论文部分内容阅读
摘要：介绍了利用可编程序控制器对某电镀行车的工作过程进行控制的方法，简化了控制系统的接线，克服了电磁继电器动作时间长、触点抖动的缺点，提高了系统的可靠性和灵活性。利用PLC实现了对电镀生产线的系统控制，该系统具有调试方便，维护简单，移植性好等优点。
关键词：PLC；电镀行车；可编程控制器；控制
中图分类号: TP393文献标识码：A 文章编号：
1电镀行车控制系统的总体方案
1.1 电镀行车概述
电镀行车是电镀车间为了提高工作效率，促进生产自动化和减轻劳动强度而制造的一台起吊设备。该设备采用远距离控制，起吊物品是有待进行电镀或表面处理的各种产品零件。另外，本电镀行车拥有手动、单周和连续三种工作方式，用户可根据实际需要选择其中工作方式进行电镀产品零件，这样就大大增加了对电镀行车操作的灵活性。
1.1.2 电镀行车的基本组成结构
电镀行车机械部分由传送带A、传送带B、行车和电镀槽等四部分组成，而行车又由大车、小车和吊钩等部分组成（图1）。
图1 电镀车间平面示意图
传送带A、传送带B、大车、小车和吊钩分别由电动机M1～M5拖动。其中，大车、小车和吊钩在电动机的拖动下可分别作前后、左右、上下运动，行车的起吊重量在500kg以下，起吊物品是待进行电镀和表面处理的各种产品零件。用来进行电镀和表面处理的容器是1～5号槽，每个槽内从左到右都有5个位置依次称为1号位、2号位……5号位，每个位置都可以放置一个吊篮，因此，每个槽内共可以放置5个吊蓝。1～5号槽内依次装有酸液、清水、锌液、铬液、镍镉液，可分别用来对产品零件进行除锈、清洗、镀锌、镀铬和镀镍镉等处理。
1.1.3 本电镀行车的主要技术参数
（1）电镀行车传送带A和传送带B最大载重为Mmax=2500kg，其传送带摩擦系数 =0.2，传送带速度要求为v =15m/min。
（2）电镀行车大车最大载重为Mmax =5000kg，其大车与导轨的摩擦系数 =0.15，大车的速度要求为v =30m/min。
（3）电镀行车小车最大载重为Mmax =1500kg，其小车与大车的摩擦系数 =0.1，小车的速度要求为v =15m/min。
（4）电镀行车吊钩最大负重为Mmax =500kg，其吊绳的摩擦系数可忽略不计，吊钩上升与下降的速度要求为v =15m/min。
1.1.4 电镀行车的工作原理
要求本电镀行车对产品零件的传送过程如下：
（1）将吊篮从传送带A送到1号槽，以对产品零件进行除锈处理。
（2）将吊篮从1号槽送到2号槽，以对产品零件进行清洗。
（3）将吊篮从2号槽送到3号槽，以对产品零件进行镀锌处理。
（4）将吊篮从2号槽送到4号槽，以对产品零件进行镀铬处理。
（5）将吊篮从2号槽送到5号槽，对产品零件进行镀镍镉处理。
（6）将吊篮从3或4、5号槽送到传送带B，以将经镀锌或镀铬、镀镍镉处理过的产品零件运走。
1.2 对电镀行车控制系统的设计要求
1.2.1 对工作方式的设计要求
（1）为了适应电镀行车控制系统的调试、检查和操作方便的需要，应使电镀行车控制系统具备手动、单周和连续三种工作方式。
（2）应具有对上述三种工作方式的自由选择功能。
（3）为了避免程序混乱，应能避免在同一时间内电镀行车按两种或两种以上的工作方式运行。
1.2.2 对单机控制的设计要求
在电镀产品零件的过程中，要求能按下某一步就运行某一步，即当遇到电镀特殊工艺要求时能实现人工单步操作。
1.2.3 对全机控制的设计要求
（1）在单周和连续工作方式下，当下述初始条件中的任何一个不具备时，应避免电镀行车启动运行：①行车大车在初始位置；②行车小车在初始位置；③吊钩在初始位置。
（2）在单周和连续工作方式下，应能使电镀行车按照预先规定的工艺流程运行。
（3）在电镀产品零件的过程中，如遇到任何一步不能正常完成，应能使电镀行车立即自动停车。
（4）在连续工作方式下，应能对电镀行车工作循环次数和一个循环完成时间进行累计，具备计数和计时功能。
（5）应能保证操作人员随时都能使电镀行车紧急停车。
1.2.4 对控制系统保护的要求
为了能够保障电镀行车及其控制系统的安全，应使控制系统具备以下保护功能：短路保护；过载保护；失压保护；吊钩紧急制动。
1.2.5 对信号显示和故障报警的设计要求
（1）在任何工作方式下，信号显示系统都能显示电镀行车及其传送带运行的全过程。
（2）信号显示系统应能显示控制系统的电源的工作状态，电动机的工作状态，控制系统的工作方式。
（3）当任何一台电动机的过载保护动作时，信号显示系统应能显示发生过载故障的电动机，故障报警系统应能发出音响故障信号。
2 PLC控制系統硬件部分的设计
2.1 PLC输入/输出元件确定
2.1.1 所需PLC输入元件及输入点的统计
预开按钮SB11、启动按钮SB12和预停按钮SB13，占用PLC的3个输入点。工作方式选择开关SA2用来选择手动、单周、连续三种工作方式的一种，占用PLC的3个输入点。电镀种类选择开关SA3用来选择镀锌、镀铬、镀镍镉三种电镀中的一种，占用PLC的3个输入点。电镀行车及传送带的手动操作按钮SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SB9、SB10均为一个常开触点，它们共占用PLC的10个输入点。用于检测传送带吊篮位置的光电开关为SP1、SP2、SP3，它们共占用PLC的3个输入点。用于吊钩拖动电机串电阻起动的欠电流继电器为KI1、KI2、KI3，它们共占用PLC的3个输入点。用于检测电镀行车大车运行位置的行程开关为SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ9，它们共占用PLC的9个输入点。用于检测电镀行车小车运行位置的行程开关SQ10、SQ11、SQ12、SQ13、SQ14、SQ15、SQ16、SQ17，它们共占用PLC的8个输入点。用于检测吊钩升降位置的行程开关SQ18，占用PLC的一个输入点。用于电镀行车各电动机过载保护的热继电器为FR1、FR2、FR3、FR4、FR5，它们均为一个常开触点，共占用PLC的5个输入点。
综上所述，共需PLC输入触点48个。
2.1.2 PLC输出元件及输出点的统计
控制电镀行车各个电机运行的接触器线圈为KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、KM8、KM9、 KM10，它们共占用PLC的10个输出点。
在吊钩拖动电机转子回路中，用于接入和切除三段附加电阻的接触器为KM11、KM12、KM13，用于防止三台接触器同时通电动作的中间继电器为KA，KM11、KM12、KM13和KA的线圈与PLC输出点的连接关系如图2所示，由图可知，KM11、KM12、KM13和KA的线圈共占用PLC的2个输出点。
图2 电流继电器控制电路图
用于大车电机、小车电机、吊钩电机制动抱闸的电磁铁的线圈为YB1、YB2、YB3，它们共占用PLC的3个输出点。预开预告电铃BE 1个，占用PLC的1个输出点。故障报警蜂鸣器BU 1个，占用PLC的1个输出点。电镀行车各电机运行过程指示灯为HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6、HL7、HL8、HL9、HL10，它们共占用PLC的10个输出点。其中传送带A向前指示灯为HL1；传送带A向后指示灯为HL2；传送帶B向前指示灯为HL3；传送带B向后指示灯为HL4；大车前进指示灯为HL5；大车后退指示灯为HL6；小车右行指示灯为HL7；小车左行指示灯为HL8；吊钩上升指示灯为HL9；吊钩下降指示灯为HL10。用于指示电镀行车各电机过载故障的指示灯为HL10、HL11、HL12、HL13、HL14，共占用PLC的5个输出点。
综上所述，共需PLC输出触点32个。
2.2 PLC型号的确定
确认选用由日本三菱公司生产的PLC FX2N-128MR型基本单元1台。技术性能指标：该型PLC为整体式结构，具备本电镀行车所需的所有指令功能，输入点数为64点，输出点数为64点，用户存储器容量8KB，输入模块电压为DC24V，输出模块为继电器型。
关于 PLC I/O元件分配及接线图等相关问题在此不再多述。
3 控制系统软件设计及实现
3.1PLC梯形图总体方案设计
3.1.1PLC程序的组成及各部分程序的作用
为了适应电镀行车控制系统的调试、检查和操作方便的需要，应使电镀行车控制系统具备手动、单周和连续三种工作方式。据此，本设计基于PLC的电镀行车控制系统的软件部分应由公用程序、手动程序、单周程序、连续程序、信号显示和故障报警程序等五个部分组成。
公用程序是主要用来处理电镀行车的各种操作信号。
手动程序主要用来检查和调整电镀行车每一步的运行状态。
单周程序主要用于电镀行车控制对象及其PLC控制系统在组装或检修完成后投入生产前的试车，以及工人交接班时对行车的检查。
连续程序是用来实现电镀行车控制对象在无人参与的情况下对成批零件进行自动地连续电镀，电镀完成后自动停下来。
信号显示及故障报警程序用来显示电镀行车控制对象中各电动机的工作状态、电镀行车控制对象的工作方式和运行过程，用来在电镀行车控制对象启动的所有初始条件都已具备且已按下预开按钮时发出音响预告信号，或在各电动机的过载保护动作时发出音响故障警告信号。
3.1.2 PLC梯形图程序的总体结构（图3）
图3PLC梯形图程序的总体结构图
从程序的总体结构上来说，应采用跳步法设计基于PLC的电镀行车控制系统的用户程序，即将手动程序、单周程序和连续程序分隔在不同的跳步区；同时应能保证在同一时间内，所有跳步区中只有一个跳步区的跳步条件满足，其余跳步区的跳步条件都不满足，而各跳步区的跳步条件的满足与否，则应能由工作方式选择开关SA2自由选择，才能满足要求。
3.2 公用程序设计
公用程序采用经验法设计，可将其梯形图设计成图4的情形。由图4中第1逻辑行并结合PLC输入/输出接线图可知，在电镀行车的小车处于传送带A的1号位时（初始状态）和未按预停按钮的情况下，辅助继电器的线圈回路中X33和X44的触点处于断开状态，X2触点均处于闭和状态。此时，按下预开按钮SB11(X0)，可使继电器M151和Y17通电动作。M151动作可为电镀行车起动作好准备，Y17动作可接通电铃BE的电源，向人们发出电镀行车将要开车的音响预告信号。在按下起动按钮SB12（X1）以前，若想取消预开命令，只要按下预停按钮SB13（X2），使M151断电即可。
在图4第2逻辑行中，电镀行车的预停信号由辅助继电器 M150发出。当按预停按钮SB13 (X2)，应能使预停回路M150通电，以向电镀行车发出预停信号；当按启动按钮SB12（X1）或电镀行车回到初始步M0时，应能使预停回路M150断电，否则，电镀行车将无法在连续工作方式下再次启动运行。据此，应将预停按钮X2、和初始步的状态寄存器M0的常闭触点串联起来，去控制辅助继电器M150的线圈回路，以得到所需的预停回路。
图4 公用程序梯形图
在图4第3、4逻辑行中，当M151和M8002满足同时动作时，可使初始步M0置位。系统选择手动工作方式运行时，X3的常开触点接通，用区间复位指令ZRST使M1～M23复位，同时初始步M0复位，为以后由手动转到单周或连续作好准备。如果此时不对所有的状态复位，回到单周或连续状态后有可能出现两个状态同时为ON的异常现象。
在图4第5逻辑行中，系统选择单周或连续工作方式工作时，X4或X5的常开触点接通，且必须是由一个上升沿脉冲才能使触点动作，同时使用ZRST指令使Y0～Y42复位，防止由手动转到单周或连续时出现两个输出状态同时为ON的异常现象。
3.3 单周/连续程序设计
3.3.1 单周/连续工作方式的顺序功能图设计
根据毕业设计任务书要求，本控制系统应具备单周/连续工作方式，即在单周/连续工作方式下，控制系统控制的电镀行车在按下启动按钮后，将按照设计的程序连续不间断的运行，在完成一个循环后又进入下一个循环，直到循环次数达到预定值或操作人员停止电镀行车的运行。据此，可设计出单周/连续工作方式程序的顺序功能图。
3.3.2 单周/连续工作方式的程序设计
根据单周/连续工作方式程序的顺序功能图，以及顺序功能图与梯形图之间的对映关系，可设计出电镀行车控制系统单周/连续工作方式程序的梯形图。
3.4 手动程序设计
手动操作主要用于设备的检修和调试，以及调整元件位置和改进接线等。手动运行时，各种操作可独立运行，但同时只能执行一个动作，一步运行时，按其它步的运行按钮不能使这一步停止运行，并且所按的步也不能运行。各种操作之间的互锁是分别串联其它输出线圈的常闭触点实现的。据此，采用经验设计法，可设计出手动工作方式程序的梯形图。
3.5 信号显示及故障报警程序设计
对信号显示及故障报警程序的设计要求是：
（1）在任何工作方式下，信号显示系统都能显示电镀行车运行的过程。
（2）信号显示系统应能显示控制系统的电源的工作状态，电动机的工作状态。
（3）在单周/连续工作方式下，当系统启动的初始条件都具备时，按下预开按钮后，信号系统应能发出音响预开信号。
（4）在连续工作方式下，当控制系统的实际工作循环次数累计达到设定的次数时，信号系统应能发出音响预停信号。
（5）当任何一台电动机的过载保护动作时，信号显示系统应能显示发生过载故障的电动机，故障报警系统应能发出音响故障信号。
据此，可设计出电镀行车的信号显示及故障报警程序。
4 结束语
在电镀行车电气控制系统设计中，实现了两个目的：其一，对提高自己查阅资料的能力、工程制图的能力、计算机运用能力、元件选择能力、软件开发使用能力以及文字表达的能力；同时，让对电气控制与PLC的知识，并对知识重新组合、灵活运用。对电气控制与PLC应用技术的了解更加深刻；也为今后从事工业自动化及自动线方面的设计工作提供了宝贵的经验。其二，成功地实现了控制系统满足工艺流程要求以及设计上提出的所有控制、保护和显示要求；通过顺序功能图的循环，重点解决了连续工作方式的顺序功能图的设计过程中遇到的各种复杂问题，并且力图使所设计的控制系统做到了工作稳定可靠、技术性能先进、操作灵活方便。
参考文献
[1]齐蓉，肖维荣.可编程控制器技术.北京:电子工业出版社，2009-11-01
[2]张公源.PLC应用实例与程序解说.北京:电子工业出版社，2008-06-01
[3]刘晓春.电气控制与PLC技术应用.北京:电子工业出版社，2009-09-01
[4]高钦和.PLC应用开发案例精选(第2版).北京:人民邮电出版社，2008-07-01
作者简介：李先文（1959—），男，副教授、高级实验师。1982年毕业于山东工业大学电子系无线电技术专业，现山东理工大学电气学院从事实验教学工作。主要研究方向：电工电子、电气自动化、电算化会计。发表专业学术论文6篇。
关键词：PLC；电镀行车；可编程控制器；控制
中图分类号: TP393文献标识码：A 文章编号：
1电镀行车控制系统的总体方案
1.1 电镀行车概述
电镀行车是电镀车间为了提高工作效率，促进生产自动化和减轻劳动强度而制造的一台起吊设备。该设备采用远距离控制，起吊物品是有待进行电镀或表面处理的各种产品零件。另外，本电镀行车拥有手动、单周和连续三种工作方式，用户可根据实际需要选择其中工作方式进行电镀产品零件，这样就大大增加了对电镀行车操作的灵活性。
1.1.2 电镀行车的基本组成结构
电镀行车机械部分由传送带A、传送带B、行车和电镀槽等四部分组成，而行车又由大车、小车和吊钩等部分组成（图1）。
图1 电镀车间平面示意图
传送带A、传送带B、大车、小车和吊钩分别由电动机M1～M5拖动。其中，大车、小车和吊钩在电动机的拖动下可分别作前后、左右、上下运动，行车的起吊重量在500kg以下，起吊物品是待进行电镀和表面处理的各种产品零件。用来进行电镀和表面处理的容器是1～5号槽，每个槽内从左到右都有5个位置依次称为1号位、2号位……5号位，每个位置都可以放置一个吊篮，因此，每个槽内共可以放置5个吊蓝。1～5号槽内依次装有酸液、清水、锌液、铬液、镍镉液，可分别用来对产品零件进行除锈、清洗、镀锌、镀铬和镀镍镉等处理。
1.1.3 本电镀行车的主要技术参数
（1）电镀行车传送带A和传送带B最大载重为Mmax=2500kg，其传送带摩擦系数 =0.2，传送带速度要求为v =15m/min。
（2）电镀行车大车最大载重为Mmax =5000kg，其大车与导轨的摩擦系数 =0.15，大车的速度要求为v =30m/min。
（3）电镀行车小车最大载重为Mmax =1500kg，其小车与大车的摩擦系数 =0.1，小车的速度要求为v =15m/min。
（4）电镀行车吊钩最大负重为Mmax =500kg，其吊绳的摩擦系数可忽略不计，吊钩上升与下降的速度要求为v =15m/min。
1.1.4 电镀行车的工作原理
要求本电镀行车对产品零件的传送过程如下：
（1）将吊篮从传送带A送到1号槽，以对产品零件进行除锈处理。
（2）将吊篮从1号槽送到2号槽，以对产品零件进行清洗。
（3）将吊篮从2号槽送到3号槽，以对产品零件进行镀锌处理。
（4）将吊篮从2号槽送到4号槽，以对产品零件进行镀铬处理。
（5）将吊篮从2号槽送到5号槽，对产品零件进行镀镍镉处理。
（6）将吊篮从3或4、5号槽送到传送带B，以将经镀锌或镀铬、镀镍镉处理过的产品零件运走。
1.2 对电镀行车控制系统的设计要求
1.2.1 对工作方式的设计要求
（1）为了适应电镀行车控制系统的调试、检查和操作方便的需要，应使电镀行车控制系统具备手动、单周和连续三种工作方式。
（2）应具有对上述三种工作方式的自由选择功能。
（3）为了避免程序混乱，应能避免在同一时间内电镀行车按两种或两种以上的工作方式运行。
1.2.2 对单机控制的设计要求
在电镀产品零件的过程中，要求能按下某一步就运行某一步，即当遇到电镀特殊工艺要求时能实现人工单步操作。
1.2.3 对全机控制的设计要求
（1）在单周和连续工作方式下，当下述初始条件中的任何一个不具备时，应避免电镀行车启动运行：①行车大车在初始位置；②行车小车在初始位置；③吊钩在初始位置。
（2）在单周和连续工作方式下，应能使电镀行车按照预先规定的工艺流程运行。
（3）在电镀产品零件的过程中，如遇到任何一步不能正常完成，应能使电镀行车立即自动停车。
（4）在连续工作方式下，应能对电镀行车工作循环次数和一个循环完成时间进行累计，具备计数和计时功能。
（5）应能保证操作人员随时都能使电镀行车紧急停车。
1.2.4 对控制系统保护的要求
为了能够保障电镀行车及其控制系统的安全，应使控制系统具备以下保护功能：短路保护；过载保护；失压保护；吊钩紧急制动。
1.2.5 对信号显示和故障报警的设计要求
（1）在任何工作方式下，信号显示系统都能显示电镀行车及其传送带运行的全过程。
（2）信号显示系统应能显示控制系统的电源的工作状态，电动机的工作状态，控制系统的工作方式。
（3）当任何一台电动机的过载保护动作时，信号显示系统应能显示发生过载故障的电动机，故障报警系统应能发出音响故障信号。
2 PLC控制系統硬件部分的设计
2.1 PLC输入/输出元件确定
2.1.1 所需PLC输入元件及输入点的统计
预开按钮SB11、启动按钮SB12和预停按钮SB13，占用PLC的3个输入点。工作方式选择开关SA2用来选择手动、单周、连续三种工作方式的一种，占用PLC的3个输入点。电镀种类选择开关SA3用来选择镀锌、镀铬、镀镍镉三种电镀中的一种，占用PLC的3个输入点。电镀行车及传送带的手动操作按钮SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SB9、SB10均为一个常开触点，它们共占用PLC的10个输入点。用于检测传送带吊篮位置的光电开关为SP1、SP2、SP3，它们共占用PLC的3个输入点。用于吊钩拖动电机串电阻起动的欠电流继电器为KI1、KI2、KI3，它们共占用PLC的3个输入点。用于检测电镀行车大车运行位置的行程开关为SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ9，它们共占用PLC的9个输入点。用于检测电镀行车小车运行位置的行程开关SQ10、SQ11、SQ12、SQ13、SQ14、SQ15、SQ16、SQ17，它们共占用PLC的8个输入点。用于检测吊钩升降位置的行程开关SQ18，占用PLC的一个输入点。用于电镀行车各电动机过载保护的热继电器为FR1、FR2、FR3、FR4、FR5，它们均为一个常开触点，共占用PLC的5个输入点。
综上所述，共需PLC输入触点48个。
2.1.2 PLC输出元件及输出点的统计
控制电镀行车各个电机运行的接触器线圈为KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、KM8、KM9、 KM10，它们共占用PLC的10个输出点。
在吊钩拖动电机转子回路中，用于接入和切除三段附加电阻的接触器为KM11、KM12、KM13，用于防止三台接触器同时通电动作的中间继电器为KA，KM11、KM12、KM13和KA的线圈与PLC输出点的连接关系如图2所示，由图可知，KM11、KM12、KM13和KA的线圈共占用PLC的2个输出点。
图2 电流继电器控制电路图
用于大车电机、小车电机、吊钩电机制动抱闸的电磁铁的线圈为YB1、YB2、YB3，它们共占用PLC的3个输出点。预开预告电铃BE 1个，占用PLC的1个输出点。故障报警蜂鸣器BU 1个，占用PLC的1个输出点。电镀行车各电机运行过程指示灯为HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6、HL7、HL8、HL9、HL10，它们共占用PLC的10个输出点。其中传送带A向前指示灯为HL1；传送带A向后指示灯为HL2；传送帶B向前指示灯为HL3；传送带B向后指示灯为HL4；大车前进指示灯为HL5；大车后退指示灯为HL6；小车右行指示灯为HL7；小车左行指示灯为HL8；吊钩上升指示灯为HL9；吊钩下降指示灯为HL10。用于指示电镀行车各电机过载故障的指示灯为HL10、HL11、HL12、HL13、HL14，共占用PLC的5个输出点。
综上所述，共需PLC输出触点32个。
2.2 PLC型号的确定
确认选用由日本三菱公司生产的PLC FX2N-128MR型基本单元1台。技术性能指标：该型PLC为整体式结构，具备本电镀行车所需的所有指令功能，输入点数为64点，输出点数为64点，用户存储器容量8KB，输入模块电压为DC24V，输出模块为继电器型。
关于 PLC I/O元件分配及接线图等相关问题在此不再多述。
3 控制系统软件设计及实现
3.1PLC梯形图总体方案设计
3.1.1PLC程序的组成及各部分程序的作用
为了适应电镀行车控制系统的调试、检查和操作方便的需要，应使电镀行车控制系统具备手动、单周和连续三种工作方式。据此，本设计基于PLC的电镀行车控制系统的软件部分应由公用程序、手动程序、单周程序、连续程序、信号显示和故障报警程序等五个部分组成。
公用程序是主要用来处理电镀行车的各种操作信号。
手动程序主要用来检查和调整电镀行车每一步的运行状态。
单周程序主要用于电镀行车控制对象及其PLC控制系统在组装或检修完成后投入生产前的试车，以及工人交接班时对行车的检查。
连续程序是用来实现电镀行车控制对象在无人参与的情况下对成批零件进行自动地连续电镀，电镀完成后自动停下来。
信号显示及故障报警程序用来显示电镀行车控制对象中各电动机的工作状态、电镀行车控制对象的工作方式和运行过程，用来在电镀行车控制对象启动的所有初始条件都已具备且已按下预开按钮时发出音响预告信号，或在各电动机的过载保护动作时发出音响故障警告信号。
3.1.2 PLC梯形图程序的总体结构（图3）
图3PLC梯形图程序的总体结构图
从程序的总体结构上来说，应采用跳步法设计基于PLC的电镀行车控制系统的用户程序，即将手动程序、单周程序和连续程序分隔在不同的跳步区；同时应能保证在同一时间内，所有跳步区中只有一个跳步区的跳步条件满足，其余跳步区的跳步条件都不满足，而各跳步区的跳步条件的满足与否，则应能由工作方式选择开关SA2自由选择，才能满足要求。
3.2 公用程序设计
公用程序采用经验法设计，可将其梯形图设计成图4的情形。由图4中第1逻辑行并结合PLC输入/输出接线图可知，在电镀行车的小车处于传送带A的1号位时（初始状态）和未按预停按钮的情况下，辅助继电器的线圈回路中X33和X44的触点处于断开状态，X2触点均处于闭和状态。此时，按下预开按钮SB11(X0)，可使继电器M151和Y17通电动作。M151动作可为电镀行车起动作好准备，Y17动作可接通电铃BE的电源，向人们发出电镀行车将要开车的音响预告信号。在按下起动按钮SB12（X1）以前，若想取消预开命令，只要按下预停按钮SB13（X2），使M151断电即可。
在图4第2逻辑行中，电镀行车的预停信号由辅助继电器 M150发出。当按预停按钮SB13 (X2)，应能使预停回路M150通电，以向电镀行车发出预停信号；当按启动按钮SB12（X1）或电镀行车回到初始步M0时，应能使预停回路M150断电，否则，电镀行车将无法在连续工作方式下再次启动运行。据此，应将预停按钮X2、和初始步的状态寄存器M0的常闭触点串联起来，去控制辅助继电器M150的线圈回路，以得到所需的预停回路。
图4 公用程序梯形图
在图4第3、4逻辑行中，当M151和M8002满足同时动作时，可使初始步M0置位。系统选择手动工作方式运行时，X3的常开触点接通，用区间复位指令ZRST使M1～M23复位，同时初始步M0复位，为以后由手动转到单周或连续作好准备。如果此时不对所有的状态复位，回到单周或连续状态后有可能出现两个状态同时为ON的异常现象。
在图4第5逻辑行中，系统选择单周或连续工作方式工作时，X4或X5的常开触点接通，且必须是由一个上升沿脉冲才能使触点动作，同时使用ZRST指令使Y0～Y42复位，防止由手动转到单周或连续时出现两个输出状态同时为ON的异常现象。
3.3 单周/连续程序设计
3.3.1 单周/连续工作方式的顺序功能图设计
根据毕业设计任务书要求，本控制系统应具备单周/连续工作方式，即在单周/连续工作方式下，控制系统控制的电镀行车在按下启动按钮后，将按照设计的程序连续不间断的运行，在完成一个循环后又进入下一个循环，直到循环次数达到预定值或操作人员停止电镀行车的运行。据此，可设计出单周/连续工作方式程序的顺序功能图。
3.3.2 单周/连续工作方式的程序设计
根据单周/连续工作方式程序的顺序功能图，以及顺序功能图与梯形图之间的对映关系，可设计出电镀行车控制系统单周/连续工作方式程序的梯形图。
3.4 手动程序设计
手动操作主要用于设备的检修和调试，以及调整元件位置和改进接线等。手动运行时，各种操作可独立运行，但同时只能执行一个动作，一步运行时，按其它步的运行按钮不能使这一步停止运行，并且所按的步也不能运行。各种操作之间的互锁是分别串联其它输出线圈的常闭触点实现的。据此，采用经验设计法，可设计出手动工作方式程序的梯形图。
3.5 信号显示及故障报警程序设计
对信号显示及故障报警程序的设计要求是：
（1）在任何工作方式下，信号显示系统都能显示电镀行车运行的过程。
（2）信号显示系统应能显示控制系统的电源的工作状态，电动机的工作状态。
（3）在单周/连续工作方式下，当系统启动的初始条件都具备时，按下预开按钮后，信号系统应能发出音响预开信号。
（4）在连续工作方式下，当控制系统的实际工作循环次数累计达到设定的次数时，信号系统应能发出音响预停信号。
（5）当任何一台电动机的过载保护动作时，信号显示系统应能显示发生过载故障的电动机，故障报警系统应能发出音响故障信号。
据此，可设计出电镀行车的信号显示及故障报警程序。
4 结束语
在电镀行车电气控制系统设计中，实现了两个目的：其一，对提高自己查阅资料的能力、工程制图的能力、计算机运用能力、元件选择能力、软件开发使用能力以及文字表达的能力；同时，让对电气控制与PLC的知识，并对知识重新组合、灵活运用。对电气控制与PLC应用技术的了解更加深刻；也为今后从事工业自动化及自动线方面的设计工作提供了宝贵的经验。其二，成功地实现了控制系统满足工艺流程要求以及设计上提出的所有控制、保护和显示要求；通过顺序功能图的循环，重点解决了连续工作方式的顺序功能图的设计过程中遇到的各种复杂问题，并且力图使所设计的控制系统做到了工作稳定可靠、技术性能先进、操作灵活方便。
参考文献
[1]齐蓉，肖维荣.可编程控制器技术.北京:电子工业出版社，2009-11-01
[2]张公源.PLC应用实例与程序解说.北京:电子工业出版社，2008-06-01
[3]刘晓春.电气控制与PLC技术应用.北京:电子工业出版社，2009-09-01
[4]高钦和.PLC应用开发案例精选(第2版).北京:人民邮电出版社，2008-07-01
作者简介：李先文（1959—），男，副教授、高级实验师。1982年毕业于山东工业大学电子系无线电技术专业，现山东理工大学电气学院从事实验教学工作。主要研究方向：电工电子、电气自动化、电算化会计。发表专业学术论文6篇。