PLC在电镀生产线上的应用(.doc
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1、PLC在电镀生产线上的应用( 作者: 日期:2 个人收集整理 勿做商业用途河 南 工 业 职 业 技 术 学 院Henan Polytechnic Institute毕业设计(论文)题 目:PLC在电镀生产线上的应用班 级:姓 名:指导教师:摘 要1前 言2第1章 课题简介31.1 概述31.2 课题的内容和工艺要求3第2章 方案比较52。1 继电器、PLC电路图电路分析52。2.1 继电器的特点62。2.2 PLC的特点62.3 PLC的选用83.1 可编程控制器的等效电路93。1。1 存储程序控制与可编程序控制器93.1。2 可编程序控制器的等效电路103。2 PLC的扫描技术123。2.
2、1 扫描工作方式123。2.2 扫描工作过程133。2.3 扫描周期的计算143。3 PLC的I/O响应时间143.3.1 改变信息刷新方式153.3.2 采用中断技术153。3.3 调整输入滤波器163。4 梯形图语言特点163。5 主要技术性能173.6 PLC的控制功能173。7 PLC应用领域20第4章 PLC在电镀生产线上的应用设计224。1 工艺要求224。2 控制流程234。2。1 行车自动工作控制过程如下244.3 拖动系统设计244。4 PLC的选型254。5 PLC输入/输出地址对照表264.6 电镀生产线PLC控制梯形图264。6。1 电镀生产线PLC控制梯形图程序314
3、。6。2 梯形图程序34第5章 不足与改进35第6章 小结36第7章 致谢37参 考 文 献38摘 要行车是用来在短距离内提升和移动物件的机械,是现代化工厂中用于物料输送的重要设备,电镀行车由于他的高危险性,应用它的场合更是频繁,行车对减轻工人体力劳动,提高劳动生产率起着重要的作用.本设计中的行车要实现左右,前后及上下的三维运动,并且要准确定位,具有远距离控制,能够按照预定顺序和控制要求,自动完成一序列的工作.在设计中采用低压电器的控制方式,控制线路的设计方面力图做到布局合理,排列均匀,原理图上有极限位置保护和必要的电气保护措施,重点分析了系统软硬件设计部分,并给出了系统硬件接线图、PLC控制
4、I/O端口分配表以及整体程序流程图等,实现了电镀生产自动化,提高了生产效率,降低了劳动强度。在该生产线的控制系统中,采用了高可靠性,高稳定性,编程简单,易于使用,而且广泛应用于现代工业企业生产线过程控制中的控制器PLC。详细分析了输送系统设备保护控制电动机原理图、程序框图、PLC系统外部接线图。分层次详细阐述了整个高度自动化输送系统的目标及功能,使高度自动化输送系统的结构更加清晰,层次更加分明,具有非常强的实用性。关键词:PLC 电镀行车前 言毕业设计是大学阶段最后一次综合性设计,是大学三年所学知识的综合题现,是应用所学基础理论、专业知识与技能分析和解决生产实际问题的综合性训练。毕业设计是学生
5、毕业前进行的全面综合训练,是培养学生综合运用所学知识与技能解决实际问题的教学环节,是学生在校获得的最后训练机会,也是对学生在校期间所获得知识的检验。希望通过最终的毕业设计,能更加巩固、扩大和强化自己所学到的理论知识和技能,提高自己毕业设计制图、编写技术说明书的能力,学会正确使用技术资料,标准手册和工具书。并在设计中进一步提高自己理论联系实际、严肃、认真的工作作风,为即将走上工作岗位所从事的技术工作打下一个良好的基础。这次设计的题目是:PLC在电镀生产线上的应用设计。并绘制出电镀工艺流程图、自动工作状态流程图、电镀生产线PLC控制梯形图.在这次设计中,我明确设计目的,并决定好好把握和利用这次踏上
6、工作岗位前的最后一次“演习”机会,通过几个月来的仔细查阅资料,精心设计,努力工作,终于完成了这次设计任务,但由于水平和时间有限,设计中错误难免,希望老师们批评指正,从而能得到不断的进步.1第1章 课题简介1。1 概述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
7、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.随着集成电路和计算机技术的迅猛发展,存储控制程序逐步替代接线程序控制,成为工业控制系统的主流发展方向。所谓程序控制,就是将控制逻辑程序语言的形式存放在存储器中,通过执行存储器中的程序实现系统的控制要求。这样的系统称为存储程序控制系统.在存储程序控制系统中,控制程序的修改不需要改变控制器内部的接线,而只需通
8、过通过编程器中的某些程序语言内容。可编程控制器就是一种存储程序控制器.其输入设备和输出设备与继电器控制系统相同,但它们直接连接到可编程控制器的输入端子和输出端子.在可编程控制器构成的控制系统中,实现一个控制任务,同样需要针对具体的控制对象,分析控制系统要求,确定所需用户的输出输入设备,然后运行相应的程序语言便指出相应的程序,利用编程器和其他设备写入可编程控制器的存储器中。每条程序语言确定一个顺序,运行时CPU一次读取查出其中的程序语句,对它们的内容解释并加以执行;执行结果用以输出设备,两支被控制对象工作。可编程控制器时通过软件实现控制逻辑的,能够使用不同控制任务的需要,通用性强,使用灵活,可靠
9、性强.1.2 课题的内容和工艺要求(1)、内容:电镀生产线上有三个基本的槽位,分别是:清水槽、回收槽和电镀槽,工件由装有可升降吊钩的行车带动,经过电镀、镀液回收、清洗等工序,完成电镀全过程。在电镀生产线一侧,工人将代加工的零件装入吊篮,并发出信号,专用行车便提升并自动逐段进行.按工艺要求在需要停留的槽位停下,并自动下降,停留一定时间(各槽停留时间按事先工艺要求调定)后自动提升,如此完成电镀工艺规定的每一道工序,直至生产线的末端自动返回原位,卸下处理好的零件,重新装料发出信号进入下一加工循环。(2)、设计要求:工件放入镀槽中,电镀250s后提起,停放25s,让镀液从工件上流回镀槽中,然后放人回收
10、液中浸25s,提起后停20s,接着放入清水槽中清洗20s。最后提起停15s后,行车返回原位,一个工件的电镀过程结束。如果在中途断电,工件将报废无需在进行下面的工序,所以可以通过点动操作返回,取下报废品。电镀工艺流程图如图11。250s清水槽回收液槽镀槽15s20s25s20s25s原位SQ6SQ5SQ4SQ3SQ2SQ11-1电镀工艺流程图第2章 方案比较SBTKMSBPKM(a)继电器电路图SBTKMSBPKMX0Y0X1Y0(b) PLC梯 形 图X0Y0X1Y02。1 继电器、PLC电路图电路分析(1)、如图(a)为继电器电路图;图中SBT为常开按钮,SBP位常闭按钮,KM为继电器线圈。
11、当按下启动按钮SBT,继电器KM的线圈通电,其常开触点KM闭合,由于常开触点KM与启动按钮SBT并联,所以即使松开启动按钮SBT,已经闭合的常开触点KM仍然能使继电器KM的线圈通电,这个常开触点称作“自锁”触点。停止时按下停止按钮SBP,继电器的线圈失电。(2)、如图(b)为PLC梯形图;图中X0为常开输入触点,X1为常闭输入触点,Y0表示输出,其输出Y0的工作状态受X0、X1信号控制,当按下启动输入继电器按钮X0,输出继电器Y0的线圈通电,其常开触点Y0闭合,由于常开触点Y0与启动输入继电器按钮X0并联,所以即使松开启动输入继电器按钮X0,已经闭合的常开触点Y0仍然能使输出继电器YO的线圈通
12、电。停止时按下停止按钮X1,输出继电器的线圈Y0失电,常开触点Y0断开.2.2 PLC与继电器的优缺点如图(a)、(b)对于同一控制电路,继电控制原理和梯形图的输入、输出信号基本相同,控制过程等效。2.2。1 继电器的特点 (1)、功能不易扩展;(2)、继电器价格相对PLC便宜;(3)、继电器接线复杂,一个产品的工艺改变,要重新接线,布线不易更新;(4)、继电控制使用是内部继电器、定时器和计数器靠硬件连接控制电路;(5)、可靠性不高,查找和排除故障十分困难;(6)、当产品更新时继电器控制系统的元件和接线都要相应的变化,而且这种变动工作量很大,工期长费用高。在传统的继电器控制系统和电子逻辑控制系
13、统中,控制任务的完成时通过电器、电子控制线路来实现的。这些控制线路间继电器、接触器、电子元件等若干分立器件用导线连接在一起、形成满足控制对象动作要求的控制程序。这样的控制系统成为接线程序控制系统。因其程序就固定在接线中,所以又成为接线程序。在接线控制系统中,若要修改控制程序就必须改变接线。设计一个接线程序控制系统,首先需要针对具体的控制对象,分析控制要求,确定所需的用户输入输出设备,设计相应的控制线路,再根据需要制作针对该控制装置(如继电器控制柜或控制台)。对于较复杂的控制过程,控制线路的设计将非常繁琐、困难.设计的控制线路也很复杂。由于控制系统器件接线多,使系统的可靠性受到了很大的影响,其平
14、均无故障时间往往较短。控制系统完成以后,如控制任务发生变化(如生产工艺流程的变化),则必须改变相应接点才能实现;因而容易造成界限程序控制系统的灵活性、通用性较低,故障率高,维修也不方便. 2.2。2 PLC的特点1、可靠性高、抗干扰性强PLC采用了集成度很高的微电子器件,大量开关动作由无触点的半导体电路来完成,其可靠程度是使用机械触点的继电器所无法比拟的。为了保证PLC能在恶劣的工业环境下可靠工作,在其设计和制造过程中采取了一系列硬件或软件的刚干扰的设施。硬件方面的设施有:(1)隔离PLC的输入、输出接口电路一般都采用光点耦合器来传递信号,这种光电隔离设施使外部电路与PLC内部之间完全避免了点
15、的联系,有效地抑制了外部的干扰源对PLC的影响,还可以防止外部强电穿入内部CPU.(2)滤波在PLC电路电源和输入、输出(I/O)电路中设置了多种滤波电路,可有效抑制高频干扰信号.(3)在PLC内部CPU供点电源采取屏蔽、稳压、保护等设施,防止干扰信号通过供电源进入PLC内部,另外各个输入输出(I/O)接口电路的电源彼此独立,以避免电源之间的相互干扰;(4)内部设置连锁、环境检测与诊断等电路,一旦发生故障就报警;(5)外部采用密封、防尘、抗震的外壳封装机构,以适应工作的恶劣的环境。在软件方面的设施有:(1)设置故障检测与诊断程序,每次扫描都对系统状态、用户程序、工作环境和故障进行检测诊断,发现
16、错误后,立即作自动相应的措施,如报警、保护数据和封锁输出等。(2)定义用户程序及动态数据进行电池后备,以以保证停电后有关状态及信息不会丢失。2 、编程简单易学PLC采用与继电器控制线路图非常接近的梯形图作为编程语言,它既有继电器电路的清晰直观的特点,又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯,对使用者来说,几乎不需要专门的计算机知识,因此,易学易懂,程序改变时也容易修改.3、功能完善、适应性强目前PLC产品已经标准化,系列化和模块化,不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制功能,还具有A/D、D/A转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。它能根据实际需要,方便灵活地组装成大小各异、
17、功能不一的控制系统,即可控制一台单机、一条生产线、又可以控制一个机群、多点生产线.既可以现场控制,又可以远程控制。 针对不同的工业现场信号,如交流、直流、开关量或模拟量、电流或电压脉冲或电位、强电或弱电等,PLC都有相应I/O接口模块与工业现场控制器件和设备直接连接,用户可以根据需要方便的进行配置,组成使用、紧凑的控制系统。4、使用简单,调试维修方便PLC的接线极其方便,只需将生产输入信号的设备(如按钮、开关等)与PLC的输入端子连接,将接收输出型号的被控制设备(接触器、电磁阀等)与PLC的输出端子连接,仅用螺丝刀既可完成全部接线工作。PLC的用户程序可在实验室模拟调试,输入信号用开关来模拟,
18、输出可以用PLC的发光二极管。调试后再将PLC早现场安装调试。调试工作量要比继电器控制系统少得多。PLC的故障率很低,并且有完善的自诊断功能和运行故障指示装置。一旦发生故障,可以通过PLC机上各种发光二极管的亮灭状态迅速查明原因,排除故障。5、体积小、重量轻、功耗低 由于PLC采用了半导体大规模集成电路,因此正规产品机构紧凑、体积小、重量轻、功耗低,所以PLC很容易装入机械设备内部,是实现机电一体化的理想的控制设备2.3 PLC的选用通过以上对比,我们很容易看出PLC的功能强大和它适用性,更为人性化的操作.随着21世纪工业生产的迅速发展,市场竞争越来越激烈,PLC技术得到了迅猛的发展,PLC的
19、发展越来越智能化,功能越来越完善化,PLC的优越是继电器无法比拟的。PLC是一台工业控制的计算机,价格比继电器昂贵,但比继电器简单,易于操作,工艺的变化只需重编写程序,调试比继电器少的多,可以自我诊断运行故障,排除故障。第3章 PLC的原理 PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器,定义是:一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC是可编程逻辑电路,也是一
20、种和硬件结合很紧密的语言,在半导体方面有很重要的应用,可以说有半导体的地方就有PLCPLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程.PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。 国际电工委员会(IEC)在其标准中将PLC定义为:可编程式逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺
21、序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可程式逻辑控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。文档为个人收集整理,来源于网络个人收集整理,勿做商业用途3。1 可编程控制器的等效电路3.1.1 存储程序控制与可编程序控制器 随着集成电路和计算机技术的迅猛发展,存储控制程序逐步替代接线程序控制,成为工业控制系统的主流发展方向。所谓程序控制,就是将控制逻辑程序语言的形式存放在存储器中,通过执行存储器中的程序实现系统的控制要求。这样的系统称为存储程序控制系统.在存储程序控制系统中,控制程序的修改不
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