畢業(yè)設計-----plc在電鍍生產線上的應用

1、<p>　　設計（論文）題目：PLC在電鍍生產線上的應用</p><p>　　系 別：汽車與電氣工程系</p><p>　　專 業(yè)：機 電 一 體 化 </p><p>　　班 級 </p><p>　　姓 名： </p>

2、<p>　　學 號： </p><p>　　指導老師： </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言………………………………………………………………………………… 1</p><p>　　第1章課題簡介…………………

3、………………………………………………… 2</p><p>　　§1.1概述………………………………………………………………………… 2 </p><p>　　§1.2本課題的內容和工藝要求………………………………………………… 2</p><p>　　第2章 方案比較…………………………………………………………………… 4</p>

4、;<p>　　§2.1繼電器、PLC電路圖電路分析………………………………………………4 </p><p>　　§2.2 PLC與繼電器的優(yōu)缺點………………………………………………………4</p><p>　　§2.2.1 繼電器的特點……………………………………………………………4</p><p>　　§2.

5、2.2 PLC 的特點………………………………………………………………5</p><p>　　§2.3 PLC的選用…………………………………………………………………….6</p><p>　　第3章 PLC的原理……………………………………………………………………7</p><p>　　§3.1 可編程控制器的等效電路…………………………………

6、…………………7</p><p>　　§3.1.1存儲程序控制與可編程序控制器…………………………………….7</p><p>　　§3.1.2可編程序控制器的等效電路………………………………………….7</p><p>　　§3.2 PLC掃描技術…………………………………………………………………10</p><

7、;p>　　§3.2.1掃描技術……………………………………………………………….10</p><p>　　§3.2.2掃描工作過程……………………………………………………..10</p><p>　　§3.2.3掃描周期計算………………………………………………………11</p><p>　　§3.3 PLC與I/O相

8、應時間………………………………………………………11</p><p>　　§3.3.1改變信息刷新方式………………………………………………… 12</p><p>　　§3.3.2采用集中技術………………………………………………………12</p><p>　　§3.3.3 調整輸入濾波器………………………………………………………

9、13</p><p>　　第4章 PLC在電鍍生產線上的應用…………………………………………… 16</p><p>　　§4.1 工藝要求……………………………………………………………… 16</p><p>　　§4.2 控制流程圖………………………………………………………………… 17</p><p>　　

10、67;4.2.1行車自動工作控制的過程…………………………………………….17</p><p>　　§4.3 拖動系統(tǒng)設計 ………………………………………………………………18</p><p>　　§4.4 PLC的選型…………………………………………………………………..18</p><p>　　§4.5 PLC輸入/輸出地址對照表…

11、……………………………………………….19</p><p>　　§4.6 PLC生產線上的梯形圖………………………………………………… 20</p><p>　　§4.6.1 電鍍生產線PLC控制梯形圖程序…………………………………….25</p><p>　　§4.6.2 梯形圖程序…………………………………………………………….2

12、8</p><p>　　第5章 小結…………………………………………………………………………31</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………………….32</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　畢業(yè)設計是大學階段最后一次綜合性設計，是大學三年所學知識的綜合

13、題現(xiàn)，是應用所學基礎理論、專業(yè)知識與技能分析和解決生產實際問題的綜合性訓練。畢業(yè)設計是學生畢業(yè)前進行的全面綜合訓練，是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識與技能解決實際問題的教學環(huán)節(jié)，是學生在校獲得的最后訓練機會，也是對學生在校期間所獲得知識的檢驗。希望通過最終的畢業(yè)設計，能更加鞏固、擴大和強化自己所學到的理論知識和技能，提高自己畢業(yè)設計制圖、編寫技術說明書的能力，學會正確使用技術資料，標準手冊和工具書。并在設計中進一步提高自己理論聯(lián)系實際、嚴肅、

14、認真的工作作風，為即將走上工作崗位所從事的技術工作打下一個良好的基礎。這次設計的題目是：PLC在電鍍生產線上的應用設計。并繪制出電鍍工藝流程圖、自動工作狀態(tài)流程圖、電鍍生產線PLC控制梯形圖。在這次設計中，我明確設計目的，并決定好好把握和利用這次踏上工作崗位前的最后一次“演習”機會，通過幾個月來的仔細查閱資料，精心設計，努力工作，終于完成了這次設計任務，但由于水平和時間有限，設計中錯誤難免，希望老師們批評指正，從而能得到不斷的進步。&l

15、t;/p><p>　　在本次設計過程中，得到了**老師的精心講解和熱情幫助，對此，特表示衷心的感謝，感謝***老師抽出寶貴的時間為我講解一些設計中出現(xiàn)的疑問。</p><p><b>　　第1章課題簡介</b></p><p>　　§1.1 概述 一件電鍍產品的質量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產

16、品嚴格按照電鍍工藝流程運行和保證產品的電鍍時間則是決定電鍍產品質量和品質的重要因素。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嚴格的保證，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，有著非常好的經濟效益和社會效益，電鍍生產線上對行車的自動控制則是電鍍生產線自動化控制的關鍵。 電鍍生產線按照其工藝要求和規(guī)模一般設計有兩臺行車、三臺行車和四臺行車工作，每臺行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運行；對于

17、行車的自動控制，早期是采用繼電器邏輯電路和順序控制器，發(fā)展至今其控制方式已采用可編程控制器PLC作為核心控制部件，其控制更為安全、可靠、方便、靈活，自動化程度更高。</p><p>　　隨著集成電路和計算機技術的迅猛發(fā)展，存儲控制程序逐步替代接線程序控制，成為工業(yè)控制系統(tǒng)的主流發(fā)展方向。所謂程序控制，就是將控制邏輯程序語言的形式存放在存儲器中，通過執(zhí)行存儲器中的程序實現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。這樣的系統(tǒng)稱為存儲程序控制系

18、統(tǒng)。在存儲程序控制系統(tǒng)中，控制程序的修改不需要改變控制器內部的接線，而只需通過通過編程器中的某些程序語言內容。</p><p>　　可編程控制器就是一種存儲程序控制器。其輸入設備和輸出設備與繼電器控制系統(tǒng)相同，但它們直接連接到可編程控制器的輸入端子和輸出端子。在可編程控制器構成的控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個控制任務，同樣需要針對具體的控制對象，分析控制系統(tǒng)要求，確定所需用戶的輸出輸入設備，然后運行相應的程序語言便指出相應

19、的程序，利用編程器和其他設備寫入可編程控制器的存儲器中。每條程序語言確定一個順序，運行時CPU一次讀取查出其中的程序語句，對它們的內容解釋并加以執(zhí)行；執(zhí)行結果用以輸出設備，兩支被控制對象工作。可編程控制器時通過軟件實現(xiàn)控制邏輯的，能夠使用不同控制任務的需要，通用性強，使用靈活，可靠性強。</p><p>　　§1.2、課題的內容和工藝要求</p><p><b>　?。?/p>

20、1）、內容：</b></p><p>　　電鍍生產線上有三個槽，工件由裝有可升降吊鉤的行車帶動，經過電鍍、鍍液回收、清洗等工序，完成電鍍全過程。在電鍍生產線一側，工人將代加工的零件裝入吊籃，并發(fā)出信號，專用行車便提升并自動逐段進行。按工藝要求在需要停留的槽位停下，并自動下降，停留一定時間（各槽停留時間按事先工藝要求調定）后自動提升，如此完成電鍍工藝規(guī)定的每一道工序，直至生產線的末端自動返回原位，卸下處

21、理好的零件，重新裝料發(fā)出信號進入下一加工循環(huán)。</p><p><b>　?。?）、設計要求：</b></p><p>　　工件放入鍍槽中，電鍍280s后提起，停放28s，讓鍍液從工件上流回鍍槽中，然后放人回收液中浸30s，提起后停15s，接著放入清水槽中清洗30s。最后提起停15s后，行車返回原位，一個工件的電鍍過程結束。如果在中途斷電，工件將報廢無需在進行下面的工

22、序，所以可以通過點動操作返回，取下報廢品。電鍍工藝流程圖如圖1-1。</p><p><b>　　第2章方案比較</b></p><p>　　§2.1、繼電器、PLC電路圖電路分析</p><p>　?。?）、如圖（a）為繼電器電路圖；圖中SBT為常開按鈕，SBP位常閉按鈕，KM為繼電器線圈。當按下啟動按鈕SBT，繼電器KM的線圈通電

23、，其常開觸點KM閉合，由于常開觸點KM與啟動按鈕SBT并聯(lián)，所以即使松開啟動按鈕SBT，已經閉合的常開觸點KM仍然能使繼電器KM的線圈通電，這個常開觸點稱作“自鎖”觸點。停止時按下停止按鈕SBP，繼電器的線圈失電。</p><p>　?。?）、如圖（b）為PLC梯形圖；圖中X0為常開輸入觸點，X1為常閉輸入觸點，Y0表示輸出，其輸出Y0的工作狀態(tài)受X0、X1信號控制，當按下啟動輸入繼電器按鈕X0，輸出繼電器Y0的

24、線圈通電，其常開觸點Y0閉合，由于常開觸點Y0與啟動輸入繼電器按鈕X0并聯(lián)，所以即使松開啟動輸入繼電器按鈕X0，已經閉合的常開觸點Y0仍然能使輸出繼電器YO的線圈通電。停止時按下停止按鈕X1，輸出繼電器的線圈Y0失電，常開觸點Y0斷開。</p><p>　　§2.2、PLC與繼電器的優(yōu)缺點</p><p>　　如圖（a）、（b）對于同一控制電路，繼電控制原理和梯形圖的輸入、輸出信

25、號基本相同，控制過程等效。</p><p>　　§2.2.1、繼電器的特點 </p><p>　?。?）、功能不易擴展；</p><p>　?。?）、繼電器價格相對PLC便宜；</p><p>　?。?）、繼電器接線復雜，一個產品的工藝改變，要重新接線，布線不易更新；</p><p>　?。?）、繼電控制使用

26、是內部繼電器、定時器和計數(shù)器靠硬件連接控制電路；</p><p>　　（5）、可靠性不高，查找和排除故障十分困難；</p><p>　　（6）、當產品更新時繼電器控制系統(tǒng)的元件和接線都要相應的變化，而且這種變動工作量很大，工期長費用高。</p><p>　　在傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)和電子邏輯控制系統(tǒng)中，控制任務的完成時通過電器、電子控制線路來實現(xiàn)的。這些控制線路間繼電

27、器、接觸器、電子元件等若干分立器件用導線連接在一起、形成滿足控制對象動作要求的控制程序。這樣的控制系統(tǒng)成為接線程序控制系統(tǒng)。因其程序就固定在接線中，所以又成為接線程序。在接線控制系統(tǒng)中，若要修改控制程序就必須改變接線。</p><p>　　設計一個接線程序控制系統(tǒng)，首先需要針對具體的控制對象，分析控制要求，確定所需的用戶輸入輸出設備，設計相應的控制線路，再根據(jù)需要制作針對該控制裝置（如繼電器控制柜或控制臺）。對于

28、較復雜的控制過程，控制線路的設計將非常繁瑣、困難。設計的控制線路也很復雜。由于控制系統(tǒng)器件接線多，使系統(tǒng)的可靠性受到了很大的影響，其平均無故障時間往往較短?？刂葡到y(tǒng)完成以后，如控制任務發(fā)生變化（如生產工藝流程的變化），則必須改變相應接點才能實現(xiàn)；因而容易造成界限程序控制系統(tǒng)的靈活性、通用性較低，故障率高，維修也不方便。

29、 </p><p>　　§2.2.2、PLC的特點</p><p>　　1、可靠性高、抗干擾性強</p><p>　　PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量開關動作由無觸點的半導體電路來完成，其可靠程度是使用機械觸點的繼電器所無法比擬的。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠工作，在其設計和制造過程中采取了一系列硬件或軟件的剛干擾的設施。&

30、lt;/p><p><b>　　硬件方面的設施有：</b></p><p>　?。?）隔離~~PLC的輸入、輸出接口電路一般都采用光點耦合器來傳遞信號，這種光電隔離設施使外部電路與PLC內部之間完全避免了點的聯(lián)系，有效地抑制了外部的干擾源對PLC的影響，還可以防止外部強電穿入內部CPU。</p><p>　?。?）濾波~~在PLC電路電源和輸入、輸

31、出(I/O)電路中設置了多種濾波電路，可有效抑制高頻干擾信號。</p><p>　　（3）在PLC內部CPU供點電源采取屏蔽、穩(wěn)壓、保護等設施，防止干擾信號通過供電源進入PLC內部，另外各個輸入\輸出（I/O）接口電路的電源彼此獨立，以避免電源之間的相互干擾；</p><p>　?。?）內部設置連鎖、環(huán)境檢測與診斷等電路，一旦發(fā)生故障就報警；</p><p>　　（

32、5）外部采用密封、防塵、抗震的外殼封裝機構，以適應工作的惡劣的環(huán)境。</p><p>　　在軟件方面的設施有：</p><p>　?。?）設置故障檢測與診斷程序，每次掃描都對系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障進行檢測診斷，發(fā)現(xiàn)錯誤后，立即作自動相應的措施，如報警、保護數(shù)據(jù)和封鎖輸出等。</p><p>　?。?）定義用戶程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進行電池后備，以以保證停電后有關

33、狀態(tài)及信息不會丟失。</p><p><b>　　2 、編程簡單易學</b></p><p>　　PLC采用與繼電器控制線路圖非常接近的梯形圖作為編程語言，它既有繼電器電路的清晰直觀的特點，又充分考慮到電氣工人和技術人員的讀圖習慣，對使用者來說，幾乎不需要專門的計算機知識，因此，易學易懂，程序改變時也容易修改。</p><p>　　3、功能完善

34、、適應性強</p><p>　　目前PLC產品已經標準化，系列化和模塊化，不僅具有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制功能，還具有A/D、D/A轉換、算術運算及數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網和生產過程監(jiān)控等功能。它能根據(jù)實際需要，方便靈活地組裝成大小各異、功能不一的控制系統(tǒng)，即可控制一臺單機、一條生產線、又可以控制一個機群、多點生產線。既可以現(xiàn)場控制，又可以遠程控制。</p><p>　　針對不同的工業(yè)現(xiàn)場

35、信號，如交流、直流、開關量或模擬量、電流或電壓脈沖或電位、強電或弱電等，PLC都有相應I/O接口模塊與工業(yè)現(xiàn)場控制器件和設備直接連接，用戶可以根據(jù)需要方便的進行配置，組成使用、緊湊的控制系統(tǒng)。</p><p>　　4、使用簡單，調試維修方便</p><p>　　PLC的接線極其方便，只需將生產輸入信號的設備（如按鈕、開關等）與PLC的輸入端子連接，將接收輸出型號的被控制設備（接觸器、電磁閥

36、等）與PLC的輸出端子連接，僅用螺絲刀既可完成全部接線工作。</p><p>　　PLC的用戶程序可在實驗室模擬調試，輸入信號用開關來模擬，輸出可以用PLC的發(fā)光二極管。調試后再將PLC早現(xiàn)場安裝調試。調試工作量要比繼電器控制系統(tǒng)少得多。</p><p>　　PLC的故障率很低，并且有完善的自診斷功能和運行故障指示裝置。一旦發(fā)生故障，可以通過PLC機上各種發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)迅速查明原因，

37、排除故障。</p><p>　　5、體積小、重量輕、功耗低</p><p>　　由于PLC采用了半導體大規(guī)模集成電路，因此正規(guī)產品機構緊湊、體積小、重量輕、功耗低，所以PLC很容易裝入機械設備內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想的控制設備</p><p>　　§2.3 PLC的選用</p><p>　　通過以上對比，我們很容易看出PLC的

38、功能強大和它適用性，更為人性化的操作。隨著21世紀工業(yè)生產的迅速發(fā)展，市場競爭越來越激烈，PLC技術得到了迅猛的發(fā)展，PLC的發(fā)展越來越智能化，功能越來越完善化，PLC的優(yōu)越是繼電器無法比擬的。PLC是一臺工業(yè)控制的計算機，價格比繼電器昂貴，但比繼電器簡單，易于操作，工藝的變化只需重編寫程序，調試比繼電器少的多，可以自我診斷運行故障，排除故障。</p><p><b>　　第3章PLC的原理</b

39、></p><p>　　可編程控制器都是以微處理器為核心的結構，其功能的實現(xiàn)不僅基于硬件的作用，更要靠軟件的支持。實際上可編程控制器就是一種新型的工業(yè)控制計算機。</p><p>　　§3.1 可編程控制器的等效電路</p><p>　　§3.1.1 存儲程序控制與可編程序控制器</p><p>　　隨著集成電路和計

40、算機技術的迅猛發(fā)展，存儲控制程序逐步替代接線程序控制，成為工業(yè)控制系統(tǒng)的主流發(fā)展方向。所謂程序控制，就是將控制邏輯程序語言的形式存放在存儲器中，通過執(zhí)行存儲器中的程序實現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。這樣的系統(tǒng)稱為存儲程序控制系統(tǒng)。在存儲程序控制系統(tǒng)中，控制程序的修改不需要改變控制器內部的接線，而只需通過編程器中的某些程序語言內容。</p><p>　　可編程控制器就是一種存儲程序控制器。其輸入設備和輸出設備與繼電器控制系統(tǒng)相

41、同，但它們直接連接到可編程控制器的輸入端子和輸出端子。如圖3-1所示。在可編程控制器構成的控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個控制任務，同樣需要針對具體的控制對象，分析控制系統(tǒng)要求，確定所需用戶的輸出輸入設備，然后運行相應的程序語言便指出相應的程序，利用編程器和其他設備寫入可編程控制器的存儲器中。每條程序語言確定一個順序，運行時CPU一次讀取查出其中的程序語句，對它們的內容解釋并加以執(zhí)行；執(zhí)行結果用以輸出設備，兩支被控制對象工作?？删幊炭刂破鲿r通過軟件

42、實現(xiàn)控制邏輯的，能夠使用不同控制人物的需要，通用性強，使用靈活，可靠性強。</p><p>　　§3.1.2 可編程序控制器的等效電路</p><p>　　圖3-1 PLC構成的存儲程序控制系統(tǒng)</p><p>　　由圖3-1可知，可編程控制器構成的存儲程序控制系統(tǒng)。由如下三個部分組成。</p><p>　　輸入設備：連接到可

43、編程控制器的輸入端，它們直接接收來自操作臺命令或來自被控制對象的各種狀態(tài)信息，產生輸入控制信號送入可編程控制器。常用的輸入設備包括控制開關和傳感器?？刂崎_關可以是按鈕開關、限位開關、行程開關。光電開關、繼電器和接觸器的接點等。傳感器包括各種數(shù)字式模擬式傳感器，如光柵位移式傳感器、磁尺、熱電阻。熱電偶等。</p><p>　　可編程控制器內部控制電路：采用大規(guī)模集成電路制作的微處理和存儲器，執(zhí)行按照被控制對象的實際

44、要求編制并存入程序存儲器中的程序，完成控制任務。</p><p>　　輸出設備：與可編程控制器的輸出端相連。它們用來將可編程控制器的輸出控制信號轉換為驅動被控制對象的工作信號。常用的輸出設備包括電磁開關、電磁閥、電磁繼電器、電磁離合器、狀態(tài)指示部件等。</p><p>　　輸入部分采集輸入信號，輸出部分就是系統(tǒng)的執(zhí)行部分，這兩部分與繼電器控制系統(tǒng)相同。PLC內部控制電路是由編程實現(xiàn)的邏輯電

45、路，用軟件編程代替繼電器等功能。對于使用者來說，在編制應用程序時，可以不考慮微處理器和存儲器復雜構成及使用的計算機語言，而把PLC看成內部由許多“軟繼電器”組成的控制器，用近似繼電器控制電路圖的編程語言進行編程。這樣從功能上講就可以把PLC的控制部分看做是由許多“軟繼電器”組成的等效電路，這些“軟繼電器”的線圈、常開接點、常閉接點一般用圖3-2符號表示，PLC的等效電路如圖3-3所示。</p><p>　　線圈

46、 常開接點 常閉接點</p><p>　　圖3-2“軟繼電器”的線圈和接點</p><p>　　下面對PLC等效電路的各組部分作簡要分析。</p><p>　　圖3-3 PLC等效電路</p><p><b>　　1.輸入回路</b></p&g

47、t;<p>　　這一部分由外部輸入電路、PLC輸入接線端子和輸入繼電器組成。外部輸入信號經PLC輸入接線端子驅動輸入繼電器。一個輸入對應一個等效電路中的輸入繼電器，它可提供任意個常開和而常閉接點，供PLC內部控制接通即表示傳送給PLC一個接通的輸入信號，因此習慣上經常將兩者等價使用。輸入回路的電源可用PLC電源部件提供的直流電壓，也可由獨立的交流電源供電。</p><p><b>　　2.

48、內部控制電路</b></p><p>　　這部分電路是由用戶程序形成的。它的作用是按照規(guī)定的邏輯關系，對輸入信號和輸出信號的狀態(tài)進行運算、處理和判斷，然后得到相應的輸出。用戶程序通常采用梯形圖編寫，梯形圖在形式上類似與繼電器控制原理圖，兩者在電路結構及線圈與節(jié)點的控制關系上大致相同。</p><p><b>　　3.輸出回路</b></p>

49、<p>　　輸出部分由于內部控制電路隔離的輸出繼電器的外部常開觸點、輸出接線端子和外部電路組成，用來驅動外部負載。</p><p>　　PLC內部控制電路中有許多輸出繼電器。每個輸出繼電器除了有內部控制電路提供編程用的常開、常閉節(jié)點外，還為輸出電路提供一個常開節(jié)點與輸出接線端相連。驅動外部負載的電源由用戶提供。在PLC的輸出端子排上，由接輸出電源用的公共端。</p><p>　　

50、需要注意的是，PLC等效電路中的繼電器并不是實際的物理繼電器，它實際上是存儲器針對每一位觸發(fā)器。該觸發(fā)器為“1”態(tài)，則相當與繼電器接通；該觸發(fā)器為“0”態(tài)，則相當于繼電器斷開。在PLC提供的所有繼電器中，輸入繼電器用來反應輸入設備的狀態(tài)，也可以將其他看成是輸入信號本身；輸出繼電器用來直接驅動用戶輸出設備，而其他幾電氣與用戶設備沒有聯(lián)系，在控制程序中僅起傳導中將信號的作用，因此統(tǒng)稱為內部繼電器，如輔助繼電器、頁數(shù)繼電器、計時器、計數(shù)器等。

51、PLC的所有繼電器統(tǒng)稱PLC的元素。</p><p>　　§3.2 PLC的掃描技術</p><p>　　§3.2.1掃描工作方式</p><p>　　PLC靠執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)控制要求。為了便于程序執(zhí)行，在存儲器中設置輸入映象寄存器區(qū)和輸出映像寄存器區(qū)（或統(tǒng)稱I/O映像區(qū)），分別存放執(zhí)行程序之前的個輸入狀態(tài)和執(zhí)行過程這個結果的狀態(tài)。PLC對用

52、戶程序的執(zhí)行是以喜歡掃描方式進行的。所謂掃描，只不過是一種現(xiàn)象的說法，用戶描述CPU對程序順序、分時操作的過程。掃描從第0號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉控制的情況下，按存儲地址號遞增的方向順序逐條掃描用戶程序，也就是順序執(zhí)行程序，直到程序結束，即完成一個掃描周期，然后再從頭開始執(zhí)行用戶程序，并周而復始的重復。由于CPU的運算處理速度很高，使得從外觀上看，用戶程序幾乎是同時執(zhí)行的。</p><p&

53、gt;　　PLC的掃描工作方式同傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)明顯不同。繼電器控制裝置采用硬邏輯并行的方式；在執(zhí)行過程中，如果一個繼電器的線圈通電，哪么該機電器的所有常開和常閉觸點，無論處在控制線路的什么位置，都會立即動作：其常開觸點閉合，常閉觸點打開。而PLC采用循環(huán)掃描控制程序的工作方式；在PLC的工作過程中，如果某個軟繼電器的線圈接通，該線圈的所有常開和常閉接點，并不一定都會立即動作，只有CPU掃描到該節(jié)點時才會動作：其常開接點閉合，常閉接

54、點打開。</p><p>　　§3.2.2 掃描工作過程</p><p>　　PLC開始運作時，首先清除I/O映像的內容，然后進行自診斷，自檢CPU及I/O組件，確定正常后開始循環(huán)掃描。每個掃描過程分為三個階段進行，即輸入采樣、重新執(zhí)行、輸出刷新。PLC重復執(zhí)行上述三個階段，每重復一次的時間就是一個工作周期（或掃描周期），</p><p><b&g

55、t;　　如圖3-4所示：</b></p><p>　　圖3-4 PLC工作周期的三個階段</p><p><b>　　1.輸入采樣階段</b></p><p>　　在輸入采樣階段，PLC以掃描方式按順序將所有輸入端的輸入信號狀態(tài)（“0”或“1”，表現(xiàn)在接線端上是否承受外加電壓）讀入輸入映像寄存器區(qū)。這個過程成為對輸入信號的采樣，

56、或稱輸入刷新，接著轉入程序執(zhí)行階段。在輸入采樣階段結束后，即時輸入信號狀態(tài)發(fā)生改變，輸入映像寄存器區(qū)中的狀態(tài)也不會發(fā)生改變。</p><p><b>　　2.程序執(zhí)行階段</b></p><p>　　在程序執(zhí)行階段，在PLC對程序按順序進行掃描，又稱程序處理階段。如果程序用梯形圖表示，則總是按先上后下，先左后右的順序對由節(jié)點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算

57、結果，刷新輸出映像寄存器區(qū)或系統(tǒng)RAM區(qū)對應位的狀態(tài)。在程序執(zhí)行階段，只有輸入映像寄存器區(qū)存放的輸入采樣值不會發(fā)生改變，其他各種元素在輸出映像寄存器區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲器內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能隨著程序的執(zhí)行隨時發(fā)生改變。值得注意的是，在程序的執(zhí)行過程中，排在上面的邏輯行被刷新后的邏輯線圈狀態(tài)或數(shù)據(jù)，會對排在下面的凡是用到這些邏輯線圈的接點或數(shù)據(jù)的邏輯行起作用，而排在下面的邏輯行，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，只有等到下一個掃描周期才可以

58、會對排在上面的邏輯行起作用。起原因就是因為掃描是從上到下順序進行的，前面執(zhí)行的結果可能改變前面的掃描結果，只有到了下一個掃描周期再次掃描前面程序的時候才有可能起作用。如果程序中兩個操作相互用不到對方的操作結果，哪么這兩個操作的程序在整個用戶程序中的相對位置是無關緊要的。</p><p><b>　　3.輸出刷新階段</b></p><p>　　當程序執(zhí)行后，進入輸出刷

59、新階段。此時，將輸出映像寄存器區(qū)中所有輸出繼電器的狀態(tài)轉存到輸出鎖存電路，再通過輸出端驅動用戶輸出設備（負載），這就是PLC的實際輸出。</p><p>　　§3.2.3掃描周期的計算</p><p>　　嚴格的來說，在PLC的實際工作過程中，每個掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段外，還要進行自診斷、與外設（如編程器、上位計算機）通信等處理。即一個掃描周期

60、還應包含自診斷及外設通信等時間。一般來說，同型號的PLC，其自診斷所需的時間相同，如三菱FX2系列機自診斷時間為0.96MS。通信時間的長度與鏈接等外設多少有關系，如果沒有連接外設，則通信時間為0.輸入采樣與輸出刷新時間取決于其I/O點數(shù)，而掃描用戶程序所程序所用的時間則與掃描速度及用戶程序長短有關。對于基本邏輯指令組成用戶程序，二者的乘積即為掃描時間。如果程序中包含用戶特殊指令，則還必須根據(jù)用戶手冊查表計算執(zhí)行這些特殊功能指令的時間。

61、</p><p>　　§3.3 PLC的I/O響應時間</p><p>　　掃描操作是最基本的PLC操作，也是PLC區(qū)別與其他控制系統(tǒng)的典型的特征之一。它提供固定的邏輯判定順序，按指令的次序求解邏輯運算，而且每個運算的結果，顆粒機用于后面的邏輯運算，消除了復雜電路的內部競爭，使用戶在編輯的時候，看不考慮繼電器動作延時，也用不著考慮這些繼電器的觸點數(shù)量。但PLC采用集中I/O刷新

62、方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映像寄存器的內容也不會改變，不會映像本次掃描的結果；導致輸出信號變化滯后與輸入信號變化，這就產生了PLC的輸入輸出響應滯后現(xiàn)象；最大滯后時間為2-3個掃描周期。</p><p>　　產生輸入輸出響應滯后現(xiàn)象的原因除了PLC的掃描工作方式外，還與輸入濾波器的滯后作用有關。為了提高PLC的抗干擾能力，在每個開關量的輸入端都采用光電隔離和R-C濾波電路等技術

63、，其中，R-C濾波電路的濾波常數(shù)一般為10-20ms。若PLC采用繼電器輸出方式，輸出電路中的繼電器觸點的機械滯后作用，也是引起輸入輸出響應滯后現(xiàn)象的一個原因。</p><p>　　PLC的這種滯后響應，在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)是完全允許的，但不能適應要求I/O響應速度快的實時控制場合。為此，近期的大、中、小型PLC除了加快掃描速度，還在軟硬件上采取一些措施，以提高I/O的響應速度。在硬件方面，可選用快速響應模塊、高

64、速計數(shù)模塊等。</p><p>　　§3.3.1 改變信息刷新方式</p><p><b>　　1、I/O立即刷新</b></p><p>　　一般來說，在輸入采樣階段進行輸入刷新，在輸除刷新階段刷新輸出鎖存電路；在程序執(zhí)行節(jié)端，既不刷新輸入，又不刷新輸出。這種處理方式是導致輸入輸出滯后響應的主要原因。20世紀80年代中期以來，幾乎

65、所有的PLC都增加一種新的刷新方式：I/O立即刷新。這種新的刷新方式是通過在程序中增加I/O立即刷新指令完成的。用戶可在程序的不同位置插入I/O立即刷新指令。這樣，在PLC投入運行后，除了在輸入采樣和輸出刷新階段集中進行I/O立即刷新外，還在掃描到I/O時立即刷新新指令位置，對指令規(guī)定的輸入輸出范圍，立即進行一次刷新：將指令規(guī)定的輸入狀態(tài)讀入輸入映像寄存器區(qū)，將指令規(guī)定的輸出按輸出映像寄存器區(qū)中的狀態(tài)刷新輸出鎖存電路。</p>

66、;<p>　　2、I/O直接刷新方式</p><p>　　為進一步提高I/O響應速度，有些PLC采用一種特殊的工作方式---I/O直接刷新方式（DIRECT MODE）與一般PLC不同，采用I/O直接刷新方式輸入和刷新輸出。由于不進行集中I/O刷新，其I/O響應時間縮短。</p><p>　　§3.3.2 采用中斷技術</p><p>　　

67、通過在用戶程序中多處插入I/O立即刷新指令，使PLC可以讀取脈沖寬度小于一個掃描周期的輸入信號；輸入信號脈沖寬度越窄，要求I/O立即刷新指令的間隔越小，這給用戶編輯帶來了方便。處理窄脈沖輸入信號更有效、簡便的方法是采用診中斷技術。</p><p>　　近期的PLC都有中斷功能。PLC的中斷系統(tǒng)包括多個中斷請求源（簡稱中斷源）和相關的中斷指令。中斷操作流程圖如圖：</p><p><b

68、>　　中斷操作流程圖</b></p><p>　　§3.3.3 調整輸入濾波器</p><p>　　無論采用I/O立即刷新指令，還是采用中斷技術，R-C濾波時間常數(shù)大都是影響I/O響應速度提高的主要因素。設濾波常數(shù)為10ms，為使x10-x17共8個輸入狀態(tài)的變化及時用立即刷新指令REF讀入，則在掃描到該程序之前，變化后的輸入狀態(tài)至需要持續(xù)10ms，才能被讀入

69、I/O映像區(qū)。為了進一步提高PLC的I/O響應速度，某些近期的PLC提供帶有可調濾波器的高速開關量輸入端。這些輸入端采用常數(shù)很小的R-C濾波器和可用指令修改的數(shù)字式濾波器。如FX2系列PLC就提供X7共8個這樣的高速輸入端，其R-C濾波器時間常數(shù)僅為50us，另外再加上指令修改的數(shù)字式濾波器。</p><p>　　§3.4 PLC的硬件系統(tǒng)</p><p>　　PLC的硬件系統(tǒng)

70、由基本單元、I/O擴展單元及外部設備完成，如下圖為PLC的硬件系統(tǒng)的機構框架圖:</p><p>　?。≒LC的硬件系統(tǒng)結構框圖）</p><p>　　1、微處理器（CPU）</p><p>　　與通用計算機一樣，CPU是PLC的核心部件，在PLC控制系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經中樞，整個PLC工作過程都是在CPU的統(tǒng)一指揮下進行的。它的主要功能有以下幾

71、點：</p><p>　?。?）接受從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，送入存儲器存儲；</p><p>　?。?）用掃描方式接受輸入設備的狀態(tài)信號，并存入相應的數(shù)據(jù)區(qū)（輸入映像寄存器）；</p><p>　?。?）監(jiān)測和診斷電源，PLC內部電路工作狀態(tài)和用戶程序編程過程中的語法錯誤；</p><p>　?。?）執(zhí)行用戶程序，完成各種數(shù)據(jù)的運算、傳

72、遞和存儲等功能；</p><p>　　（5）根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結果，刷新有關標志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器表的內容，以實現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。</p><p><b>　　2、存儲器 </b></p><p>　　PLC配有兩種存儲器：系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器存放系統(tǒng)程序，用戶存儲器用來存放用戶編織出來控制程序。</p

73、><p>　　系統(tǒng)程序用來管理PLC系統(tǒng)，不能由用戶直接存取，所以，PLC產品樣本或說明書中所列的存儲器類型及其容量，系指用戶程序存儲器而言。如FX2-24M的存儲器容量為4K步，即指用用戶程序存儲器的容量。</p><p>　　PLC所配的用戶存儲器的容量 大小差別很大，通常中小型PLC的用戶存儲容量在8K步以下，大型PLC的存儲了容量可達到或超過256K步。</p><

74、p>　　3、輸入\輸出(I/O)部件</p><p>　　如上圖1-1所示中的輸入部件和輸出部件也成為輸入/輸出單元或輸入/輸出模塊。實際生產過程中產生的輸入信號多種多樣信號電平各不相同，而PLC所能處理的信號只能是標準電平，因此必須通過輸入模塊將這些信號轉換成CPU能夠接受和處理的標準電平信號。同樣外部執(zhí)行元件如電磁閥、接觸器、繼電器等所需要的控制信號電平也千差萬別，亦必須通過輸出模塊將CPU輸出的標準電

75、平信號轉換成這些執(zhí)行元件所能接收的控制的信號。所以，輸入/輸出模塊實際上是CPU與現(xiàn)場輸入輸出設備之間的連接部件，起著PLC與被控制對象間傳遞輸入輸出信號的作用。</p><p>　　PLC輸入/輸出模塊的電路框圖1-2所示。</p><p><b>　　（a）輸入接口</b></p><p><b>　　(b)輸出接口</b&

76、gt;</p><p>　　為提高抗干擾能力，一般的輸入/輸出模塊都有光電隔離裝置。在數(shù)字量I/O模塊中廣泛采用由發(fā)光二接管和光電三接管組成的光電耦合器，在模擬量I/O模塊中通常采用隔離放大器。</p><p>　　來自工業(yè)生產現(xiàn)場的輸入信號經輸入模塊進入PLC。這些信號有的是數(shù)字量，有的是模擬量；有的是直流信號，有的是交流信號。使用時要根據(jù)輸入信號的類型選擇何時得輸入模塊。</p&

77、gt;<p>　　由PLC產生的輸出控制信號經過輸出模塊去驅動負載，如電鍍上的升降電動機的起停和正反轉、閥門的開閉、設比的移動、升降等。和輸入模塊相同，與輸出模塊相接的負載所需的控制信號有的是屬質量，有的模擬量；有的交流，有的是直流。因此，同樣需要根據(jù)負載性質選擇合適的輸出模塊。PLC具有多種模塊，常見的有屬質量I/O模塊和模擬量I/O模塊，以及快速響應模塊、高速計數(shù)模塊、通信接口模塊、溫度控制模塊、中斷控制模塊、PID控

78、制模塊和位置控制模塊等多種。I/O模塊的類型、品種與規(guī)格越多，PLC系統(tǒng)的靈活性越好；I/O模塊的I/O容量越大，PLC系統(tǒng)的適應性越強。</p><p><b>　　4、電源部件</b></p><p>　　PLC配有開關式穩(wěn)定電源的電源模塊，用來將外部供電電源轉換成PLC內部的CPU、存儲器和I/O接口等電路工作所需要的直流電源。PLC的電源部件有很好哦的穩(wěn)壓設施

79、，因此對外部電源的穩(wěn)定性要求不高，一般允許外部電源電壓的額定值在+10%~-15%范圍內波動。小型PLC的電源往往和CPU單元合為一體，大中型PLC都有專用電源部件。為了防止在外部電源發(fā)生故障的情況下，PLC內部程序和數(shù)據(jù)等重要信息的丟失，PLC還帶有鋰電池作為后備電源。</p><p>　　第4章PLC在電鍍生產線上的應用設計</p><p>　　一件電鍍產品的質量除了要有好的成熟的電鍍

80、工藝和品質好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產品嚴格按照電鍍工藝流程運行和保證產品的電鍍時間則是決定電鍍產品質量和品質的重要因素。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嚴格的保證，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，有著非常好的經濟效益和社會效益，電鍍生產線上對行車的自動控制則是電鍍生產線自動化控制的關鍵。 電鍍生產線按照其工藝要求和規(guī)模一般設計有兩臺行車、三臺行車和四臺行車工作，每

81、臺行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運行；對于行車的自動控制，早期是采用繼電器邏輯電路和順序控制器，發(fā)展至今其控制方式已采用可編程控制器PLC作為核心控制部件，其控制更為安全、可靠、方便、靈活，自動化程度更高。</p><p><b>　　§4.1工藝要求</b></p><p>　　電鍍生產有三個槽（實際應用還會多些），工件由裝有可升降吊鉤的行車帶動，經過電鍍

82、、鍍液回收、清洗等工序，完成工件的電鍍全過程。工藝要求為：工件放入電鍍槽中，電鍍280s后提起，停放28s，讓鍍液從工件上流回鍍槽，然后放入回收液槽中浸30s，提起后停15s，接著放入清水槽中清洗30s，最后提起停15s后，行車返回原位，一個工件的電鍍過程結束。電鍍生產線的工藝流程如圖所示。</p><p><b>　　電鍍工藝流程圖</b></p><p><

83、b>　　§4.2控制流程</b></p><p>　　電鍍生產線除裝卸工件外，要求整個生產過程能自動進行，這主要體現(xiàn)在行車控制上，同時還要求行車和吊鉤的正反向運動均能實現(xiàn)電動控制，以便對設備進行調整和檢修。電鍍生產線的自動工作狀態(tài)流程圖如下：</p><p>　　§4.2.1行車自動工作控制過程如下</p><p>　　行車在原

84、位，吊鉤下降到最下方，限位開關SQ4、SQ6被壓下，操作人員將要電鍍的工件放在掛具上，即可開始電鍍工作。</p><p>　?。?）吊鉤上升 按下啟動按鈕SB1，吊鉤上升，當碰到上限開關SQ5后，吊鉤上升停止。</p><p>　?。?）行車前進 在吊鉤停止的同時，M2接通，行車前進。</p><p>　?。?）吊鉤下降 行車前進至壓下限位開關SQ1，行車停止

85、前進；同時M3接通，吊鉤下降。</p><p>　　（4）定時電鍍 吊鉤下降至下線開關SQ6時，掉過停止下降。同時T0開始計時，定時電鍍280s。</p><p>　?。?）吊鉤上升 T0定時到，使M5接通，吊鉤上升。</p><p>　?。?）定時滴液 吊鉤上升至壓下SQ5時，吊鉤停止上升，同時T1開始計時，工件停留28s滴液。</p><

86、p>　?。?）行車后退 T1定時到，使M7接通，行車后退。轉入下道工序。</p><p>　　后面各工序的動作過程，以此類推。最后行車退到原為上方，吊鉤下放，機構回到原位。如果再按下啟動按鈕SB1，則開始下一個工作循環(huán)。</p><p>　　§4.3 拖動系統(tǒng)設計 </p><p>　　專用行車的前后和升降運動由三相交流異步電動

87、機拖動，根據(jù)電鍍行車的起吊重量，選用兩臺電動機進行拖動。主電路拖動控制 </p><p>　　系統(tǒng)如圖所示，其中，行車的前進和后退，吊鉤的上T升和下降控制分別通過兩臺電動機M1、M2的正、反轉來控制。</p><p>

88、　　本圖沒有給三相異步電動機加熱繼電保護器，是因為三相異步電動機工作時間是以秒計算的，工作時間較短；根本不會造成三相異步電動機發(fā)熱而損壞。所以本圖可以不用熱繼電保護器。</p><p>　　§4.4 PLC的選型</p><p>　　由于PLC組成的控制系統(tǒng)輸入信號14個，均為開關量。其中按鈕開關6個，行程開關6個，選擇開關1個。</p><p>　　該

89、系統(tǒng)中有輸出信號5個，其中2個用于吊鉤升降電動機正反饋至接觸器KM1和KM2，2個用于行車前進后退電動機正反轉控制接觸器KM3和KM4，1個用于原位指示。</p><p>　　控制系統(tǒng)確定選用FX2N-32MR，輸入/輸出點數(shù)均為16點，滿足控制要求，而且還有一定的余量。</p><p>　　§4.5 PLC輸入/輸出地址對照表</p><p>　　將輸

90、入信號14個，輸出信號5個按各自功能分類，安排輸入/輸出端地址。列出外部輸入/輸出信號與PLC輸入/輸出地址編號對照表。如下表。</p><p>　　外部信號與PLC地址編號對照圖</p><p>　　§4.6 電鍍生產線PLC控制梯形圖</p><p>　　§4.6.1電鍍生產線PLC控制梯形圖程序</p><p>　

91、　§4.6.2梯形圖程序</p><p>　　電鍍生產線的PLC控制程序，包括點動操作和自動控制部分。</p><p>　?。?）點動控制 設有行車的前進和后退操作，吊鉤的上升和下降操作。如圖所示，圖中從程序開始到標號P0邏輯行間程序段為點動控制梯形圖。</p><p>　?。?）自動控制 通過狀態(tài)流程圖，可以看到生產線是典型的順序控制，主要由單序列構

92、成，采用移位指令來實現(xiàn)控制要求會更方便。由于急停或急停后，可通過點動操作完成剩下的工序或者返回原位因此輔助繼電器采用了無斷電保持的通用輔助繼電器，定時器也采用了常規(guī)定時器。電鍍生產線的PLC控制梯形圖，如圖所示，圖中標號P0到標號P1程序結束段為自動控制程序。</p><p>　　通過梯形圖可以看到，停止按鈕即可作為正常的停車按鈕，又可以作為及停按鈕，當然急停后必須通過點動操作返回原位。本例中，當行車從原位前進至

93、SQ1的過程中，雖然壓過SQ3和SQ2，但行車并不停止，這是由于移位條件采用輸入信號和相關輔助繼電器接點串聯(lián)的緣故，所以只有行車后退壓下SQ2或SQ3，并且相應的輔助繼電器為導通狀態(tài)時才會停。</p><p><b>　　第5章小結</b></p><p>　　兩個月的畢業(yè)設計轉眼間就到了掃尾階段，在這兩個月的設計學習過程中，我取得了長足的進步。我的畢業(yè)設計的課題PL

94、C在電鍍生產線上的應用設計，這是一個我以前所沒有接觸的。經過指導老師和同學的幫助指導以及對參考資料的解讀，我已經順利完成了這次設計。</p><p>　　PLC是當今工業(yè)領域適用范圍最廣泛的一種新型自動控制裝置，在這次設計中深入地了解了PLC，通過這次設計，提高了我分析和解決問題的能力，擴寬和深化了學過的知識，在以前的課程設計的基礎上學到了不少東西。進一步掌握了設計的一般程序規(guī)范和方法，同時也對我們的獨立思考能力

95、也有了很大的考驗，培養(yǎng)我們認真分析問題，多動手、動腦的能力。通過本次的畢業(yè)設計對我的大學三年的知識也是一個很好的總結，總之，在畢業(yè)設計的過程中學到的認識到的，為我們以后的學習和工作有很大的幫助。</p><p>　　在這次的畢業(yè)設計中感謝母校xx給了我一個良好的學習氛圍。同時也忠心感謝我的指導老師，非常感謝老師在設計過程中的教導以及對有關問題上指點和幫助。</p><p>　　畢業(yè)設計可以

96、說是對未來工作的一種模擬；通過這次設計，我對將來及現(xiàn)在所從事的工作充滿了信心！</p><p>　　本設計中難免有不足之處，敬望各位老師多多諒解指正。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1、王也仿主編，《可編程控制器應用技術》。 機械工業(yè)出版社，</p><p><b>　　2

97、001</b></p><p>　　2、孫振強主編，《PLC原理及應用》。 清華大學出版社，</p><p><b>　　2006</b></p><p>　　3、方承遠、張振國主編， 《工廠電氣控制技術》。 機械工業(yè)出</p><p><b>　　版社，2006</b>