基于PLC和组态王的电镀生产线自动控制系统设计

刘天财

（湖南应用技术学院 湖南 常德 415000）

引言

当前，继电器控制主要应用于电镀生产线。继电器控制虽可以满足于电镀生产线基本的要求，然由于硬件布线连接多而杂，继电器控制系统可靠性又差强人意，易出现故障点。当人为排除故障时，不可避免地会接触HNO3、HCN等毒性物质。

1 控制系统方案设计

PLC控制技术是根据电脑设备所设计的数字运算操作电子系统，依据不一样行业领域的不一样要求，针对系统内部的实行运算逻辑等命令开展个性化的处理，进而做到利用数据来控制和管理各类工业设备生产制造维护过程的目的。现阶段，伴随着机电一体化在各领域中的普遍推广与运用，PLC控制技术也获得了更为普遍的运用发展。PLC控制技术由开关电源、CPU、系统程序存储器、通信接口、功能模块及其通讯模块构成，在机电一体化控制系统中，PLC控制技术可以根据微小的系统程序调节，完成对电器设备的灵活控制，如借助PLC控制技术完成对机器设备开关量的控制。

1.1 控制要求

基于行车机控制系统电镀生产线如表1所示，可以看出，电镀系统选用两台电镀起重机传送电镀件，每台起重机凭借前后挂钩达成了完全电镀。在此基础上，电镀生产线控制系统的设计要求如下：（1）设有手动控制、单循环自动控制、连续循环自动控制，可根据需要实现不同控制方式的切换；（2）在手动控制模式下，电镀行车的状态（前进、后退、上下）以控制按钮的形式进行控制；（3）在单周期自动控制下，当电镀生产线完成一个工作周期后，自动回到原来位置停止运行，为下一个周期的电镀工作做好准备；（4）在连续循环自动控制中，电镀生产线可来回运行多个循环，实现循环工作。

1.2 控制过程

以电镀工艺为代表，简述了行车控制过程，整个电镀生产线是行车、槽组、电机构成。电镀生产线的基本工艺是：去油→电解→清洗→酸浸→电镀→清洗→干燥[1]。设计的电镀生产线能达到自动化控制。控制要求工件以原点开始，经过每道工序，最后完成产品加工。产品加工完成后，吊钩下降，起重机回到原来的位置，再次加工下一个工件。整个电镀过程包括前处理、电镀槽和后处理。电镀生产线运用自动模式控制。当工件装上吊篮，吊钩和行车处于原来位置时，按下启动按钮，自动执行以下过程：（1）当吊钩上升到上限时，吊钩停止；当行车向右移动到电镀槽时，行车停止运行，吊钩下降；当行车下降到下限时，吊钩上升并在电镀2分钟后停止30秒。（2）起重机继续向右移动到回收罐，吊钩下降到下限，工件在回收罐中浸泡30s，吊钩上升并停止15秒。（3）继续向右行驶到干净的水箱。清洗30秒后，提起吊钩并停放15秒。（4）起重机运行到左极限，吊钩下降到原来的位置。至此为止，完成了工件电镀生产的整个过程。

1.3 控制策略

电镀生产线自动完成工件的电镀处理，电镀车执行前进、后退、上钩、下钩四个指令，电镀线配有两台电，一个负责电镀小车的水平运动，另一个负责吊钩的上下运动。为完成电镀生产线自动控制，下位机用其西门子S7-200系列PLC作为主控制器，上位机采用组态王软件作为界面，对生产过程进行紧急指令操作和实时监控。上位机采用组态王6.65软件和西门子S7-200编程软件为系统监控的部分。PLC与组态王通过PPI/PC电缆以及PPI通信协议进行通信，从而保证PC与PLC之间的有效信息传输与实时监控[2]。

2 系统硬件设计

2.1 系统I/O地址分配

根据对电镀生产线的工作过程分析，明确该系统为输入量14点和输出量14点，充分考虑到升级更新改造的需求，留出20%的裕量ⅡJ。故采用德国西门子公司生产制造的型号是S7—200CPU226的PL C，其输入量24点，输出量16点。触摸显示屏采用西门子公司TPl77。

3 系统软件设计

3.1 PLC控制程序设计

通过西门子S7-200编程软件STEP7进行编程。由于系统控制复杂，所以程序设计分为主程序和子程序，其主要功能是完成系统的启动和初始化程序，并调用子程序。主程序由四个网络组成：设定各工序时间常数、手动控制、自动控制、手动自动切换和过载保护。在主程序中，MOV_W用于设置时间常数指令，SM0.1为专用寄存器，VW0～VW10为变量寄存器，M0.0和M0.7为中间继电器，（S）和（R）为设置复位指令，SBR-0和SBR-1为系统调用子程序。图中S0.1～S2.1为PLC中的顺序控制继电器，T1～T6作为定时器。

3.2 组态画面设计

组态屏画面是上位机的构成部分。系统配置界面运用组态王6.55软件。配置画面能够实时进行显示其设备运行状态以及每一步运行的时间。工人还能借助监控屏对现场设备状态和工艺时间进行随时调整，完成手动和自动切换操作，方便、省时、省力，提高了工厂的自动化水平。

4 结语

电镀生产线投产以来，系统运行稳定，控制精度高，产品质量和现场控制过程抗干扰能力强。管理人员可以通过可视化监控界面直接实时监控电镀生产过程，并可根据现场报警状态进行实时控制和调整。工人的工作量明显减少，提高了企业的生产效率和自动化控制水平。