鋼材預(yù)處理線的動態(tài)模擬監(jiān)控系統(tǒng)

李長泰，劉培華，滕晶晶，孫林林

（1.青島雙星裝備制造有限公司，山東青島 266400；2.青島伊克斯達智能裝備有限公司，山東青島 266400）

1 鋼材預(yù)處理線簡介

鋼材預(yù)處理線是我公司消化吸收國內(nèi)外先進技術(shù)，并結(jié)合我國鑄造行業(yè)特點而設(shè)計的先進機型。該設(shè)備可實現(xiàn)對鋼板、型材、結(jié)構(gòu)件等原材料在加工前進行表面拋丸除銹并涂上一層保護底漆。主要由除塵系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、丸料循環(huán)系統(tǒng)、拋丸清理系統(tǒng)、清掃系統(tǒng)、噴漆系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、噴碼系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等模塊組成。全處理線采用可編程控制器PLC 作全過程控制，分為手動和自動兩種工作方式。工控機作為上位機與PLC 通過RS232端口進行通訊，通過安裝組態(tài)軟件組成動態(tài)模擬監(jiān)控系統(tǒng)，對全線的工作狀態(tài)和異常情況進行實時監(jiān)控。連接辦公自動化局域網(wǎng)可實現(xiàn)工廠級生產(chǎn)過程資料共享，如有故障發(fā)生可文字顯示故障部位、聲光報警以引起操作人員注意并方便快速處理，同時對易損件等功能部件實現(xiàn)運行累計時，為及時更換備品備件提供有效的數(shù)據(jù)支持，確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。

2 鋼材預(yù)處理線電控系統(tǒng)的布局及控制原理

鋼材預(yù)處理線的電控系統(tǒng)由低壓配電柜、PLC 控制柜、總控臺及操作站等組成。低壓配電柜安裝在一樓低壓配電室內(nèi)，PLC 控制柜、總控臺安裝在二樓控制室內(nèi)，操作站安放在現(xiàn)場各個操作點。該電控系統(tǒng)由工控機通過PLC，再連接到各個控制元器件，執(zhí)行監(jiān)控機械操作的電機、電磁鐵、傳感器等一切外圍設(shè)備。

該系統(tǒng)使用歐姆龍CJ2M 系列PLC[1]進行全過程控制。整體為模塊組裝式，由電源模塊、CPU單元、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、串行通訊模塊等組成。

上位機采用研華IPC-610 系列工控機,系統(tǒng)安裝昆侖通態(tài)6.2 版組態(tài)軟件[2]，與PLC 通過Hostlink協(xié)議進行通訊，組成動態(tài)模擬監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控畫面實現(xiàn)對各設(shè)備運行狀態(tài)及故障報警監(jiān)控。分為主畫面、操作畫面、監(jiān)控畫面、報警畫面、設(shè)備狀態(tài)畫面等。

運行輥道驅(qū)動采用變頻調(diào)速，變頻器選用日本三菱FR-E740 系列[3]。噴漆小車驅(qū)動采用伺服控制，選用臺達ASDA-B2 系列[4]。變頻器和伺服控制器的RS485 接口與PLC 的串行通訊模塊連接，通過Mudbus-RTU 協(xié)議進行通訊，可以在監(jiān)控畫面上方便調(diào)節(jié)工件前進速度和噴漆小車運行速度，進而達到控制拋丸清理效果和噴漆效果的目的。

以PLC 為核心，工控機、變頻器、伺服控制器組成了完整的通信網(wǎng)絡(luò)，詳見圖1。

電控系統(tǒng)根據(jù)鋼材預(yù)處理線工序要求運行程序如下：

（1）準備工序。設(shè)定自動模式，清理工件模式，按下“自動開始”按鈕，清掃機構(gòu)自動升至上限，除塵主風(fēng)機自動啟動；啟動完畢延時3s 吹丸風(fēng)機自動啟動；啟動完畢延時3s 烘干風(fēng)機自動啟動；啟動完畢延時3s 加熱器自動啟動；延時3s 漆霧除塵風(fēng)機自動啟動；啟動完畢延時3s 分離器自動啟動；延時2s 提升機自動啟動；延時2s 橫向螺旋自動啟動；延時2s 縱向螺旋自動啟動；延時2s 后1～8 號拋丸器依次間隔3s 自動啟動；8 號拋丸器啟動完畢延時3s 拋丸室輥道自動正轉(zhuǎn)；延時2s板鏈輸送自動正轉(zhuǎn)，此時準備工作完畢。

（2）拋丸工序。將工件吊至送進輥道上料位置，按下“自動送料”按鈕，送進輥道正轉(zhuǎn)；工件感應(yīng)送進輥道處光電開關(guān)后，通過與拋丸輥道的傳感器配合，計數(shù)到拋丸位置后，自動開啟1～8 號供丸閘；工件通過測高光電開關(guān)的測量后，清掃機構(gòu)降至合適的位置后并自動開啟；工件離開送進輥道處光電開關(guān)后，再次通過與拋丸輥道的傳感器配合，計數(shù)到離開拋丸位置后，自動關(guān)閉各供丸閘。

圖1 通信網(wǎng)絡(luò)圖

圖2 鋼材預(yù)處理線監(jiān)控中心

圖3 鋼材預(yù)處理線拋丸工部

圖4 鋼材預(yù)處理線伺服噴漆工部

（3）噴漆工序。工件行至噴漆室前感應(yīng)噴漆室前光電開關(guān)，噴漆上下小車自動啟動；工件行至噴槍位置時，根據(jù)伺服脈沖計數(shù)配合測寬光電開關(guān)感應(yīng)工件有無情況，程序自動控制噴槍的開關(guān)狀態(tài)，精確給工件噴漆；之后工件行至烘干室。

（4）噴碼工序。工件行至卸料區(qū)感應(yīng)打碼儀處光電開關(guān)位置，自動噴碼；工件感應(yīng)送出輥道處光電開關(guān)后，送出輥道自動正轉(zhuǎn)，若在一定的時間內(nèi)無料，將自動關(guān)閉，再次有料時，又將自動開啟。

3 鋼材預(yù)處理線監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及訣竅

為保證鋼材預(yù)處理線的先進性及可靠性，確保各個工序正常運轉(zhuǎn)，其電控系統(tǒng)采用上位機動態(tài)模擬監(jiān)控系統(tǒng)，以便能夠監(jiān)視全線的工作狀態(tài)，對全線實行優(yōu)化控制，監(jiān)控中心見圖2、圖3 和圖4。

圖5 線上鋼材的狀態(tài)

圖6 變頻器、伺服頻率的動態(tài)顯示

圖7 記錄易損件的使用時間和更換時間

動態(tài)模擬監(jiān)控系統(tǒng)為操作員提供了良好的人機界面。在主界面上，設(shè)備各工序的當前狀態(tài)都顯示在上位機屏幕上。下面就監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及訣竅做如下闡述：

（1）顯示線上鋼板的狀態(tài)，如具體位置、擋住光電開關(guān)的狀態(tài)及電機驅(qū)動的狀態(tài)，見圖5。

（2）變頻器、伺服頻率的動態(tài)顯示并自動匹配系統(tǒng)的運行速度，見圖6。

（3）記錄拋丸器、護板及室體輥道等易損件的使用時間、更換時間，見圖7。

（4）鼠標單擊軟件控制臺可控制所有電機、減速機、供丸閘等執(zhí)行元件的開關(guān)，見圖8。

（5）在有故障時自動彈出故障報警窗口，見圖9。

4 結(jié)束語

鋼材預(yù)處理線采用上述動態(tài)模擬監(jiān)控技術(shù)，使其結(jié)束了電控系統(tǒng)“黑箱”的歷史，實現(xiàn)了機械設(shè)備數(shù)字化、可視化、智能化的跨越，機電一體化水平大大提高，成為機械設(shè)備電控系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展的必然趨勢。

圖8 控制臺界面

圖9 報警窗口