基于PLC控制的电镀生产线实验教学应用

摘 要：PLC控制是实现自动化发展的重要手段，也是一门核心专业课在高职院校机电专业中。理论与实践的结合能够更好的帮助学生理解PLC的应用。在课堂中引入与实际工程相接近的模型实验装置，可以让学生更加全方位的学习分析知识及应用。本文主要以电镀生产线这个教学实训设备为例，来论述S7-300PLC技术的学习应用过程。解释如何通过PLC的编程控制实现电镀生产线的自动化控制，提高生产效率。

关键词：PLC控制；电镀生产；教学

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.213

1 引言

电镀有利于增加机械品表面的硬度，提高导电性，美观性。传动的电镀生产是通过继电器控制，大部分是人工或半自动的生产方式，生产效率较低；由于电镀材料本身在加工中产生有毒物质，会对人的身体健康也造成了伤害。随着自动化技术的发展，为了满足复杂的电镀生产工艺，提高生产效率，基于PLC控制的自动化电镀生产线被引入。基于PLC控制电镀生产解决了系统工艺复杂，生产效率低下等问题。

PLC是自动化系统中其中一种核心控制系统，代替传统的继电器控制，能够实现复杂的工业要求。目前PLC技术被广泛应用，主要在化工，纺织，电力，汽车等行业。PLC技术具有很高的灵活性和通用性，适合复杂多变的应用场合，而且它还具有很高的可靠性和对环境的抗干扰性，平均无故障运行时间达10万小时以上，减少设备维修费用及停产造成经济损失。

随着工业控制技术的进步，可编程控制器已广泛地应用于工业生产过程的自动控制领域。为了适应社会的需要，许多大、中专院校已经开设了这方面的课程。PLC应用技术课程是机电一体化的专业核心课，具有很强的实践性，单纯的通过理论学习无法让学生真正的掌握实际的PLC指令应用。通过引入模拟实验设备，让学生独立操作，更好的掌握PLC技术，提高学生的积极性和课堂效率，符合PLC 制定的教学计划，提高老师的教学质量。

2 系统方案

如图1为电镀生产线的工作过程图。如图所示，在原点位置，将工件放入到原点的吊篮位置，此时发出启动信号。吊篮上升到上限位置后右移，右移至所需停留位置后，吊篮下降开始电镀工作，一段时间后完成工艺，吊篮上升。按照这样的工作模式完成剩下两道工序后自动返回原点位置。

工作流程控制如下：

原点位置：设备在初始状态，吊篮处于下限位置，行车处于左限位。

自动工作模式：按下启动按钮后，吊篮开始上升，当碰触到上限行程开关时，吊篮向右移动至1号槽上方，此时xk1行程开关闭合，吊篮开始缓慢下降进入工作1号槽内，下行程开关检测到吊篮时，开始工作电镀延时一段时间后，吊篮上升，依次移动到2号和3号槽。在3号槽内完成工作后，吊篮上升后向左行到右限位，吊钩下降至原点位位置。

连续工作模式：当吊钩回到原点后，延时一段时间（装卸零件），自动上升右行。按照工作流程要求不停地循环。当按动“停止”按钮，设备并不立即停车，而是返回原点后停车。

单周期模式：设备始于原点，按下启动按钮，设备工作一个周期，然后停于原点。要重复第二个工作周期，必须再按一下启动按钮。当按动“停止”按钮，设备立即停车，按动“启动”按钮后，设备继续运行。

步进模式：每次按下启动按钮，设备按照顺序只向前走一步。

3 实验步骤

实验主要包括三个步骤，分析项目列出I/O地址表；绘制I/O信号接线图完成实际接线；系统编程及调试。各部分详述如下。

（1）I/0地址表。本文选用的PLC型号为S7-300，CPU314；两个信号模块SM323。学生以组为单位根据项目分析输入输出信号。本项目共有12个输入信号，5个输出信号。I/O地址表1如下，详述各个信号说明。地址表的建立为后期编程做基垫。

（2）I/O接线图。学生根据上述分析得出的I/O地址表绘制PLC硬件接线图。输入信号一端接输入地址，另一端连接24v电源；输出信号一端接输出信号，另一端接0v电源。绘制好图后，以小组为单位去实验台上完成实际接线。老师从旁辅导。

（3）系统编程及调试。完成接线后学生开始在电脑上使用SIMATIC Manager软件开始编程。完成后开始现场调试，通过现象来判断出现的问题，小组成员相互讨论共同解决，最终实现正确的实验效果。

4 模拟实验在教学中的应用

模拟实验设备来源于真实的工业案例，把实际生产应用中的设备转变成可供教学使用的教学仪器引进到技术教学中，让学生实实在在的了解所学知识的应用场合，可以提高学生的学习积极性，更加深刻的理解知识；并且学生通过自己动手接线完成项目，不仅提高了学生的实际操作能力，也提高了学生遇到问题的分析能力。

电镀生产线这个实验设备是一个相对比较完善的工业案例。它是PLC指令的综合应用实例，他也是工业上比较常见的项目，它实现的动作比较常见包括点动，连动，上升，下降，左右移动，限位等功能。电镀生产线涉及到了5种工作方式控制：①单周期循环控制方式；②自动循环控制方式；③步进控制方式；④返回原位控制方式；⑤手动控制方式。

这些丰富的功能足以满足现下的教学目标，符合课程设计标准。

该实验操作的前提需要学生对电镀生产线的工作原理有一定的理解。理论与实践一体化教学让学生对知识点的理解更加深入。

这种实践与理论的教学模式改变了传统的以书本为主的死板的教学模式。以学生为中心，老师辅助。PLC控制系统这门课专业技术类课程的主要重点在于编程，通过电镀生产线的项目案例，学生自己分析案例，接线，编程，以及最后实现实验效果，学生自己实际操作完成项目，对指令的应用更加深刻。在实践中学习，这个学生也能更好了理解指令的应用场合。

5 总结

电镀生产线的模拟实验设备就像把一个实际工业应用案例搬回了实际的课堂。学生能够立体的学习理论知识；在理论的基础上进行实践，不仅能够帮助学生提高独立思考的能力，还能提高学生解决实际工程问题上的综合分析能力。符合PLC本门课的课程设计目标。

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作者简介：曹嘉佳（1992-），女，江苏人，硕士研究生，研究方向：机电一体化。