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摘要：目前，电镀生产线大多数以继电器控制为主。虽然继电器控制能够满足电镀生产线的基本要求，但是由于继电器控制系统硬件接线多而复杂，导致系统的可靠性差，容易出现较多故障。而工人在排除故障时难免会接触到硝酸、氰化物等有毒物质。整个电镀生产由前处理、电镀槽和后处理三大环节组成，包括化学除油、电解除、清洗、电镀、酸浸、烘干等工序。随着电镀生产过程工艺的不断更新，控制难度的增加导致了系统过于分散、控制点位较多、周期长等一系列问题。
关键词：组态王；PLC；电镀生产线；自动控制系统；控制系统设计
引言：
根据用户需求，要在柱形工件外表面的凹槽内镀膜以增加工件的硬度。当工件形状及加工面弧度发生变化时，可以通过更换夹紧装置和调整激光束角度来实现相同的功能。通过对工艺流程的分析，给出两种设计方案，比较分析后确定本系统的设计方案。为了解决传统电镀生产线可靠性差、集成度低等问题，根据工厂现有的电镀生产设备，提出了采用西门子S7－200系列PLC(可编程序控制器)为主要核心控制器的控制策略，并结合组态王(KingView)软件为系统提供上位监控服务，对电镀生产过程实时全程监控。根据系统的控制要求提出了整体控制方案，并据此进行设备选型、I/O点位分配、PLC外部接线、PLC程序设计及人机界面设计与通信等工作。该系统满足电镀生产线的控制要求，并且抗干扰能力强，可视化人机界面操作方便，大大节省了劳动力，提高了企业生产效率。
1电镀生产线自动控制系统方案设计分析
1．1电镀生产线自动控制要求
1.1.1电镀生产线在生产过程中，由电镀行车根据生产工艺及现场状况完成工件的自动移送，进行电镀处理。电镀行车主要完成上升、下降、前进和后退4个动作，并且上升/下降和前进/后退要有互锁。
1.1.2电镀生产线要求具备手动和自动两种控制方式。手动控制方式可以通过4个按钮实现电镀行车的上升、下降、前进和后退动作，或者单独完成每一步的控制要求。自动控制可以通过起动按钮完成一次电镀生产过程，之后等待指令，或者连续循环运行。
1.1.3通过上位机界面实现对电镀行车过程的实时监控，并且在生产过程中出现突发情况时，可以随时通过可视化界面实施暂停操作。
1.1.4通过信号灯显示电镀吊篮所在的位置及上下限位。
1．2电镀生产线自动控制过程
以电镀工序为例来说明行车的控制过程。整个电镀生产线由行车、槽组和电机3部分组成。电镀生产线基本流程为:除油→电解除→清洗→酸浸→电镀→清洗→烘干。本文设计的电镀生产线可以实现全自动控制。控制要求是工件从原点位置开始，经过每个工艺，最终完成产品加工[1]。待产品加工完成之后吊钩下放，行车再次回到原点位置进行下一个工件的加工。现以3个槽为例讲述电镀生产线的自动控制。电镀生产过程主要由除油、电解除、清洗、电镀、酸浸、烘干等工艺组成，整个电镀生产包括前处理、电镀槽和后处理3个环节。电镀生产线采用自动模式控制，待吊篮中装好工件，吊钩和行车均处于原位时，按下起动按钮，自动进行如下流程。(1)吊钩上升，上升至上限位时，吊钩停止动作;行车右行至镀槽，行车停止运行，吊钩下降;下降至下限位，电镀2min后，吊钩上升，停放30s。(2)行车继续右行至回收槽，吊钩下降至下限位，让工件在回收槽中浸泡30s后，吊钩上升，停放15s。(3)行车继续右行至清水槽，清洗30s后，吊钩上升，并停放15s。(4)行车向左运行至左限位，吊钩下降至原位。至此，完成一个工件的电镀生产全过程。
1．3电镀生产线自动控制策略
电镀生产线自动完成工件的电镀处理工作，电镀行车要执行行车前进、后退、吊钩上升、吊钩下降4个指令。一条电镀生产线装有2台电机。一台负责电镀行车的水平移动，另一台负责吊钩的上下运动。为了实现电镀生产线的自动控制，采用了西门子公司S7－200系列的PLC作为下位机的主控制器(CPU222模块)，并且应用组态王(KingView)软件作为上位机界面，进行突发情况的指令操作，实时监测生产过程[2]。上位机作为系统的监控部分，在工控机中装有组态王6．55软件和西门子S7－200的编程软件STEP7－Micro/WIN。为了确保上位机能与PLC进行有效传输信息和实时监控，PLC与组态王之间通过PPI/PC电缆和PPI通信协议进行通信连接。
2电镀生产线自动控制系统硬件设计
由电镀行车的控制要求和生产过程得知:输入输出变量均为数字量，需要输入点位15个，输出点位4个。为了降低生产设备成本，选用一个控制模块CPU222和一个数字量扩展模块EM221。
2．1系统I/O地址分配
根据系统的控制要求，将输入、输出变量与PLC之间地址。
2．2系统硬件接线
I0．0～I0．7和I1．0～I1．5端口为系统的输入变量，Q0．0～Q0．3为输出变量，SA为手动自动切换开关，SB1～SB6为手动按钮，FＲ为热继电器，SQ1～SQ6为限位开关，KM1～KM4为接触器。
3电镀生产线自动控制系统软件设计
3．1PLC控制程序设计
通过西门子S7－200的编程软件STEP7－Micro/WIN编写程序。由于系统控制复杂，所以程序设计分为主程序和子程序[3]。其主要功能是完成系统的起动和初始化程序，以及调用子程序。主程序由4个网络组成:设置每个工艺的时间常数、手动控制、自动控制、手自动切换及过载保护部分。在主程序中，在设置时间常数中用到了MOV_W移动指令，SM0．1为特殊寄存器，VW0～VW10是变量寄存器，M0．0、M0．7均为中间继电器，(S)和(Ｒ)为置位复位指令，SBＲ－0和SBＲ－1为系统调用的子程序。由于子程序过于复杂，所以仅给出子程序顺序控制图。S0．1～S2．2是PLC中的顺序控制继电器，T1～T6为定时器。
3．2组态画面设计
组态画面是上位机的重要组成部分。本系统的组态画面采用组态王6．55软件制作完成。组态画面可以实时显示电镀生产线上设备运行状态及每一步的运行时间等信息。工人也可以通过监控画面对现场设备状况及工艺时间进行实时调整，并且可以完成手动自动切换的操作，既方便，又省时省力，提升了工厂的自动化水平[4]。要想让监控画面动态实时显示，必须保证变量设置的正确性，确保设置变量与PLC编写程序中的I/O地址和类型一致。在组态王与PLC通信时需要在组态王软件中添加西门子S7－200PLC，并且选择串口COM1，地址设为0。双击COM1，确保对串口的通信参数设置与PLC设置完全一致，这样才能保证通信顺畅。
结语：
该系统在电镀生产线上投运至今，从产品的质量和现场的控制过程来看，系统运行稳定、控制精度高、抗干扰能力强。管理人员可以直接通过可视化监控界面对现场电镀生产过程实施实时监控，可以根据现场的报警状况实时做出控制调整。工人工作量明显降低，提高了企业的生产效率和自动控制水平。
参考文献：
[1]王树才,吴曼琳,吴闯.鸡蛋电子称量分级包装生产线自动控制系统设计与试验[J].农业工程学报,2017,33(03):265-271.
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[3]解永春,张昊,胡军,胡海霞.神舟飞船交会对接自动控制系统设计[J].中国科学:技术科学,2014,44(01):12-19.
[4]王云刚,陈文燕.基于MCGS和PLC的水位自动控制系统设计[J].测控技术,2014,33(01):96-98+103.