电镀生产线的plc控制

电镀生产线的plc控制（推荐8篇）

电镀生产线的plc控制 篇1

三菱PLC控制电镀生产线

某企业电镀生产线有三个槽，分别是电镀槽、回收液槽、清洗槽。机械工件由吊钩电机控制升降，由行车电机控制前进和后退，经过电镀、电镀液回收、清洗等工序，完成电镀过程。具体工艺流程是：工件电镀300s提升，停留32s使过量的电镀液滴回镀槽；放入回收槽32s，使电镀更光洁，提起20s滴液；放入清水槽中32s清洗，提起20s滴液；行车回原位，完成一个工件的电镀过程。原位调整可用手动点动，电镀过程必须自动进行。

电镀生产线的plc控制 篇2

对电镀生产线的自动行车进行分析可知, 其工作情况不仅关系着物料传输的效率, 而且对于工业产品的质量也具有重要影响。随着工业产业的不断发展, 传统的以人工直接参与为主的电镀行车控制方式已难以满足物料传输工作的要求, 基于此, 本文引入PLC, 通过对其概念进行说明, 进而对基于PLC的电镀行车自动控制系统做出了全面探究。

1 PLC简介

PLC, 是一类具有编程功能的存储器, 能够面向用户发出执行逻辑运算、设备定时开关以及顺序控制和内部存储程序的各类指令, 并通过数字和模拟I/O的形式对不同机械设备的生产过程进行科学控制[1]。

2 电镀生产线控制系统的设计要求

基于行车控制系统的电镀生产线如图1 所示, 由图1 可知, 电镀系统选取两个电镀行车对镀件进行传输, 且每一个行车均能够借助前后两个吊钩实现完全电镀。基于此, 对电镀生产线控制系统的设计要求表述如下: (1) 设置手动控制、单周期自动控制和连续循环自动控制三种控制方式, 根据需求, 实现不同控制方式的切换; (2) 在手动控制方式下, 以操控按钮的形式控制电镀行车的状态 (前进、后退、上升、下降) ; (3) 单周期自动控制下, 当电镀生产线行车结束一个工作周期后, 将自动返回原位停止运作, 并为下一周期的电镀工作做好准备; (4) 连续循环自动控制时, 电镀生产线行车能够进行多周期往返运行, 实现循环工作[2]。

3 基于PLC的电镀生产线控制系统的设计

3.1 硬件设计

3.1.1 输入/ 输出子端设计

在输入子端方面, 设置6 个行程位置开关, 使其与PLC的6个输入继电器相对应, 此外, 使PLC的输入继电器 (X20-X23) 三种控制模式的选择开关按键以及行车停止运行的操作按钮相对接, 整个电镀行车的手动控制、单周期控制和连续循环控制与返回原点操作可共用同一按钮, 使其同PLC的X25 口继电器相对应, 并选取能够自动复位的控制按钮与电镀行车的行程开关作为输入触点。输出子端只需对两台三相异步电动机进行驱动即可, 进而使PLC将驱动接触器的线圈直接输出, 并由接触器对驱动电动机的正反转进行驱动, 因此, 输出子端的PLC继电器口的设置数量为四个, 分别为上行、下行、左行和右行。

3.1.2 主电路及控制电路设计

系统主电路设计如图2 所示, 由图2 可知, 本系统专用行车的前后以及升降运动统一选取Y200L-4 型异步电动机进行驱动, 在机械减速方面, 则以一级圆柱齿轮为主[3]。在主控电路中, 两个接触器分别对同一台三相异步电动机的正反转进行控制, 而还需设置两个接触器分别对另一台三相异步电动机的正反转进行控制, 并在电路中引入熔断器对电路进行保护, 防止其短路[4]。

在控制电路方面, 将系统输入信号全部设置成开关量, 与单操作按钮开关、行程检测开关相连的输入点分别为6 个和12 个, 此外, 输出信号共有五个, 分别为2 个用于驱动吊钩电动机正反转的接触器、2 个驱动控制行车电动机正反转的接触器和1 个与原位指示信号灯相连的输出端口[5]。

3.2 软件设计

对自动行车控制系统的主程序进行设计, 在PLC处于工作状态时, SM0.0 (特殊标志位存储器) 状态始终为0, 即存储器的常开触点始终处于闭合的状态, 确保公用程序能够在无条件限制的情况下执行;当自动行车返回原点时, PLC与另一台三相异步电动机相连的内部标志位存储器状态为0, 即常开触点为闭合状态, 此时, 系统执行电镀行车返回原点的子程序, 实现自动行车的周期性运作[6]。设置公用程序, 当行车的左限位和原点下限位的行程开关常开触点处于闭合状态时, 行车吊钩位于原点;而当对左右行程进行控制的异步电机PLC特殊标志位存储器SM0.1 状态为1 时, 则行车的初始步也为1, (M0.0=1) , 而后, 根据电镀生产线的具体生产需求, 对手动、单周期和连续循环的行车控制方式进行选择, 实现对电镀生产线专用行车的自动控制[7]。

4 结论

本文通过对PLC的概念进行分析, 在结合电镀生产线行车控制系统设计要求的基础上, 分别从I/O和主电路与控制电路等方面对系统的硬件模块展开设计, 又从主程序和公用程序两方面对系统的软件部分做出了详细设计。研究结果表明, 本文所设计的基于PLC的电镀生产线专用行车的自动控制系统能够较好地实现对电镀行车的自动控制, 对于提高物料传输效率具有重要的促进作用。

参考文献

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电镀生产线的plc控制 篇3

【关键词】：实时微粉生产线 分级机 PLC 九点控制器

1 引 言

微粉生产线系统的控制是个非常复杂的过程，要求对分级机和给料机进行精确的控制，分级机的分离点能决定的最终产品的细度，而给料机又直接影响着生产线的生产效率，这就对自动控制提出了较高的要求。随着控制理论和控制技术的发展，目前在微粉生产线中有以下几种常用的控制方案：1）常规PID控制方案，2）最优控制和自适应方案，3）智能控制方案。

比较以上三种方案，第一种方案中算法简单、参数调整方便的并有一定的控制精度的特点的PID算法，是目前国内用的最为普遍的控制算法，这种方法也有其局限性：PID算法只有在系统模型参数为非时变的情况下才能获得理想的效果，当一个调好参数的PID控制器被应用到模型参数时变的系统时，系统的性能会变差。第二种方案中变频调速本身具有非线性特性，因此建模时常假设它在工作点附近为线性来逼近实际系统，最优化控制和自适应控制就是以此为基础来设计控制器的，而对此类系统进行非线性控制，我国还停留在仿真研究阶段。第三种方案的技术特点是把人工智能的方法引进控制系统，利用人的实践经验、逻辑推理和自学习能力，从定性和定量相结合的方法入手，对那些因结构复杂、参数时变而难以用精确数学模型来描述的被控对象给出灵活的控制策略。但智能控制技术较为复杂，我国在这方面起步较晚，很多研究成果还停留在实验室研究阶段上，真正在工业上应用并取得成功的不多。

本文中采用一种新的先进的控制方法--九点控制器设计方法来改进整个生产的控制过程，通过这种方法控制之后，在特定的场合中也能达到系统对相应响应时间、精度、稳定性的要求，从而可以提高生产效率，并且节约资源。

2 微粉生产线的九点控制器设计

2.1九点控制器的原理

九点控制器基于模糊控制的理论，运用泛布尔代数控制方法，具体分析人类思考控制过程，创造性提出的新型控制算法。它利用反馈信号的大小和导数不断调整系统的输出，使其达到预期的要求。根据不同的偏差和偏差率，九点控制器把系统分为九个工况，通过设定九点控制器的九个参数，可以对系统不同工况进行有效的调控，以达到系统的稳定。

九点控制器属于逻辑控制而不属于模糊控制，逻辑控制、传统控制与模糊控制三者区别如下：传统控制理论是依据微分方程实现自动控制，模糊控制和逻辑控制都是依据概念控制，这是对传统控制的一种突破。模糊控制与逻辑控制的差别在于：模糊控制是按照查德LA 提出的模糊集理论及相应的定义运算进行的，逻辑控制是按照泛布尔代数所服从的规律进行的。模糊集的补余律不成立， 泛布尔代数的补余律成立。非的运算在两个系统中定义也是不同的，与带修正因子的模糊控制差别在于：一种用数学解析式来表示控制规则或输出响应， 而另一种用泛布尔表达式来表示（符合人类逻辑思维规律）。它是根据当前所测得偏差和偏差变化相互之间关系来判断未来响应变化趋势，控制器及时采取措施使得被控对象的输出快速向偏差零带e（0）靠拢。称偏差零带是偏差设定所允许的范围（精度），此时偏差变化零带de（0）是偏差变化设定所允许的范围。九点控制器的输入偏差（e）量， 其控制策略的依据是偏差零带与偏差变化之间的关系。选用不同控制策略进行调节控制。

2.2 九点控制器的控制策略

控制系统组成如图1所示。

系统由三部分组成：被控对象、工况鉴别器和九点控制器。图中r--系统给定输入，c--系统输出响应，e=r-c --系统本次偏差， e=（e-e-1）/T --偏差变化率，其中e-1--上一时刻偏差，T --采样周期，uc --九点控制器产生的控制作用。考虑系统运行时，系统的偏差及偏差变化率可能产生九种工况。可以用相平面图来对这9 种组合状态进行描述，如图4-4所示。设±e0为系统允许偏差（偏差零带）， 0为系统允许偏差变化率（偏差变化率零带）。

图2 e和 组成的相平面

则所应采取的控制策略如下：

九点控制器控制策略如表1所示：

表1 九点控制器控制策略表

Ki+/-表示九点控制器采取的控制策略，分别表示多加、加、稍加、微加、保持、微减….等九种控制策略。下标i表示控制作用的强度（i=0，1，…4），下标+/-表示为控制作用方向（加/减）。

根据这些偏差--偏差变化率的组合形成九种工况，根据这些工况所采取相应的控制策略（指令），及时的向被控对象进行能量补充或消耗，从而达到控制目的和性能要求。每一时刻仅有一种控制策略。例如： 就为一个工况；其逻辑含义为；偏差为负且偏差变化也为负，所应该采取的控制策略为K4-= ；即强减。根据表1：其控制策略的逻辑关系表达式为：

相应的工况区， 控制器的输出uc = Kie ， 其中，Ki （ i = 1 ，2 ， …，9） 为控制器的控制参数， 控制策略分析如下：

①对于Ⅰ区， 表示系统的输出值小于设定值，并有继续偏小的趋势。这时控制器应给出很大的控制作用， 发出强加（++++）的指令（即K4+取值很大） 。

②对于Ⅱ区， 表示系统的输出值小于设定值， 没有继续变化的趋势。这时控制器应给出较大的控制作用，发出稍加（+++） 的指令（即K3 取值较小） 。

③对于Ⅲ区， 表示系统的输出值小于设定值， 但有向设定值靠拢的趋势。这时控制器应给出较小的控制作用，发出弱加（++） 的指令（即K2 取值较大） 。

nlc202309041111

④对于Ⅳ区， 表示系统的输出值等于设定值， 但有负向偏离设定值的趋势。这时控制器应给出很小的控制作用，发出微加（+） 的指令（即K1+取值很小） 。

⑤对于Ⅴ区， 表示系统的输出值大于设定值， 并有继续偏大的趋势。这时控制器应给出很大的反向控制作用，发出强减（- - - -）的指令（即K4-取值很大） 。

⑥对于Ⅵ区， 表示系统的输出值大于设定值， 没有继续变化的趋势。这时控制器应给出较大的反向控制作用，发出稍减（ - - - ） 的指令（即K3-取值较大） 。

⑦对于Ⅶ区， 表示系统的输出值大于设定值， 但有向设定值靠拢的趋势。这时控制器应给出较小的反向控制作用，发出弱减（- -）的指令（即K2-取值较小）。

⑧对于Ⅷ区， 表示系统的输出值等于设定值， 但有正向偏离设定值的趋势。这时控制器应给出很小的反向控制作用，发出微减（-）的指令（即K1-取值很小） 。

⑨对于Ⅸ区，

表示系统的输出值等于设定值， 且没有变化的趋势。这时控制器处于期望的零带，控制器应发出保持（0） 的指令（即K0取值非常小）。

上述控制策略中，“+”、“- ”号表示控制作用力的方向，符号的个数表示控制作用的强弱程度。一般情况下， K4≥ K3 ≥ K2 ≥ K1 ， K0一般取较小值使得系统稳态时的振荡频率较小。

3 九点控制器的仿真参数分析

以 为控制对象进行系统仿真。利用九点控制器，可以很容易地进行各项控制指标的分解。为了获得最优的控制策略，找出各控制策略对系统动态指标和稳态过程的影响，选用九点控制器控制策略表中不对称的控制策略

分别利用九点控制策略下各控制策略对系统进行控制，得到控制系统仿真图如图4-5所示，以时间轴方向进行分析，控制过程如下： “0”时刻起，采用K4+进行控制；0-t1时刻内，采用K3+进行控制，该控制策略对系统超调和上升时间产生间接影响，而对系统的延迟时间产生了直接影响；t1-t2时刻内，采用K2+进行控制，该控制策略对系统的超调产生了间接影响，对系统的上升时间产生直接影响；t2-t3时刻内，采用K1+进行控制，该控制策略直接影响了系统的稳定度，同时欲增加阻尼的作用，使输出保持在零带范围内； t3-t4时刻内，采用K4进行控制，该控制策略直接影响系统超调量，同时间接影响了系统的调节时间；t4-t5时刻内，采用K3进行控制，该控制策略直接影响系统的超调量，同时对系统的调节时间产生间接影响；t5-t6时刻内，采用K2-进行控制，该控制策略对调节时间产生直接影响，同时间接影响系统的振荡次数和稳定度；t6-t7时刻内，采用K1-进行控制，该控制策略对系统稳定度产生直接影响； t7-t8时刻内；采用K4+进行控制，对系统调节时间产生直接影响；t8-t9时刻内，采用K3+进行控制，对系统的调节时间产生直接影响；t9-t10时刻内，采用K2+进行控制，对系统调节时间产生直接影响；t10-t11时刻内，采用K0进行控制，对系统稳定度产生直接影响；t12-t13时刻内，采用K3+进行控制，对系统的稳态误差产生直接影响，在稳态时起主要作用；稳态时，交替出现上两种状态。

根据上述控制过程进行分析可知：

1）系统动态响应的延迟时间受K3+/-的影响（K3+/-↑→td↓）；

2）系统动态响应的上升时间受K2+的影响（K2+↑→tr↓但小于K3+）；

3）系统的阻尼带受K1+/-的影响（K1+/-↓→ξ↑）；

4）系统受到强干扰作用时，其超调量受K4+/-的较强的抑制。

5）系统的震荡次数受K2-的影响（K2-↓→N↓）；

6）系统处于稳态状态下，高次谐波分量受K0的影响。

7）系统的调节时间受多个因素的共同影响，调节时间在各部分达到最佳状态时即可达到理想状态。

因此可得到如下结论：

1）九点控制器是变结构非线性控制。用仿人控制方式可将偏差--偏差变化率的平面划分为九个工况点，每个工况点均视为一个线性区，可用线性控制理论分析。

2）系统动态响应时；K3+影响系统的延迟时间；K2+影响系统的上升时间；K4-影响系统超调；K2-影响系统的振荡次数。

3）系统进入静态时：在“零”型系统里，由K3+产生的稳态偏差ess3与偏差零带e0之间的关系为，若：ess3>e0则稳态偏差：ess=ess3；反之：ess=e0。

4）增益系数K4+在阶跃响应时，主要作用为快速抑制超调从而影响系统的峰值时间，因此K4+> K2+系统收敛；K4+= K2+系统等幅振荡；K4+< K2+系统发散。

5）动态指标的调节时间ts与超调量σ%与多个增益系数有关，优选各工况点的增益参数，可组合成为一个理想的最佳系统。

6 结语

通过对微粉生产过程中常用控制方案和九点控制器设计方法的比较结果，我们发现实际生产过程中对分级机在两种控制方案下的监测结果和在实验室实验的数据结论一致，因此我们用九点控制器成功实现了在微粉生产线控制系统中对分级机转速的控制，比较而言，九点控制器设计方案能使我们的分级机转速始终稳定保持在我们产品所需对应的转速上，这就使得我们的产品颗粒均匀，粒径大小一致，产品质量非常高，满足了用户的生产要求。

但是九点控制器中也一样存在自己的问题：

1）九点控制器应用不广泛。如果它能得到广泛应用，变频器厂家直接在变频器内内置九点控制算法，这就会减少我们设计人员很多麻烦。

2）九点控制器的控制状态的各个K值，允许偏差和允许偏差率的选定要根据实际过程实时的调控和设置，针对不同的控制输出值，调试会显得相对麻烦，而且所需设置的参数值也较PID多，设置过程相对比较繁琐。

参考文献

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作者简介

肖青青，女（汉族）湖北省荆州市长江大学文理学院，专业：机电与信息工程系 434020

电镀生产线的plc控制 篇4

电镀自动线上的多个工作槽中的镀液和前后处理液、清洗液大多有一定的温度要求,其温度控制是否符合工艺要求直接关系到产品加工质量和生产效率。传统的水银浮子式玻璃温度计在电镀生产线上运用有种种不便,有必要采用无接触测温技术[1]。但是,电镀生产流程较长,工作槽较多,从前处理到电镀再到后处理,少则3 ~ 5个点,多则8 ~ 10个,如果对每个工作槽都安装这种红外测温和控制系统,需要添置多套昂贵的新设备,推广应用上存在一定困难。对此,本工作采用移动式传感器的模式,并用无线电技术来对传感器信息进行管理,从而将物联网技术应用于电镀生产管理,这一设计已经申请中国发明专利[2]。

1移动传感器读取温度信息的原理

红外测温仪根据物体的红外辐射特性,依靠其内部光学系统将物体的红外辐射能量汇聚到探测器( 传感器) 并转换成电信号,再通过放大电路、补偿电路及线性处理后,在显示终端显示被测物体的温度。系统主要由光学系统、探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。其核心器件是红外测温电路模块,将通过传感器接到的辐射能转换成可测量的电信号,并传送到单片机接口,完成一系列数字处理工作。 图1是这种红外测温电路模块的示意。其中,V为电源引脚VCC,3 ~ 5 V,一般取3. 3 V; D为数据接收引脚,没有数据接收时D为高电平; C为2 k Hz Clock输出引脚; G为接地引脚; A为测温启动信号引脚。

对于采用行车的电镀自动生产线,可以利用行车的吊臂作为红外传感器的载体,红外传感器在电镀线上随行车移向各种镀槽,依次读取各槽的温度信息,从而实现一机多用的测温方式。图2为红外测温器安装在电镀生产线行四吊臂上移动测试工作液温度的示意,此法可减少电镀生产线上硬件装置位置或空间拥挤的问题,是一种优化的配置模式。

2多条生产线的无线控制

安装1个温度控制器,只能采集这1个镀槽的信息。当需要对多个镀槽的温度进行控制时,可采用移动传感器,即可以用1个温度传感器采集多个点温度, 使设备的效率得以提高。

在传感器上配置无线信号接收和发射装置,可以将收集的信号转变成无线电信号传送和接收。其工作原理见图3。温度传感器将现场温度转换为电信号,该信号为模拟信号,A/D转换器将温度信号转换为数字信号,单片机将这些数字信号送到短距离无线发射/接收模块1,并启动无线发射/接收模块1,把数据发射出去。短距离无线发射/接收模块2接收到射频信号后, 传到微型计算机,微型计算机将收到的信号分析处理后,对控制加温设备发出控制指令,完成对现场的温度控制。由无线模块2和微型计算机、控制温度设备构成的中央控制系统可以实现对多个控制 点的远程控制。

短距离无线发射/接收模块选用CC1000。CC1000是根据SmartRF技术,在0. 35 μm CMOS工艺下制造的一种理想的超高频单片收发通信芯片,工作频带在315,868,915 MHz。而且,CC1000很容易通过编程使其工作在300 ~ 1 000 MHz内,具有低电压( 2. 3 ~ 3. 6 V) 、极低的功耗、可编程输出功率( - 20 ~ 10 d Bm) ,高灵敏度( 一般 - 109 d Bm) 、小尺寸( TSSOP -28封装) , 集成了位同步器等特点。其FSK数传可达72. 8 kbps, 具有250 Hz步长可编程频率能力,适用于跳频协议; 主要工作参数能通过串行总线接口编程改变,使用非常灵活。

在电镀自动线的行车上安装一台红外自动测温和无线信号发射装置,利用行车在电镀生产线上的来回巡游,读取各个工作槽液的温度。将所读取的温度参数转换为数字信息,以无线信号方式发送给相应的控制系统,根据设定的温度控制范围,对比所获取的温度信息,发出相应指令,开启或关闭工作槽中的热交换器。采用无线电技术发送和接收温度信息指令,使传感器与控制中心的连接不需要长的电缆导线,现场空间更简洁,有利于生产现场管理。

此外,利用中央控制系统,还可对多条电镀生产线进行无线控制。由于行车是在行走中边走边读取数据,为实现对移动目标的精确识别定位,从理论上定义了新的双离散正交平面,提出了径向双离散Fourier变换与Tchebichef矩并用于目标定位,Zernike矩基于三角变换的精确算法,这种双离散径向Fourier变换和双离散径向Tchebichef矩具有比Mukundan的径向Tchebichef矩更好的特征表达能力[3]。

如果电镀企业有多条生产线需要控制,可以采用自适应防碰撞技术解决RFID多标签并发辨识,并发识别数根据需要可以设置。根据电镀生产的规模,可以控制并行数N≤10。在规模更大时,可以采用传输分机,进行无线接力传送,以满足电镀工业园区的需要[4]。

3结论

( 1) 将红外无接触传感器安装在行车上可对电镀生产线上多个镀槽进行温度监测; 在移动传感器上安装无线收发设备,通过无线电信号与控制中心的主机进行信息交换,可以实现对多槽或多条生产线温度参数的无线遥控监测。

电镀生产线的plc控制 篇5

一、根据工艺过程分析控制要求

一是机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈两位置电磁阀控制。机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位置电磁阀（称为夹紧电磁阀）控制。当该线圈通电时，机械手夹紧；该线圈断电时，机械手放松。当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须在右工作台上无工件时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到右工作台台上的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降。

二是从原点开始，按下起动按钮时，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。若此时右工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀，机械手左移。左移到原点时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。至此，机械手经过八步动作完成了一个周期。

三是机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式又分为单步、单周期和连续操作方式。

手动操作：用按钮操作对机械手的每一种运动单独进行控制。

单步操作：每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。

单周期操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止。在工作中若按一下停止按钮，则机械手动作停止。重新启动时，必须用手动操作方式将机械手移回原点，然后按一下启动按钮，机械手又重新开始单周期操作。

连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环。在工作中，若按一下停止按钮，则机械手动作停止。重新启动时，须用手动操作方式将机械移回原点，然后按一下启动按钮，机械手又重新开始连续操作。在工作中，若按一下复位按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。

二、确定所需的用户输入/输出设备及I/O点数

1.输入设备——用以产生输入控制信号

本例中输入设备应包括：

（1）操作方式转换开关。该开关应有手动、单步、单周期、连续等四个位置可供选择。

（2）手动时的运动选择开关。该开关应有上/下、左/右、夹紧/放松等三个位置可供选择。

（3）启动、停止及复位按钮。

（4）位置检测元件。机械手的动作是按行程原则进行控制的。其上限、下限、左限、右限的位置分别用限位开关来检测。

（5）无工作检测元件。右工作台上有无工件用光电开关来检测。

（6）各操作开关布置如图1所示。

2.输出设备—由PLC的输出信号驱动的执行元件

本题中输出设备应包括下降电磁阀、上升电磁阀、右移电磁阀、左移电磁阀、夹紧电磁阀、原点指示。

三、根据I/O分配选择合适的PLC

根据所确定的输入设备和输出设备，可画出PLC的I/O连接图，如图2所示。由图可见，PLC共需要15点输入，6点输出。假设涉及本论文的机械手由一台PLC控制，因为所需I/O点数不多，可选择超小型PLC即可，但在实际应用中，我们除了考虑PLC针对该控制系统的I/O点数刚好够用，也是不可行的，PLC在应用过程中，可能还有其他增加功能的控制，则可选择小型模块式PLC。本控制系统可选择日本松下FP1系列C40、C56、C72等机型，具体选择何种机型，还需要比较其价格，同时考虑使用维修是否方便等因素。在本文中选择日本松下FP1系列C40机型。

四、设计梯形图

在设计梯形图程序之前，简单介绍一下梯形图的一些基本知识，梯形图是一种图形语言，它沿用了传统的继电接触器中的继电器触电、线圈、串并联等术语和图形符号，而且还加进了许多功能而又使用灵活的指令，将微机的特点结合进去，使得编程容易。它又是由电气控制系统原理图演化而来的，它形象直观，简单易懂，为广大的电气技术人员所熟悉，成为PLC的主要编程语言。

1.梯形图的编程规则

（1）梯形图由若干个梯级组成。

（2）每个梯级自左端的母线开始，终止到最右端的一个线圈上。

（3）梯形图的编制应由左而右，自上而下的进行。

（4）继电器的线圈用[]方括号表示；其触点有常开和常闭两种。

（5）继电器的触点可以在任意串联和并联；继电器线圈可以并联，但不能串联。

（6）每个触点和线圈都要用字符和数字加以标注，以免混淆。

（7）梯形图的结尾一定要用字符和数字加程序结束指令。

2.梯形图自身的特点

（1）梯形图中的继电器是PLC存储器中的一位，当该位为1时表示继电器线圈接通，其相应的常开触点闭合，常闭触点断开；当该为0时，与上述相反。

（2）梯级中没有电流流动，它仅表示梯级中各元素之间的逻辑关系，即梯级右端继电器线圈的执行条件。

（3）继电器触点可以在梯形图中无限制的使用。

（4）上一级的运行结果可以立即被下一级采用。

（5）只有I/O继电器才能和现场的设备相连接，其它内部继电器和寄存器都不能直接和现场设备相连接。

3.程序设计过程

由于该机械手有四种工作方式，以单一的工作方式先编程调试成功，再把四种工作方式功能综合编程调试。

（1）手动方式程序设计；

（2）单周方式程序设计；

（3）连续方式程序设计；

（4）单步方式程序设计；

（5）四种方式综合程序设计；

（6）程序的调试。

基于PLC的选煤生产连续控制 篇6

皮带运输机的最新发展方向是呈现长距离、大运量、高速度、集中控制等特点。与其他运输设备(如机车类)相比,不仅具有长距离、大运量、连续运输的特点,而且运行可靠,易于实现自动化和集中控制,经济效益十分明显。皮带运输机运行维护费用远远低于公路汽运方式,而且只要生产时间超过5年,皮带运输机的输送方式比公路汽运的总投资要小得多;所以能实现皮带运输机输送的场合一般都采用连续的皮带运输机输送。国外对于长距离地面输送皮带运输机的研究和使用较早,主要用于港口、钢厂、水泥厂、矿山等场合。皮带运输机也是煤矿最为理想的高效连续运输设备,特别是煤矿高产高效现代化的大型矿井,皮带运输机己成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。

1 系统设计方案

1.1 皮带运输机控制系统总体方案设计

皮带运输机控制系统设计,主要是对皮带运输机的电气控制进行设计。皮带运输机的控制部分采用PLC控制,电动机调速采用变频器调速。系统结构图如图1所示。

2 系统的硬件设计和部件选型

2.1 可编程控制器PLC的选型

目前PLC使用性能较好的SIEMENS公司、日本的三菱、欧姆龙、美国的AB公司,根据性价比的选择,根据被控对象的I/0点数以及工艺要求、扫描速度、自诊断功能等方面的考虑,采用SIEMENS公司的S7-300系列PLC。

可编程控制器是一种以微型计算机为主体、具有强大控制功能和抗干扰能力的工业控制装。所以它的组成与一般计算机系统基本一致,有中央处理器(CPU)、存储器、I/0接口部分、电源、通信接口、编程工具等。可编程控制器的基本结构框图如图2所示。

2.2 变频器的基本原理及选型

在现代工业和经济生活中,随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展,交流变频调速技术作为高新技术、节能技术已经广泛应用于各个领域。变频器主要由主电路(整流器、中间直流环节、逆变器)和控制电路组成.

变频器的基本构成如图3所示。

2.3 常用辅件的选择

变频器系统器件由断路器、接触器、电抗器、变频器、制动电阻及制动单元组成。

2.3.1 断路器:

为避开变频器直流回路电容器的充电电流峰值,变频器配置的断路器容量应为电机额定电流的1.3-1.4倍,整定值为断路器额定值的3-4倍。

2.3.2 接触器:

接触器在变频器主回路中仅在变频器辅助器件或控制回路故障时起断开主回路的作用,一般不作回路开断器件用,故可按电机额定电流选用接触器容量,无须按开断次数考核其寿命。

2.3.3 交流电抗器:

当变频器直接连接于一个大容量的电源变压器时,或电网回路中接有移相电容器,可能会在电网中产生过峰值电容,致使变频器损坏。为此,在变频器的输入端加接交流电抗器,以抑制变频器造成的高频峰值电流,或电容器开断造成的峰值电流对变频器的危害。同时,交流电抗器的接入还可起到降低电机噪声、改善起动转矩、在电机轻载时改善电机功率因数的作用。交流电抗器容量可按下列公式计算:

式(1)中L-电抗器容量H;U-额定电压V;I-电机额定电流A,电抗电流值为电机额定电流的1.1~1.2;-最大周波数HZ。(2%-5%)U的选择根据速比要求定,速比愈大百分比愈大。在变频器与变压器单台独配的系统中无须配置电抗器。

2.3.4 电缆选择:

由于高次谐波的驱动效应,电缆的实际使用面积减少,单位实际工作电阻增大,电缆压降有增大的趋势,故所配电缆一般大于常规使用值。如转换器与电机间的主回路配线不当,将会是电压下降较多,从而降低电机转矩,增大电机电流,引起电机过热。近年来变频器厂家将变频器额定电压设计

3 系统的软件设计

3.1 系统控制的要求

对皮带运输机变频调速控制系统的基本要求:a.运煤系统必须按逆煤流方向启动,按顺煤流方向停止:b.设备启动后,在事故情况下有声光报警装置发出报警信号,在故障严重时还应有事故停机信号:c.在程序启动过程中,当任意一台连锁运行的设备发出故障停机时,其余设备应按逆煤流方向延时跳闸,同时发出报警信号;d.在正常运行过程中,当任意一台连锁运行设备发生故障时,其余设备应按连锁停止的关系按逆煤流方向中断运行,同时发出报警信号。

3.2 PLC配置

根据以上系统输入/输出点数,对PLC系统进行配置,系统要求有19点数字输入端、8点模拟输入端和24点输出端，所以选择西门子的CPU313,另配置一块SM322数字输出模块和两块SM331模拟输入模块,能够满足系统的I/O分配。PLC系统与配置如表1。

3.3 系统程序编写

根据系统的控制要求及控制系统的I/O分配,利用SIEMENS S7-300PLC的编程软件STEP 7-micro/win32进行程序编写。使系统能够实现稳定运行,满足系统的控制要求。

4 结论

总结本文的主要工作有以下几点:

4.1 根据皮带运输机的运行特点,皮带运输机变频调速系统,主要由主操作系统、PLC控制系统、变频调速系统等组成。

4.2 系统的控制是通过操作系统向PLC发送控制指令,利用PLC进行无触点的逻辑控制,同时发出信号给变频器,控制变频器的启动、停止。

电镀生产线的plc控制 篇7

1.1 生产线结构及工作过程

矿泉水自动灌装生产线的基本结构由清洗环节、灌装环节、封盖环节、包装环节、检测环节五部分组成。清洗环节是通过对回收回来的饮料瓶进行清洗, 首先先向空瓶子里注入专门的清洗液, 对瓶子进行清洗、消毒, 然后通过倒瓶机将清洗液倒出, 再将清洗好的空瓶子通过传送带送至灌装环节。灌装环节是PLC控制电磁阀将气压导通从而控制气压阀对瓶子进行灌装, 当液位高度达到标准后气压阀停止灌装, 灌装口将灌装后的瓶子放下, 再由传送带将瓶子送往下一个加工环节。封盖环节固定架将瓶盖放到瓶子口使得瓶盖的螺纹与瓶口的螺纹重合, 通过传送带测壁的摩擦链将瓶子旋转, 将瓶盖旋紧, 实现封盖。包装环节是由两个固定包装纸的轴组成的, 当瓶子被送至包装位置的时候, 包装带将一端粘合在瓶子的侧壁, 然后旋转瓶身, 让包装纸缠绕在瓶身上, 缠绕一周后包装纸切断, 包装纸的另一端固定粘合到粘合处, 包装环节结束。最后加工后的产品经过检测环节的感光传感检测不良, 其中包括瓶身外部损伤、瓶盖封装不良、包装不良、灌装液位不良等等, 最后机械手会将不合格的产品移至指定区域, 合格的产品进行装箱, 至此整个加工过程结束。

1.2 控制要求

自动灌装生产线需要设计手动和自动两种工作模式。手动模式用于设备的维护保养, 调试和计数统计的复位, 自动模式下允许启动生产线的正常运行。并实现下面功能:

(1) 急停功能

当设备发生故障或人员伤亡时, 按下急停按钮, 停止设备的运行所以要求在每一个生产环节都要设有急停按钮, 且直接作用于电源。

(2) 手动模式

在手动模式下, 可以通过点动按钮使传送带电动机启动停止, 用于调试设备。通过复位按钮对合格产品计数值进行清零。通过各个环节的启动停止开关独立的调试各个环节。

(3) 自动模式

在自动模式下, 按下启动按钮, 系统启动, 电动机启动, 传送带运行。空瓶子达到灌装位置时, 电动机停转, 灌装阀门打开。灌装时间到, 灌装阀门关闭, 电动机启动, 传送带继续运行。在自动模式下, 按下停止按钮, 系统停止, 电动机不转, 传送带停止运行, 各个环节的设备断电, 不可独立启动。

(4) 产品计数统计

控制系统可以实现产品数量的统计, 包括合格产品数, 不合格产品数。合格产品数和不合格产品数都显示在控制面板上, 当合格产品数为12时构成一箱, 合格产品数清零, 不合格产品数为5时生产线停止, 工作人员进行检修, 问题处理后手动开启启动按钮, 系统继续工作。

(5) 模拟量检测

灌装瓶内的液位由模拟量液位传感器进行监视, 液位低于设定好的下限时, 要使进料阀门处于开启状态, 液位高于设定好的上限时, 要使进料阀门处于关闭状态。

(6) 加工环节的协调

通过每个环节的协调工作, 实现自动灌装与一系列加工的自动生产设备, 一旦启动生产线, 传送带电机启动带动传送带运转, 经过处理后的空瓶子经过清洗部分对瓶子内外进行清洗、杀菌、消毒等处理。包装后的瓶子由传送带传送到检测部分, 由检测传感检测后将次品通过机械手移动到指定区域。

2 系统的硬件电路设计

系统的硬件分为主电路、控制电路、辅助电路三大部分, 控制电路控制主电路, 辅助电电路起辅助信号显示的作用。

2.1 系统的主电路设计

传送带用电动机M1来驱动, 机械手上下移动使用M2来驱动, 机械手左右移动使用M3驱动, 并用接触器KM1来控制电动机的运行与停止, 用接触器KM2和KM3控制机械手上下移, 用接触器KM4和KM5控制机械手的左右移。由热继电器FR1、FR2、FR3实现过载保护。断路器QF1、QF2、QF3将三相电源引入, 同时QF1、QF2、QF3为电路提供短路保护。自动灌装生产线的主控制电路如图1所示。

2.2 系统的控制电路设计

系统采用OMRON公司的CP1H-XA40DR-A型PLC作为自动灌装生产线控制系统的控制器。

3 系统流程图及I/O分配表

3.1 流程图

根据对灌装生产线工艺及控制要求的理解, 绘制系统流程图如图3所示。

3.2 I/O分配表

本系统需要11个输入, 12个输出, I/O地址分配表如表1所示。

4 组态监控设计

本系统在设计灌装操作站的画面流程时使用的是组态王6.53版开发软件, 组态王软件己经成功地应用于化工、钢铁、电力、污水处理等各行各业, 也成功的应用于国防、航空航天等重大领域。本系统的组态监控画面设计如图4所示。

图中所表现的是自动灌装的整个过程, 首先从清洗环节开始, 然后依次是灌装环节、封盖环节、包装环节、检验环节, 控制面板在图的右上角, 通过控制面板可以对系统进行手动控制, 控制面板上也提供了合格产品的数量和不合格产品的数量。

设计图形界面首先按照加工的顺序创建所需要的加工环节, 其中有清洗环节、灌装环节、封盖环节、包装环节、检测环节五部分, 然后设计手动控制界面, 由于首个瓶子进入清洗环节的时候, 灌装环节、封盖环节、包装环节和检测环节都需要停止工作, 所以控制界面要有每一个环节的控制开关, 以保证不浪费原材料和产品的顺利传送。

清洗环节利用闪烁的水滴来表现清洗的过程, 然而, 真正的清洗过程要比表现中的复杂的多。灌装环节要保证瓶子的最后一个移动位置刚好在灌装口, 瓶内的液体的填充过程要通过动画连接中的填充表现出来。封盖环节要在瓶子停在封盖口的时候, 封盖器降下来, 从而模拟一个加工封盖的过程。包装环节相对的比较简单, 只需要在瓶子最后停留的位置上用动画连接及时的使隐含的商标出现。检测环节设有一个机械手, 随机的抓取瓶子, 用来表现检测产品的过程。

5 系统的运行与调试

在电脑上安装上CX-ONE软件, 程序编好后, 将程序输入CX-Program软件中, 在电脑上进行初步仿真调试, 测试程序无编写错误后, 到实验室进行实物仿真按外部接线图连好实物, 先将PLC程序写入程序控制器中。并将PLC和组态王进行通信连接。

按照系统的工作顺序对系统进行控制, 将系统开启系统指示灯会亮起, 系统进入自动运行状态, 按下各个环节的手动控制按钮可以对系统进行手动控制, 随机的按下检验传感按钮模拟检验传感的工作状态来控制检验环节的工作状态, 依次按下机械手的上下左右行程开关按钮控制机械手的上下左右移动。

观察PLC控制的各个输出端口是否按照编程好的顺序进行工作, 对系统进行合理的适当的调整。

摘要：本文主要介绍基于欧姆龙CP1H PLC及组态王设计的矿泉水自动灌装控制系统。包括自动控制和手动控制, 实现了清洗、灌装、封盖、包装、检测等功能。形成快速一体的自动灌装系统。另外, 为了保证系统在出现意外故障时, 能够得到很好的解决, 系统还配置了急停开关等。对于检查出的不合格产品采用机械手将其移走。并运用组态王软件实现了对整个自动灌装系统的实时监控, 可以更好的了解和修改生产工艺及控制程序。

关键词：自动灌装,可编程控制器,CP1H,组态王

参考文献

[1]王冬梅.啤酒灌装生产线自动控制系统的研究与开发[D].西安理工大学, 2001.

[2]霍罡, 樊晓兵.欧姆龙CP1H PLC应用基础与编程实践[M].北京:机械工业出版社, 2008:35-96.

电镀生产线的plc控制 篇8

1 系统的硬件设计

自动上料模块是整个自动生产线系统的起始单元, 主要由工件装料管和推出装置、支架、阀组、端子排组件、PLC、按钮、走线槽及底板等组成。主要功能是将放置在料仓中的工件自动推到物料盘上, 以便使输送单元的机械手将其抓取并输送。具有手动、自动两种操作方式。在操作前应确保上料盘有料。

1.1 动作过程

上料单元主体是一个转动的料盘, 料盘上设置两个管形料仓。在料盘口对应上料的位置安装了一个漫反射光电开关, 功能是检测料盘口中有无储料。当工件到达料盘口时, 光电开关检测到有工件存在, 便向系统提供本单元物料盘有工件的信号。在输送单元的控制程序中, 就可以利用该信号状态来驱动机械手装置来抓取此工件, 送到传输带上。料仓中的工件在重力的作用下, 自动向下移动一个工件, 为下一次抓取工件做好准备。若当前料盘口中无工件, 料盘将在程序控制下转动到料盘口中继续检测。直到两个料盘口均无工件, 料盘停止转动。

1.2 气动回路设计

气动控制回路是本工作单元的执行机构, 由气动机械手和上料转盘组成, 完成上料和取料。机械手在结构上由两个直线气缸、一个摆动气缸和气爪组成。归位状态为:气爪闭, 平移缸退, 升降缸落, 摆缸0°。一个工作循环:气爪闭→气爪开→升降缸升→平移缸进→气爪闭→平移缸退→摆缸180°→平移缸进→升降缸落→气爪开→平移缸退→升降缸升→摆缸0°。机械手可实现手臂平移、升降、摆动和气爪的抓取动作, 由安装在气缸上的磁性接近开关来检测各气缸的极限位置, 进而通过PLC实现位置控制。5个二位五通的双电控电磁阀集中安装在汇流板上, 控制机械手的手臂进行平移、升降和摆动控制及上料盘的转动动作。

1.3 PLC控制

在上料单元中, 检测气缸位置的磁性开关、检测料盘口有无工件的光电开关、传输带拥堵检测传感器和控制按钮, PLC共需14个输入端子接收外界信号。电磁阀控制的输出动作、故障信号和标志信号共需13个输出端子。选用西门子S7-300主单元, 可以和从站之间交换信息。其I/0接线原理如图1所示。

2 系统的软件设计

PLC梯形图程序的设计方法有经验法和顺序控制法两种。顺序控制设计法的基本思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的步, 用编程元件 (例如存储器位M) 来代表, 在任何一步内各输出量的状态不变。使系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件, 它可以是外部的输入信号, 如按钮、限位开关的通断等。也可以是PLC内部产生的信号, 如定时器和计数器的触点信号。使用顺序控制设计方法时, 首先根据系统的工艺流程, 画出如图2所示的顺序功能图, 再根据顺序功能图画出梯形图来完成程序设计。

参考文献

[1]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[2]左健民.液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社, 1999.