1、電鍍生產線PLC控制程序設計摘要：了解電鍍生產線的基本情況，分析基本控制要求，傳統的順序控制器控制電鍍生產線，電路復雜，可靠性差。應用可編程控制器 PLC控制電鍍生產線，實現電鍍生產線的自動控制。設計出單周期運行，連續運行，步進運行和手動操作四種工作方式。最后選擇元器件安裝調試。關鍵詞：電鍍 PLC 設計1 概述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。從早期的手工作坊式生產發展到今天的半自動化和全自動化，電鍍工業的進步是長足的 巨大的，電鍍產品的種類和電鍍工藝的復雜程度也發生了巨大的變化，大到汽車，飛機小到生活用品金銀首飾，各式各樣的工業產品是離不開電鍍技術，電鍍技術已發展

2、成為一個重要的工程領域。隨著工業現代化的發展，電鍍產業生產控制技術的發展也是突飛猛進的，幾十年前，電鍍一個工件只需要一個渡槽，用兩支電極通上電就完事，漸漸地人們意識到這樣的鍍法不能適應復雜鍍層的要求，于是就開始生產線，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，進而實現不同鍍覆過程的有序進行。按照要求在不同的鍍槽內時間是不同的，鍍覆電流也是有所區別的，電流的大小事先設定，時間的長短由人為控制。因此這種生產線還是半自動生產線。隨著時間的推移和新技術的發展，人們漸漸地意識到這種生產線難以提高生產效率，因而在控制上開始考慮生產線的全自動化。控制的手段引入計算機控制，也就是人們所熟知的工業控

3、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，高頻開關電源新技術，使得電流控制能按照生產工藝要求實現精確控制，隨著生產工藝要求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有則明顯的弱勢，一方面要求生產工人具有一定的文化知識，要熟悉電腦操作，能是實現電腦維護，另一方面工控機雖然為工業生產而設計的，但其可靠性和抗干擾能力等措施顯得有些不夠。隨著市場上新的數字技術和數字設備的發展，新的工控裝置PLC收到越來越來的青睞，PLC的應用場合從早期的控制到后來的模擬控制。設備的外部控制模塊也有了很大的發展，出現了很多特殊功

4、能模塊，這極大的豐富了PLC的功能，也極大了拓展了PLC的應用空間。PLC技術引入電鍍產業以后，電鍍產業有了較大的發展。在電鍍生產線上采用自動化控制不但可以使電鍍產品的質量和品質得到保證，有效的減少廢品率，而且還可以提高生產效率和減輕工人的勞動強度。本文主要針對自動控制這一點進行設計。在該生產線的控制中，采用了高可靠性，高穩定性，編程簡單，易于操的廣泛應用于現代工業生產線過程控制中的可編程控制器 PLC。設計中實現了電鍍生產線的的單周期運行，連續運行，步進運行和手動控制四種工作方式。2 電鍍生產線控制要求如圖2-1 所示，在電鍍生產線一側（原位）將待加工的零件裝入吊籃，發出信號，專用行車便提升

5、前進，到規定槽位自動下降，并停留一段時間（各槽停留時間預先按工藝設定）后提升，行至下一個電鍍槽，完成電鍍工藝規定的每一道工序后，自動返回原位，卸下電鍍好的工件重新裝料。進入下一個電鍍環節。M1M2吊籃5#槽4#槽1#槽2#槽3#槽SQ0SQ7SQ8SQ9SQ5SQ4SQ3SQ2SQ1SQ6圖2-1 電鍍自動生產線示意圖原位（1）電鍍行車采用兩臺異步電動機分別控制行車的升降和進退。采用機械減速裝置。 (2)電鍍生產工藝應能實現以下4種操作方式： 單周期：起動后，完成一次電鍍工作回到原位停止，等待。 連續循環：起動后，完成一次電鍍工作回到原位再連續工作。 單步操作：每按一次按鈕，執行一個動作。手動

6、操作：用上升、下降、前進、后退四個按鈕手動操作電鍍生產線的上升、下降、前進和后退。(3)前后運行和升降運行應能準確停位，前后、升降運行之間有互鎖作用。(4)該裝置采用原距離操作臺控制行車運動，要求有暫停功能。(5)行車運行采用正反轉的電動機控制，并要求在1#和5#槽位有過限保護。(6)主電路應有短路和過載保護行車升降電動機采用單相電磁鐵制動，升降電動機和單相電磁鐵并相接線，不需要單獨控制。由于每個槽位之間的跨度較小，行車在前后運行停車時要采用能耗制動，以保證能準確停位。進退電機的制動時間時2秒。1#到5#槽的停留時間分別是11s 、12s、 13s 、14s 、15s ，原位裝卸時間是為10秒

7、。(7)對于不同的鍍件工藝不同，要求對電鍍槽位有選擇功能。(8)用信號燈顯示電鍍吊籃所在槽位和上下限位。3 電鍍生產線電氣控制系統設計3.1 主電路設計電源開關QS為普通閘刀開關，用熔斷器FU作短路保護，兩臺電動機均采用熱繼電器FR作為過載保護，電機正反轉由接觸器KM1KM4控制。M1控制行車前后移動，M2控制行車上下移動。進退電機M1的能耗制動電源由控制變壓器TC降壓后整流，由接觸器KM5接到電動機的繞組上。主電路如圖3-1L1L1L2L2L3L3QSFU1KM1FR1M3M1KM2T1KM3FR2KM4M3M20YBKM5FU2T圖 3-1 主電路3.2 PLC控制系統設計3.2.1 PL

8、C控制的優點和應用（1） PLC控制的特點可靠性高，抗干擾能力強PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。配套齊全，功能完善，適用性強PLC發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品。可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。 易學易用，深受工程技術人員歡迎編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路

9、圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。很適合多品種、小批量的生產場合。（2）PLC的應用目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為如下幾類。 開關量的邏輯控制PLC取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于

10、多機群控及自動化流水線。如注塑機、訂書機械、印刷機、磨床、組合機床、包裝生產線、電鍍流水線等。 運動控制PLC可以用于直線運動或者圓周運動的控制。如可驅動步進電機或者伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都具有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機器人、機床、電梯等場合。 模擬量控制在工業生產過程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量（Analog）和數字量（Digital） 之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 數據處理數據

11、處理一般用于大型工業控制系統，如無人控制的柔性制造系統；也可以用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。 過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。3.2.2 PLC的選型及I/O（1）根據電鍍生產線情況確定輸入點數和輸出點數。過限保護 SQ7， 原位 SQ0，1#槽位選擇S1 ，1#槽行程開關SQ1，2#槽位選擇S2， 2#槽行程開關SQ2，3#槽位選擇S3 ，3#槽行程開關SQ3，4#槽位選擇S4 ，4#槽行程開關SQ4，5

12、#槽位選擇S5 ，5#槽行程開關SQ5，過限保護 SQ6、SQ7 ， 上限位 SQ8 ，下限位 SQ9 ， 手動開關， 單步開關， 連續開關， 單周開關，停止按鈕， 前進按鈕， 后退按鈕， 上升（起動）按鈕，下降（暫停）按鈕。1#槽位指示燈，2#槽位指示燈，3#槽位指示燈，4#槽位指示燈，5#槽位指示燈，左右過限保護，M1電機正反轉，M2電機正反轉，電機能耗制動輸入點共計16，輸出點共計13點，所以選用PLC型號選用三菱FX2N-32MR，（2）PLC I/O地址分配在電鍍行車中，為了防止行車在到達原位和末端時由于限位開關損壞而越過工作區，設置了過限保護SQ6和SQ7。它們分別與原位和5#槽位

13、的限位開關SQ0、SQ5并聯，這樣可以節省輸入點數。根據要求對電鍍槽有槽位選擇功能，只需要使用5個槽位選擇開關S1S5，分別和SQ1SQ5串聯即可達到槽位選擇的目的。而不必占用輸入點。行車控制有4個操作方式，用了三個輸入點，其中單周期控制方式，不用輸入點，可以簡化梯形圖和減少輸入點數。手動操作采用單獨的控制按鈕。停止、前進、后退、上升、下降分別對應輸入點X13X17。 Y0Y7 用于顯示吊籃所在位置和上下限。 Y10Y13 用于進退電機和升降電機的控制和保護。 Y14 用于電機的制動其地址分配表見表1表1 PLCI/O地址分配表輸入輸出輸入設備及符號PLC輸入點輸出設備及符號PLC輸出點過限保

14、護SQ7X0原位指示燈0Y0原位 SQ01#槽位指示燈1Y11#槽位行程開關SQ11#槽位行程開關S1X12#槽位指示燈2Y22#槽位行程開關SQ22#槽位行程開關S2X23#槽位指示燈3Y33#槽位行程開關SQ33#槽位行程開關S3X34#槽位指示燈4Y44#槽位行程開關SQ44#槽位行程開關S4X45#槽位指示燈5Y55#槽位行程開關SQ55#槽位行程開關S5X5過限指示燈6Y6過限保護 SQ6過限指示燈7Y7上限位 SQ8X6下限位 SQ9X7手動X10KM1前進Y10單步X11K M2后退Y11連續X12KM3上升Y12單周KM4下降Y13停止 SB0X13KM5制動Y14前進 SB1

15、X14后退 SB2X15上升（起動）SB3X16下降（暫停）SB4X17（3）PLC系統接線圖 根據I/O地址分配表繪制PLC接線圖，如圖3-2X0X1X2X3X4X5X6X10X11X12X7X13X14X15X16X17COMSASB0SB1SB2SQ7SB3SB4SQ0SQ1SQ5SQ4SQ3SQ2SQ6SQ8SQ9過限保護3#4#2#1#手動下限位上限位過限保護5#4#前進停止單周連續單步后退上升（起動）下降（暫停）S1S3S2S4S5圖3-2 PL系統C接線圖Y0Y1Y5Y2Y3Y7Y4Y6Y10Y11Y12Y13Y14COM2MCOM3COM4COM10電源指示KM2KM1KM2K

16、M1KM4KM3KM3KM4220 VHL0HL1HL2HL3HL4HL5HL6HL7QS3.2.3 PLC程序設計（1）單周期、連續控制設計單周控制方式設計: 單周控制方式，即為從裝料到各槽位電鍍結束后退回原位，完成一個工作循環過程，當吊籃在原位時，原位X0及下限位開關X7動作，信號燈Y0亮，狀態器S0置位，等待起動命令。狀態轉移圖3-2-3-1按下起動按鈕X16、S20置位，Y12得電，吊籃上升，當上升碰到上限位開關X6時，電路經X5常閉接點使S21,Y12得電行車前進行至1號槽X1動作，M2產生一個脈沖使S23置位，Y13得電吊籃下降。同時Y10失電，在公共程序中Y10下降沿接點閉合使Y

17、14閉合得電，對進退電機M進行能耗制動2秒鐘。下降到下限位開關X7，S23置位，由于這時在1號槽位，X1接點接通定時器T1，在1#槽位停留T1對應的設定時間，停留時間到時，T1接點閉合，返回到S20,Y12得電上升。電鍍結束后，在5 #槽位上升到上限位X6時，由于X5接點已經閉合，使S22置位，Y11得電行車后退，當退到原位時，X0動作，S23置位下降，到下限位X7動作，S24置位。T0得電延時后，經X12 常閉接點返回到S0。全部過程結束，完成一次電鍍過程。狀態轉移圖如圖3-3。連續控制方式設計連續控制方式就是反復執行單周控制方式，如果不按停止按鈕就一直運行下去。將選擇開關SA打到連續位置，

18、X12輸入接點閉合，當行車完成一次，電鍍過程返回原位時。T0延時后，經X12常開接點返回到S20，進入下一步電鍍過程。X0Y0X7S0X 6Y12S20X16S21X6X5X5PLSM1PLSM2X1M3M1M2M3Y10X2X3X4X5S23X0Y11S22M3X0Y13X7X7S24T0 K100T1 K110T2 K120T3 K130T4 K140T5 K150T0T1T2T3T4T5T0X12X12圖3-3狀態轉移圖X0X1X2X3X4X0X5M8000需要特別注意的的是，此時行車在1#位，X1處于動作狀態，所以當上升到達上限為時，X6動作后S20置位，應該Y10 得電，但由于X10

19、接點閉合，使得M2產生一個脈沖跳過S21到S23又下降了，結果造成反復上升下降的死循環現象。這里采用PLSM1指令，其作用是當S21置位時，M1常閉接點斷開一個掃描周期，使M2的脈沖不起作用，從而防止了直接跳過S21的現象。（2）電鍍生產線PLC總程序公共程序設計公共程序是指不受跳轉CJ控制的程序，其中ZRST用于步進指令狀態器S的全部復位。已達到停止的目的，ALT用于暫停，按下暫停按鈕X17 M8034=1。停止輸出，全部Y失電。再按下按鈕X17 M8034=0 全部僅恢復原來的輸出狀態。MOV用于位置信號燈的顯示。Y14用于進退電機停止時的能耗制動控制。手動控制方式 分別用四個點 動按鈕控

20、制兩臺電機的升降和 進退 其中進退的能耗制動仍由公共程序的Y14制動電路控制。將選擇開關SA打到手動位置，X10控制跳轉指令CJ 將單周 連續控制跳過去 執行手動程序。在手動程序中，應考慮各種動作之間的互鎖和運行條件，如必須在上限位時 才能前進后退，進退到兩端必須停止，上升到上限位停止，下降到下限位停止。單步控制方式設計單步控制方式 就是按一次起動按鈕，行車每次只完成一個規定動作，例如按起動按鈕吊籃上升，當到達上限位時并不前進，只有再按一次起動按鈕，才前進。單步操作方式開關打在單步位置時，X11接點閉合，M8040線圈得電，禁止狀態轉移。如電鍍行車在原位時，狀態器S0置位，按下起動按鈕X16

21、S20 置位 Y12得電 吊籃上升，當到達上限位時，X6動作 滿足轉移條件，但由于M8040 線圈得電。禁止狀態轉移。S20仍置位 這時為了防止Y12得電吊籃繼續上升，要由X6常閉觸點將其斷開，其他狀態器S的輸出線圈也應該如此。在S21狀態步中，當Y10得電前進到位時，防止死循環和單步控制要求，在電路中增加M3線圈回路。 電鍍生產線PLC總程序梯形如圖3-4圖3-4 梯形圖 （3）指令表： 根據總程序寫出梯形圖如圖3-5圖3-5指令表4 電鍍生產線元器件選擇（1）刀開關QS的選擇 刀開關QS是一種手動電器，廣泛用于配電設備作隔離電源用。刀開關額定電壓應大于或等于線路電壓，額定電流應等于或大于線

22、路的額定電流。（2）熔斷器FU的選擇熔斷器主要由熔體和安裝熔體的絕緣管組成。對于單臺電動機:INF=(1.5-2.5)INM式中：INF熔體額定電流（A），INM電動機額定電流（A）；對于多臺電動機：INF=(1.5-2.5)INMmax+INM式中：INMmax最大一臺電動機額定電流（A），INM其余各臺電動機額定電流之和（A）。（3）接觸器KM的選擇接觸器是用于遠距離頻繁地接通與斷開交直流主電路及大容量控制電路的一種自動切換電器。額定電壓應不小于主電路工作電壓，額定電流應不小于被控電路額定電流。（4）熱繼電器FR的選擇 熱繼電器利用電流的熱效應原理來切斷電路的保護電器。額定電流IN=（0.95-1.05）IMN式中：IN熱元件額定電流，IMN電動機的額定電流電動機型號選用Y2-112M-4(額定電流8.8A，額定電壓380V)。根據電動機的型號合理選用刀開關，熔斷器，接觸器，熱繼電器的元器件，各器件規格見表2。表 1元器件明細表代號名稱型號規格數量M電動機Y2-112M-4(額定電流8.8A)2QS刀開關HD 30-1000（額定電流30A）1FU熔斷器RC1A-30（熔體30A）1KM1-KM5接觸器CJ20-105TC變壓器BK100（380,220/110,3