1.電鍍生產(chǎn)線工藝要求

　　電鍍生產(chǎn)線上對(duì)行車的自動(dòng)化控制是電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的關(guān)鍵。電鍍生產(chǎn)線按照其工藝要求由4臺(tái)行車完成,每臺(tái)行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行。本生產(chǎn)線由32工位組成,7號(hào)、15號(hào)、22號(hào)工位槽為行車的交換工位槽,每臺(tái)行車包含的工位槽及該行車工藝流程。每臺(tái)行車由兩個(gè)掛鉤構(gòu)成,分別為A鉤和B鉤,A鉤上是待鍍工件,B鉤是用來實(shí)現(xiàn)工件的交換。行車交換工位,由B鉤先將槽中空鉤提起,然后再將A鉤中掛件放入槽中,這樣很容易實(shí)現(xiàn)將工件送到下一臺(tái)行車,完成下面的工藝流程。在行車1工藝流程中有化學(xué)脫脂這一環(huán)節(jié),由于化學(xué)脫脂時(shí)間長(zhǎng),則有A,B槽切換功能。行車1第一次將工件放入A槽進(jìn)行脫脂,完成一個(gè)循環(huán)后,行車第二次將工件放入B槽,然后提起A槽中的工件進(jìn)入下一道工藝。這樣可以節(jié)省工作時(shí)間,提高工作效率�；瘜W(xué)脫脂、電解脫脂、預(yù)鍍銀、鍍銀、防變色、活化、鍍錫、中和以及上下料的時(shí)間由觸摸屏隨意調(diào)整。另外,這些工位需要進(jìn)行溫度控制,由溫控器實(shí)現(xiàn),需要調(diào)整的電壓和電流參數(shù)由觸摸屏設(shè)置,并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示在觸摸屏上。電解脫脂需要的電流密度為10A/dm2,預(yù)鍍銀的電流密度為0.1~0.3A/dm2,鍍銀的電流密度為0.5~1.0A/dm2,鍍錫的電流密度為1.0~1.2A/dm2。這些工位中除霧以及冷淋須由輔機(jī)控制完成。

2.電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件配置

　　根據(jù)工藝要求及其控制要求,選擇三菱Q01型CPU。該CPU的RS-232接口能與使用MC通訊協(xié)議的外部設(shè)備進(jìn)行通訊。此功能使CPU不再需要串行通訊模塊,降低了成本。由于具有自動(dòng)CC-Link啟動(dòng)功能,可以在沒有設(shè)定參數(shù)的情況下啟動(dòng)CC-Link,刷新數(shù)據(jù),減少了人工設(shè)定參數(shù)的時(shí)間。PLC編程更簡(jiǎn)單,特殊功能模塊有專門的設(shè)定軟件,基本模式版本支持浮點(diǎn)運(yùn)算、8路PID,標(biāo)準(zhǔn)RAM增加到128K,支持ST,SFC,FB編程。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)傳感器以及輸入和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)選擇PLC的輸入和輸出模塊。由于電解、鍍銀、鍍錫過程中需要采集整流器的電壓和電流參數(shù),模擬量輸入信號(hào)為10路,并通過模擬量輸出模塊控制電壓和電流參數(shù)。電壓和電流的控制通過觸摸屏上按鈕進(jìn)行切換控制。工位槽中液體需要加熱則有溫控器和電磁閥來實(shí)現(xiàn)。

　　本生產(chǎn)線中需要進(jìn)行行車的控制、電壓和電流的控制、工位槽中液體溫度的控制及輔機(jī)的控制,其中,行車的控制是難點(diǎn)。

　　生產(chǎn)線有4臺(tái)行車,每臺(tái)行車上有4臺(tái)交流異步電機(jī)和2臺(tái)行走電機(jī)同步運(yùn)動(dòng),2臺(tái)提升電機(jī)負(fù)責(zé)A,B鉤的上下運(yùn)動(dòng),4臺(tái)電機(jī)有電磁抱閘機(jī)構(gòu)。行車的行走和A,B鉤的上下運(yùn)動(dòng)不同時(shí)進(jìn)行,A鉤和B鉤的提升、下降也不是同時(shí)進(jìn)行的。行車在運(yùn)行過程中要保證工作效率,所以要快速運(yùn)行,但是要能實(shí)現(xiàn)定位功能,定位時(shí)速度要慢,故采用變頻器進(jìn)行調(diào)速控制。采用減速制動(dòng)以及電磁制動(dòng)相結(jié)合,每臺(tái)行車上安裝1臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)的交流異步電動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)行車前進(jìn)、后退,A鉤、B鉤的上下,這樣節(jié)省成本。行車在工作時(shí)通常都懸掛著電鍍工件,如果行車在起動(dòng)和停止的過程中速度太快或不夠平穩(wěn),則懸掛的工件就容易從掛具上掉下。因此,行車的速度用變頻器控制,使之根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的實(shí)際情況可調(diào)。行車設(shè)計(jì)有快速、中速和慢速3種運(yùn)行方式。作自動(dòng)運(yùn)行時(shí),PLC通過檢測(cè)安裝在行車上的傳感器的各種信號(hào),向變頻器發(fā)出指令,其動(dòng)作狀態(tài)顯示在觸摸屏上。

　　每臺(tái)行車上安裝有一定數(shù)量的傳感器,選用電感式接近開關(guān)。其主要作用是負(fù)責(zé)行車上、下工件定位、鍍槽定位、鍍槽中有無物料以及行車運(yùn)行過程向PLC發(fā)出變速信號(hào)等。行車控制信號(hào)是通過外部的開關(guān)控制,有手動(dòng)操作和自動(dòng)運(yùn)行模式選擇、單周期和循環(huán)運(yùn)行模式選擇、緊急暫停。自動(dòng)控制設(shè)計(jì)有運(yùn)行、停止和復(fù)位操作按鈕,可以使4臺(tái)行車自動(dòng)、同步、循環(huán)運(yùn)行。

3.電鍍生產(chǎn)線PLC程序結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

　　4臺(tái)行車的軟件控制采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法,程序分為主程序main和功能流程圖程序SFC。由于4臺(tái)行車的自動(dòng)運(yùn)行為步進(jìn)式運(yùn)行方式,而且要求具有在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)隨時(shí)進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)功能,所以在主程序中有4臺(tái)行車的手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)、手動(dòng)長(zhǎng)動(dòng)尋位、自動(dòng)控制程序。另外,主程序中還包括了初始化和啟動(dòng)、位置控制、輔機(jī)的控制、系統(tǒng)的復(fù)位、故障處理、模擬量處理等程序。行車的自動(dòng)工藝流程則由SFC程序完成。

　　3.1系統(tǒng)初始化和自動(dòng)啟動(dòng)程序

　　系統(tǒng)初始化是每一次PLC上電或?qū)�PLC強(qiáng)制復(fù)位,主要是對(duì)在程序中使用到的PLC中各種計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、寄存器等進(jìn)行復(fù)位和設(shè)置,同時(shí)保留上次運(yùn)行需要記憶的各種數(shù)據(jù),完成運(yùn)行前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

　　當(dāng)4臺(tái)行車全部返回原點(diǎn)并處在自動(dòng)方式時(shí),按下啟動(dòng)按鈕,進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),自動(dòng)燈指示,啟動(dòng)自動(dòng)程序。其余行車自動(dòng)控制程序中各子塊的設(shè)計(jì)原理是相同的。

　　3.2工藝流程SFC程序

　　由于該電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)有兩種電鍍工藝,分別是鍍銀、鍍錫工藝,每種工藝的工藝流程各不相同,在實(shí)際使用時(shí)可以通過觸摸屏上的工藝選擇開關(guān)加以選擇。由于兩種工藝的編程方式基本相同,文中以鍍銀生產(chǎn)線行車1為例闡述結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法。

　　行車1鍍銀SFC程序,如圖所示。按照?qǐng)D1中的工藝流程,即:行車行走的工位和在相應(yīng)工位槽中停留的時(shí)間,編制SFC程序,兩種工藝程序步數(shù)不相同,鍍銀程序步數(shù)是70步。由于行車在走自動(dòng)程序時(shí)是步進(jìn)運(yùn)行,不同的步是由不同的電機(jī)工作,而且變頻器在運(yùn)行時(shí)必須先將電動(dòng)機(jī)側(cè)的接觸器先接通,然后變頻器的正反轉(zhuǎn)信號(hào)和速度信號(hào)才能輸出,這也要求行車必須為步進(jìn)運(yùn)行,屬于較為復(fù)雜的步進(jìn)控制。編制各個(gè)不同電機(jī)的動(dòng)作相應(yīng)的SFC子塊,子塊中包括電機(jī)控制電鍍工件在鍍槽的提升、放下和停留的時(shí)間、行車走多少個(gè)鍍槽以及運(yùn)行速度等。在走自動(dòng)程序時(shí)只需調(diào)用相應(yīng)的子塊即可很方便地完成步進(jìn)控制,邏輯關(guān)系思路清晰,各電機(jī)的動(dòng)作可靠。這樣從0步開始運(yùn)行,并依次執(zhí)行到最后一步結(jié)束或循環(huán)執(zhí)行。在運(yùn)行過程中可隨意進(jìn)行手動(dòng)干預(yù),然后從暫停處往下按順序執(zhí)行下去,直到70步結(jié)束或循環(huán)執(zhí)行。

　　3.3手動(dòng)、自動(dòng)、手動(dòng)尋位程序

　　行車1運(yùn)行時(shí),其行走電機(jī)、A鉤和B鉤電機(jī)的控制均需要手動(dòng)和自動(dòng)控制,行走電機(jī)還需要進(jìn)行尋位控制,即每次走一個(gè)工位。以行車1的行走電機(jī)控制為例,說明手動(dòng)、自動(dòng)、尋位控制的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法。

　　手動(dòng)方式時(shí),點(diǎn)動(dòng)開關(guān)接通,行車1的行走電機(jī)繼電器接通,同時(shí)A鉤和B鉤電機(jī)接觸器不能接通,這樣控制行車電機(jī)繼電器通電;然后行車1的行走電機(jī)制動(dòng)繼電器得電松開,變頻器無故障而且電機(jī)不過載,其正轉(zhuǎn)信號(hào)接通,同時(shí)點(diǎn)動(dòng)速度信號(hào)接通,行車行走。

　　自動(dòng)運(yùn)行時(shí),行車1自動(dòng)/手動(dòng)信號(hào)接通,其行走電機(jī)繼電器(自動(dòng))信號(hào)接通;手動(dòng)尋位時(shí),行車1行走電機(jī)繼電器(長(zhǎng)動(dòng))信號(hào)接通。這兩種情況下A鉤和B鉤電機(jī)接觸器不能接通,這樣控制行車1行走電機(jī)繼電器通電,變頻器無故障而且電機(jī)不過載,其正轉(zhuǎn)信號(hào)接通,同時(shí)高速運(yùn)行信號(hào)接通,行車高速行走。到達(dá)減速開關(guān),低速運(yùn)行信號(hào)接通,低速運(yùn)行并定位。行車1的反向行走,就是控制變頻器反轉(zhuǎn)信號(hào)得電,原理相同。

　　A鉤和B鉤電機(jī)的控制原理和行走電機(jī)的控制原理相似。

　　3.4復(fù)位和暫停處理

　　由于行車在工作過程中有時(shí)會(huì)有突發(fā)事件或行車需要暫停處理其他的工作,因此在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了復(fù)位和手動(dòng)干預(yù)暫停兩項(xiàng)功能,針對(duì)行車不同的情況和需要使用。在任何情況下按下復(fù)位按鈕,程序都將轉(zhuǎn)入復(fù)位子程序塊,停止所有動(dòng)作輸出的同時(shí),計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、輔助繼電器和寄存器等全部清零,可進(jìn)入手動(dòng)操作,回原點(diǎn),為下次自動(dòng)程序做準(zhǔn)備。在自動(dòng)運(yùn)行時(shí),將手/自動(dòng)開關(guān)撥到手動(dòng)狀態(tài),即暫停SFC程序中的子程序塊。在暫停的狀態(tài)下,可以進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)操作行車,干預(yù)結(jié)束后,將手/自動(dòng)開關(guān)撥到自動(dòng)狀態(tài),從SFC程序中暫停的步繼續(xù)運(yùn)行。

4.結(jié)語(yǔ)

　　該控制系統(tǒng)程序采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)后,極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的通用性,只需根據(jù)生產(chǎn)廠家的具體情況和不同的工藝流程要求進(jìn)行硬、軟件模塊功能組合,即可構(gòu)成合適的控制裝置,無需重復(fù)研制,縮短了開發(fā)周期,節(jié)省了開發(fā)費(fèi)用,同時(shí)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量并降低能耗。采用上述思路設(shè)計(jì)的新型電鍍生產(chǎn)線具有綜合性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn),符合清潔生產(chǎn)的發(fā)展方向,目前生產(chǎn)線已投入運(yùn)行,取得了很好的效果。 

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