入电通即就瓣?当 自郴谣飙2.2本课题内容和工艺要求2.2.1内容电镀生产线上是有基本的槽位三个:清水槽、回收槽、电镀槽
11、,用行车来带动工件,22电镀生产线的总体介绍通过电镀,镀液回收,清洗等几个工序。完成电镀的所有过程。位于电镀生产线边的人员,将代加工的加工件放入筐内,同时给出指示,专用行车就向上去和自动一段段运行。根据 设计的目的在须静止的槽位处静止运动,而且根据程序往下走,静止一段时间(每个槽停 留的时间根据事先工艺要求设定)后自动提升,这样完成电镀工艺要求的每一道工序,直 到生产线结束后,自动返回到原来的位置,放下已经做好的的零件,然后又一次放进材料,发出指示,用来启动下一个处理周期。2.2.2设计要求电镀生产线设有三个槽,工件可通过有升降吊钩的行车移动。镀后,镀液回收及清洗 工艺,工件按要求做好。加工指
12、示是:把物料投到电镀槽里,电镀280秒后提出,停放28 秒后,把镀液从工件上流到渡槽,之后放到回收液槽里浸30s,向上提并静止15S,再放 到干净水槽里洗30S,接着抬起来静止15S,行车回到原来的地方,全部完成工作。电镀 生产线的流程图像1-1显示。SQ1SQ4,SQ3p SQ2 一图17电镀生产线的工作流程图2.3控制器的选择在现代化工业生产过程中,控制器处于十分重要的地位,是现代化工业实现自动化的 核心组成部件。以前是采用继电器电路作为控制方式,由于科学技术的快速发展出现了越 来越多的控制方法如:PLC、单片机和工控机等。可是继电器电路控制并没有彻底放弃,下面通过对照继电器电路控制与PL
13、C控制来选择本设计的控制器。32电镀生产线的总体介绍图1-2继电器电路图如图1-2为继电器电路图;图中SB1为常开按钮,sb2位常闭按钮、km为继电器线圈。当按下sbl后km线圈将得电,其常开触点将闭合,电路将保持接通,所以如果松开sbl,K M线圈还是有电。一直等到按下sb2后,电路才会断开,不得电,它的常开触点km将断 开。像图3是PLC梯形图;图中X0是常开,XI是常闭,Y0表示输出,Y0的工作状态受 XO、XI的指示而工作。如果按下xO那么线圈yO得电,yO的常开将会闭合,此时就算松 开xO,电路还是接通的,yO也继续保持接通状态,如果想要断开电路只能按下xl,整个 电路才会十电。如上
14、两种图看起来十分相似,但它们之间却也存在着不同之处。表1-2两者的一些不同点区知之.班BLC榔解明梅感呼怦 融或瀛量硬制继电翳 有疆无隈裁断屈就.理牺麒工信君置通过对比,继电器电路图和PLC梯形图非常类似,其产生原因是:PLC梯形图大致上 是参考继电器控制电路的一些元件符号,只有个别处有些不同,两者的区别主要有四种,因此根据表-2选择PLC作为控制器。44系统的硬件设计3可编程序控制器(PLC)3.1 PLC的基本概念在PLC出现以前,继电器控制系统已被非常普遍的用在各种工业生产领域,它的作用 无可取代。由于生产规模的持续扩张,继电器控制系统作用有限,已无法满足现代工业生 产的要求。继电保护控
15、制系统一般是针对某一特定的动作顺序或特定的生产过程而设计 的,其控制效果受一些逻辑控制、定时和计数等限制,如果动作顺序或则生产的工艺发生 转变,那么需要从头开始设计、布线、装配还有调试,浪费宝贵的时间和金钱。继电器控 制系统存在像大的耗电量和体积、差的可靠性、较短的寿命和相对慢的运行。为了解决这 个问题,美国的某公司在六十年代后期,发明了新的控制设备用来取代前者。PLC是一种利用自身特点来控制机器设备的电子设备,控制效果非常好。PLC和相关 的设备都该根据便于和工控系统成为一个全体,方便扩大其功能的准则来设计。世界上第一个可编程控制器在20世纪60年代末得到了广泛的认可,由美国数字设备 公司(
16、DEC)发展。1970年初生产了微处理器,人们把它引入了可编程控制器中推动了可 编程控制器的发展,也具备了现代工控装置的基本雏形。1970年中末期,像实用化发展,由于电脑使用其中,它的功能发生很大转变。1980年代,PLC在发达国家中已得到普遍应 用,这期间标志着PLC已步入成熟阶段。这个阶段产生大量PLC生产公司。九十年代末期,PLC朝着越来越符合现代工业控制需求的方向发展,估计在21世纪PLC仍将会获得较大的 发展。中国八十年代引进、应用、研制和生产PLC的。plc具有的不同之处:状态保持好、不会轻易改变、配套完善、功能齐全、适用性强、好学好用、设计快、好维修、改造难度小、体积不大、重量轻
17、、能耗不高等,所以受到工 程技术人员的普遍欢迎。目前,PLC已广泛应用于各个生产行业。3.2 PLC系统的组成可编程控制器虽分为箱式和模块式两种,可是其构成是基本相同的,都是由cpu,存 储器,i/。接口,电源模块等几部分构成的。下面对几部分作分别的介绍像表2-1所示。54系统的硬件设计单元功能CPU它是整个PLC的核心,起最重要的运算处理作用。并根据可编程 控制器的系统程序提供的作用来接收并存储用户程序和数据,扫描通 过现场输入装置送来的状态或者数据,再寄存进划定的寄存器里。同 时,判断可编程序控制器的工作条件和可编程序控制器的内部电路和 编程中的语法错误。在运行后,在用户程序存储器中一条一
18、条地读取 指令,分析后按照指令的规定产生对应的信号再去指导相应的控制电 路。存储器存储器是一种半导体电路,但具有存储功能,分为系统程序存储 器、用户存储器。系统程序存储器的作用是:1.存放系统程序;2.包含 管理程序;3.监控程序;4.对用户程序作编译处理的解释编译程序。由 只读存储器、ROM组成。厂商使用的,内容不可以改变,断电依旧能 保存。用户存储器可以分为:用户程序存储区和工作数据存储区,它 是由随机存取存储器(RAM)组成的。输入/输出接口电 路1.输入接口它的工作过程是:闭合开关一二极管发光一在光的照射下三极管 导通一再向内部电路输入信号。如果断开了开关,二极管就不会产生 光,三极管
19、也不会导通。向内部电路输入信号。即使用输入接口电路 把不是内部的开关信号改成数字信号,方便PLC接受。2.输出接口它的工作流程是:如果内部电路输出的数字信号为1,有电流流过,那么继电器线圈得到电流,之后常开触点会闭合,供给用于导通的电 流和电压。如果内部电路提供的数字信号为0,则无电流通过,继电器 线圈不得电,之后常开触点断开,负载的电流或电压会断开。即使用 输出接口电路将内部的数字电路改变为一种信号,使负载动作或者不 动作。电源可编程序控制器供电装置,包括系统的电源和备用电池,电源装 置将外部电源转换为内部工作电压。可编程控制器单元的中央处理器 和电源的输入输出装置由自身的电源供电。64系统
20、的硬件设计3.3 PLC的基本工作原理PLC在运行的不同阶段完成不同的工作,如果出现新的情况,则新的情况就无法读取。只能在下一次扫描程序下进行,新的状态就可以读入实现。程序运行后,映像寄存器的东西将不改变。扫描周期的长度主要取决于以下三个决定:(1)指令执行速度,(2),指令本身所花费的功夫,(3),指令数。由于PLC的工作原理,所以肯定会出现进去/出来延迟的问题,就是所谓之反应延缓。在可编程控制器的工作中,将根据用户在程序中预先准备好的指令,按照指令序列号(或地址号)进行连续的周期扫描,当不发生跳转命令,那么按照指示从最开始的指令起 一个接一个的执行,保持到程序执行完。然后返回到第一个命令,
21、下一轮的新扫描。每次 扫描时,输入信号采样,输出状态的刷新和其他工作一起完成。扫描一次需经过3个阶段,具体像表2-2显示的那样。表2-2-1S5所有枚啕射铮酷籁春辘,良施备输良 建霰障商群或输其徵摄馥合适救器式急感 fflWA,之原直即爱切全年输展踹口卅邀 入下分.整堀命令的郸辘港*热燃嘉腐痂有四等等翳旦黑同时它囱腐果会髻着蜜座而变辔 不同加措鹤鹭盍盛时划一粤信号番赞艘蜗 暮舞里一铮怖第一嗖鑫穗输出,遴而遂一泰 穗旨屐置氯图2-1对以上过程进行了描述。图上“口”是指指令存储的位置,“一”是指指令的 去向和办法。这一图不仅体现了可编程控制器控制的两个基本点,也反映了可编程控制器 信息之间的空间关
22、系。74系统的硬件设计献蟒务髓 防肿撕 骷幅豌螂图27 PLC工作过程图2-2流程图与上面所表达的意思相同。代表了互相之间的时间关系。图2-2 PLC工作流程图图2-2a是PLC的一个精简的流程,实际还要繁琐。不仅要完成刷新和执行程序,还 要做好大家都需要做的任务。图2-2b放映的是PLC实际的流程,按照图中的顺序持续运行,一遍接着一遍。这种持续地反复运行程序的方法实现控制,此扫描方式是基本运行方法。在可编程控制器上,该系统需要做好电气测试和内存的初始化工作,并充分准备了可 编程控制器的正常运行。另外,为了应对突发任务,PLC还预设了中断处理。在此状态下时,须处理的任务会 先申请中断,然后转向
23、处理中断的任务,还可以返回到原程序的原始点的操作。PLC的中断方式是分等级的。如果出现多个中断事件时,会按优先级的先后解决。PLC对许多控制基本采用顺序扫描的工作方式,但是对于某些急需处理任务,会采用 中断方式。如此,既能做到全部的控制被照顾到,并且某些紧急的任务也可以得到及时处 理。84系统的硬件设计4系统的硬件设计4.1 PLC的选型虽然科技迅速发展,但PLC凭借其强大的功能、广泛的适用性和非常人性化的操作方 式等优势使其得到了飞速的发展。可编程控制器向着更加智能化、完美化的方向发展,可 编程控制器的优势是由继电器所无法比拟的。PLC实际上是一台工控机,虽然有价格比继 电器昂贵许多的缺点,
24、但是它的结构却比继电器简单很多,而且方便操作,当工艺发生变 化时只要重新编制程序即可,调试时间比继电器所需要的少很多,而且PLC还具有自我诊 断运行故障和排除故障的优点。目前全世界PLC的生产厂主要有西门子、欧姆龙、法拉克、三菱等。以下主要对三菱 FX-2N系列的的PLC作简单的介绍。三菱FX2N系列PLC介绍:三菱系列可编程控制器具有性能高、速度快、形状小的优点,还能够符合多个基本组 件之间的连接和定位控制、模拟控制等特殊用途,可以符合广泛的需求。其特点主要有以 下几个方面:1、编程比较简单;2、品种十分丰富;3、令人放心的高性能;4、系统的配置即固定又灵活;5、高速运算;6、外部机器通讯简
25、单化;7、共同的外部设备;8、可以使用于多种特殊用途。另外,FX系列可编程控制器还具备一些特征:如功能逻辑选件非常高级、速度非常快 和定位控制等;图37三菱FX2N系列PLC外观根据本课题需求(须15个输入点、8个输出点)和综合成本等因素,最终采用三菱的94系统的硬件设计FX2N-32MR-001 的 PLC。FX2N-32MR-001的I/O点数每个是十六,是继电器输出。4.2主电路设计在该设计中,按照电镀生产线的工艺要求,仅需两台电机各自控制吊钩的上升、下降 和行车的左行、右行。主电路如图3-2。图3-2上,接触器K M1、K M2和K M3、K M4分别控制电机Ml和M2的正转和反转,M
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