基于PLC 的電鍍生產(chǎn)線雙行車協(xié)調(diào)控制

摘要：電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計主要包括PLC自動控制系統(tǒng)的設(shè)計，觸摸屏的設(shè)計與開發(fā)，以及電鍍控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計與選擇。本文將以鍍鋅生產(chǎn)過程為例提出一種電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，解決行車運(yùn)行不穩(wěn)定、槽液溫度控制、槽內(nèi)液位控制等問題。首先進(jìn)行生產(chǎn)線的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，從硬件的角度和軟件模型進(jìn)行探討;其次使用S7-300系列PLC，設(shè)計人機(jī)交互界面;最后結(jié)合當(dāng)前的生產(chǎn)情況來控制鍍鋅生產(chǎn)過程。實(shí)現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)線自動化，將改善車間工作環(huán)境，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，減少污染，減少工人勞累度，具有非常高的推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：電鍍生產(chǎn)線;雙行車控制;PLC;觸摸屏監(jiān)控

1.引言

在電鍍生產(chǎn)過程中，鍍液中的金屬離子在電流作用下被還原，并發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)后沉淀在工件的表面，形成金屬或均勻合金的沉淀物[1-3]。電鍍產(chǎn)品在日常生活中應(yīng)用廣泛，比如鎖具、燈飾和裝飾型的五金電鍍產(chǎn)品[4]。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，電鍍生產(chǎn)線也初步實(shí)現(xiàn)了半自動化或者自動化，生產(chǎn)水平大大提高[5]。根據(jù)工藝的要求，電鍍生產(chǎn)過程中主要設(shè)備包括電鍍槽、行車、電控元件、電源和傳感器等。實(shí)際生產(chǎn)中，行車從上料區(qū)將工件提起，依此到渡槽進(jìn)行處理，最后到下料區(qū)下料，完成工件的電鍍。隨著社會的不斷發(fā)展，對電鍍的品質(zhì)要求越來越高，導(dǎo)致工藝越來越復(fù)雜，槽位從最早的幾個發(fā)展到目前的幾十個，甚至上百個。以前單一行車的生產(chǎn)模式弊端越來越明顯，生產(chǎn)效率跟不上需求的發(fā)展。多行車同時工作是解決這一問題的有效途徑之一。然而，多行車的同時工作使得生產(chǎn)過程安全問題風(fēng)險大大增加，如果行車之間不能協(xié)調(diào)一致工作，其將會發(fā)生碰撞。因此，有必要對多行車電鍍生產(chǎn)線進(jìn)行深入研究，發(fā)展多行車協(xié)調(diào)控制策略，這對生產(chǎn)安全和提高生產(chǎn)效率具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

本文就一鍍鋅的雙行車生產(chǎn)線，見圖1，基于PLC控制方案為其設(shè)計協(xié)調(diào)工作的控制系統(tǒng)。該電鍍過程主要有三個階段，即鍍前處理、電鍍階段和鍍后處理。鍍前階段包括待鍍工件的表面清洗、除油等表面處理工作，為電鍍階段準(zhǔn)備。電鍍階段包括鍍前純水洗、預(yù)鍍鋅和鍍鋅等工序，需要控制溫度，液體的濃度等。鍍后處理包括水洗，逆流水洗，烘干等一系列的處理。

根據(jù)鍍鋅生產(chǎn)線的工藝流程，將以PLC作為整個控制核心，并設(shè)有上位監(jiān)控。控制方案包括PLC控制部分、報警指示、按鈕輸入、位置傳感器的輸入、變頻器控制、電機(jī)控制、電磁閥控制、觸摸屏等。

2.控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

該部分主要包括PLC[6，7]系統(tǒng)設(shè)計、行車系統(tǒng)設(shè)計和傳感器系統(tǒng)設(shè)計，具體如下：

2.1 PLC系統(tǒng)

包括電源、CPU、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出和接口等模塊的選型，如表1所示。然后根據(jù)所選擇的模塊和所需要控制的對象，完成外部接線。

2.2行車系統(tǒng)

電鍍生產(chǎn)線有2部行車，需要4個電機(jī)來控制，其中橫向電機(jī)和升降電機(jī)各2個。由于鍍件的提放原因，這里采用變頻調(diào)速控制，選用西門子公司的MM440系列變頻器。控制中變頻器設(shè)有正轉(zhuǎn)啟動，反轉(zhuǎn)啟動和段速一和段速二四種控制方式。

2.3傳感器系統(tǒng)

包括速度檢測、溫度檢測、液位檢測和槽位檢測。速度的檢測是將速度的信號轉(zhuǎn)化成脈沖信號進(jìn)行測量，選用歐姆龍光電編碼器，型號為E6B2-CWZ3e。溫度傳感器采用PT100，而液位則有液位開關(guān)來檢測，槽位檢測通過接近開關(guān)與感應(yīng)片一起完成。

3.軟件設(shè)計

3.1功能塊編程

根據(jù)工藝和硬件設(shè)計，將系統(tǒng)按功能進(jìn)行分塊，然后采用梯形圖進(jìn)行編程，最后統(tǒng)一由主程序調(diào)用。

3.2雙行車協(xié)調(diào)控制編程

將行車的運(yùn)行范圍進(jìn)行限制，每一部行車負(fù)責(zé)指定槽位。特別地，對于公共槽位（只有一個），這時當(dāng)一個行車向公共槽位運(yùn)行前，先檢測另外一部行車的位置，確保其不占用公共槽位后，才向公共槽位運(yùn)行。

3.3觸摸屏監(jiān)控畫面開發(fā)

包括報開機(jī)界面，主控界面，行車自動操作界面，手動操作界面，輔助設(shè)備控制界面，報警監(jiān)控界面，溫度控制界面等。其行車運(yùn)行界面如圖2所示。

4.總結(jié)

針對雙行車的電鍍生產(chǎn)線，從控制方案選擇，硬件設(shè)計和軟件設(shè)計三部分進(jìn)行說明。硬件中主要包括了PLC系統(tǒng)、行車系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)。軟件設(shè)計則包括了各功能塊的設(shè)計，通過主程序?qū)ψ映绦蜻M(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。另外，開發(fā)了上位監(jiān)控畫面，主要有開機(jī)畫面，模式選擇界面、運(yùn)行監(jiān)控畫面、參數(shù)設(shè)計畫面、手段操作畫面和報警畫面等。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行，結(jié)果表明所設(shè)計的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，完全滿足生產(chǎn)需求，操作方面，功能完善，大大提高了生產(chǎn)自動化水平。

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作者簡介：唐啟旺，1988.5—，男，漢族，籍貫：甘肅天水，職稱：助理工程師，學(xué)歷：大專，工作單位：甘肅天水七四九電子有限公司，研究方向：產(chǎn)品質(zhì)量控制。