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1、基于PLC电镀行车自动控制系统的设计自动化（）陈义衡1 研究背景1.1 国内外PLC的最新发展趋势 长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。另一方面，PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。 PLC技术展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为，PLC将会继续失去市场份额；更有甚者认为，在工业PC面前，PLC将
2、会一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额。 在全球工业计算机控制领域，围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有PLC，但这种趋势也许不会继续发展下去。随着软PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展，安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC控制系统的市场份额正在逐步得到增长，这些事实使传统PLC供应商在思想上已经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在传统PLC的技术发展与提高方面作出更加开放的高姿态。对于控制软件来讲，这是PLC控制器的核心，PLC供应商正在向
3、工业用户提供开放式的编程组态工具软件，而且对于工业用户表现得非常积极。此外，开放式通信网络技术也得到了突破，其结果是将PLC融入更加开放的工业控制行业。PLC制造商已经开始注视基于工业PC控制技术所带来的强大冲击。有专家甚至认为，新商务活动所带来的新技术和开放技术规范将会埋葬传统PLC。PLC制造商认为，虽然在工业现场安装有大量的PLC控制设备，但他们仍然需要联合工控软件公司，以便开发他们自己的基于工业PC的过程控制软件。1.2 基于PLC的电镀行车的控制系统的概述 PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它具有可靠性高，抗干扰能力强；配套齐全，功能完善，适用性强；易
4、学易用，深受工程技术人员欢迎；系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造；体积小，重量轻，能耗低等特点。 一件电镀产品的质量除了要有好的成熟的电镀工艺和品质好的镀液添加剂外，如何保证电镀产品严格按照电镀工艺流程运行和保证产品的电镀时间则是决定电镀产品质量和品质的重要因素。在电镀生产线上采用自动化控制不但可以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证，有效的减少废品率，而且还可以提高生产效率和减轻 工人的劳动强度，有着非常好的经济效益和社会效益，电镀生产线上对行车的自动控制则是电镀生产线自动化控制的关键。 因此用PLC来设计整个控制系统是不错的选择。2 文献综述在查阅并参考了一些关于PLC控制系统和
5、电镀工艺的文献资料之后，有不少内容值得我去思考，我对国内外的电镀有了更进一步的了解，同时也对自己所要设计的PLC电镀系统有了不少收获。2.1 现有的电镀控制方式目前，在我国电镀行车控制系统中，控制方式有三种：继电接触器控制系统、单片机控制系统和可编程序控制器控制系统。2.1.1 继电接触器控制系统继电器问世以来，一直是电气控制的主流，目前国内仍有不少厂家应用继电接触器控制系统。其中输人单元为按钮开关等主令电器、逻辑单元是支配控制系统的“程序”，它是由各种继电器的触点通过导线连接，并具有一定的逻辑功能的控制线路。输出单元包括各种阀门的控制线圈、各类接触器控制线圈及信号指示等执行元件。这种控制系统
6、的特点是：价格便宜、性能价格比低。由于存在继电器抖动、打弧、吸合不良等现象，因此控制系统寿命短，可靠性差。因为它的自动控制功能是靠继电器的辅助触点动作来实现，而触点动作一次需要几十毫秒，所以控制速度慢；由于需要改变控制逻辑就要改变各触点间的连线，故技改难度大，同时体积大，耗能高。因此继电接触器控制方案，适用控制逻辑比较简单，所需继电器数量较少，程序固定的场合。2.1.2 单片机控制系统 用单片机可以构成各种工业控制系统。有不少控制系统是利用通用PC单片机或通用计算机。大部分都可以用单片机系统或单片机加通用机系统来代替计算机系统，特别是较大型的工业测控系统。单片机的控制逻辑由软件组成，同时软件的
7、编写和修改方便，设计安装接线工作量相对较少，设计周期较短，其适应性较强。但其缺点是对工作环境条件要求较高，抗干扰能力不强，它适应于工作环境条件比较好的各种控制领域，如机械、冶金、纺织、国防、民用等。除通用外设（如打印机、硬盘、磁盘等）外，还有许多外部通信、采集、多路分配管理、驱动控制等接口，而这些外设与接口完全由主机进行管理，必然造成主机负担过重，因而出现了新的控制手段，即可编程序控制器。2.1.3 可编程序控制器控制系统 可编程序控制器的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强；（2）适应性强，应用灵活；（3）编程方便，易于使用；（4）功能强，扩展能力强；（5）PLC控制系统设计、安装、调试方便；（
8、6）维修方便，维修工作量少；（7）PLC体积小，重量轻，易于实现机电一体化。二、可编程序控制器的应用领域 随着微电子技术的快速发展，PLC的制造成本不断下降，而功能却大大加强。目前，在先进工业国家中PLC已成为工业控制的标准设备，应用的领域已覆盖了所有的工业企业。概括起来主要应用在以下几个方面：（1）顺序控制；（2）运动控制；（3）闭环过程控制；（4）数据处理；（5）通信和联网。2.2 PLC控制系统的发展与现状 在工业控制的各个领域里，小到一个简单的机电一体化设备、大到整个生产线，以及大型的工程领域里，都存在PLC控制系统的技术存在。PLC已不在是局限在逻辑上，应该理解成过程控制器，如西门子
9、全集成自动化TIA的概念。在整个自动化领域，PLC和传动是组成自动控制的两个非常重要的部分。 在主流PLC往大型化、集成化、多功能化、网络化发展的同时，还有很多分支在并列发展。我们还有很多单体化、一体化的设备，现在越来越微型化离散的控制也在同步进行。比如西门子S7-200功能强大，1000多块一个，原来是不能想象的。为满足自动控制领域各层面的不同要求，微型机、小型机的发展势头也很猛。 现在，PLC不仅能进行逻辑控制，在模拟量的闭环控制、数字量的智能控制、数据采集、监控、通信联网及集散控制方面都得到广泛的应用。如今大、中型、甚至小型PLC都配有A/D、D/A转换及算术运算功能，有的还具有PID功
10、能。这些功能使PLC应用于模拟量的闭环控制、运动控制、速度控制等具有了硬件基础；PLC具有输出和接收高速脉冲的功能，配合相应的传感器及伺服装置，PLC可以实现数字量的智能控制；PLC配合可编程终端设备（如触摸屏），可以实时显示采集到的现场数据及分析结果，为分析、研究系统提供依据；利用PLC的自检信号可实现系统监控；PLC具有较强的通信功能，可与计算机或其他智能装置进行通信和联网，从而能方便地实现集散控制。功能完备的PLC不仅能满足控制的要求，还能满足现代化大生产管理的需要。 总之为了进一步扩大PLC在工业自动化领域的应用范围，适应大、中、小型企业扩印不同需要，PLC产品大致向以下几方面发展：（
11、1）向小型化方向发展；（2）向高速度、大容量和智能化方向发展；（3）PLC编程工具与编程语言的多样化、高级化、标准化；（4）向网络化方向发展；（5）发展容错技术和故障诊断。2.3 用PLC控制的电镀系统的优越点在现代工业化的电镀车间中,工业电镀生产线工位多、生产复杂,同时在电镀中,其氧化、酸洗、碱洗、电镀等许多工艺具有严重的化学污染和腐蚀。采用PLC控制系统控制该电镀行车,其突出特点表现在:电镀行车控制系统抗干扰能力大为提高,其工作的可靠性和稳定性度可大大提高。在参考文献的对比和理解下，我对电镀系统的特点和控制方式进行设计。a、PLC可以很容易地实现比较复杂的控制逻辑，传统的继电器系统实现同样
12、的功能则需要大量的控制继电器； b、PLC以弱电控制强电，省去大量控制继电器，节省电能，运行成本低； c、对于复杂工艺的控制系统，采用PLC可以简化控制设备（箱柜），节省设备投资； d、PLC改变工艺控制简便易行，传统继电器系统难以改变工艺； e、PLC检修维护比较方便，需要配备的元器件少，维护成本低，节约大量有色金属； f、PLC控制设备占地面积小、运行噪音小、发热少、损坏元件垃圾少，利于环境； g、PLC运行维护需要比较高的专业技术。3 研究路径/论文（设计）框架3.1 论文名称：基于PLC电镀行车自动控制系统的设计3.2 论文的由来： 电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或
13、尺寸.电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性和表面美观。通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件。随着社会的发展，人们的审美观也有了一定的改变。各种各样的装饰用品也大量出现在人们的生活和工作中，其中也有不少的金属制品，为了使这些金属装品既美观又耐用电镀就很有必要了。在电镀生产线上采用自动化控制不但可以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证，有效的减少废品率，而且还可以提高生产效率和减轻 工人的劳动强度，有着非常好的经济效益和社会效益，电镀生产线上对行车的自动控制则是电镀生产线自动化
14、控制的关键，因此用PLC来设计整个控制系统是最好的选择。3.3 研究的目的及意义： 电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸.电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性和表面美观。通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件。 随着社会的发展，人们的审美观也有了一定的改变。各种各样的装饰用品也大量出现在人们的生活和工作中，其中也有不少的金属制品，为了使这些金属装品既美观又耐用电镀就很有必要了。3.4 计划与步骤：（1）进行资料收集、查询、整理，完成电镀行车系统相关文献综述
15、； （2）通过资料查询了解PLC运用在电镀行车系统上的相关应用情况； （3）了解PLC的特点和工作原理以及电镀行车控制系统，完成设计；（4）对查询和收集的资料进行整理分析，完成论文。3.5 研究方法：文献研究法。3.6 预期成果：论文。3.7 表达形式：幻灯展示。4 进度安排2013年7月25日-2013年8月28日 查阅文献资料，撰写开题报告2013年9月10日-2013年9月19日 进行PLC控制系统的的设计、选型等，完成论文初稿2013年9月27日-2013年10月10日 对论文进行分析、修改，形成论文定稿2013年10月28日-2013年11月3日 对论文定稿进一步分析、修改，形成论文
16、终稿5 参考文献1王永华，现代电气控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，1998；2方承远，工厂电气控制技术.机械工业出版社，2001；3范国伟， 三菱可编程序控制器技术与应用.人民邮电出版社 ，2010；4王仁祥，常用低压电器原理及其控制技术.机械工业出版社，2003；5胡传炘 , 表面处理技术手册.北京工业大学出版社,1997；6陈亚 , 现代实用电镀技术.国防工业出版社 ,2003 8李建兴，可编程序控制器及其应用.机械工业出版社，1997；9吴勤勤，控制仪表及装置.化学工业出版社，1999；10 张允诚, 电镀手册.国防工业出版社，201111 周志敏，触摸屏实用技术与工程应用 .人民邮电出版社，201112 高安邦，三菱PLC工程应用设计.机械工业出版社，2010