基于PLC和觸摸屏的電鍍生產線控制系統設計

陳永利，任艷艷

（濟源職業技術學院 電氣工程系，濟源 454650）

0 引言

在工業生產控制過程中，PLC的應用非常廣泛。在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業等領域的應用都得到了長足的發展，特別在冶金化工行業得到廣泛應用。

某冶煉廠的電鍍生產線采用專用行車，行車架上裝有可升降的吊鉤，行車和吊鉤各由一臺電動機拖動，行車的進退和吊鉤的升降均由相應的限位開關SQ定位。該生產線上現有三個槽位，也可以根據生產需要和工藝要求方便的擴展。該系統具有手動和自動循環兩種工作方式，手動方式用于設備調試或出現故障時實現單步動作或調整設備到原始位置。在自動方式下，電鍍生產線不工作時，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束，電鍍生產工藝流程如圖1所示。

該系統原來采用繼電器接觸器系統控制，由于故障多，運行參數不便調節，又不具備監控功能，給生產和運行管理帶來諸多不便。所以改為用PLC和觸摸屏聯合控制，不僅提高了控制的自動化程度，而且在系統運行過程中，還能用觸摸屏修改控制需要的時間參數，經過實踐操作證明，改造后的系統操作簡捷，運行穩定，可靠性高。

圖1 電鍍生產線工藝流程圖

1 系統硬件設計

根據電鍍生產線的工作過程可知，該系統輸入信號有14個，輸出信號有4個，都是開關量，為降低成本并留有適當裕度，控制器選用西門子S7-200系列的CPU222（8輸入、6輸出）主機模塊和EM221擴展模塊（8輸入），觸摸屏選用西門子TP270。

1.1 輸入/輸出分配表

將本系統中的輸入設備和輸出設備與PLC的連接關系分配如表1所示。

1.2 PLC輸入/輸出接線圖

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

2 軟件設計

2.1 操作主畫面的設計

觸摸屏畫面使用WinCC flexible軟件設計，WinCC flexible簡單、高效，易于上手，功能強大；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。

根據系統的控制要求，設計了初始畫面、手動控制畫面、自動運行畫面和參數設置畫面。在初始畫面中點擊相應的按鈕可以進入各個畫面，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備的調試和故障時的單步操作，自動運行畫面主要用于設備自動運行時的控制和設備狀態監控，參數設置畫面用于調整設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 觸摸屏變量設置

觸摸屏變量用于聯系觸摸屏操作按鈕與PLC。定義變量時，必須使讀取的設備和地址、輸出的設備和地址與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用，初始化包括系統上電后設置所有設備停止工作和使設備回到原位的控制。

自動循環子程序框圖如圖4所示（手動操作子程序從略）。

3 結束語

圖3 PLC控制的主程序

圖4 自動循環子程序框圖

基于PLC的電鍍生產線控制系統，采用PLC與觸摸屏聯合控制，不僅提高了自動化程度，而且在系統運行過程中，可以通過觸摸屏修改需要的時間參數，可操作性強。通過實踐證明，該系統操作簡捷，運行性能穩定，可靠性高，具有參考價值。

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