PLC在自動(dòng)噴涂線的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

（河鋼集團(tuán)衡水薄板有限責(zé)任公司，衡水 053000）

0 引言

為提高噴涂效率以及環(huán)保要求，噴漆工序開(kāi)始使用噴漆房，并使用自動(dòng)噴涂，實(shí)現(xiàn)廢漆霧回收處理。在較大型鋼板噴涂上既不能浪費(fèi)漆，還要噴涂均勻。這對(duì)自動(dòng)化要求較高。本自動(dòng)噴涂線實(shí)現(xiàn)了前后兩面各三個(gè)噴嘴根據(jù)不規(guī)則帶鋼實(shí)際位置每一個(gè)噴嘴都能獨(dú)立實(shí)施噴涂。

1 生產(chǎn)線技術(shù)要求

1）吊裝時(shí)鋼板最下面距離地面20厘米，不規(guī)則鋼板吊裝時(shí)寬的部分在下面。

2）鋼板行進(jìn)速度最高每分鐘10米，鋼板高度2.5米，操作工預(yù)先可以選擇10米/分鐘，7米/分鐘，4米/分鐘三種速度，使鋼板向前運(yùn)行。

3）進(jìn)入噴漆房后，每面三個(gè)噴嘴由一個(gè)往復(fù)機(jī)帶動(dòng)上下運(yùn)動(dòng)，每個(gè)噴嘴根據(jù)帶鋼的有無(wú)自動(dòng)噴涂。

2 系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)以兩個(gè)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電葫蘆做為吊具，吊起鋼板向前運(yùn)行，在噴漆房門(mén)口裝有檢測(cè)鋼板位置的光幕，噴漆房?jī)?nèi)在鋼板正反兩面各有一個(gè)往復(fù)機(jī)，每個(gè)往復(fù)機(jī)帶動(dòng)三個(gè)噴槍，由壓縮空氣帶動(dòng)拌好的漆料進(jìn)行噴涂。在每一個(gè)往復(fù)機(jī)的對(duì)面都有漆霧回收裝置，進(jìn)行稀釋后回收，兩臺(tái)往復(fù)機(jī)各由一臺(tái)變頻器控制，可實(shí)現(xiàn)上下速度調(diào)節(jié)。

2.2 PLC總控制系統(tǒng)

機(jī)組的總控制系統(tǒng)采用西門(mén)子SMART系列PLC，CPU模塊選用SR-20，加1個(gè)數(shù)字16點(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出的擴(kuò)展模塊和1塊4個(gè)模擬量輸入的擴(kuò)展模塊。吊車(chē)行走變頻器由數(shù)字量輸出4個(gè)點(diǎn)，以選擇4個(gè)固定速度，分別為自動(dòng)噴涂時(shí)高/中/低檔和返回時(shí)的全速運(yùn)行。在變頻器上設(shè)定好各速度的頻率。吊車(chē)上下控制為定頻的接觸器控制。往復(fù)機(jī)變頻器由其本身帶的控制器控制其上下速度，一般運(yùn)行在最高速上，其控制器上可根據(jù)來(lái)料高度選擇運(yùn)行的上下區(qū)間。光幕信號(hào)為0～3米對(duì)應(yīng)DC0-10V，接入PLC模擬量輸入。往復(fù)機(jī)上有往復(fù)機(jī)實(shí)際位置的位移傳感器，把位移傳感器信號(hào)并入PLC的兩路模擬量輸入中。為操作實(shí)用，有手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式。手動(dòng)時(shí)可單獨(dú)控制吊車(chē)上下前后，往復(fù)機(jī)的上下運(yùn)行。自動(dòng)時(shí)，吊車(chē)自動(dòng)運(yùn)行，自動(dòng)噴涂，噴涂完成后自動(dòng)停車(chē)。為方便一人操作生產(chǎn)線，本生產(chǎn)線加入遙控功能，把遙控器的接收端和操作臺(tái)的開(kāi)關(guān)都接入PLC的數(shù)字量輸入，實(shí)現(xiàn)兩種模式的控制。

2.3 預(yù)調(diào)試

首先由于光幕和往復(fù)機(jī)位移傳感器信號(hào)對(duì)應(yīng)距離不同，預(yù)先在PLC中對(duì)接收到的信號(hào)以地面為基準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)后的數(shù)值為距離地面的距離。

然后把三種設(shè)定速度狀態(tài)下，鋼板從光幕到6個(gè)噴嘴的時(shí)間記錄準(zhǔn)確，以便各噴嘴能夠在鋼板到達(dá)后準(zhǔn)確啟動(dòng)。

2.4 通過(guò)光幕信號(hào)記錄鋼板形狀

記錄鋼板信號(hào)采用間接尋址的方式，間接尋址是指用指針來(lái)訪問(wèn)存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)，指針以雙字的形式存儲(chǔ)其存儲(chǔ)區(qū)的地址。自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)的上升沿先建立7個(gè)指針，將需要間接尋址VW0的存儲(chǔ)器地址移動(dòng)到初始的七個(gè)指針中。

其中第一個(gè)指針為L(zhǎng)D52。預(yù)先在PLC中編程，產(chǎn)生一個(gè)周期200毫秒的時(shí)鐘T50。在記錄鋼板形狀時(shí)，每200毫米記錄一個(gè)數(shù)據(jù)。當(dāng)光幕檢測(cè)有遮擋信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)時(shí)鐘，在每個(gè)時(shí)鐘的上升沿把經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的鋼板實(shí)際高度的數(shù)據(jù)LW12寫(xiě)入LD52指針指向的存儲(chǔ)區(qū)中（即存入VW0中），然后把LD52指針指向的存儲(chǔ)器地址加2（即指針指向LW2）。200毫秒后把當(dāng)時(shí)鋼板的高度寫(xiě)入此時(shí)LD52指向的VW2中，然后再次把指針指向的存儲(chǔ)器地址加2，以此類推。直至勻速行進(jìn)的鋼板尾部越過(guò)光幕，記錄的鋼板位置持續(xù)2秒都為零，則停止記錄。這樣，把鋼板距離地面的高度每200毫秒記錄在從LW0開(kāi)始的L存儲(chǔ)區(qū)上。在此過(guò)程中，要注意鋼板的最大長(zhǎng)度，運(yùn)行時(shí)間是每200毫秒占用從LW0開(kāi)始的一個(gè)字，如果選用的PLC的L存儲(chǔ)區(qū)有5000個(gè)字的話，每秒占用5個(gè)字，最長(zhǎng)記錄時(shí)間不能超過(guò)1000秒，否則會(huì)數(shù)據(jù)溢出，所以，要根據(jù)鋼板的長(zhǎng)度選用存儲(chǔ)器足夠的PLC，并且為防止中途吊車(chē)出故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)溢出，要設(shè)定超時(shí)自動(dòng)停止程序運(yùn)行。

2.5 自動(dòng)噴涂

在自動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)始時(shí)同時(shí)建立另外6個(gè)指針?lè)謩e對(duì)應(yīng)6個(gè)位置的噴嘴，同樣指針的都指向LW0，根據(jù)預(yù)調(diào)試時(shí)在選用的吊車(chē)運(yùn)行速度下從鋼板從光幕到達(dá)第一個(gè)噴嘴的時(shí)間，當(dāng)鋼板到達(dá)光幕時(shí)同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，經(jīng)過(guò)延時(shí)后鋼板到達(dá)第一個(gè)噴嘴處，PLC會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)前往復(fù)機(jī)，往復(fù)機(jī)帶動(dòng)噴嘴上下移動(dòng)，同時(shí)讀取第一個(gè)噴嘴對(duì)應(yīng)指針指向的存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)，并把該數(shù)據(jù)與往復(fù)機(jī)所帶噴嘴的實(shí)際位置對(duì)比，如噴嘴低于鋼板的最高位置則打開(kāi)噴嘴，當(dāng)運(yùn)行到高于鋼板高度關(guān)閉噴嘴。同樣，第一噴嘴對(duì)應(yīng)指針在讀取數(shù)據(jù)后同樣以每200毫秒使存儲(chǔ)器地址加2，指針指向下一個(gè)存儲(chǔ)器，并且每200毫秒把該數(shù)據(jù)與往復(fù)機(jī)位置做比較，以啟動(dòng)和停止噴嘴的噴涂。當(dāng)噴嘴位置距離地面小于20厘米時(shí)，由于此時(shí)沒(méi)有鋼板，要停止噴涂。

圖2 自動(dòng)噴涂程序

相應(yīng)另外5個(gè)噴嘴同樣按時(shí)間原則判斷鋼板是否到達(dá)本噴嘴位置，當(dāng)?shù)竭_(dá)后啟動(dòng)對(duì)應(yīng)噴嘴的指針。讀取指針對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)并與本往復(fù)機(jī)的實(shí)際位置對(duì)比，判斷應(yīng)該啟動(dòng)還是停止噴嘴。當(dāng)讀取的數(shù)據(jù)為0后，說(shuō)明鋼板離開(kāi)本噴嘴，停止噴涂。當(dāng)最后一個(gè)噴嘴對(duì)應(yīng)指針指向的存儲(chǔ)器為零后，整個(gè)自動(dòng)噴涂結(jié)束。

如果吊車(chē)軌道對(duì)應(yīng)各噴嘴安裝6個(gè)接近開(kāi)關(guān)，不必用時(shí)間原則判斷鋼板到達(dá)各噴嘴的時(shí)間。但因?yàn)閲娖岱績(jī)?nèi)可能會(huì)在限位開(kāi)關(guān)上粘上漆霧，所以最后還是用時(shí)間定時(shí)器來(lái)判斷到達(dá)各噴嘴的時(shí)間。由于噴嘴選用的是啟動(dòng)先導(dǎo)閥，在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)噴嘴打開(kāi)和關(guān)閉電氣信號(hào)和實(shí)際噴出的漆霧有一定的時(shí)間差，打開(kāi)噴嘴，漆霧會(huì)有一定的延遲后才會(huì)噴到鋼板表面，關(guān)閉時(shí)電氣關(guān)閉也會(huì)有一定延遲漆霧關(guān)閉。所以，在判斷打開(kāi)和關(guān)閉都做了提前量，以使漆霧準(zhǔn)確的噴到鋼板表面。

2.6 卸料返回

自動(dòng)結(jié)束后可用遙控器卸料。并按返回按鈕，吊車(chē)全速返回，在起始端有一限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)?shù)踯?chē)返回到位后自動(dòng)停止。

3 結(jié)束語(yǔ)

西門(mén)子SMART系列PLC結(jié)構(gòu)緊湊，功能強(qiáng)大，可應(yīng)用于各種自動(dòng)化系統(tǒng)。本自動(dòng)噴涂線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配方便，便于調(diào)試。專門(mén)用于不規(guī)則梯形鋼板的噴涂。如果再加入1個(gè)光幕，兩個(gè)光幕可以判斷不規(guī)則鋼板的實(shí)際形狀。