张君
东莞市泰森自动化设备有限公司
摘要：目前，我国是经济飞速发展的新时期，文章设计开发了一种基于西门子S7-200PLC和西门子触摸屏的电镀车间生产线自动控制系统。PLC作为下位机,实现对电镀生产过程的自动或手动两种控制模式,触摸屏作为上位机,用WinCCflxible进行组态设计,实现对PLC运行系统的实时监控、用户管理、趋势归档、故障报警等功能。这种基于PLC和触摸屏的电镀生产线监控系统的设计,实现了人机交互,操作简单直观,维护方便,系统运行平稳,行车定位精确,降低了工人劳动强度,提高了生产效率,实现了电镀智能化生产。
关键词：PLC;电镀生产线;WinCCflxible;触摸屏;组态;监控
引言
工业电镀生产线工位多、生产复杂，同时在电镀中氧化、酸洗、碱洗、电镀等许多工艺具有严重的化学污染和腐蚀，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。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。目前国内的电镀工艺控制主要是使用顺序控制器，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。本文提出在电镀生产线上采用基于组态软件和PLC的自动化控制，不但可以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证，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和更好的保证工人的人身安全，有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，核心部分是上位机组态控制的实现。
1系统控制方案的选择
传统的电镀生产线由继电器-接触器或分立的电子线路组成,这种控制方式具有接线复杂、故障发生率高、故障查找困难、升级改造麻烦等缺点。同时工位多、生产复杂,在电镀过程中,氧化、酸洗、碱洗、电镀等许多工艺具有严重的化学污染和腐蚀作用,对人的身心健康十分不利,而且人工操作随机性大,产品质量不能保障。用PLC取代继电器后,具有算术、逻辑、PID运算、自诊断和保护功能,接线简单、编程方便、运行可靠、抗干扰能力强,提高了系统的可靠性。而采用触摸屏做上位机后,减少了开关、按钮等输入量以及时间继电器、中间继电器、接触器控制回路、指示仪器仪表等硬件接线,降低了劳动强度,同时便于系统的升级改造扩容。还可以对过程实现可视化监控,提高了控制系统的柔性和智能性。用触摸屏和PLC控制电镀生产线是一种实用性很强的控制方式。
2PLC的电镀生产线监控系统的设计
2.1MCGS概述
MCGS(通用监控系统)是北京昆仑通态公司推出的一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件,系统提供各种标准设备驱动程序,可与各种工控设备连接,并且系统以实时数据库为核心,将有关信息以事件的方式发送到系统的各个部分,解决了系统中各功能部件的相关性问题。它能够在基于Microsoft运行,通过对现场数据的采集处理,以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案,它充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点,比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性,在自动化领域有着更广泛的应用。MCGS系统包括组态环境和运行环境两部分。用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行,组态环境相当于一套完整的工具软件,帮助用户设计和构造自己的应用系统,用户组态生成组态结果数据库。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆运行环境是一个独立的运行系统,按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理,完成用户组态设计的目标和功能。一旦组态工作完成,运行环境和组态结果数据库就可以脱离组态环境在监控计算机上独立运行。组态结果数据库完成了MCGS系统从组态环境向运行环境的过渡。由MCGS生成的用户应用系统,其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成,窗口是屏幕中的一块空间,是一个"容器",直接提供给用户使用。在窗口内,用户可以放置不同的构件,创建图形对象并调整画面的布局,组态配置不同的参数以完成不同的功能。MCGS用主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互图形界面,组态配置各种不同类型和功能的对象或构件,同时可以对实时数据进行可视化处理。
2.2通讯协议
S7-200支持多样的通讯能力，根据所使用S7-200CPU，系统可以支持以下多个协议：点到点（point-to-point）的PPI协议、多点接口（multi-point）的MPI协议及PROFIBUS协议等。本系统采用西门子PLC的PPI通讯协议。MCGS通过上位机中的串行口和PLC上的通讯单元建立串行通讯连接。西门子PLC与计算机的串行通信连接有两种方式：一种是利用PLC的RS232接口，这时可以直接用电缆与计算机建立连接，这种通信方式PLC的地址为0；而另一种是PLC通过一个连接适配器与计算机连接，用适配器时PLC地址由自己设置。由于RS232串口通讯方式一般不超过50米，而对于通信距离超过50米的，需在上位机与PLC之间加一个RS422适配器，该适配器将RS232通讯格式转换为RS422通讯格式使得可以远距离通讯，并提高抗干扰能力。
2.3软件设计
为了实现对电镀生产线上各个电镀槽温度有一个直观的显示，方便工人随时了解电镀槽的工作状态，同时为了方便查看生产过程中各个阶段的数据，需要对电镀槽温度实时进行存档。因此，上位机使用ＶＳ２０１５的Ｃ＃语言进行软件编程，既可以实现对电镀生产线的智能化监测，又可以实时发出信号对阀门进行控制，从而达到智能控制的目的。
2.4主程序设计
本系统设计有现场手动、单周期运行、连续运行及主控室单周期运行、连续运行三种操作模式。现场手动、单周期运行、连续运行操作模式是在现场控制柜上完成,主控室单周期运行、连续运行是在主控室上位机主控画上点击相应的按钮实现的。主控室监控采用MCGS组态软件设计的监控画面可以实时观察到电镀生产线的每一步实时动作,如钓钩的上升、下降,工件在生产线上的前进、后退等。整个工作流程是这样的,原位:表示设备处于初始状态,吊钩在下限位置,行车在左限位置。自动工作过程:启动→吊钩上升→上限行程开关闭合→右行至1号槽→xk1行程开关闭合→吊钩下降进入1号槽内→下限行程开关闭合→电镀延时→延时时间到→吊钩上升→上限行程开关闭合→右行至2号槽→xk2行程开关闭合……。由3号槽内吊钩上升,左行至左限位,吊钩下降至下限位(即原位)。连续工作:当吊钩回到原点后,延时一段时间(装卸工正前影像反射率均值为0.183611,订正后变为0.439661。
结语
用PLC技术控制电镀生产线设备,用触摸屏组态监控PLC系统运行,在触摸屏上对参数进行修改,对系统进行监控,这种人机界面的方式使整个生产过程可视化和智能化,运行稳定可靠,改善了工作环境,提高了生产效率,值得在其他自动化生产线上推广应用。
参考文献
[1]李德英.电气控制与PLC[M].上海:同济大学出版社,2016.
[2]阳同光,李德英.PLC技术及应用[M].北京:清华大学出版社,2017.
论文作者:张君
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：组态论文; 系统论文; 生产线论文; 吊钩论文; 触摸屏论文; 上位论文; 用户论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;