隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，市場(chǎng)對(duì)制品顏色和裝飾性能提出了越來(lái)越高的要求。特別是許多化妝品瓶子也越來(lái)越精美，深受廣大消費(fèi)者的喜愛。透明瓶子內(nèi)表面的噴涂對(duì)外觀有著至關(guān)重要的作用，但國(guó)內(nèi)對(duì)內(nèi)表面噴涂存在著生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝落后等缺陷。尤其是一些規(guī)模較小的民營(yíng)企業(yè)，工藝問題更為嚴(yán)重。在內(nèi)表面噴涂生產(chǎn)過(guò)程中，噴涂過(guò)程影響成品的質(zhì)量，使用落后的工藝，使涂層不均勻，并且漿料浪費(fèi)嚴(yán)重，這使得生產(chǎn)成本增加。如果進(jìn)口設(shè)備質(zhì)量較好，但價(jià)格昂貴，適應(yīng)性差，工藝改進(jìn)困難大，企業(yè)難以適應(yīng)。為了解決上述問題，作者立足于小型生產(chǎn)企業(yè)，通過(guò)研究意大利、英國(guó)和臺(tái)灣等的相關(guān)設(shè)備，研制了一種基于PLC的旋轉(zhuǎn)式內(nèi)表面噴涂機(jī)。該系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)噴涂方法，優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制成本，保證了工藝要求，滿足了不同形狀的最優(yōu)化噴涂，并能按工藝要求改變噴涂厚度，保證噴涂均勻，可以滿足中小型生產(chǎn)企業(yè)的需要。

1 噴涂工藝

　　內(nèi)壁自動(dòng)噴涂機(jī)的整體布局采用旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，工作時(shí)，將需要噴涂的工件放人工作臺(tái)進(jìn)行定位。為了進(jìn)一步提高內(nèi)表面噴涂質(zhì)量，首先由工作臺(tái)把工件旋轉(zhuǎn)到靜電除塵的工位上，靜電除塵打開，除去內(nèi)表面的灰塵。然后工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)進(jìn)入下一個(gè)噴涂工位，當(dāng)工件到達(dá)噴涂工位后，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)工件高速旋轉(zhuǎn)，以保證噴涂的均勻性。當(dāng)工件達(dá)到預(yù)先設(shè)定的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)噴槍開始按照預(yù)先設(shè)定的軌跡開始移動(dòng)。噴涂時(shí)，為保證上下內(nèi)壁均勻，采用少量多次噴涂方法，首先內(nèi)表面全部噴涂一次。由于噴涂涂層重力的影響，會(huì)產(chǎn)生下部會(huì)比較厚的現(xiàn)象，因此，每次噴涂時(shí)噴槍到達(dá)下部的位置時(shí)慢慢向上運(yùn)動(dòng)，使上部的噴涂次數(shù)比下部的多，從工藝上進(jìn)一步保證了內(nèi)壁上、下部噴涂的均勻性。噴涂結(jié)束后，等噴槍回到上頂點(diǎn)，工件旋轉(zhuǎn)停止，工作臺(tái)又開始旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入下一個(gè)下料工位，這樣完成一個(gè)工作循環(huán)。

2 控制系統(tǒng)

　　2.1　控制系統(tǒng)組成

　　內(nèi)壁自動(dòng)噴涂機(jī)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以采用多種方式，目前，國(guó)內(nèi)外一些廠家采用單板機(jī)或單片機(jī)控制，這種方法除了要進(jìn)行軟件開發(fā)外，還要設(shè)計(jì)硬件電路、接口電路、驅(qū)動(dòng)電路，特別是要考慮工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的抗干擾問題�？删幊炭刂破�(PLC)是為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性極高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制裝置，主要是一些邏輯判斷和控制，對(duì)于數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理比較少。本文采用日本三菱PLC，其特點(diǎn)是：指令豐富、執(zhí)行速度快、功能很強(qiáng)。

　　根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，需要控制3個(gè)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，其中一個(gè)步進(jìn)電機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)要求不高，為了節(jié)約成本，采用FX2N-32MT型PLC，有兩個(gè)端口Y0和Y1可以用脈沖輸出指令(PLSY)來(lái)直接發(fā)送最大脈沖20 kHz。其余兩個(gè)電機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)位置精度要求比較高，采用三菱的定位模塊FX2n一1PG來(lái)控制。FX2n一1PG模塊配備有便于定位控制的7種操作模式，可以在脈沖速度10一loo kHz之間工作。指令單位可以在Hz、cm／min、10 deg／min和inch／min之間選擇[5]。設(shè)置脈沖可以選擇絕對(duì)位置規(guī)格或相對(duì)行程規(guī)格。脈沖輸出格式：可以選擇前向(fp)和反各(rp)脈沖或具有方向(dir)的脈沖(pls)。

　　噴槍上下軌跡的輸入采用臺(tái)灣威綸MT506L觸摸屏，Easy View500支持與絕大多數(shù)PLC直接通信，工業(yè)級(jí)的觸控面板，具有高可靠性及高硬度的特點(diǎn)，確保長(zhǎng)期使用不易損壞。同時(shí)Wein ViewMT500系列人機(jī)界面的組態(tài)工具Easy Builder500軟件操作容易而功能強(qiáng)大，給編程帶來(lái)很大的方便。實(shí)踐證明，這樣的控制系統(tǒng)可靠性強(qiáng)、精度高、設(shè)計(jì)程序都采用組態(tài)軟件，這樣設(shè)計(jì)和更改都比較容易，二次開發(fā)也簡(jiǎn)單，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的適應(yīng)性，與單板機(jī)或單片機(jī)控制相比具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

 　　基于PLC的內(nèi)壁自動(dòng)噴涂機(jī)控制系統(tǒng)的組成如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)組成

　　2.2 控制系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

　　通過(guò)觸摸屏編寫程序，保證將軌跡參數(shù)輸入到PLC，同時(shí)把當(dāng)前運(yùn)行的坐標(biāo)值顯示在觸摸屏上，采用配方數(shù)據(jù)傳遞，保證數(shù)據(jù)更新的速度。在觸摸屏里還可以保存10組預(yù)先設(shè)定的工藝參數(shù)，已編寫的程序能快速地適應(yīng)產(chǎn)品更改的要求。

　　控制系統(tǒng)主要有傳動(dòng)系統(tǒng)和噴涂系統(tǒng)組成。傳動(dòng)系統(tǒng)主要是把一個(gè)圓形的工作臺(tái)等分成了6部分，靠工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)工位轉(zhuǎn)換，噴槍只作上下移動(dòng)，工作臺(tái)每旋轉(zhuǎn)60°就將待加工工件旋轉(zhuǎn)到噴涂部位，同時(shí)將已完成加工工件旋轉(zhuǎn)到下料工位。傳動(dòng)系統(tǒng)要求定位精確，以保證每次噴涂時(shí)圓形工件中心位置是在噴槍正下面。本文設(shè)計(jì)的工件運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)齒輪副來(lái)傳動(dòng)，用接近開關(guān)來(lái)確定其工作位置。為了更精確的定位，在傳動(dòng)系統(tǒng)采用凸輪分度器，當(dāng)旋轉(zhuǎn)60°時(shí)，步進(jìn)電機(jī)在一定的范圍內(nèi)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)也不會(huì)再轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　控制系統(tǒng)的流程如圖2所示。噴涂系統(tǒng)主要功能是控制當(dāng)待噴涂工件到位后，將工件高速旋轉(zhuǎn)起來(lái)，之后噴槍就開始下降，達(dá)到預(yù)先設(shè)定位置時(shí)，噴槍就打開按設(shè)定好的軌跡開始噴涂，噴完后提升噴槍，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。噴槍上下移動(dòng)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣減少了傳動(dòng)誤差。

圖2 控制系統(tǒng)派程圖

　　還有一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的升降速控制。步進(jìn)電機(jī)具有升降速特性，即穩(wěn)定狀態(tài)下正常工作的步進(jìn)電機(jī)在啟動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)等控制脈沖頗率發(fā)生突然變化的時(shí)刻往往會(huì)失步。要達(dá)到高速精確定位，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)一般應(yīng)包括“啟動(dòng)一加速一高速運(yùn)行一減速一停止”。控制系統(tǒng)選用

　　FX2n—1PG模塊起了決定性的作用，在FX2n-1PG模塊里有一個(gè)BFM寄存器，可以設(shè)置最大速度、加速／減速時(shí)間、基速等一系列參數(shù)，盡可能地保證不丟步，且每次回到上頂點(diǎn)時(shí)，坐標(biāo)值都會(huì)自動(dòng)回零，以保證每次噴涂都在同一個(gè)位置，其坐標(biāo)都是相同的。這樣，可以減少累計(jì)所產(chǎn)生的誤差，保證噴槍不會(huì)碰到工件，以免損壞噴槍。

3 結(jié)論

　　采用三菱公司PLC控制系統(tǒng)，通過(guò)觸摸屏、PLC、1PG、驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)組成內(nèi)壁自動(dòng)噴涂機(jī)控制系統(tǒng)，改變了以往人工噴涂不安全現(xiàn)象。由于PLC控制的優(yōu)越性能，從而降低現(xiàn)場(chǎng)連線的工作量以及維修的工作量，使噴涂機(jī)的工作可靠性得到了很大程度的提高。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、噴涂質(zhì)量好、噪音小、操作方便、速度可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于改善噴涂條件、提高質(zhì)量具有比較現(xiàn)實(shí)的意義。 

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本文標(biāo)題：基于PLC的內(nèi)壁自動(dòng)噴涂機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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