基于PLC和觸摸屏的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳永利，任艷艷

（濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系，濟(jì)源 454650）

0 引言

在工業(yè)生產(chǎn)控制過(guò)程中，PLC的應(yīng)用非常廣泛。在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車(chē)、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，特別在冶金化工行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

某冶煉廠的電鍍生產(chǎn)線采用專用行車(chē)，行車(chē)架上裝有可升降的吊鉤，行車(chē)和吊鉤各由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，行車(chē)的進(jìn)退和吊鉤的升降均由相應(yīng)的限位開(kāi)關(guān)SQ定位。該生產(chǎn)線上現(xiàn)有三個(gè)槽位，也可以根據(jù)生產(chǎn)需要和工藝要求方便的擴(kuò)展。該系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)循環(huán)兩種工作方式，手動(dòng)方式用于設(shè)備調(diào)試或出現(xiàn)故障時(shí)實(shí)現(xiàn)單步動(dòng)作或調(diào)整設(shè)備到原始位置。在自動(dòng)方式下，電鍍生產(chǎn)線不工作時(shí)，行車(chē)、吊鉤處于原位，裝好工件后，只要按下啟動(dòng)按鈕，吊鉤上升，上升到上限位，吊鉤停止運(yùn)行；行車(chē)再帶動(dòng)吊鉤右行至鍍槽，行車(chē)停止運(yùn)行；然后吊鉤下降，下降至下限位，即工件放入鍍槽，電鍍150S后提起，停放30S，讓鍍液從工件上回流到鍍槽；然后行車(chē)再右行至回收槽，吊鉤下降，將工件放入回收槽中浸泡26S，提起后停放18S，接著行車(chē)再右行至清水槽，將工件放入清水槽中清洗28S，最后提起停放15S后，行車(chē)左行至左限位，吊鉤下降至原位，電鍍一個(gè)工件的全過(guò)程結(jié)束，電鍍生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

該系統(tǒng)原來(lái)采用繼電器接觸器系統(tǒng)控制，由于故障多，運(yùn)行參數(shù)不便調(diào)節(jié)，又不具備監(jiān)控功能，給生產(chǎn)和運(yùn)行管理帶來(lái)諸多不便。所以改為用PLC和觸摸屏聯(lián)合控制，不僅提高了控制的自動(dòng)化程度，而且在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，還能用觸摸屏修改控制需要的時(shí)間參數(shù)，經(jīng)過(guò)實(shí)踐操作證明，改造后的系統(tǒng)操作簡(jiǎn)捷，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高。

圖1 電鍍生產(chǎn)線工藝流程圖

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工作過(guò)程可知，該系統(tǒng)輸入信號(hào)有14個(gè)，輸出信號(hào)有4個(gè)，都是開(kāi)關(guān)量，為降低成本并留有適當(dāng)裕度，控制器選用西門(mén)子S7-200系列的CPU222（8輸入、6輸出）主機(jī)模塊和EM221擴(kuò)展模塊（8輸入），觸摸屏選用西門(mén)子TP270。

1.1 輸入/輸出分配表

將本系統(tǒng)中的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備與PLC的連接關(guān)系分配如表1所示。

1.2 PLC輸入/輸出接線圖

根據(jù)輸入/輸出分配表和電鍍生產(chǎn)線的控制要求，繪制PLC的I/O端子接線圖如圖2所示。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 操作主畫(huà)面的設(shè)計(jì)

觸摸屏畫(huà)面使用WinCC flexible軟件設(shè)計(jì)，WinCC flexible簡(jiǎn)單、高效，易于上手，功能強(qiáng)大；帶有豐富的圖庫(kù)，提供大量的圖形對(duì)象供用戶使用，其縮放比例和動(dòng)態(tài)性能都是可變的。使用圖庫(kù)中的元件，可以快速方便地生成各種美觀的畫(huà)面。

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，設(shè)計(jì)了初始畫(huà)面、手動(dòng)控制畫(huà)面、自動(dòng)運(yùn)行畫(huà)面和參數(shù)設(shè)置畫(huà)面。在初始畫(huà)面中點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕可以進(jìn)入各個(gè)畫(huà)面，在各個(gè)畫(huà)面中均可以回到初始畫(huà)面。手動(dòng)控制畫(huà)面主要用于設(shè)備的調(diào)試和故障時(shí)的單步操作，自動(dòng)運(yùn)行畫(huà)面主要用于設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的控制和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控，參數(shù)設(shè)置畫(huà)面用于調(diào)整設(shè)備在各個(gè)槽位的延時(shí)時(shí)間。

表1 輸入/輸出分配表

圖2 PLC接線圖

2.2 觸摸屏變量設(shè)置

觸摸屏變量用于聯(lián)系觸摸屏操作按鈕與PLC。定義變量時(shí)，必須使讀取的設(shè)備和地址、輸出的設(shè)備和地址與PLC編程中的地址一致。觸摸屏變量與PLC編程的地址如表2所示。

表2 觸摸屏變量和PLC編程地址

2.3 PLC控制程序

PLC控制的主程序如圖3所示，主程序主要完成初始化和子程序調(diào)用，初始化包括系統(tǒng)上電后設(shè)置所有設(shè)備停止工作和使設(shè)備回到原位的控制。

自動(dòng)循環(huán)子程序框圖如圖4所示（手動(dòng)操作子程序從略）。

3 結(jié)束語(yǔ)

圖3 PLC控制的主程序

圖4 自動(dòng)循環(huán)子程序框圖

基于PLC的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，采用PLC與觸摸屏聯(lián)合控制，不僅提高了自動(dòng)化程度，而且在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，可以通過(guò)觸摸屏修改需要的時(shí)間參數(shù)，可操作性強(qiáng)。通過(guò)實(shí)踐證明，該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)捷，運(yùn)行性能穩(wěn)定，可靠性高，具有參考價(jià)值。

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