基于ＰＬＣ的自動化電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)

摘要：文章探討了如何利用德國西門子PLC S7-200進行自動化電鍍生產(chǎn)線控制，重點分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計部分，并給出了系統(tǒng)硬件接線圖、PLC控制I/O端口分配表以及整體程序流程圖等，實現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)自動化，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度。

關(guān)鍵詞：PLC；自動化電鍍生產(chǎn)線；生產(chǎn)線控制系統(tǒng)；系統(tǒng)硬件接線圖；I/O端口分配表

中圖分類號：TG356文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）05-0009-02

自動化電鍍生產(chǎn)線在五金精密件生產(chǎn)、電子產(chǎn)品制造、首飾制造等領(lǐng)域應用得非常廣泛，其控制部分常常采用PLC控制，它使自動化電鍍生產(chǎn)線運行更加平穩(wěn)，定位更加準確，功能更加完善，操作更加方便。本文介紹了德國西門子PLC S7-200在自動化電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應用，并從硬件和軟件兩方面進行了分析和研究。此自動控制系統(tǒng)已在營口北方五金電子有限公司得到了很好的應用。

一、系統(tǒng)概況

自動化電鍍生產(chǎn)線是指按一定電鍍工藝要求將有關(guān)鍍槽、鍍件升降裝置、鍍件傳送裝置、電氣控制裝置、檢測裝置、過濾設(shè)備、加熱與冷卻設(shè)備等組合為一體的多功能自動控制裝置。通過電鍍，可以在機械制品上獲得裝飾保護性和各種功能性的表面層，還可以修復磨損和加工失誤的工件。鍍層大多是單一金屬或合金，如鋅、鎘、金或黃銅等，也有彌散層和覆合層。電解的基本材料大多為鐵、鋼、不銹鋼等。

本系統(tǒng)電鍍生產(chǎn)線采用了直線懸臂式行車，行車架上裝有可升降的吊鉤，行車和吊鉤各用一臺電動機控制，同時用變頻器對電機平滑調(diào)速。當行車平移時，先快速，接近工位時轉(zhuǎn)為慢速，當?shù)蹉^吊起工件時，先慢后快，下降時先快后慢，提高了定位的準確性和安全性。在定位軌上依照工位安裝行程開關(guān)，行車的進退和吊鉤的升降由行程開關(guān)來檢測。為了簡單說明行車在自動化電鍍生產(chǎn)線中的工作過程，現(xiàn)將二十多個工位的流程簡化為四個工位，具體分為上下料、前處理、鍍槽和后處理工位。

工作過程如下：在電鍍生產(chǎn)線首端，工人將零件裝入行車的吊籃并發(fā)出自動啟動信號，吊籃上升碰到上限行程開關(guān)停止，行車開始自動前進。按生產(chǎn)要求在需要停留的槽位上空停止，并自動下降，碰到下限開關(guān)停止下降。根據(jù)工藝要求在槽中停留一段時間后自動上升，如此完成規(guī)定的每一道工藝直至生產(chǎn)線末端，行車便自動返回原始位置，并由工人裝卸零件。具體流程圖如圖1所示。在工作過程中，有自動和手動兩種工作方式選擇，操作方便。在多數(shù)情況下選擇自動工作方式，在維修和特別處理情況下選擇手動工作方式。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計

根據(jù)自動化電鍍生產(chǎn)線的控制要求，我們采用了德國西門子PLC S7-200 CPU226型號，此類型PLC無論獨立運行，還是聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)都能完成各種控制任務。它的使用范圍可以覆蓋從替代繼電器的簡單控制到復雜的自動控制。其應用領(lǐng)域包括各種機床、紡織機械、塑料機械、電梯等行業(yè)。S7-200 CPU226通訊功能完善，具有極高的性能價格比是很突出的特點，也是我們采用它的主要原因。

PLC為此系統(tǒng)的控制核心，此系統(tǒng)的輸入信號有兩部分，一部分是原點、單周期、步進等面板控制按鈕，另一部分是多種行程開關(guān)，這些面板按鈕信號和傳感器信號作為PLC的輸入變量，經(jīng)過PLC的輸入接口輸入到內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器，然后在PLC內(nèi)部進行邏輯運算或數(shù)據(jù)處理后，以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅(qū)動電機來控制行車的運行和吊鉤的升降。

此系統(tǒng)PLC硬件接線圖如圖2所示，I/O端口分配表如表1所示。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計

自動化電鍍生產(chǎn)線的操作方式分為手動操作方式和自動操作方式。自動操作方式又分為步進、單周期和連續(xù)操作方式。手動操作是指用操作接鈕對系統(tǒng)的每一步運動單獨進行控制。例如，當選擇左右開關(guān)時，按下啟動按鈕，行車左行；按下停止按鈕，行車右行。步進操作是指每按一次啟動按鈕，程序完成一步動作后自動停止。單周期操作是指從原點開始，按一下啟動按鈕，系統(tǒng)自動完成一個周期的動作后停止。連續(xù)操作是指從原點開始，按一下啟動按鈕，系統(tǒng)將自動地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕，系統(tǒng)將繼續(xù)完成一個周期的動作后，回到原點自動停止。此系統(tǒng)的整體程序結(jié)構(gòu)如圖3所示。若選擇單操作工作方式，當按下單操作按鈕I1.4，執(zhí)行單操作程序。單操作程序獨立于自動操作程序，可另行設(shè)計。在步進工作方式下，執(zhí)行步進操作程序，按一下啟動按鈕I1.0執(zhí)行一個動作，并按規(guī)定順序進行。在單周期工作方式和連續(xù)操作工作方式下，可執(zhí)行自動操作程序。當按下連續(xù)按鈕I0.7和啟動按鈕I1.0后，中間繼電器M1.0置位，連續(xù)執(zhí)行自動操作程序。當按下單周期按鈕I1.3后，中間繼電器M1.0復位，執(zhí)行一次自動操作程序就停止。在單操作程序、步進操作程序和自動操作程序中都必須使用中間繼電器，最后通過轉(zhuǎn)換能控制共同的輸出繼電器。

根據(jù)前面的系統(tǒng)控制要求和I/O分配表分析可得自動操作流程圖如圖3所示。具體的工作過程如下：當PLC運行時，初始脈沖SM0.1對狀態(tài)進行初始復位。當系統(tǒng)在原點時，狀態(tài)繼電器S0.0置1，Q0.4得電，原位狀態(tài)指示燈亮。接下啟動按鈕I1.0后，狀態(tài)繼電器S0.1置1，同時S0.0清零，原位狀態(tài)指示燈熄滅，Q0.0得電，吊鉤執(zhí)行上升動作。當上升碰到上限位開關(guān)I0.0時，狀態(tài)繼電器S0.2置1，同時S0.1清零，吊鉤停止上升，Q0.2得電，行車開始右行，當右行到XK1行程開關(guān)時，狀態(tài)繼電器S0.3置1，同時S0.2清零，行車停止右行，Q0.1得電，吊鉤開始下降，當碰到下限行程開關(guān)I0.1時，狀態(tài)繼電器S0.4置1，同時S0.3清零，吊鉤停止下降，鍍件處于前處理槽中，定時器T37開始計時，15S后，定時滿，T37常開觸點閉合使狀態(tài)繼電器S0.5置1，同時S0.4清零，Q0.0得電，吊鉤開始上升，重復執(zhí)行上升－右行－下降－延時四個過程，具體操作省略，當在后處理槽30S后，定時器T39得電，狀態(tài)繼電器S1.5置1，同時S1.4清零，Q0.0得電，吊鉤開始上升，當碰到XK3行程開關(guān)，狀態(tài)繼電器S1.6置1，同時S1.5清零，吊鉤停止上升，Q0.3得電，行車開始左行，當左行碰到左限限位開關(guān)I0.2，狀態(tài)繼電器S1.7置1，同時S1.6清零，行車停止左行，Q0.1得電，吊鉤開始下降，當碰到下限開關(guān)I0.1，吊鉤停止下降。如果為連續(xù)工作方式，M1.0置1，狀態(tài)繼電器S0.1置1，重復執(zhí)行自動程序。若為單周期操作方式，M1.0清零，狀態(tài)繼電器S0.0置1，停止在原位。

四、結(jié)語

PLC應用于自動化電鍍生產(chǎn)線，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度，為了適應多種不同鍍件的工藝要求，還可編入多套工藝流程，系統(tǒng)的靈活性和通用性強，設(shè)計周期短。此控制系統(tǒng)經(jīng)過兩年多的實際運行，具有可靠性高，易操作，易維護等優(yōu)點，已取得了很好的經(jīng)濟效益，有著廣泛的應用前景。

參考文獻

[1]李道霖．電氣控制與PLC原理及應用[M]．電子工業(yè)出版社，2006，（7）．

[2]孫海維．SIMATIC可編程控制器及應用[M]．機械工業(yè)出版社，2005，（1）．

[3]廖常初．可編程控制應用技術(shù)[M]．重慶大學出版社，2002，（3）．

[4]馮立明．電鍍工藝與設(shè)備化學[M]．北京工業(yè)出版社，2005，（6）．

[5]孫平．可編程控制器原理及應用[M]．高等教育出版社，2004，（8）．

作者簡介：趙迎春（1978-），女，營口職業(yè)技術(shù)學院講師，碩士，從事電子技術(shù)、PLC等方面的教學和科研工作。