基于PLC的自動化電鍍生產(chǎn)線設(shè)計

溫金龍

(江西新能源科技職業(yè)學(xué)院，江西 新余 338000)

0 引言

電鍍是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要加工環(huán)節(jié)，它基于電解作用原理，在一定化學(xué)反應(yīng)環(huán)境下使金屬或其他材質(zhì)的工件表面附著一層金屬膜，以起到提升工件耐磨性、機械硬度、導(dǎo)電性、反光性以及增強工件的抗氧化特性的作用。目前，絕大多數(shù)企業(yè)的電鍍生產(chǎn)線仍采用半自動化作業(yè)模式，即：采用常規(guī)的繼電器、接觸器和機械機構(gòu)流水線，對電鍍作業(yè)過程進行啟?？刂?，這種控制模式相較于傳統(tǒng)的手工模式而言效率更高，但也存在作業(yè)流程難以監(jiān)控、操控過程自動化水平低、可編程控制性能較差等劣勢，不利于提升電鍍加工作業(yè)的先進性?；诖?，本系統(tǒng)重點引入PLC可編程控制、MCGS組態(tài)觸摸屏監(jiān)控等技術(shù)對常規(guī)電鍍作業(yè)生產(chǎn)線進行了改進升級，以提升電鍍作業(yè)的自動化水平、監(jiān)控操作和可編程作業(yè)性能。

1 系統(tǒng)工藝流程

金屬工件電鍍作業(yè)通常需要經(jīng)過電鍍、滴液、清潔、入庫存儲等工藝流程，基于PLC設(shè)計的自動化電鍍生產(chǎn)線將這些工藝流程進行集成，引入可編程控制、觸摸屏監(jiān)控、設(shè)備機械構(gòu)建改造等技術(shù)元素，實現(xiàn)電鍍作業(yè)的全自動化。整套系統(tǒng)的主要機械構(gòu)件由電鍍槽、回收槽和清水槽組成。

全套工藝流程(見圖1)為：第一步，金屬工件由吊鉤電機抓取經(jīng)過固定通道運送至電鍍槽，并在電鍍槽中進行300 s電鍍作業(yè)，之后停放30 s作簡單滴液處理；第二步，由吊鉤電機運送工件至回收槽30 s，作浸漬處理；第三步，由吊鉤電機將工件從回收槽中提起，并靜置15 s作二次滴液處理，之后運送至清水槽清洗30 s，再由吊鉤電機提起后行車運送入庫存儲。以下為自動化電鍍生產(chǎn)線工藝流程示意圖，CG1～CG6為限位傳感器。

圖1 系統(tǒng)工藝流程示意圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 硬件控制要求

本系統(tǒng)的硬件部分由PLC控制模塊、吊鉤電機、限位傳感器、輔助繼電器、電鍍作業(yè)機械機構(gòu)(電鍍槽，回收槽，清水槽)、組態(tài)觸摸屏等組成。要求按下啟動開關(guān)SB1后，整個電鍍作業(yè)過程能夠自動進行，控制流程為：啟動后行車在原位，吊鉤電機下降至最低限位時，行車左限位傳感器CG4、吊鉤下限位傳感器CG6被置位，操作人員將待電鍍工件放在掛具上，之后自動運行“電鍍—滴液—浸漬—清潔—存儲”等系列化作業(yè)流程。具體的硬件控制要求如下。

1)吊鉤抓取工件上升。按下啟動開關(guān)SB1后，PLC內(nèi)部寄存器M0.1置位，吊鉤電機帶動工件從原位上升，當(dāng)電機運動至上限位傳感器CG5時，停止上升。

2)行車電機運送工件。當(dāng)CG5傳感器置位后，PLC內(nèi)部寄存器M0.2置位，行車電機正轉(zhuǎn)運行，帶動工件向前運行，當(dāng)行車電機運動至CG1傳感器位后，停止前進動作，PLC內(nèi)部寄存器M0.3置位，吊鉤電機帶動工件下降至電鍍槽中。

3)執(zhí)行電鍍工藝。當(dāng)?shù)蹉^電機下降至下限位傳感器CG6位置時停止，同時PLC內(nèi)部寄存器M0.4置位，定時器T0開始定時300 s，工件在電鍍槽中執(zhí)行電鍍工藝。

4)工件定時滴液。T0定時結(jié)束后，PLC內(nèi)部寄存器M0.5置位，吊鉤電機帶動工件上升至上限位傳感器CG5處后停止，PLC內(nèi)部寄存器M0.6置位，同時定時器T1開始定時30 s，工件進行定時滴液。

5)工件定時浸漬。當(dāng)T1定時器結(jié)束計時后，PLC內(nèi)部寄存器M0.7置位，行車電機帶動工件反轉(zhuǎn)運行至回收槽上方，行車電機停止，吊鉤電機再帶動工件向下運行至回收槽，定時器T2開始計時30 s，執(zhí)行工件定時浸漬。

6)工件定時清潔。工件定時浸漬結(jié)束后，行車電機和吊鉤電機按照5)流程將工件運送至清水槽進行定時清潔。

7)工件入庫存儲。當(dāng)工件清潔結(jié)束后，行車電機和吊鉤電機按秩序運動，執(zhí)行工件入庫存儲。

此外，在工件進行電鍍作業(yè)的過程中，倘若發(fā)生意外事故需要急停，操作員可按下停止按鈕SB2，當(dāng)工件電鍍作業(yè)結(jié)束后，操作員重新按下SB1按鈕，可執(zhí)行下一工件的自動化電鍍作業(yè)。

2.2 硬件地址分配

該系統(tǒng)采用西門子S7-200型PLC作為控制核心器件，外接指示燈、接觸器、按鈕開關(guān)、電機、傳感器、繼電器等部件，構(gòu)成電鍍自動化作業(yè)生產(chǎn)線系統(tǒng)。具體的硬件地址分配如下。

1)輸入地址。占用PLC的I0端口，I0.0-行車右限位傳感器CG1，I0.1-行車回收槽定位傳感器CG2，I0.2-行車清水槽定位傳感器CG3，I0.3-行車左限位傳感器CG4，I0.4-吊鉤電機上限位傳感器CG5，I0.5-吊鉤電機下限位傳感器CG6，I0.6-啟動開關(guān)SB1，I0.7-停止開關(guān)SB2。

2)輸出地址。Q0.0-運行指示燈L1，Q0.1-吊鉤電機正轉(zhuǎn)KM，Q0.2-吊鉤電機反轉(zhuǎn)KM，Q0.3-行車電機正轉(zhuǎn)KM，Q0.4-行車電機反轉(zhuǎn)KM，Q0.5-電鍍執(zhí)行傳感線圈，Q0.6-滴液執(zhí)行傳感線圈，Q0.7-清潔執(zhí)行傳感線圈。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 梯形圖程序設(shè)計

系統(tǒng)梯形圖程序編譯思路如圖2所示，采用步進順序控制編程思想，其中，啟動至執(zhí)行電鍍工藝階段程序編譯，需要運用M0.1～M0.3寄存器，電鍍工藝至滴液工藝階段程序編譯，需要運用M0.4～M0.6寄存器，滴液工藝至清潔工藝階段，需要運用M0.7寄存器。各工藝階段內(nèi)程序編譯所占用的外部寄存器地址根據(jù)硬件地址分配選用。

圖2 系統(tǒng)梯形圖設(shè)計思路

3.2 組態(tài)監(jiān)控界面設(shè)計

本系統(tǒng)運用MCGS組態(tài)軟件編譯監(jiān)控界面，并應(yīng)用昆侖通泰TPC7062K為硬件觸摸控制屏。具體的監(jiān)控界面如圖3所示，主要應(yīng)用到指示燈3、標(biāo)準按鈕、標(biāo)簽3種控件，電鍍執(zhí)行指示燈L1、滴液執(zhí)行指示燈L2、清潔執(zhí)行指示燈L3分別與PLC的Q0.5、Q0.6和Q0.7地址位關(guān)聯(lián)，啟動開關(guān)SB1和停止開關(guān)SB2分別與PLC的I0.6和I0.7地址位關(guān)聯(lián)。實際工作時，操作人員可在觸摸屏上按下SB1啟動系統(tǒng)，并根據(jù)L1、L2和L3指示燈的狀態(tài)確定系統(tǒng)執(zhí)行的工藝流程，按下SB2虛擬按鈕后，系統(tǒng)停止運行。通過組態(tài)監(jiān)控界面能夠?qū)崿F(xiàn)對整套系統(tǒng)的遠程自動化操控。

圖3 自動化電鍍生產(chǎn)線組態(tài)監(jiān)控界面

4 結(jié)語

系統(tǒng)設(shè)計完成后，運用于電鍍企業(yè)進行現(xiàn)場調(diào)試，結(jié)果顯示：系統(tǒng)實現(xiàn)了對工件電鍍作業(yè)的全程自動化操控，系統(tǒng)響應(yīng)時間、作業(yè)誤差率和運行效率均滿足預(yù)期設(shè)計要求，說明所設(shè)計的生產(chǎn)線系統(tǒng)具有一定的可靠性和應(yīng)用價值。在后期的設(shè)計中，可增設(shè)電鍍作業(yè)報警傳感指示、手動自動模式切換等功能，使系統(tǒng)的應(yīng)用性得到進一步優(yōu)化。