直線式鍍鋅生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的全面升級

王海成

我公司的一條鍍鋅生產(chǎn)線通過人工點動控制槽邊行走龍門起重機，操作人員要跟著槽邊行走龍門起重機走，生產(chǎn)效率低，電鍍工藝時間難以把握。用可編程序控制器（PLC）改造為半自動生產(chǎn)線控制運行后，生產(chǎn)效率大大提高，人為操作因素減少，在一定程度上提高了工件的鍍鋅質量。

一、鍍鋅生產(chǎn)線原狀

直線式鍍鋅生產(chǎn)線采用槽邊行走龍門起重機來回吊運（每根極杠可懸掛兩只掛具）掛鍍零件。掛鍍用的槽子平行布置成一條直線，槽邊行走龍門起重機沿著軌道作直線運動，利用槽邊行走龍門起重機的升降吊臂來吊運工件，生產(chǎn)線按工藝流程（見圖1）完成鍍鋅。

1.鍍鋅生產(chǎn)線專用設備

（1）生產(chǎn)線長18.5m，兩導軌跨度24m。

（2）槽邊行走龍門起重機：臥式異步電動機兩臺（1.5kW、380V）；兩臺電動機都配置蝸桿減速機，速比1:40。

（3）槽邊行走龍門起重機水平運行采用集中驅動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅動兩邊的主動車輪，保證起重機運行和制動同步、平穩(wěn)、準確。

（4）鍍鋅生產(chǎn)線配置晶閘管整流器3臺（其中2臺1200A/20V、1臺1500A/20V），采用單槽單機電源供電方式。整流器室外獨立安放，設置室內(nèi)遠程控制箱，控制箱設電源指示，電壓、電流指示及調(diào)節(jié)電位器，起動和停止按鈕。

（5）槽邊行走龍門起重機按提升質量150kg設計。

2.管路及輔助系統(tǒng)

（1）鍍鋅生產(chǎn)線的水路分為兩部分，清水槽進水管路（φ25mmPVC管路及配件）、污水排放為槽體自溢。所有進水閥門按照規(guī)范布置，安裝在操作人正面一側。

（2）人行踏步平臺為角鐵焊接框架（45mm×45mm），上面鋪設木板。

圖1

（3）弱蝕、鍍槽、鈍化槽分別采用側式抽風裝置。

二、PLC控制系統(tǒng)

1.總體改造思路

（1）進料工作區(qū)：槽邊行走龍門起重機處于初始狀態(tài)時，在生產(chǎn)線原位限位位置，升降吊臂在下限位位置，由人工對工件進行掛裝。

（2）槽邊行走龍門起重機自左向右依次在其中4個掛鍍槽位（弱腐蝕、溶液鍍槽、出光、鈍化）停留不同的工藝時間。停留時間由操作工根據(jù)加工工藝自行設置時間繼電器參數(shù)（清水槽為一次性上下清洗，不停留）。

（3）為了適應槽邊行走龍門起重機控制系統(tǒng)的操作、檢修和調(diào)試的需要，整個過程除裝卸工件需手工操作外，其余的整個環(huán)節(jié)都可自動完成。手動操作時，生產(chǎn)線所有的操作完全由手動完成，任何設備不會自動運行。

（4）鍍鋅生產(chǎn)線共有11個槽子，當進料區(qū)掛裝工件后，按起動按鈕，龍門起重機帶動掛具自左向右自動逐段運行，完成工藝規(guī)定的鍍鋅程序，直到生產(chǎn)線的終端。電鈴提示操作工從掛具取下工件，按下回車按鈕，槽邊行走龍門起重機回到初始位置等待下一次的起動命令。

（5）操作控制面板上設上料區(qū)、下料區(qū)及電動機驅動前進運行時的指示燈，以保證操作工隨時了解槽邊行走起重機的運行狀況?？刂葡潴w如圖2所示。

2.動力系統(tǒng)設備及控制系統(tǒng)

（1）主電路采用380V三相交流電源為電路供電，三相電源沿著平行于軌道方向鋪設在車間廠房一側的滑線上，隨槽邊起重機移動；根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工藝要求，需用兩臺電動機分別控制吊臂的上升、下降，以及起重機的前進、后退。接觸器KM1、KM2控制電動機M1的正反轉，實現(xiàn)吊臂的上升和下降，接觸器KM3、KM4控制電動機M2的正反轉，實現(xiàn)起重機的前進和后退。

（2）升降電動機和行走電動機采用熱繼電器實現(xiàn)過載保護。

（3）主回路選用斷路器保護，控制回路以及PLC控制回路采用熔斷器實現(xiàn)短路保護。

（4）龍門起重機的上升、下降、前進、后退動作由電動機的正反轉控制，正反轉之間具有互鎖的功能，為了避免過多地使用接觸器，互鎖裝置由PLC內(nèi)部的程序指令完成，用DC24V中間繼電器進行轉換處理。

（5）鍍鋅生產(chǎn)線環(huán)境惡劣，濕度大，漏電頻繁。電鈴、指示燈、接近開關等全部采用DC24V電源，因此，電路中配備了一臺220V/DC24V直流電源向該電路提供24V直流電源。

（6）為避免槽邊行走起重機運行過程中出現(xiàn)故障而造成人員傷亡及財產(chǎn)損失，在上料區(qū)和下料區(qū)設置兩處緊急停車按鈕。

3.控制系統(tǒng)的設計及實現(xiàn)

（1）可編程序控制器的特點 PLC外部采用密封、防塵、抗振的外殼封裝機構，以適應鍍鋅惡劣的工作環(huán)境；PLC的接線方便，只需將按鈕、開關等的輸入信號與PLC的輸入端子連接，將被控制的接觸器等與PLC的輸出端子連接，方便故障排除；PLC的輸入、輸出接口電路采用光電耦合管來傳輸信號，這種光電隔離設施使外部電路與PLC內(nèi)部之間完全避免了電的聯(lián)系，有效地抑制了外部干擾源對PLC的影響，還可防止外部強電串入內(nèi)部CPU，運行穩(wěn)定。

圖2 龍門起重機電器箱體示意

（2）根據(jù)工藝要求選擇PLC的機型和分配I/O接口 三菱FX系列PLC由基本單元、擴展單元、擴展模塊及特殊功能單元組成。根據(jù)鍍鋅生產(chǎn)線龍門起重機的控制要求，其輸入/輸出及控制信號共有44個，其輸入信號29個，輸出信號15個。輸入模塊電壓為DC24V，輸出模塊為繼電器型。根據(jù)I/O信號的數(shù)量、類型及控制要求，決定選用三菱的FX2N-64MR系列PLC來滿足控制要求。實際使用時，系統(tǒng)的輸入為開關控制量，加上10%～15%的余量。如需增加一些槽位，可再配FX系列的拓展單元，以滿足更多的輸入輸出點。

（3）控制系統(tǒng)的PLC輸入/輸出元件接線圖 具體見圖3。

圖3 可編程控制器

（4）工作原理 下面以鍍鋅生產(chǎn)線的凸輪軸加工工序為例，其工作原理如下：按下起動按鈕SB5，X005閉合，狀態(tài)M1被置位，Y001通電，KA1工作，吊臂提起工件，開始上升，當碰到上行限位開關SQSX時停止，X010接通，M1復位，吊臂停止上升，同時狀態(tài)M2被置位，Y005通電，KA3工作，起重機開始向下一道工序前行。當起重機前行感應到第一道水槽限位開關SQ1時，X013動作，M2復位，起重機停止前行，同時狀態(tài)M3被置位，Y003通電，KA2工作，吊臂在鍍槽的上方開始下降。當?shù)醣巯陆抵料孪尬婚_關SQXX時，X011動作，吊鉤下降停止，工件浸入清水槽中。同時置位M1，Y001通電，KA1工作，吊臂提起工件，開始上升，當碰到上限位開關SQSX時停止，X010接通，狀態(tài)M2被置位，Y005通電，KM3工作，起重機繼續(xù)向下一道工序前行，向右感應到弱腐蝕槽工位限位SQ2時，X14動作，同時狀態(tài)M3被置位，Y003通電，KA2工作，起重機停止前行，并且下降。當?shù)蹉^下降至下限位開關SQXX時，凸輪軸浸入溶液，X011接通，Y011通電工作，二工位計時器計時停留10s后吊鉤開始上升，當碰到上行限位開關SQSX時停止，X010接通，同時置位M2。繼續(xù)前進自動逐段加工，運行至終點。

（5）主要元器件目錄 具體見表1。

（6）升級改造前后的效果對比見表2。

表1

表2

三、結語

采用可編程序控制器（PLC）對直線式掛鍍鋅生產(chǎn)線進行全面升級，生產(chǎn)效率明顯提高，而且完全保證了工件的加工質量。后期生產(chǎn)線的穩(wěn)定運行，表明PLC在直線式鍍鋅生產(chǎn)線的技術升級控制過程取得圓滿成功。