基于ＰＬＣ的自动化电镀生产线控制系统

摘要：文章探讨了如何利用德国西门子PLC S7-200进行自动化电镀生产线控制，重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、PLC控制I/O端口分配表以及整体程序流程图等，实现了电镀生产自动化，提高了生产效率，降低了劳动强度。

关键词：PLC；自动化电镀生产线；生产线控制系统；系统硬件接线图；I/O端口分配表

中图分类号：TG356文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）05-0009-02

自动化电镀生产线在五金精密件生产、电子产品制造、首饰制造等领域应用得非常广泛，其控制部分常常采用PLC控制，它使自动化电镀生产线运行更加平稳，定位更加准确，功能更加完善，操作更加方便。本文介绍了德国西门子PLC S7-200在自动化电镀生产线控制系统中的应用，并从硬件和软件两方面进行了分析和研究。此自动控制系统已在营口北方五金电子有限公司得到了很好的应用。

一、系统概况

自动化电镀生产线是指按一定电镀工艺要求将有关镀槽、镀件升降装置、镀件传送装置、电气控制装置、检测装置、过滤设备、加热与冷却设备等组合为一体的多功能自动控制装置。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。镀层大多是单一金属或合金，如锌、镉、金或黄铜等，也有弥散层和覆合层。电解的基本材料大多为铁、钢、不锈钢等。

本系统电镀生产线采用了直线悬臂式行车，行车架上装有可升降的吊钩，行车和吊钩各用一台电动机控制，同时用变频器对电机平滑调速。当行车平移时，先快速，接近工位时转为慢速，当吊钩吊起工件时，先慢后快，下降时先快后慢，提高了定位的准确性和安全性。在定位轨上依照工位安装行程开关，行车的进退和吊钩的升降由行程开关来检测。为了简单说明行车在自动化电镀生产线中的工作过程，现将二十多个工位的流程简化为四个工位，具体分为上下料、前处理、镀槽和后处理工位。

工作过程如下：在电镀生产线首端，工人将零件装入行车的吊篮并发出自动启动信号，吊篮上升碰到上限行程开关停止，行车开始自动前进。按生产要求在需要停留的槽位上空停止，并自动下降，碰到下限开关停止下降。根据工艺要求在槽中停留一段时间后自动上升，如此完成规定的每一道工艺直至生产线末端，行车便自动返回原始位置，并由工人装卸零件。具体流程图如图1所示。在工作过程中，有自动和手动两种工作方式选择，操作方便。在多数情况下选择自动工作方式，在维修和特别处理情况下选择手动工作方式。

二、系统硬件设计

根据自动化电镀生产线的控制要求，我们采用了德国西门子PLC S7-200 CPU226型号，此类型PLC无论独立运行，还是联接网络都能完成各种控制任务。它的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到复杂的自动控制。其应用领域包括各种机床、纺织机械、塑料机械、电梯等行业。S7-200 CPU226通讯功能完善，具有极高的性能价格比是很突出的特点，也是我们采用它的主要原因。

PLC为此系统的控制核心，此系统的输入信号有两部分，一部分是原点、单周期、步进等面板控制按钮，另一部分是多种行程开关，这些面板按钮信号和传感器信号作为PLC的输入变量，经过PLC的输入接口输入到内部数据寄存器，然后在PLC内部进行逻辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动电机来控制行车的运行和吊钩的升降。

此系统PLC硬件接线图如图2所示，I/O端口分配表如表1所示。

三、系统软件设计

自动化电镀生产线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步进、单周期和连续操作方式。手动操作是指用操作接钮对系统的每一步运动单独进行控制。例如，当选择左右开关时，按下启动按钮，行车左行；按下停止按钮，行车右行。步进操作是指每按一次启动按钮，程序完成一步动作后自动停止。单周期操作是指从原点开始，按一下启动按钮，系统自动完成一个周期的动作后停止。连续操作是指从原点开始，按一下启动按钮，系统将自动地、连续不断地周期性循环。在工作中若按一下停止按钮，系统将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。此系统的整体程序结构如图3所示。若选择单操作工作方式，当按下单操作按钮I1.4，执行单操作程序。单操作程序独立于自动操作程序，可另行设计。在步进工作方式下，执行步进操作程序，按一下启动按钮I1.0执行一个动作，并按规定顺序进行。在单周期工作方式和连续操作工作方式下，可执行自动操作程序。当按下连续按钮I0.7和启动按钮I1.0后，中间继电器M1.0置位，连续执行自动操作程序。当按下单周期按钮I1.3后，中间继电器M1.0复位，执行一次自动操作程序就停止。在单操作程序、步进操作程序和自动操作程序中都必须使用中间继电器，最后通过转换能控制共同的输出继电器。

根据前面的系统控制要求和I/O分配表分析可得自动操作流程图如图3所示。具体的工作过程如下：当PLC运行时，初始脉冲SM0.1对状态进行初始复位。当系统在原点时，状态继电器S0.0置1，Q0.4得电，原位状态指示灯亮。接下启动按钮I1.0后，状态继电器S0.1置1，同时S0.0清零，原位状态指示灯熄灭，Q0.0得电，吊钩执行上升动作。当上升碰到上限位开关I0.0时，状态继电器S0.2置1，同时S0.1清零，吊钩停止上升，Q0.2得电，行车开始右行，当右行到XK1行程开关时，状态继电器S0.3置1，同时S0.2清零，行车停止右行，Q0.1得电，吊钩开始下降，当碰到下限行程开关I0.1时，状态继电器S0.4置1，同时S0.3清零，吊钩停止下降，镀件处于前处理槽中，定时器T37开始计时，15S后，定时满，T37常开触点闭合使状态继电器S0.5置1，同时S0.4清零，Q0.0得电，吊钩开始上升，重复执行上升－右行－下降－延时四个过程，具体操作省略，当在后处理槽30S后，定时器T39得电，状态继电器S1.5置1，同时S1.4清零，Q0.0得电，吊钩开始上升，当碰到XK3行程开关，状态继电器S1.6置1，同时S1.5清零，吊钩停止上升，Q0.3得电，行车开始左行，当左行碰到左限限位开关I0.2，状态继电器S1.7置1，同时S1.6清零，行车停止左行，Q0.1得电，吊钩开始下降，当碰到下限开关I0.1，吊钩停止下降。如果为连续工作方式，M1.0置1，状态继电器S0.1置1，重复执行自动程序。若为单周期操作方式，M1.0清零，状态继电器S0.0置1，停止在原位。

四、结语

PLC应用于自动化电镀生产线，提高了生产效率，降低了劳动强度，为了适应多种不同镀件的工艺要求，还可编入多套工艺流程，系统的灵活性和通用性强，设计周期短。此控制系统经过两年多的实际运行，具有可靠性高，易操作，易维护等优点，已取得了很好的经济效益，有着广泛的应用前景。

参考文献

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作者简介：赵迎春（1978-），女，营口职业技术学院讲师，硕士，从事电子技术、PLC等方面的教学和科研工作。