運用PLC與變頻器技術(shù)對玻璃淋漆工藝作業(yè)系統(tǒng)進行升級改造

（廣東省佛山市順德區(qū)均安職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東 佛山 528000）

[摘 要] 通過選擇FX3U-48MR型號的PLC與FR-E740系列型號的變頻器對玻璃淋漆工藝作業(yè)系統(tǒng)的改造，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和加工的范圍，減少工人勞動強度和改善工人的工作環(huán)境，并提升整個電氣控制系統(tǒng)的工作性能，降低電能的損耗和減少工人對系統(tǒng)維護、維修的工作量。

[關(guān) 鍵 詞] PLC；變頻器；玻璃淋漆工藝作業(yè)系統(tǒng)；改造

[中圖分類號] G718 [文獻標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-060（2017）14-0180-04

當(dāng)下企業(yè)自動化生產(chǎn)發(fā)展正如火如荼地推進，企業(yè)要實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，則需要設(shè)備的不斷更新和改造，但企業(yè)設(shè)備的更新需要投入大量的資金，而設(shè)備的改造則為企業(yè)創(chuàng)造較大的經(jīng)濟效益。在我校進行產(chǎn)教融合，在校企合作的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)在某實踐企業(yè)的玻璃淋漆工藝作業(yè)系統(tǒng)中存在生產(chǎn)設(shè)備陳舊，系統(tǒng)采用傳統(tǒng)繼電器接線的開關(guān)觸點多，故障頻繁，檢修煩瑣，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、工人操作勞動強度大且直接作業(yè)在玻璃淋漆工藝的環(huán)境中，其產(chǎn)生的有毒化學(xué)氣體二甲苯嚴(yán)重影響工人身體的健康等實際問題。所以有必要對系統(tǒng)進行升級改造。而隨著電工新技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，PLC控制技術(shù)與變頻器調(diào)速等被廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)，因為PLC技術(shù)以其高抗干擾能力、高可靠性、高性價比和編程簡單等特點應(yīng)用在現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備中，擔(dān)負著生產(chǎn)線自動化的“大腦”角色。而變頻器則具有調(diào)壓、調(diào)頻、穩(wěn)壓、調(diào)速等功能，能對電機實現(xiàn)無級調(diào)速，在生產(chǎn)中確保電機運行的可靠性和省電的目的。這些科學(xué)數(shù)據(jù)和事例都為系統(tǒng)改造提供了成熟的經(jīng)驗，因此，本人與科研組及企業(yè)的技術(shù)骨干通過系統(tǒng)的分析和研究，成功地把PLC與變頻器技術(shù)對玻璃淋漆工藝作業(yè)系統(tǒng)進行改造，以此提高產(chǎn)品的質(zhì)量和系統(tǒng)操作的可靠性和穩(wěn)定性，從而減少工人操作的勞動強度和維修工作量，并改善工人工作環(huán)境及對空氣環(huán)境污染的保護。

一、原系統(tǒng)的工作原理、工藝流程和要求

1.玻璃淋漆工藝是將涂料在一定壓力下從上面的漆槽流向下面的漆槽（上下漆槽間隔約100毫米），使油漆產(chǎn)生瀑布式的漆膜，玻璃以適當(dāng)?shù)乃俣葟钠俨际狡崮げ壑虚g穿過，穿過時從上漆槽流下的涂料就撒在了玻璃表面上，利用油漆具有粘性及流動性的特點，使油漆均勻涂敷于玻璃表面。原系統(tǒng)是一條“L”型的加工生產(chǎn)線。

2.原系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程、要求及相應(yīng)的控制電機如表所示：

二、原系統(tǒng)作業(yè)過程中存在的問題

在原系統(tǒng)生產(chǎn)的過程中，因生產(chǎn)設(shè)備的簡陋陳舊而存在著以下一系列的問題。

1.原系統(tǒng)加工過程中是工人徒手進行裝卸，其玻璃工件質(zhì)量重且體積大，工人勞動強度大且容易受傷。

2.原系統(tǒng)加速運輸帶控制電機M1和淋漆運輸帶控制電機M2，其功率都是4KW，3相Y接，因其采用自耦變壓器進行調(diào)速，從而造成能效的浪費和速度的調(diào)整繁瑣，產(chǎn)品加工比較單一，這就需要我們對加速運輸帶和淋漆運輸帶的控制電機設(shè)置不同速度的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以提高設(shè)備的能效比和加工精度及范圍。

3.由于原系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備陳舊，淋漆泵的控制電機M3（功率1.5KW，3相Y接，2400 r/min）隨電壓波動而工作不穩(wěn)定，容易造成漆的簾幕分叉等現(xiàn)象，造成玻璃淋漆的產(chǎn)品不但厚薄不均而且光潔度不好，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

4.由于原系統(tǒng)中工人直接作業(yè)在淋漆工藝的環(huán)境中進行操作，而淋漆作業(yè)過程產(chǎn)生的廢氣是漆中包含的有毒溶劑二甲苯，嚴(yán)重影響空氣的質(zhì)量，其惡劣的工作環(huán)境對操作工人身體健康造成嚴(yán)重損害和影響。

5.由于原系統(tǒng)控制設(shè)備是傳統(tǒng)的繼電器控制，控制觸點多，接線復(fù)雜，體積大且直接與外界接觸，存在可靠性低，故障率高，檢修范圍廣、查找復(fù)雜，難度大等較多缺點。

三、原系統(tǒng)改造的可能性和改造的方法

綜上所述，PLC與變頻器技術(shù)是專為工業(yè)自動化設(shè)計與應(yīng)用而產(chǎn)生，以其具有高抗干擾能力、可靠性高，功能性強，編程簡單，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。變頻器技術(shù)則是以物理的控制方式對電機進行無級調(diào)速以適應(yīng)不同產(chǎn)品加工的要求，所以，在系統(tǒng)的改造中引入PLC與變頻器技術(shù)，以此提高整個系統(tǒng)的可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

因此，結(jié)合當(dāng)前產(chǎn)教研的需要，在系統(tǒng)改造中，經(jīng)過筆者與教研組及企業(yè)技術(shù)員的不斷研究和調(diào)試，成功利用PLC與變頻器技術(shù)對原系統(tǒng)進行相應(yīng)的升級改造，其改造的方法如下：（1）為了減少工人勞動強度和節(jié)省勞動力，將原系統(tǒng)單靠兩人搬運玻璃到運輸架上（M4，功率1.5KW），改為通過人工操作機械吸盤將玻璃置于架上送入軌道。而對于已加工的玻璃，則利用機械手和托料板從生產(chǎn)線上進行自動卸載，代替之前人工進行搬運操作，以適應(yīng)加工不同的規(guī)格產(chǎn)品。（2）為了調(diào)整加速運輸帶與淋漆運輸帶的入口速度相適應(yīng)，而對加速運輸帶的控制電機M1采用變頻器（FR-E740-5.5K-CHT）來控制其正反轉(zhuǎn)及其速度。（3）根據(jù)玻璃淋漆工藝的不同，要求淋漆運輸帶控制電機能在一定范圍內(nèi)可調(diào)，并為了玻璃淋漆后調(diào)整為低速與烘干運輸帶的速度保持一致，采用變頻器（FR-E740-5.5K-CHT）控制電機M2速度。（4）為了靈活方便調(diào)整涂料的流量，確保產(chǎn)品質(zhì)量要求，采用變頻器（FR-E740-2.2K-CHT）對淋漆泵的控制電機M3進行速度控制。（5）烘干和風(fēng)冷工序的運輸帶控制電機M5（功率為0.75KW，3相Y接，電流2.1A，轉(zhuǎn)速為 1390r/min）是額定功率不用調(diào)速，所以采用接觸器KM2控制。（6）針對玻璃在淋漆作業(yè)過程中產(chǎn)生的有毒廢氣二甲苯，而對相應(yīng)的工序進行有效的間隔，并利用抽風(fēng)機與有機溶液及空氣凈化器相結(jié)合的方式進行空氣的凈化。

四、系統(tǒng)改造后PLC的輸入輸出分配接線圖（如圖1所示）

五、系統(tǒng)改造后各電機控制接線圖（如圖2所示）

六、系統(tǒng)改造后的工作狀態(tài)流程圖（如圖3所示）

七、系統(tǒng)改造后的梯形圖（如圖4所示）

八、系統(tǒng)改造后的優(yōu)點

通過PLC與變頻器技術(shù)對玻璃淋漆工藝作業(yè)系統(tǒng)的改造后，其電氣接線和開關(guān)點大大減少，線路簡單、清晰，操作簡便，改善原系統(tǒng)的不足，減少設(shè)備故障率，此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，檢修方便，系統(tǒng)可靠性高，能夠使玻璃淋漆工藝產(chǎn)品有較高質(zhì)量保證，操作員無需再像以前因加工不同的產(chǎn)品而經(jīng)常對系統(tǒng)采用反復(fù)的調(diào)試。改造后的系統(tǒng)不僅有利于玻璃淋漆工藝作業(yè)進行準(zhǔn)確定位和速度的控制，而且能夠合理地控制電動機的負荷輸出，實現(xiàn)無級調(diào)速和節(jié)能的效果，并對工人身體的健康及空氣環(huán)境的保護起到保駕護航的作用。

經(jīng)過運用PLC與變頻器技術(shù)對玻璃淋漆工藝作業(yè)系統(tǒng)的改造，真正把電工新技術(shù)應(yīng)用到企業(yè)的實踐中，在為企業(yè)設(shè)備實現(xiàn)自動化控制產(chǎn)生較大經(jīng)濟效益的同時，也讓企業(yè)實現(xiàn)健康、節(jié)能、環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展。作為職校專業(yè)教師，讓自己所學(xué)與企業(yè)所需緊密結(jié)合，理論聯(lián)系實際為企業(yè)產(chǎn)生經(jīng)濟效益，利己利人，達到了校企合作的雙贏目標(biāo)。

參考文獻：

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[3]梁耀光，余文烋.電工新技術(shù)教程[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.