基于PLC的腐蝕箔表面實時監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計

張燕金 滕世國 鐘建偉

（乳源東陽光機械有限公司 廣東省韶關(guān)市 512721）

腐蝕箔是由電子鋁箔經(jīng)過多級電化學(xué)腐蝕后形成，是制造鋁電解電容器的核心材料，亦是國家鼓勵和支持發(fā)展的新型電子材料。由于腐蝕箔生產(chǎn)線不在無塵車間生產(chǎn)，所以表面容易附著粉塵；且腐蝕箔經(jīng)過長達50 米的腐蝕工藝行程，運行過程中表面極易出現(xiàn)損傷等問題，在腐蝕箔表面顯現(xiàn)，出現(xiàn)問題的腐蝕箔會影響箔片的比容、抗折彎等核心性能，做成電容器產(chǎn)品后也會影響其電容量和壽命。

通過對腐蝕箔生產(chǎn)線收箔段進行升級改造，增加視頻實時監(jiān)控、自動吸塵裝置以及箔片緩沖裝置，當(dāng)攝像頭監(jiān)控到有異常時，自動報警、并啟動吸塵裝置去塵，結(jié)合當(dāng)前的生產(chǎn)線參數(shù)，自動停止收箔，啟動緩沖裝置，可遠程或現(xiàn)場判定是否需要換卷、停機檢查等操作，并把異常視頻存入數(shù)據(jù)庫，可供查詢以及箔片品質(zhì)追溯。

1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通過分析腐蝕箔表面出現(xiàn)的問題，主要是粉塵、表面損傷、折痕、顏色異常等問題，這些問題都是可通過表面直接判定的，即可通過攝像頭在線實時監(jiān)控，由系統(tǒng)或人員判定。該系統(tǒng)主要是以視頻監(jiān)控為核心，通過攝像頭檢測，視頻處理器處理，當(dāng)表面出現(xiàn)粉塵時，啟動吸塵裝置，去除粉塵；當(dāng)出現(xiàn)其他問題時，自動報警，并停止收箔，啟動箔片緩沖裝置，把生產(chǎn)線傳送過來的箔片緩存在該裝置中，并通知相關(guān)人員遠程或到現(xiàn)場判定；并通過網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器，服務(wù)器自動把出現(xiàn)問題的參數(shù)與視頻同時保存記錄，以供日后箔片品質(zhì)追溯?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 視頻監(jiān)控控制

視頻監(jiān)控部分：主要包括3 個像頭、視頻處理器、顯示器、燈光組件等。攝像頭主要是實時拍攝箔片表面，通過燈光的照射，能拍攝到更加清晰的箔片畫面，視頻處理器處理拍攝到的箔片畫面，并通過顯示器顯示。首先是通過攝像頭1 檢測表面，當(dāng)出現(xiàn)異常時，視頻處理判定，當(dāng)判定有粉塵時，發(fā)出信號給PLC，PLC 啟動吸塵裝置，之后攝像頭2 再監(jiān)測處理過的地方，看是否還存在問題，若箔片表面仍存在問題，自動報警并停止收箔，并啟動箔片緩沖裝置，同時通知遠程判定或相關(guān)人員到現(xiàn)場判定是否需要停機等。當(dāng)攝像頭3 判定出現(xiàn)問題時，處理方式與攝像頭2 的一樣。箔片監(jiān)控顯示器安裝到生產(chǎn)線現(xiàn)場和控制室，可供相關(guān)人員實時監(jiān)控箔片表面。

視頻處理器可通過學(xué)習(xí)來避免出現(xiàn)誤判：首先是圖片直接存入到視頻控制器中，讓其按程序設(shè)定方式處理；其次是生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題時，通過軟件操作，哪些問題需要處理，哪些不需要處理的，分類存儲到視頻控制器中，通過視頻處理器里的軟件不停輸入及自學(xué)習(xí)，逐漸把誤動作去除。視頻控制器根據(jù)歷史記錄資料生成公用數(shù)據(jù)，可直接應(yīng)用于其他新裝置中。

圖1：控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2：吸塵裝置

圖3：箔片緩沖裝置

1.2 吸塵裝置

如圖2所示，該裝置主要由4 個吸塵器組成，可同時工作，也可單獨工作，當(dāng)視頻監(jiān)控到表面有粉塵時，視頻處理器會自動定位，把定位信號發(fā)給PLC，PLC 通過接收的定位指令，啟動相應(yīng)的吸塵器工作，把表面的粉塵去除。

圖4：箔片緩沖裝置運行圖

圖5：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接示意圖

圖6：控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

圖7：控制系統(tǒng)程序流程圖

1.3 箔片緩沖裝置

如圖3所示，箔片緩沖裝置包括升降滑軌、同步升降電機、升降傳動輥、升降滑軌、電動滑桿、同步升降電機、以及擠壓輥。

收箔側(cè)正常運行過程中，升降傳動輥在升降滑軌的下方，箔片直線從升降傳動輥上傳過，此時箔片緩沖裝置未存儲任何箔片，見圖4。當(dāng)視頻監(jiān)控到箔片表面出現(xiàn)問題時，需要人員處理時，啟動此裝置，收箔機停止收箔，通過氣缸動作，把擠壓輥擠壓到傳動輥1 上，讓箔片停止向前傳送，同時啟動同步升降電機，升降傳動輥帶著箔片向上滑行，箔片傳輸速度與生產(chǎn)線同步，生產(chǎn)線傳送過來的箔片先在緩沖裝置緩存運行，可避免生產(chǎn)線不必要的停機。

1.4 PLC及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲監(jiān)控系統(tǒng)

首先是PLC 與視頻控制器通過RS232 通信，讀取視頻控制器輸入的控制信號，PLC 通過讀取的信號，輸出相對應(yīng)的指令，如啟動吸塵裝置、緩沖裝置、停止收箔機等；其次是PLC 與服務(wù)器通信，數(shù)據(jù)通過OMRON 的數(shù)據(jù)通信軟件用以太網(wǎng)連接方式跟服務(wù)器互換；再次是視頻控制器與服務(wù)器也是通過以太網(wǎng)連接，視頻控制器廠家自已的軟件把視頻直接存儲到服務(wù)器里，數(shù)據(jù)庫再調(diào)用存儲的視頻；最后是服務(wù)器與遠程監(jiān)控器通信，這個遠程監(jiān)控是作者開發(fā)的一個遠程監(jiān)控軟件，電腦安裝此軟件，獲得相關(guān)權(quán)限后，通過以太網(wǎng)連接可隨時訪問數(shù)據(jù)庫，查閱生產(chǎn)線的實時、歷史數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)連接圖如圖5所示。

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

PLC 采用OMRON 的CJ2M-CPU35 可編程控制器,自帶以太網(wǎng)通信模塊，選裝RS232 通信接口。輸入部分由3 個攝像頭組成和視頻控制器組成，通過視頻控制器與PLC 和服務(wù)器通信；輸出包括4 個吸塵裝置、收卷電機、同步升降電機、傳送電機和報警裝置。遠程監(jiān)控臺通過以太網(wǎng)與服務(wù)器和視頻控制器通信。如圖6所示。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)程序編寫軟件采用的是OMRON 公司CX-Programmer9.4版本，程序流程圖見圖7，主要包括收箔機控制、視頻控制器控制信號、吸塵裝置控制、緩沖裝置控制及生產(chǎn)線停機控制等。

如圖7，當(dāng)生產(chǎn)線啟動后，收箔機和視頻監(jiān)控同步運行。當(dāng)攝像頭1 檢測到有粉塵、表面損傷、變形、顏色異常等問題時，啟動報警裝置、并輸出相應(yīng)信號給PLC，由PLC 程序判定是否啟動吸塵裝置，當(dāng)攝像頭2 再次檢測到異常問題時，啟動緩沖裝置，收箔機停機，并通知相關(guān)人員到現(xiàn)場或遠程監(jiān)控并判定是否需要停機或換卷等操作。攝像頭3 檢測到異常時，與攝像頭2 的處理操作一樣。

4 結(jié)語

（1）新增的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可將異常圖片及視頻自動保存到服務(wù)器，與生產(chǎn)線數(shù)據(jù)同時存儲，有利于腐蝕箔問題分析及工藝改進，并做到產(chǎn)品質(zhì)量源頭數(shù)據(jù)可追溯；

（2）通過吸塵去異物裝置，可去除表面粉塵，降低粉塵對箔片品質(zhì)的影響，提高產(chǎn)品質(zhì)量；

（3）增加緩沖裝置，當(dāng)出現(xiàn)問題時，可暫停收箔，但生產(chǎn)線不停機，通過緩沖裝置先收箔，緩沖期間人員可遠程或到現(xiàn)場判定是否需要換卷或停機等處理，降低生產(chǎn)線無必要的停機，提高生產(chǎn)效率；

（4）箔片表面全程視頻可通過遠程監(jiān)視，可遠程操作控制。