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

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、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(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，行車架上裝有可升降的吊鉤，行車和吊鉤各由一臺電動機(jī)拖動，行車的進(jìn)退和吊鉤的升降均由相應(yīng)的限位開關(guān)SQ定位。該生產(chǎn)線上現(xiàn)有三個槽位，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)具有手動和自動循環(huán)兩種工作方式，手動方式用于設(shè)備調(diào)試或出現(xiàn)故障時實現(xiàn)單步動作或調(diào)整設(shè)備到原始位置。在自動方式下，電鍍生產(chǎn)線不工作時，行車、吊鉤處于原位，裝好工件后，只要按下啟動按鈕，吊鉤上升，上升到上限位，吊鉤停止運行；行車再帶動吊鉤右行至鍍槽，行車停止運行；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，行車左行至左限位，吊鉤下降至原位，電鍍一個工件的全過程結(jié)束，電鍍生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

該系統(tǒng)原來采用繼電器接觸器系統(tǒng)控制，由于故障多，運行參數(shù)不便調(diào)節(jié)，又不具備監(jiān)控功能，給生產(chǎn)和運行管理帶來諸多不便。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化程度，而且在系統(tǒng)運行過程中，還能用觸摸屏修改控制需要的時間參數(shù)，經(jīng)過實踐操作證明，改造后的系統(tǒng)操作簡捷，運行穩(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

根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工作過程可知，該系統(tǒng)輸入信號有14個，輸出信號有4個，都是開關(guān)量，為降低成本并留有適當(dāng)裕度，控制器選用西門子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

2.1 操作主畫面的設(shè)計

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

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，設(shè)計了初始畫面、手動控制畫面、自動運行畫面和參數(shù)設(shè)置畫面。在初始畫面中點擊相應(yīng)的按鈕可以進(jìn)入各個畫面，在各個畫面中均可以回到初始畫面。手動控制畫面主要用于設(shè)備的調(diào)試和故障時的單步操作，自動運行畫面主要用于設(shè)備自動運行時的控制和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控，參數(shù)設(shè)置畫面用于調(diào)整設(shè)備在各個槽位的延時時間。

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，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。

自動循環(huán)子程序框圖如圖4所示（手動操作子程序從略）。

3 結(jié)束語

圖3 PLC控制的主程序

圖4 自動循環(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，不僅提高了自動化程度，而且在系統(tǒng)運行過程中，可以通過觸摸屏修改需要的時間參數(shù)，可操作性強(qiáng)。通過實踐證明，該系統(tǒng)操作簡捷，運行性能穩(wěn)定，可靠性高，具有參考價值。

[1] 鄭譽煌, 梁志坤, 等. 基于PLC5的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)[J]. 工業(yè)控制計算機(jī), 2005(4): 54-55.

[2] SIEMENS S7-200用戶手冊[Z]. 2003.

[3] 廖常初. 西門子人機(jī)界面(觸摸屏)組態(tài)與應(yīng)用技術(shù)[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2007.

[4] 李俊秀, 韓育民. 基于PLC的多級輸送帶控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 煤礦機(jī)械, 2011(4): 152-154.