摘要：文章探討了如何利用德國(guó)西門(mén)子PLC S7-200進(jìn)行自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線控制，重點(diǎn)分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)部分，并給出了系統(tǒng)硬件接線圖、PLC控制I/O端口分配表以及整體程序流程圖等，實(shí)現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線；生產(chǎn)線控制系統(tǒng)；系統(tǒng)硬件接線圖；I/O端口分配表

中圖分類(lèi)號(hào)：TG356文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）05-0009-02

自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線在五金精密件生產(chǎn)、電子產(chǎn)品制造、首飾制造等領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛，其控制部分常常采用PLC控制，它使自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線運(yùn)行更加平穩(wěn)，定位更加準(zhǔn)確，功能更加完善，操作更加方便。本文介紹了德國(guó)西門(mén)子PLC S7-200在自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并從硬件和軟件兩方面進(jìn)行了分析和研究。此自動(dòng)控制系統(tǒng)已在營(yíng)口北方五金電子有限公司得到了很好的應(yīng)用。

一、系統(tǒng)概況

自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線是指按一定電鍍工藝要求將有關(guān)鍍槽、鍍件升降裝置、鍍件傳送裝置、電氣控制裝置、檢測(cè)裝置、過(guò)濾設(shè)備、加熱與冷卻設(shè)備等組合為一體的多功能自動(dòng)控制裝置。通過(guò)電鍍，可以在機(jī)械制品上獲得裝飾保護(hù)性和各種功能性的表面層，還可以修復(fù)磨損和加工失誤的工件。鍍層大多是單一金屬或合金，如鋅、鎘、金或黃銅等，也有彌散層和覆合層。電解的基本材料大多為鐵、鋼、不銹鋼等。

本系統(tǒng)電鍍生產(chǎn)線采用了直線懸臂式行車(chē)，行車(chē)架上裝有可升降的吊鉤，行車(chē)和吊鉤各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制，同時(shí)用變頻器對(duì)電機(jī)平滑調(diào)速。當(dāng)行車(chē)平移時(shí)，先快速，接近工位時(shí)轉(zhuǎn)為慢速，當(dāng)?shù)蹉^吊起工件時(shí)，先慢后快，下降時(shí)先快后慢，提高了定位的準(zhǔn)確性和安全性。在定位軌上依照工位安裝行程開(kāi)關(guān)，行車(chē)的進(jìn)退和吊鉤的升降由行程開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)。為了簡(jiǎn)單說(shuō)明行車(chē)在自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線中的工作過(guò)程，現(xiàn)將二十多個(gè)工位的流程簡(jiǎn)化為四個(gè)工位，具體分為上下料、前處理、鍍槽和后處理工位。

工作過(guò)程如下：在電鍍生產(chǎn)線首端，工人將零件裝入行車(chē)的吊籃并發(fā)出自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)，吊籃上升碰到上限行程開(kāi)關(guān)停止，行車(chē)開(kāi)始自動(dòng)前進(jìn)。按生產(chǎn)要求在需要停留的槽位上空停止，并自動(dòng)下降，碰到下限開(kāi)關(guān)停止下降。根據(jù)工藝要求在槽中停留一段時(shí)間后自動(dòng)上升，如此完成規(guī)定的每一道工藝直至生產(chǎn)線末端，行車(chē)便自動(dòng)返回原始位置，并由工人裝卸零件。具體流程圖如圖1所示。在工作過(guò)程中，有自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作方式選擇，操作方便。在多數(shù)情況下選擇自動(dòng)工作方式，在維修和特別處理情況下選擇手動(dòng)工作方式。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線的控制要求，我們采用了德國(guó)西門(mén)子PLC S7-200 CPU226型號(hào)，此類(lèi)型PLC無(wú)論獨(dú)立運(yùn)行，還是聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)都能完成各種控制任務(wù)。它的使用范圍可以覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到復(fù)雜的自動(dòng)控制。其應(yīng)用領(lǐng)域包括各種機(jī)床、紡織機(jī)械、塑料機(jī)械、電梯等行業(yè)。S7-200 CPU226通訊功能完善，具有極高的性能價(jià)格比是很突出的特點(diǎn)，也是我們采用它的主要原因。

PLC為此系統(tǒng)的控制核心，此系統(tǒng)的輸入信號(hào)有兩部分，一部分是原點(diǎn)、單周期、步進(jìn)等面板控制按鈕，另一部分是多種行程開(kāi)關(guān)，這些面板按鈕信號(hào)和傳感器信號(hào)作為PLC的輸入變量，經(jīng)過(guò)PLC的輸入接口輸入到內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器，然后在PLC內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算或數(shù)據(jù)處理后，以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)控制行車(chē)的運(yùn)行和吊鉤的升降。

此系統(tǒng)PLC硬件接線圖如圖2所示，I/O端口分配表如表1所示。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線的操作方式分為手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。自動(dòng)操作方式又分為步進(jìn)、單周期和連續(xù)操作方式。手動(dòng)操作是指用操作接鈕對(duì)系統(tǒng)的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制。例如，當(dāng)選擇左右開(kāi)關(guān)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，行車(chē)左行；按下停止按鈕，行車(chē)右行。步進(jìn)操作是指每按一次啟動(dòng)按鈕，程序完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止。單周期操作是指從原點(diǎn)開(kāi)始，按一下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后停止。連續(xù)操作是指從原點(diǎn)開(kāi)始，按一下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕，系統(tǒng)將繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。此系統(tǒng)的整體程序結(jié)構(gòu)如圖3所示。若選擇單操作工作方式，當(dāng)按下單操作按鈕I1.4，執(zhí)行單操作程序。單操作程序獨(dú)立于自動(dòng)操作程序，可另行設(shè)計(jì)。在步進(jìn)工作方式下，執(zhí)行步進(jìn)操作程序，按一下啟動(dòng)按鈕I1.0執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作，并按規(guī)定順序進(jìn)行。在單周期工作方式和連續(xù)操作工作方式下，可執(zhí)行自動(dòng)操作程序。當(dāng)按下連續(xù)按鈕I0.7和啟動(dòng)按鈕I1.0后，中間繼電器M1.0置位，連續(xù)執(zhí)行自動(dòng)操作程序。當(dāng)按下單周期按鈕I1.3后，中間繼電器M1.0復(fù)位，執(zhí)行一次自動(dòng)操作程序就停止。在單操作程序、步進(jìn)操作程序和自動(dòng)操作程序中都必須使用中間繼電器，最后通過(guò)轉(zhuǎn)換能控制共同的輸出繼電器。

根據(jù)前面的系統(tǒng)控制要求和I/O分配表分析可得自動(dòng)操作流程圖如圖3所示。具體的工作過(guò)程如下：當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，初始脈沖SM0.1對(duì)狀態(tài)進(jìn)行初始復(fù)位。當(dāng)系統(tǒng)在原點(diǎn)時(shí)，狀態(tài)繼電器S0.0置1，Q0.4得電，原位狀態(tài)指示燈亮。接下啟動(dòng)按鈕I1.0后，狀態(tài)繼電器S0.1置1，同時(shí)S0.0清零，原位狀態(tài)指示燈熄滅，Q0.0得電，吊鉤執(zhí)行上升動(dòng)作。當(dāng)上升碰到上限位開(kāi)關(guān)I0.0時(shí)，狀態(tài)繼電器S0.2置1，同時(shí)S0.1清零，吊鉤停止上升，Q0.2得電，行車(chē)開(kāi)始右行，當(dāng)右行到XK1行程開(kāi)關(guān)時(shí)，狀態(tài)繼電器S0.3置1，同時(shí)S0.2清零，行車(chē)停止右行，Q0.1得電，吊鉤開(kāi)始下降，當(dāng)碰到下限行程開(kāi)關(guān)I0.1時(shí)，狀態(tài)繼電器S0.4置1，同時(shí)S0.3清零，吊鉤停止下降，鍍件處于前處理槽中，定時(shí)器T37開(kāi)始計(jì)時(shí)，15S后，定時(shí)滿，T37常開(kāi)觸點(diǎn)閉合使?fàn)顟B(tài)繼電器S0.5置1，同時(shí)S0.4清零，Q0.0得電，吊鉤開(kāi)始上升，重復(fù)執(zhí)行上升－右行－下降－延時(shí)四個(gè)過(guò)程，具體操作省略，當(dāng)在后處理槽30S后，定時(shí)器T39得電，狀態(tài)繼電器S1.5置1，同時(shí)S1.4清零，Q0.0得電，吊鉤開(kāi)始上升，當(dāng)碰到XK3行程開(kāi)關(guān)，狀態(tài)繼電器S1.6置1，同時(shí)S1.5清零，吊鉤停止上升，Q0.3得電，行車(chē)開(kāi)始左行，當(dāng)左行碰到左限限位開(kāi)關(guān)I0.2，狀態(tài)繼電器S1.7置1，同時(shí)S1.6清零，行車(chē)停止左行，Q0.1得電，吊鉤開(kāi)始下降，當(dāng)碰到下限開(kāi)關(guān)I0.1，吊鉤停止下降。如果為連續(xù)工作方式，M1.0置1，狀態(tài)繼電器S0.1置1，重復(fù)執(zhí)行自動(dòng)程序。若為單周期操作方式，M1.0清零，狀態(tài)繼電器S0.0置1，停止在原位。

四、結(jié)語(yǔ)

PLC應(yīng)用于自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，為了適應(yīng)多種不同鍍件的工藝要求，還可編入多套工藝流程，系統(tǒng)的靈活性和通用性強(qiáng)，設(shè)計(jì)周期短。此控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)兩年多的實(shí)際運(yùn)行，具有可靠性高，易操作，易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，已取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，有著廣泛的應(yīng)用前景。

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作者簡(jiǎn)介：趙迎春（1978-），女，營(yíng)口職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，從事電子技術(shù)、PLC等方面的教學(xué)和科研工作。