夏長鳳

(南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電研究所,江蘇南通226010)

摘要:　研究分析了電鍍行業(yè)中鍍銀的工藝要求,提出高效、自動化程度高的控制方案。利用三菱Q01系列可編程序控制器、三菱GT1275新型觸摸屏及變頻器組成綜合監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了塑料件電鍍各功能控制。該控制系統(tǒng)可靠性高,能適應(yīng)較惡劣的生產(chǎn)環(huán)境,可實(shí)現(xiàn)鍍銀和鍍錫功能的切換。程序采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計方法,實(shí)現(xiàn)手動點(diǎn)動、手動長動尋位及自動控制等功能,在自動過程中能實(shí)現(xiàn)快捷的手動干預(yù)功能。該系統(tǒng)中各行車的運(yùn)行動作協(xié)調(diào),并有防撞保護(hù)功能,保證安全性。

關(guān)鍵詞:　電鍍;自動控制;結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計

中圖分類號:TQ 150.5　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A　　文章編號:1000-4742(2011)06-0039-04

0　前言

基于本院和江蘇啟東愛爾鍍環(huán)保設(shè)備有限公司合作開發(fā)鍍銀、錫自動生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上,探討研究電鍍生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)。應(yīng)用PLC技術(shù)及觸摸屏技術(shù)實(shí)現(xiàn)電鍍過程自動化和監(jiān)控。同時采用變頻器實(shí)現(xiàn)快捷調(diào)速,滿足行車的運(yùn)行要求,提高了勞動生產(chǎn)率,穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量,修改電鍍工藝,調(diào)整控制系統(tǒng)也很方便。通過觸摸屏對電鍍的時間、電壓和電流等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,有效地減少廢品率,而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動強(qiáng)度,有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。該生產(chǎn)線包括鍍銀和鍍錫兩條生產(chǎn)線[1],本文以鍍銀生產(chǎn)線為例進(jìn)行分析,并介紹自動控制系統(tǒng)[2-3]。

1　電鍍生產(chǎn)線工藝要求

電鍍生產(chǎn)線上對行車的自動化控制是電鍍生產(chǎn)線自動化控制的關(guān)鍵。電鍍生產(chǎn)線按照其工藝要求由4臺行車完成,每臺行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行。本生產(chǎn)線由32工位組成,7號、15號、22號工位槽為行車的交換工位槽,每臺行車包含的工位槽及該行車工藝流程,如圖1所示。每臺行車由兩個掛鉤構(gòu)成,分別為A鉤和B鉤,A鉤上是待鍍工件,B鉤是用來實(shí)現(xiàn)工件的交換。行車交換工位,由B鉤先將槽中空鉤提起,然后再將A鉤中掛件放入槽中,這樣很容易實(shí)現(xiàn)將工件送到下一臺行車,完成下面的工藝流程。在行車1工藝流程中有化學(xué)脫脂這一環(huán)節(jié),由于化學(xué)脫脂時間長,則有A,B槽切換功能。行車1第一次將工件放入A槽進(jìn)行脫脂,完成一個循環(huán)后,行車第二次將工件放入B槽,然后提起A槽中的工件進(jìn)入下一道工藝。這樣可以節(jié)省工作時間,提高工作效率。化學(xué)脫脂、電解脫脂、預(yù)鍍銀、鍍銀、防變色、活化、鍍錫、中和以及上下料的時間由觸摸屏隨意調(diào)整。另外,這些工位需要進(jìn)行溫度控制,由溫控器實(shí)現(xiàn),需要調(diào)整的電壓和電流參數(shù)由觸摸屏設(shè)置,并將實(shí)時數(shù)據(jù)顯示在觸摸屏上。電解脫脂需要的電流密度為10 A/dm2,預(yù)鍍銀的電流密度為0.1~0.3 A/dm2,鍍銀的電流密度為0.5~1.0 A/dm2,鍍錫的電流密度為1.0~1.2 A/dm2。這些工位中除霧以及冷淋須由輔機(jī)控制完成。

2　電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件配置

根據(jù)工藝要求及其控制要求,選擇三菱Q01型CPU。該CPU的RS-232接口能與使用MC通訊協(xié)議的外部設(shè)備進(jìn)行通訊。此功能使CPU不再需要串行通訊模塊,降低了成本。由于具有自動CC-Link啟動功能,可以在沒有設(shè)定參數(shù)的情況下啟動CC-Link,刷新數(shù)據(jù),減少了人工設(shè)定參數(shù)的時間。PLC編程更簡單,特殊功能模塊有專門的設(shè)定軟件,基本模式版本支持浮點(diǎn)運(yùn)算、8路PID,標(biāo)準(zhǔn)RAM增加到128K,支持ST,SFC,FB編程。根據(jù)現(xiàn)場傳感器以及輸入和輸出信號的點(diǎn)數(shù)選擇PLC的輸入和輸出模塊。由于電解、鍍銀、鍍錫過程中需要采集整流器的電壓和電流參數(shù),模擬量輸入信號為10路,并通過模擬量輸出模塊控制電壓和電流參數(shù)。電壓和電流的控制通過觸摸屏上按鈕進(jìn)行切換控制。工位槽中液體需要加熱則有溫控器和電磁閥來實(shí)現(xiàn)。

本生產(chǎn)線中需要進(jìn)行行車的控制、電壓和電流的控制、工位槽中液體溫度的控制及輔機(jī)的控制,其中,行車的控制是難點(diǎn)。

生產(chǎn)線有4臺行車,每臺行車上有4臺交流異步電機(jī)和2臺行走電機(jī)同步運(yùn)動,2臺提升電機(jī)負(fù)責(zé)A,B鉤的上下運(yùn)動,4臺電機(jī)有電磁抱閘機(jī)構(gòu)。行車的行走和A,B鉤的上下運(yùn)動不同時進(jìn)行,A鉤和B鉤的提升、下降也不是同時進(jìn)行的。行車在運(yùn)行過程中要保證工作效率,所以要快速運(yùn)行,但是要能實(shí)現(xiàn)定位功能,定位時速度要慢,故采用變頻器進(jìn)行調(diào)速控制。采用減速制動以及電磁制動相結(jié)合,每臺行車上安裝1臺變頻器驅(qū)動的交流異步電動機(jī)負(fù)責(zé)行車前進(jìn)、后退,A鉤、B鉤的上下,這樣節(jié)省成本。行車在工作時通常都懸掛著電鍍工件,如果行車在起動和停止的過程中速度太快或不夠平穩(wěn),則懸掛的工件就容易從掛具上掉下。因此,行車的速度用變頻器控制,使之根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的實(shí)際情況可調(diào)。行車設(shè)計有快速、中速和慢速3種運(yùn)行方式。作自動運(yùn)行時,PLC通過檢測安裝在行車上的傳感器的各種信號,向變頻器發(fā)出指令,其動作狀態(tài)顯示在觸摸屏上。

每臺行車上安裝有一定數(shù)量的傳感器,選用電感式接近開關(guān)。其主要作用是負(fù)責(zé)行車上、下工件定位、鍍槽定位、鍍槽中有無物料以及行車運(yùn)行過程向PLC發(fā)出變速信號等。行車控制信號是通過外部的開關(guān)控制,有手動操作和自動運(yùn)行模式選擇、單周期和循環(huán)運(yùn)行模式選擇、緊急暫停。自動控制設(shè)計有運(yùn)行、停止和復(fù)位操作按鈕,可以使4臺行車自動、同步、循環(huán)運(yùn)行。