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1、武汉理工大学课程设计摘 要本文探讨了如何利用德国西门子PLC S7-300进行自动化电镀生产线控制，在本次设计中，我们从自动控制技术器件在国内的应用前景及电镀生产线生产现场的环境来考虑，以使该生产线真正具备自动生产运行为目的，制定了采用在当前及以后都应用广泛且能适应多种环境的可编程控制器来控制整个整个工作流程的方案。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。为适应现代传统的工业控制系统，我们还采用了基于组态王软件的系统作为上位机，配合下位机PLC完成了该系统的实时监控系统功能，更好
2、的使该自动生产系统融入到现代工业控制领域中。关键词：PLC，电镀，组态王 目录前言0第1章 绪论11.1 PLC的发展和历史趋势11.2 PLC的分类21.2.1 按I/O点数分类21.2.2 按功能分类21.3 PLC系统组成及各部分的功能31.4 PLC的基本工作原理41.5电镀生产线的控制系统概述与选题背景意义41.5.1 生产线的控制系统的概述41.5.2 课题的选题背景及意义51.6 控制对象的设计要求详述6第2章 系统的硬件设计72.1 PLC机型选择72.2 I/O分配表及其端子接线图72.3主电路的设计102.4电镀生产线的工作流程图11第3章 系统的软件设计123.1 软件的
3、组成及作用123.1.1 PLC内部资源123.1.2 PLC编程语言133.1.3 组态软件143.2 PLC梯形图设计16第4章 软硬件调试实现36 4.1组态与PLC 37 4.2系统与调试38 4.3具体实施38结论39谢 辞40参考文献41附录42前言电镀生产线按照其工艺要求和规模一般设计有两台行车、三台行车和四台行车工作，每台行车都根据已编制好的各自的程序运行；对于行车的自动控制，早期是采用继电器逻辑电路和顺序控制器，发展至今其控制方式已采用可编程控制器PLC作为核心控制部件，其控制更为安全、可靠、方便、灵活，自动化程度更高。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
4、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。用PLC辅以变频器对电镀自动生产线行车进行自动控制，具有结构简单、编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和抗干扰能力强的特点，是一种很有效的自动控制方式，是电镀生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展的主流方向。为此，我选定了该题目，简单的实现了电
5、镀生产线的自动工作流程，并进行了简单的软件设计，从画面上达到了该系统的监控目的。11第1章 绪论1.1 PLC的发展和历史趋势二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。 作为离散控的制的首选产品，PLC在二
6、十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。 PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要
7、求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运
8、算。把计算结果送给PLC的控制器。相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（最多可达8000多个I/O）。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。 近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我
9、国仍将保持高速增长势头。1.2 PLC的分类PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类可以根据结构、功能的差异等进行大致分类。1.2.1 按I/O点数分类PLC按其I/O点数多少一般可分为以下4类。1.微型PLC：I/O点数小于64点的PLC为超小型或微型PLC。2.小型PLC：I/O点数为256点以下，用户程序存储容量小于8KB的为小型PLC。3.中型PLC：I/O点数在5122048点之间的为中型PLC。4.大型PLC：I/O点数为2048点以上的为大型PLC。它具有极强的软件和硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。1.2.2 按
10、功能分类 根据PLC所具有的功能不同可将PLC分为低档、中档、高档3类。1.高档PLC：除具有中档PLC的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、函数、表格、CRT可编程控制器原理与应用显示、打印和更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统,实现工厂自动化。2.中档PLC：除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量I/O、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程 I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID(比例、积分、微分控制)控制等功能，以适用于复杂控制系统。3.低档PLC：具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量的模拟
11、量I/O、算术运算、数据传送和比较、通信等功能1.3 PLC系统组成及各部分的功能1.CPU运算和控制中心：它在整个系统中起“心脏”作用。 2.存储器具有记忆功能的半导体电路，分为系统程序存储器和用户存储器。（1）系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。由只读存储器、ROM组成。厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。（2）用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器（RAM）组成。3.输入/输出接口(1) 输入接口：输入接口电路工作过程：当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。当开关断开，
12、二极管不发光，三极管不导通。向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。(2) 输出接口：输出接口工作过程：当内部电路输出数字信号1，有电流流过，继电器线圈有电流，然后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。当内部电路输出数字信号0，则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流或电压。也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作。 1.4 PLC的基本工作原理 PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式1.每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。2.输入刷新过程。当输入端口关
13、闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。3.一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。4.元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。5.扫描周期的长短由三条决定：（1）CPU执行指令的速度（2）指令本身占有的时间（3）指令条数。6.由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。1.5电镀生产线的控制系统概述与选题背景意义1.5.1 生产线的控制系统的概述电镀行车生产线自动化的程度在德国、意大利、美国等国家的发展水平已经较高，而在我国尚处在发展阶段。中国经济的高速发展，工业化进程的不断
14、深化，为自动化行业的迅猛发展提供了广阔的空间。电镀行业是我国重要的加工行业，据粗略估计，全国现有15000家电镀生产厂，行业职工总数超过50万人，现有5000多条生产线和2.53亿平方米电镀面积生产能力。电镀行业年产值约为100亿元人民币。近十年来，乡镇企业发展迅速电镀行业企业规模普遍较小，年电镀能力超过10000平方米的企业不足500家。少数合资企业或正规专业化企业拥有国际先进水平的设备和设施，但是大多数中小企业仍在使用许多过时的技术和设备，大量的生产线为半机械化和半自动化控制，一些甚至为手工操作。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
15、污染和腐蚀，对人的身心健康十分不利，而且人工操作随机性大，影响产品质量。传统的方法是使用顺序控制器，由于其电路复杂，接口多，受外界干扰大，工作可靠性差，维护也困难。采用PLC有较完善的诊断和自保护能力，可以增强系统的抗干扰能力，提高系统的可靠性。1.5.2 课题的选题背景及意义电镀就是利用电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程。简单的理解，是物理和化学的变化和结合。随着工业化生产的不断细分，新工艺新材料的不断涌现，在实际产品得到应用的设计效果也日新月异，电镀是我们在设计中经常要涉及到的一种工艺，而电镀效果是我们使用时间较长，工艺也较为成熟的一种效果。对
16、于这种工艺的应用在我们的产品上已经非常多，而通过这种的处理我们通常可以得到一些金属色泽的效果，如高光、亚光等，搭配不同的效果构成产品效果的差异性，通过这样的处理为产品的设计增加一个亮点。电镀工艺的应用我们一般作以下用途：a、防腐蚀b、防护装饰c、抗磨损d、电性能（根据零件工作要求，提供导电或绝缘性能的镀层）e、工艺要求。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
17、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。电镀生产线按照其工艺要求和规模一般设计有两台行车、三台行车和四台行车工作，每台行车都根据已编制好的各自的程序运行；对于行车的自动控制，早期是采用继电器逻辑电路和顺序控制器，发展至今其控制方式已采用可编程控制器PLC作为核心控制部件，其控制更为安全、可靠、方便、灵活，自动化程度更高。用PLC辅以变频器对电镀自动生产线行车进行自动控制，具有结构简单、编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和抗干扰能力强的特点，是一种很有效的自动控制方式，是电镀生产实现高效、低成本、高质量自动
18、化生产的发展方向。1.6 控制对象的设计要求详述如摘要中所述，电镀的工作流程：启动吊钩上升上限行程开关闭合右行至1号槽上方位置检测器S1闭合吊钩下降进入1号槽下限行程开关闭合电镀延时吊钩上升，由3号槽内吊钩上升，然后左行至左限位，吊钩下降至原位，即原位。按照要求，我们要实现以下工作方式：1.手动工作方式：用四个按钮分别控制行车吊篮的上升、下降、左行和右行。2.连续工作方式：在原点按下启动按钮，电镀生产线完成一个周期的的工作后，继续下一个周期的工作；当按下停止按钮时，电镀生产线并不马上停止工作，而是完成当前周期的工作后，返回原点停止。3.单步工作方式：从初始部开始，每按一下启动按钮，程序运行一步
19、即停止；当再次按下启动按钮，程序有运行一步即每按一次启动按钮，程序只运行一步。4、单周期工作方式：在原点位置按下启动按钮，生产线按要求完成一个周期工作后，返回并停留在原点。第2章 系统的硬件设计2.1 PLC机型选择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 S7-300 CPU314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。S7-300 CPU314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
20、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、连续等面板控制按钮，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。2.2 I/O分配表及其端子接线图在本次系统设计中，我们定义的I/O分配表如表2-1所示。将13个输入信号和5个输入信号按各自的功能类型分好，并与PLC的I/O点一一对应，编排地址如下表。数字量扩展模块的地址分配是从最靠近CPU模块的数字量模块开始，在本机数字量地址的基础上从左到右按字
21、节连续递增，模拟量扩展模块的地址是从最靠近CPU模块的模拟量模块开始，在本机模拟量地址的基础上从左到右按字递增。我们定义的I/O端子接线图如图2-2所示。由图表可以看出,PLC控制系统的输入信号有17个，均为开关量。其中单操作按钮开关2个，行程开关4个，限位开关7个，选择工作方式开关4个。PLC控制系统的输出信号有4个，其中2个用于驱动吊钩电机正反转接触器KM1、KM2,2个用于驱动行车电机正反转接触器KM3、KM4。表2-1 I/O地址分配表序号输入序号输出1I0.0启动按钮18Q4.0上升继电器2I0.1停止按钮19Q4.1下降继电器3I0.2单周期工作20Q4.2右行继电器4I0.3连续
22、工作方式21Q4.3左行继电器5I0.4步进工作方式6I0.5手动工作方式7I1.0位置检测器8I1.1位置检测器9I1.2位置检测器10I1.3位置检测器11I1.4 上限12I1.5下限13I1.6右限14I2.0手动上升15I2.1手动下降16I2.2手动右行17I2.3手动左行 图2-2 I/OPLC外部接线2.3主电路的设计图2-3 电镀生产线主电路图电气原理图是根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式，利用图形符号和项目符号表示电路各电器元件中导电部件和接线端子连接关系的电路图。电气原理图并不按电器元件实际布置来绘制，而是根据它在电路中所起的作用画在不同的部位上。电气原理
23、图具有结构简单、层次分明的特点，适合研究和分析电路工作原理，在设计研发和生产现场等方面得到广泛应用。电气原理图一般分为主电路和辅助电路两部分，在本次设计中我们着重分析了主电路图。在本设计中，根据电镀生产线的工艺要求，只需用两台电机分别控制吊钩的上升、下降和行车的左行、右行。接触器KM1，KM2控制电动机M1的正、反转，实现吊钩的上升和下降，接触器KM3，KM4控制电动机M2的正、反转，实现行车的前进和后退。2.4电镀生产线的工作流程图我们根据设计要求绘制了整个系统的工作流程图，以便可以更清楚的认识该生产线的生产全过程，整个系统的工作流程图，如图2-3所示。行车动作无非就是上下左右受控移动，按照
24、指定的顺序(即动作表)完成一系列的动作。要求有几套动作表可以选择，动作可以静态修改，也可以在运行时由上位机动态修改。在这里，我们把行车的一个动作定义为：“到几号工位上升，再到几号工位下降”，或者是“延时几秒”，每个动作表由若干个动作字组成，放在PLC 的数据寄存器里，动作表由PLC程序初始化，也可以在运行时通过串行通讯由上位机读取和修改，PLC程序在运行时只是不断地解释和执行动作表。装卸台清洗池风干电镀池吊篮S1S2S3S4S6S5下限检测上限检测处理1分钟处理1分钟处理10分钟图2-3电镀生产线工作流程图 武汉理工大学课程设计第3章 系统的软件设计3.1 软件的组成及作用3.1.1 PLC内
25、部资源内部根据软元件的功能不同，分成了许多区域，如输入/输出继电器区、定时器区、计数器区、特殊继电器区等。下面分别介绍下。1.定时器：电气自动控制的大部分领域都需要用定时器进行时间控制，灵活地使用定时器可以编制出复杂动作的控制程序。它是PLC中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。定时器的工作过程与继电-接触器控制系统的时间继电器基本相同，但它没有瞬动触点。使用时要提前输入时间预设值。当定时器的输入条件满足时开始计时，当前值从0开始按一定的时间单位增加；当定时器的当前值达到预设值时，定时器触点动作。利用定时器的触点就可以得到控制所需的延时时间。2.计数器：计数器可用来累计输入脉冲的个数，经
26、常用于对产品进行计数或者进行特定功能的编程。使用时要提前输入它的特定植。当输入触发条件满足时，计数器开始累计它的输入端脉冲电位上升延的次数，当计数器计数达到预定的设定值时，其常开触点闭合，常闭触点断开。3.输入继电器：输入继电器一般都有一个PLC的输入端子与之对应，它用于接受外部的开关信号。当外部的开关信号为闭合时，输入继电器的线圈得电，在程序中常开触点闭合，常闭触点断开。4.输出继电器：输出继电器一般都有一个PLC上的输出端子与之对应。当通过程序使得输出继电器线圈得电时，PLC上的输出端开关闭合，它可以作为控制外部负载的开关信号。同时在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。5.内部位存储器：内
27、部位存储器的作用和继电-接触器控制系统中的中间继电器相同，它在PLC中没有输入/输出端与之对应，因此它的触点不能驱动外部负载，这是与输出继电器的主要区别。它主要起逻辑控制作用。以上几个是我们在本次系统设计的过程中可能需要用到的PLC软元件，另外PLC还有很多其它的软元件。3.1.2 PLC编程语言PLC是通过运行编写的用户程序实现控制任务的。PLC中的程序由系统程序和用户程序两部分组成，系统程序由PLC生产厂家提供，它支持用户程序的运行；用户程序是用户为完成特定的控制任务而编写的应用程序。S7-200系列PLC的编程语言非常丰富，有梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图等，用户可以选择一种编程语
28、言，如果需要，也可混合使用几种语言编程。这些编程语言都是面向用户的，它使控制程序的开发、输入、调试和修改工作大大简化。我们在本次设计中选择梯形图编程。以下我们详细介绍下梯形图的概念。梯形图左边有一条垂直的线称作左母线，右边一条虚线称为右母线。母线之间是触点的逻辑连接和线圈的输出。PLC梯形图具有以下一些特点：1.PLC的梯形图是“从上到下”按行绘制的，两侧的竖线类似电气控制图的电源线，通常称做母线（Bus Bar），大部分梯形图只保留左母线；梯形图的每一行是“从左到右”绘制，左侧总是输入接点，最右侧为输出元素，触点代表逻辑“输入”条件，如开关、按纽、内部条件等；线圈通常代表逻辑“输出”结果，如
29、指示灯、接触器、中间继电器、电磁阀等。对S7-200系列的PLC来说，还有一种输出“盒”（功能框），它代表附加的指令，如定时器、计数器或数学运算等功能指令。2.电气控制电路左右母线为电源线，中间各支路都加有电压，当支路接通时，有电流流过支路上的触点与线圈。梯形图中的假想电流在图中只能作单方向的流动，即只能从左向右流动。层次改变（接通的顺序）也只能先上后下，与程序编写时的步序号是一致的。3.梯形图中的输入接点如I1.0、I0.1等，输出线圈Q0.0、Q0.1等不是物理接点和线圈，而是输入、输出存储器中输入、输出点的状态，并不是接线时现场开关的实际状态；输出线圈只对应输出映像区的相应位，该位的状态
30、必须通过I/O模块上对应的输出单元才能驱动现场执行机构。4.梯形图中使用的各种PLC内部器件，如辅助继电器、定时器、计数器等，也不是真的电器元件，但具有相应的功能，因此通常按电气控制系统中相应器件的名称称呼它们。梯形图中每个继电器和触点均为PLC存储器中的一位，相应位为“1”，表示继电器线圈通电、常开接点闭合或常闭接点断开；相应位为“0”，表示继电器线圈断电、常开接点断开或常闭接点闭合。5.梯形图中的继电器触点既可常开，又可常闭，其常开、常闭触点的数目理论上是无穷多个（受存储容量限制），也不会磨损，因此，梯形图设计中，可不考虑触点数量，这给设计者带来很大方便。对于外部输入信号，只要接入一个信号
31、到PLC即可。6.电气控制电路中各支路是同时加上电压并行工作的，而PLC是采用循环扫描方式工作，梯形图中各元件是按扫描顺序依次执行的，是一种串行处理方式。由于扫描时间很短（一般不过几十毫秒），所以控制效果同电气控制电路是基本相同的。但在设计梯形图时，对这种并行处理与串行处理的差别有时候应予注意，特别是那些在程序执行阶段还要随时对输入、输出状态存储器进行刷新操作的PLC，不要因为对串行处理这一特点考虑不够而引起偶然的误操作。3.1.3 组态软件计算机技术和网络技术的飞速发展，为工业自动化开辟了广阔的发展空间，我们可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，并且通过采用远程监控及诊断、双机热备等先进技术
32、，使系统更加安全可靠。组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，Human Machine Interface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择
33、余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。组态软件：对应全称为Human and Machine Interface/Man and Machine Interface /Supervisory Control and Data Acquisition，中文翻译为：人机界面/监视控制和数
34、据采集软件，一般英文简称有三种分别为HMI/MMI/SCADA。目前组态软件的发展迅猛，已经扩展到企业信息管理系统，管理和控制一体化，远程诊断和维护以及在互联网上的一系列的数据整合。组态软件的功能和特点可归纳如下：概念简单，易于理解和使用；功能齐全，便于方案设计；实时性与并行处理；建立实时数据库，便于用户分步组态，保证体统安全可靠运行；利用丰富的“动画组态”功能，快速构造各种复杂生动的动态画面；引入“运行策略”的概念。它具有以下几个方面的特点：1.可视化操作界面，真彩显示图形、支持渐进色、丰富的图库、动画连接。2.无与伦比的动力和灵活性，拥有全面的脚本与图形动画功能可以对画面中的一部分进行保存
35、，以便以后进行分析或打印。3.变量导入导出功能，变量可以导出到Excel表格中，方便的对变量名称等属性进行修改，然后再导入新工程中，实现了变量的二次利用，节省了开发时间。4.强大的分布式报警、事件处理，支持实时、历史数据的分布式保存。强大的脚本语言处理，能够帮助你实现复杂的逻辑操作和与决策处理。5.全新的Web Server架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布。6.方便的配方处理功能。丰富的设备支持库，支持常见的PLC设备、智能仪表、智能模块。提供硬加密及软授权两种授权方式。3.2 PLC梯形图设计电镀生产线梯形图设计如图3-1所示。图3-1 梯形图 第4章
36、硬件调试实现本次所做的设计课题主要采用S7-300系列机型进行程序设计，利用组态王软件对电镀控制进行画面组态，很好的完成了老师要求的设计任务，课题设计控制要求。在设计的最后阶段把软件和硬件结合起来，成功实现了电镀生产线系统的监控功能。我们编辑好画面图，根据各个部件之间的相互联系和控制关系，按照上一章所述的操作步骤进行设备连接，最后终于在运行环境里实现了系统在监控状态下的自动运行。符号表如下图4-1图4-1 符号表4.1组态与PLC （1）按照输入两个配置表和外部接线图，将PLC输入输出与相应面板符号的插孔用连接线连好； （2)按照输入输出配置，编写电镀生产线PLC程序；（3）下载编写程序到PL
37、C，运行调试程序，模拟动作实验板上的按钮和开关，验证所编程序的逻辑；（4）根据毕业设计要求，设计组态程序，实现电镀生产线动态模拟；（5）通过串口连接PLC和计算机，实现组态软件对PLC的监控。 图4-2 组态软件4.2系统调试（1）对每一个现场信号和控制量做单独测试；（2）检查硬件修改程序；（3）对现场信号和控制量做综合测试；（4）带设备调试；（5）调试结束。4.3具体实施（1）设备连接 利用PLC与计算机专用电缆，将PLC通过编程口与上位机算计串口（COM口）连接，进行串行通讯。串行通讯方式使用“组态王计算机”的串口，I/O设备通过串行通讯电缆连接到“组态王计算机”的串口。 图4-3 工程主
38、界面（2）设备配置 利用设备配置向导完成串行通讯方式的I/O设备安装，安装过程简单、方便。 （3）系统运行 启动组态王运行系统。将PLC开关指向“RUN”状态，按下启动按钮，观察电镀生产线系统控制结果。下图为仿真系统。图4-4仿真系统结论电镀是一门具有悠久历史的表面处理技术，近几年来，随着新的工艺技术方法，尤其是一些新的镀层材料和复合电镀技术的出现，极大扩展了这一项表面处理技术的应用。并使其成为现代表面工程技术的重要组成部分。那么，通过我们这次对电镀生产线控制系统的设计不仅让我们更多的了解到了电镀这个工艺的发展前景，而且让我们重新认识了用PLC来设计控制系统的使用价值，整个设计对我们即将走入社
39、会的毕业生来讲是一次很大的锻炼，是我们对专业知识有了进一步的提高。在该组成员的极力配合下，该电镀生产线控制系统的设计基本完成，在设计当中我们充分考虑到了操作的方便性，元件的实惠性和工艺的简单性。在设计当中我们的基本参考资料是基于教科书，再通过各种途径获取更详细的资料设计该控制系统的。PLC的编程是我们整个设计最主要的一部分，我们的编程是采用梯形图编程语言，所有的编写步骤和编写要点是严格按照课本要求和教科老师的指导来编写的，所以整个编写的过程是相当严谨的。而且我们编写程序之前对电镀生产线的工作流程做了详细的分析，每个步骤考虑都很严密，所以总的来说，这个系统的设计师比较好的。但是在编写的过程中我们
40、还是遇到了很多问题，这样的系统如果能够实际验证的话会很到程度上提高我们的动手能力。而且在编写过程中有一些小的细节我们也没有考虑到，如果说能够有足够的条件来调试的话能够大大提高我们系统的正确性。当然在以后的类似设计当中我们将会尽量的达到这些要求。 谢 辞在该组成员的齐心协力的努力下，在导师的细心指导下，我们这个电镀生产线控制系统的设计完成较好。在设计的过程中我们遇到了很多困难，有很多问题通过我们的教科书是解决不了的，但是我们一方面可以通过导师的指点，找出问题的所在，所以我们能够成功完成设计有很大一部分通过导师的指导；另一方面我们可以通过学校的借书条件，从学校的图书馆获得我们想要的资料，因此我们也
41、要感谢学校能给我们提供这样自我解决问题的平台；同时，我们能够运用我们的专业知识，在设计当中我们能够充分运用我们的专业知识，这都是我们在这四年里所有专业老师的细心教导。总之，在这次成功设计的过程中，学校也给了我们一个与老师，与同学合作，实践操作完成的机会，我们将在以后的学习和工作过程中充分运用所学知识，也会尽我们所能学的更多知识，不辜负各位老师的期望。在此，我祝各位老师工作顺利，生活美满！参考文献1张万忠.可编程控制器应用技术.北京：化学工业出版社，2001.122周美兰等. PLC电气控制与组态设计.北京：科学出版社，20003李道林主编.电气控制与PLC原理及应用.北京：电子出版社，20064李长久.PLC原理及应用.北京：机械工业出版社，2006.8 5汪志锋.可编程控制器原理和应用.西安电子科技大学出版社，20046汪晓平.PLC可编程控制器系统开发实例导航.人民邮电出版社，2004 7海维.SIMATIC可编程控制器及应用M.机械工业出版社,2005.18西门子公司.S7-300可编程控制器系统手册，20029黄北刚.工厂电气控制电路实例详解化学工业出版社，2007.3附录 电镀生产线控制系统功能图43
