基于PLC的电镀槽生产线控制设计_课程设计任务书

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课程设计任务书

题目: 基于PLC的电镀槽生产线的控制

专业: 电气工程及其自动化

主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：

利用三菱PLC步进指令设计一个电镀槽生产线的控制电路，能够实现手动和自动控制完成零件的加工。基本要求：

1.利用三菱PLC步进指令完成电镀槽生产线的设计。 2.利用GX-developer软件完成设计电路和仿真； 3.掌握利用步进指令完成对电机的控制的方法；

4.通过此次设计将PLC软硬件结合起来对程序进行编辑、校验，锻炼实践能力和理论联系实际的能力。主要参考资料：

［1］宋伯生主编《PLC.编程理论.算法及技巧》[J].机械工业出版社2005年

［2］吴明亮主编《可编程控制器实训教程》[M].化学工业出版社2005 年［3］贾德胜等主编《PLC应用开发实用子程序》[M].人民邮电出版社2006年

［4］陈忠华主编《可编程控制器与工业自动化》[M].机械工业出版社2005年

［5］程子华主编《PLC原理与编程实例分析》[M].国防工业出版社，2007年

课程设计说明书

题目：基于PLC的电镀槽生产线的控制

姓名： ------------ 院（系）：机电工程学院专业班级：------------------------------- 学号： --------------- 指导教师： ----------------------

成绩：

时间： 2013年 5 月 14 日至 2013年 5 月 18 日

PLC课程设计

摘要

随着工业技术的发展，电镀生产对控制的要求也不断提高。本文讨论了如何利用日本三菱FX系列PLC步进指令进行自动化电镀生产线控制，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I/O端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，大大提高了工作人员的工作环境质量。

在本次设中我们从自动控制技术器件在国内的应用前景及电镀生产线生产现场的环境来考虑，以使该生产线真正具备自动生产运行为目的，从而采用在当前及以后都应用广泛且能适应多种环境的可编程控制器来控制整个工作流程的方案，使该自动生产系统融入到现代工业控制领域中。关键词：PLC 三菱FX 电镀生产自动控制技术

Abstract

With the development of industrial technology, electroplating production also to control requirement enhances unceasingly. This article discussed how to use Japan mitsubishi FX series PLC step by step instructions for automatic electroplating production line control, analyses the system hardware and software design, and gives the system hardware wiring diagram and PLC I/O port distribution table as well as the overall program flow chart, etc., realized the plating production automation, improve the production efficiency, reduces the labor intensity, greatly improve the quality of the staff working environment. In this set from our device, automatic control technology in domestic application prospects and the electroplating production line production on-site environmental consideration, in order to make the product line is really with automatic operation for the purpose, to adopt in current and so on are widely used and can be adapted to a variety of environmental programmable controller to control the entire workflow solutions, make the automatic production system into the modern industrial control fields.

Keywords: PLC of mitsubishi FX electroplating production automatic control technology。

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PLC课程设计

摘要............................................................. 1 第1章绪论......................................................... 3

1.1 控制系统概述及选题背景意义 .................................. 3

1.1.1 选题背景及意义......................................... 3 1.1.2 控制系统的概述......................................... 3 1.2 课程设计内容及要求 .......................................... 4 1.3 PLC简介..................................................... 5

1.3.1 PLC的基本结构 ......................................... 5 1.3.2 PLC的工作原理 ......................................... 6 1.3.3 PLC的特点 ............................................. 7

第2章硬件设计方案................................................. 8

2.1 拖动系统 .................................................... 8 2.2 PLC选型..................................................... 9

2.2.1可编程控制器的结构选择 ................................. 9 2.2.2 I/O点数的确定 ......................................... 9 2.2.3 存储器容量的估算...................................... 10 2.2.4控制功能的选择 ........................................ 10 2.3 低压电器选择 ............................................... 11

2.3.1 熔断器选择............................................ 11 2.3.2 开关选择.............................................. 11 2.3.3接触器 ................................................ 11

第3章软件系统的设计.............................................. 12

3.1 I/O地址分配................................................ 12 3.2 系统控制流程 ............................................... 12 3.3 行车自动工作控制过程 ....................................... 13 3.4 自动控制步进指令图 ......................................... 14 3.5 系统程序梯形图 ............................................. 15 3.6 PLC调试.................................................... 20 第4章本设计特点................................................. 21 第5章设计体会.................................................... 21 附录自动控制指令表................................................. 1 参考文献............................................................ 3

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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、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，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。

第2章硬件设计方案

2.1 拖动系统

本文采用三相异步电动机控制作为行车和吊钩的动力单元。三相异步电动机具有结构简单，维护容易，运行可靠，价格便宜，具有较好的为太和动态特性的有点。下图为电动机的主电路图，其中M1为控制行车的电动机，M2为控制吊钩的电动机。

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2.2 PLC选型

在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

PLC机型选择的基本原则是满足控制系统的功能要求及保证可靠，维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比，还要考虑控制系统的工艺改进后的系统升级的需要，更要兼顾控制系统的制作成本，选择是主要考虑以下几点：

2.2.1可编程控制器的结构选择

PLC的基本结构分整体式和模块式两种，整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小，一般用于小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便，在I/O点数输入点数与输出点数的比例，I/O模块的种类等方面选择余地大，且维护方便，一般用于复杂的控制系统。

2.2.2 I/O点数的确定

一般来讲，可编程控制器控制系统的规模的大小是用输入，输出的点数来衡

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量的。在设计系统时，应准确统计I/O点数，并考虑今后调整和工艺改进的需要，一般为实际点数再加上10%～20%的备用量。

2.2.3 存储器容量的估算

存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来代替。

存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10-15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数位内存的总字数（16位为一个字），另外再按次数的25%考虑余量。因此本课题的PLC内存容量选择应能存储2000条梯形图，这样才能在以后的改造过程中有足够的空间。

2.2.4控制功能的选择

该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。

（1）控制功能

PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专门的只能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。

（2）编程功能

离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场总线控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到逐句，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。

五种标注化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic

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等，以满足特殊控制场合的控制要求。

过对输入输出点的选择、对存储容量选择、对I/O响应时间的选择以及输出负载的特点选型的分析。

该控制系统选用三菱公司FX2N系列的PLC。它体积小，重量轻，使用寿命长，编程和维护方便，故障率低，通过扩展模块链接，可以增加输入/输出点。综上所述选择并根据课题要求所以所选PLC为三菱FX2N_48MR型号。如图：

2.3 低压电器选择

2.3.1 熔断器选择

对于频繁起动的单台电动机为了起到短路保护作用，又保证电动机的正常启动，在频繁起动时，熔体不应熔断。即Irn≥（3—3.5）In所以选型号为RL6—25，熔体为6A。

2.3.2 开关选择

根据控制要求当按下启动按钮（有信号）时程序动作，自动运行，当需要手动时，选择自动/手动开关。在运动过程中需要限位和状态转换，所以在前进和后退过程中需要限位开关和行程开关。

2.3.3接触器

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根据要求选额定工作电压、电流为380V、5A，额定线圈电压为220V，频率为600次/h，类别为AC-3，型号为CJ20-10的三极交流接触器。

第3章软件系统的设计

3.1 I/O地址分配

根据工艺流程及设计要求，计算PLC的I\\O口数目，为便于查看，分别绘制输入、输出接口功能表如下：

表3.1 I/O地址分配表

输入input 分配 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 电气名称 K SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 功能手动/自动转换右限位开关第二槽限位开关第三槽限位开关左限位开关上限位开关下限位开关停止按钮自动起动按钮手动向上手动向下手动向右手动向左分配 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 输出output 功能吊钩向上吊钩向下行车右行行车左行原点指示灯 3.2 系统控制流程

电镀生产线除装卸工件外，要求整个生产过程能手动和自动进行，这主要体

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现在行车控制上，同时还要求行车和吊钩的正反向运动均能实现电动控制，以便对设备进行调整和检修。电镀生产线的自动工作状态流程图如下：

3.3 行车自动工作控制过程

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行车在原位，吊钩下降到最下方，限位开关SQ6被压下，操作人员将要电镀的工件放在挂具上，即可开始电镀工作。

（1）吊钩上升按下启动按钮X10，吊钩上升，当碰到上限开关SQ5后，吊钩上升停止。

（2）行车右行在吊钩停止的同时，行车右进。

（3）吊钩下降行车前进至压右限位开关SQ1，行车停止前进；同时吊钩下降。

（4）定时电镀吊钩下降至下线开关SQ6时，停止下降。同时T0开始计时，定时电镀30s。