分段式自動滾鍍流水線控制系統(tǒng)的研發(fā)*

楊 鵬,溫作銳,華學(xué)兵,蔡文明,錢世赟,錢海燕（.浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江溫州35003；.瑞安市錦倫電鍍有限公司，浙江瑞安3599）

分段式自動滾鍍流水線控制系統(tǒng)的研發(fā)*

楊 鵬1,溫作銳1,華學(xué)兵1,蔡文明1,錢世赟2,錢海燕2
（1.浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江溫州325003；2.瑞安市錦倫電鍍有限公司，浙江瑞安325299）

隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展和全球經(jīng)濟一體化的加速，溫州電鍍業(yè)發(fā)展規(guī)模、技術(shù)面臨著艱巨的挑戰(zhàn)，如何在有限的空間資源環(huán)境下發(fā)展電鍍業(yè)已成為目前溫州電鍍行業(yè)的一大發(fā)展難題。針對這一問題，運用PLC與滾鍍生產(chǎn)線相結(jié)合，經(jīng)過研發(fā)，提出分段式自動滾鍍流水線生產(chǎn)工藝的系統(tǒng)組成及工作過程控制系統(tǒng)，這對電鍍行業(yè)分段式自動滾鍍流水線的設(shè)計、生產(chǎn)有一定的參考價值。

可編程序控制器（PLC）；分段式；電鍍滾鍍流水線；控制系統(tǒng)

0　引言

目前電鍍企業(yè)規(guī)模不一，微小型企業(yè)主要以手動為主，中大型企業(yè)主要使用人工操作或自動直線、環(huán)形電鍍等工藝[1]，根據(jù)鍍件要求分為掛鍍和滾鍍等?，F(xiàn)有的龍門式鍍銅鎳滾鍍工藝存在很大的局限性：需要較長的場地來設(shè)置整個生產(chǎn)線，對土地成本與日俱增的溫州尤為困難；電鍍車間環(huán)境復(fù)雜，廢水、廢氣呈酸性，對生產(chǎn)線上的設(shè)備也易造成腐蝕，生產(chǎn)線設(shè)備上任何一部分機構(gòu)出現(xiàn)故障或鍍液不穩(wěn)定都會影響整條生產(chǎn)線上的工件處理，工件極易成為廢品，同時浪費原材料；生產(chǎn)線上前一流程的鍍液會帶入下一流程，如銅槽的鍍銅電解液帶入鎳槽，破壞鎳槽鍍液成份，不僅影響鍍件質(zhì)量，還給廢水回收、處理帶來困難。為了充分利用有限的資源來最大程度提高單位面積上滾鍍流水線的工作效率，提供一個高效、環(huán)保的工作環(huán)境，我們以分段式自動滾鍍流水線生產(chǎn)工藝的研（究）發(fā)為課題進行開發(fā)。介紹利用微機和可編程序控制器（PLC）控制的分段式自動滾鍍流水線生產(chǎn)工藝的研究及對流水線行車的工作過程控制的方法，該工藝及自動控制系統(tǒng)在瑞安市錦輪電鍍有限公司取得到了很好的應(yīng)用。

1　工藝流程分析

現(xiàn)行的龍門式鍍銅鎳滾鍍流水線工藝需要經(jīng)過除油、洗水、活化、洗水、鍍銅、洗水、鍍鎳、洗水等一系列過程，存在較多不足。為了克服龍門式鍍銅鎳滾鍍流水線工藝的不足，經(jīng)過市場調(diào)研與分析，吸收其他電鍍企業(yè)的實際經(jīng)驗，結(jié)合項目合作企業(yè)的工藝和應(yīng)用需求，設(shè)計了一種新的鍍銅鎳生產(chǎn)工藝：即分段式自動滾鍍流水線生產(chǎn)工藝。工藝工位如圖1所示。

圖1　分段式工藝工位圖

分段式工藝把傳統(tǒng)的電鍍銅鎳滾鍍工藝分成相對獨立又相互關(guān)聯(lián)的三段，分別為前處理（清洗除油）、鍍銅及鍍鎳三個工作區(qū)域，三個生產(chǎn)相對獨立的工作區(qū)域通過智能化的控制系統(tǒng)又相互關(guān)聯(lián)起來。

第一工作區(qū)域（前處理）行車取洗水槽位11上的空滾桶放入送料小車上，鍍件裝入送料小車上的滾桶后被行車放入除油槽位4后開始堿性除油處理，行車取其它除油槽位的滾桶放入送料小車上，待鍍件裝入再次取滾桶放入相應(yīng)除油槽位，反復(fù)重復(fù)上述操作，直到無滾桶可取或除油槽位放滿。若除油槽位放滿，行車可取滾桶放入洗水槽位11待用。待除油時間到，行車自動取相應(yīng)滾桶放入洗水槽5、6洗水后進入酸性活化槽7、8活化處理，處理完后再到洗水槽9、10進行洗水處理，完成后送滾桶到最外側(cè)的送料小車上，由送料小車送入第二工作區(qū)域（鍍銅），行車取洗水槽位11的滾桶放入除油槽位，重復(fù)上述過程，直至無滾桶可取。

送料小車到達第二工作區(qū)域?qū)?yīng)停止位停止后，送料小車上的滾桶被第二工作區(qū)域行車取下送入洗水槽10、8洗水后，再被送入鍍銅槽6開始鍍銅，行車返回再次取滾桶放入相應(yīng)鍍銅槽位，反復(fù)重復(fù)上述操作，直到無滾桶可取或鍍銅槽位放滿。若鍍銅槽位放滿，行車可取送料小車送來的滾桶放入洗水槽位11待用。待鍍銅時間到，行車自動取相應(yīng)滾桶放入洗水槽7、9洗水處理，完成后送滾桶到最外側(cè)的送料小車上，由送料小車送入第三工作區(qū)域（鍍鎳）。行車取洗水槽位11的滾桶放入鍍銅槽位，重復(fù)上述過程，直至無滾桶可取。

送料小車到達第三工作區(qū)域?qū)?yīng)停止位停止后，送料小車上的滾桶被第三工作區(qū)域行車取下送入洗水槽10、8洗水后，再被送入鍍鎳槽6開始鍍鎳，行車返回再次取滾桶放入相應(yīng)鍍鎳槽位，反復(fù)重復(fù)上述操作，直到無滾桶可取或鍍鎳槽位放滿。若鍍鎳槽位放滿，行車可取送料小車送來的滾桶放入洗水槽位11待用。待鍍鎳時間到，行車自動取相應(yīng)滾桶放入洗水槽7、9洗水處理，完成后送滾桶到最外側(cè)的送料小車上，由操作工人取出鍍件后進行鈍化處理。行車取洗水槽位11的滾桶放入鍍鎳槽位，重復(fù)上述過程，直至無滾桶可取。

2　系統(tǒng)組成

整個系統(tǒng)在控制系統(tǒng)控制下可分為第一工作區(qū)域、第二工作區(qū)域、第三工作區(qū)域，各工作區(qū)相對獨立工作，由送料小車將三個工作區(qū)串起來，控制系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)完成分段滾鍍銅鎳工藝流程。如圖2所示：

圖2　系統(tǒng)組成

每個工作區(qū)域系統(tǒng)的組成，主要由行車控制系統(tǒng)、電鍍電源系統(tǒng)、抽風(fēng)系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、廢液回收處理系統(tǒng)、加熱等其它輔助系統(tǒng)組成，如圖3所示。

圖3　工作區(qū)系統(tǒng)組成

三個工作區(qū)域除行車控制系統(tǒng)外，其它系統(tǒng)均采用傳統(tǒng)模式，但由控制系統(tǒng)控制。整個系統(tǒng)的核心是控制系統(tǒng)如何控制行車、送料小車取滾桶到預(yù)定位置，分別進行前處理、鍍銅、鍍鎳處理，從而完成整個工藝流程。

2.1控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的最重要組成部分，它控制工作區(qū)系統(tǒng)所有子系統(tǒng)的運行，控制系統(tǒng)的控制原理圖，如圖4所示。

圖4　控制系統(tǒng)原理圖

前處理、鍍銅、鍍鎳工作區(qū)各有一臺行車，連同送料小車通過信號采集把信號反饋到PLC[2]，再由PLC根據(jù)生產(chǎn)工藝編制的程序下達控制指令，控制各工作區(qū)行車的前進、后退、上升、下降以及送料小車的前進、后退。

2.2行車控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)的核心是行車的控制[3]，分為自動控制和手動控制。手動控制由前進、后退、上升、下降、急停功能組成。自動控制是在手動控制的基礎(chǔ)上由控制系統(tǒng)按設(shè)定的程序步驟自動運行，從而實現(xiàn)分段式自動滾鍍流水線生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)控制。

行車上部水平方向擬裝二個光電感應(yīng)器，經(jīng)水平信號軌道上的多個擋鐵進行信號采集，產(chǎn)生輸入信號，傳送到PLC，PLC根據(jù)輸入信號和生產(chǎn)工藝編制的程序下達控制指令，控制行車前進、后退、減速、定位、停止。水平信號軌道上部的兩端裝有用于緊急剎車信號的擋鐵，防止行車水平方向越位，一旦行車不受程序控制越位后馬上停機，起到水平方向安全保護作用。

行車內(nèi)垂直軌道上擬裝置二個光電感應(yīng)器，當(dāng)行車掛鉤經(jīng)過兩個二個光電感應(yīng)器時產(chǎn)生輸入信號，傳送到PLC，PLC控制行車掛鉤上升、下降、減速、定位停止。光電感應(yīng)器外端的上、下部再各安裝一只行程開關(guān)，分別控制掛鉤上、下移動的最大位置，防止掛鉤垂直方向越位，一旦掛鉤不受程序控制越位后馬上停機，起到垂直方向安全保護作用。

系統(tǒng)在運行過程中如果不能控制行車水平方向越位或掛鉤垂直方向越位，可通過行車上的急停按鈕強制停止行車的運行，還可以通過轉(zhuǎn)運控制柜的手動、自動、停止開關(guān)強制停止行車的運行，起到安全保護作用。

行車前進手動控制程序[4]如圖5所示，按下前進按鈕，產(chǎn)生輸入信號，M11得電，觸頭閉合，Y12輸出點得電，產(chǎn)生輸出信號，接通變頻器正轉(zhuǎn)信號，驅(qū)動電動機正轉(zhuǎn)，驅(qū)動行車前進；按下后退按鈕，產(chǎn)生輸入信號，M16得電，觸頭閉合，Y13輸出點得電，產(chǎn)生輸出信號，接通變頻器反轉(zhuǎn)信號，驅(qū)動電動機反轉(zhuǎn)，驅(qū)動行車后退。

圖5　行車前進手動控制程序圖

行車前進自動控制程序如圖6所示，進入前進步，激活S1，手動前進驅(qū)動信號M11得電，調(diào)用手動控制程序，驅(qū)動行車前進。前進到下一站點時返回一結(jié)束信號X21，經(jīng)過延時0.5秒后（微調(diào)），RST S1將本步復(fù)位，如此反復(fù)調(diào)用，從而實現(xiàn)自動控制行車前進。

圖6　行車前進自動控制程序圖

行車的后退、上升、下降手動、自動控制部分不在一一描述。送料小車的運行只有前進、后退功能，相對較簡單，不在細述。

3　技術(shù)支持與培訓(xùn)

通過一段時間的調(diào)試運行，分段式自動滾鍍流水線生產(chǎn)工藝系統(tǒng)運行穩(wěn)定。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持下，還可在線監(jiān)視運行狀態(tài)，調(diào)整工序時間或出現(xiàn)非機械故障時可在線調(diào)整程序[5]，提高運行、維護效率。對企業(yè)現(xiàn)場的技術(shù)人員、操作人員進行操作培訓(xùn)，定期檢查、保養(yǎng)本系統(tǒng)，減少故障，降低維護成本，保障生產(chǎn)。

4　結(jié)束語

經(jīng)改進和完善，分段式自動滾鍍流水線系統(tǒng)在企業(yè)運行已有幾個月。目前系統(tǒng)運行穩(wěn)定，鍍件鍍層均勻，性能穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量控制較好。采用創(chuàng)新的分段式自動滾鍍流水線生產(chǎn)工藝，整個工序減少了3名勞動力；每一工序段單位時間同比節(jié)約生產(chǎn)周期40分鐘；生產(chǎn)成本同比降低20%，生產(chǎn)業(yè)績同比提高30%；有效減少了車間占地面積，提高了單位面積的經(jīng)濟效益；廢水分流處理，減少了廢水排放、污水處理負擔(dān)，更加環(huán)保；為企業(yè)和員工提供了一個高效、環(huán)保、友好的工作環(huán)境。

分段式自動滾鍍流水線工藝系統(tǒng)的設(shè)計思想和控制過程可以在電鍍行業(yè)得到充分的擴展和應(yīng)用，本系統(tǒng)是電鍍生產(chǎn)實現(xiàn)高效、低成本、高質(zhì)量自動化生產(chǎn)的一個重要發(fā)展方向。

[1]張允城,胡如南,向榮,等.電鍍手冊(第4版)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2011.

[2]楊后川.三菱PLC應(yīng)用100例(第2版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2013.

[3]楊鵬.微機控制的單臂電鍍流水線系統(tǒng)[J].浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2007(6):58-62.

[4]李響初.圖解三菱PLC、變頻器與觸摸屏綜合應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2013.

[5]段然.可編程控制器PC設(shè)計與工業(yè)自動化系統(tǒng)開發(fā)[J].民營科技,2011(9):34-202.

（責(zé)任編輯：王本軼）

The Research and Development of the Control System of Sectional Type Automatic Rolling-platingAssembly Line

YANG Peng1,WEN Zuorui1,HUAXuebing1,CAI Wenming1,QIAN Shiyun2,QIAN Haiyan2
（1.Zhejiang Industry&Trade Vocational&Technical College,Wenzhou,325003,China; 2.Rui'an Jinlun Electroplating Limited Company,Rui'an,325299,China)

With the rapid development of manufacturing industry and the acceleration of global economic integration,both of the scale and the technology of Wenzhou electroplating industry face arduous challenges.How to develop the electroplating industry under the limited space resources environment has become a major development problem in Wenzhou electroplating industry.In connection with this problem,it brings forth the system composition of production technology of sectional type automatic rolling-plating assembly line,and the research and development of the control system of working process,by applying the combination of PLC and rolling production line,which has some reference value for the design and production of sectional type automatic rolling line in the electroplating industry.

PLC;sectional type;electroplating and rolling-plating assembly line;control system

TP273

A

1672-0105(2015)04-0049-04

10.3969/j.issn.1672-0105.2015.04.013

2015-10-10

溫州市科學(xué)技術(shù)局2014年公益性科技計劃項目(G20140059)

楊 鵬，碩士，講師，主要研究方向：計算機應(yīng)用，教學(xué)管理；溫作銳，講師，主要研究方向：工業(yè)自動化控制，微電子應(yīng)用技術(shù)；華學(xué)兵，講師，主要研究方向：光機電；蔡文明，講師，主要研究方向：工業(yè)自動化控制，微電子應(yīng)用技術(shù)；錢世赟，工程師，主要研究方向：電鍍表面技術(shù)；錢海燕，主要研究方向：電鍍表面技術(shù)。