楊懷林

（江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安223003）

0 前言

當(dāng)前，電鍍行業(yè)仍普遍存在著自動(dòng)化程度不高、生產(chǎn)效率低等問題。對(duì)此，電鍍從業(yè)者和研究學(xué)者針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際及多樣化的工藝要求，對(duì)電鍍生產(chǎn)線進(jìn)行了改造［1-2］。

本文針對(duì)于PCB 電鍍，以實(shí)現(xiàn)PCB 電鍍生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制為目標(biāo)，結(jié)合工藝實(shí)際，開發(fā)出一套采用三菱FX2N系列PLC作為控制器的系統(tǒng)。對(duì)控制系統(tǒng)概況及設(shè)計(jì)思路進(jìn)行介紹與闡述，并相應(yīng)開展應(yīng)用評(píng)估。

1 控制系統(tǒng)概況

結(jié)合圖1所示的PCB 電鍍工藝流程框圖可以看出：行車貫穿于PCB 電鍍的全過(guò)程，串聯(lián)銜接除油、水洗、微蝕、浸酸、鍍銅、水洗、鍍錫、水洗和烘干等工序；行車由PLC 控制，以電機(jī)作為動(dòng)力提供部件，以行程開關(guān)作為限位部件，并輔助吊籃等器件，實(shí)現(xiàn)吊裝、前移、下降、起升、停止和后退等功能。

以單周期為例，對(duì)PCB電鍍的自動(dòng)化控制流程進(jìn)行闡述。行車停在原位，手動(dòng)或自動(dòng)加裝待鍍件至吊籃中；指令控制行車前進(jìn)至除油槽正上方，下落至吊籃完全浸沒位置停留；除油結(jié)束后，吊籃提升，繼續(xù)前進(jìn)至水洗槽正上方，下落至吊籃完全浸沒位置停留；水洗結(jié)束后，吊籃提升，繼續(xù)前進(jìn)至微蝕槽正上方。接著遵循相同流程依次完成微蝕、浸酸、鍍銅、水洗、鍍錫、水洗和烘干等工序。待全部工序完成，行車回至原位，卸裝更換待鍍件，如此循環(huán)。

圖1 PCB電鍍工藝流程框圖

為確保電鍍應(yīng)用中行車實(shí)時(shí)前移后退、下降起升且能實(shí)現(xiàn)精確停留，系統(tǒng)中設(shè)置電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制程序，以及自鎖和互鎖保護(hù)程序，同時(shí)采用點(diǎn)動(dòng)控制和能耗制動(dòng)。另外，考慮到加裝待鍍件后吊籃可能存在過(guò)載情況，系統(tǒng)中還額外設(shè)置過(guò)載保護(hù)程序。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 主電路設(shè)計(jì)

主電路依照確保功能實(shí)現(xiàn)且便于功能擴(kuò)展的原則設(shè)計(jì)，當(dāng)中采用電機(jī)作為動(dòng)力提供部件，通過(guò)互連接觸器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)行車的前進(jìn)后退。電機(jī)的過(guò)載保護(hù)及短路保護(hù)分別由串聯(lián)的熱繼電器和熔斷器控制。

2.2 控制電路設(shè)計(jì)

針對(duì)PCB電鍍生產(chǎn)實(shí)際，結(jié)合步進(jìn)順序控制的要求并充分考慮所需I／O 點(diǎn)數(shù)量及余留量，特選用三菱FX2N-80MR 型號(hào)PLC 作為控制器。PLC 輸入設(shè)備選用按鈕、位置開關(guān)和熱繼電器觸點(diǎn)等器件，PLC輸出設(shè)備則選用接觸器線圈、位置指示燈和電源指示燈等器件。輸入與輸出詳細(xì)I／O 地址分配列于表1中。

I端口 連接器件 功能描述X000 SB1緊急制動(dòng)X001 SB2 左移點(diǎn)動(dòng)X002 SB3 右移點(diǎn)動(dòng)X003 SB4 前進(jìn)點(diǎn)動(dòng)X004 SB5 后退點(diǎn)動(dòng)X005 SB6 提升點(diǎn)動(dòng)X006 SB7 下落點(diǎn)動(dòng)X010 SB10 前進(jìn)起動(dòng)X011 SQ1 1槽限位X012 SQ2 2槽限位X013 SQ3 3槽限位X014 SQ4 4槽限位X015 SQ5 5槽限位X016 SQ6 6槽限位X017 SQ7 7槽限位X020 SQ10 8槽限位X021 SQ11 9槽限位

X022 S X023 S X024 S X025 S X026 S X027 S X031 S X032 S X033 S X034 S X035 S X036 S X037 S X041 S X042 S X030 F X040 F O 端口 連接Q12 左移限位Q13 右移限位Q14 前進(jìn)限位Q15 后退限位Q16 提升限位Q17 下落限位A1 1槽選擇A2 2槽選擇A3 3槽選擇A4 4槽選擇A5 5槽選擇A6 6槽選擇A7 7槽選擇A10 8槽選擇A11 9槽選擇R1 FR1常閉R2 FR2常閉器件 功能描述Y001 KM1左移接觸器Y002 KM2 右移接觸器Y003 KM3 前進(jìn)接觸器Y004 KM4 后退接觸器Y005 KM5 提升接觸器Y006 KM6 下落接觸器Y007 KM7 前制接觸器Y010 KM8 后制接觸器Y011 HL1 停1指示Y012 HL2 停2指示Y013 HL3 停3指示Y014 HL4 停4指示Y015 HL5 停5指示Y016 HL6 停6指示Y017 HL7 停7指示Y020 HL8 停8指示Y021 HL9 停9指示Y022 HL10 左移指示Y023 HL11 右移指示Y024 HL12 前進(jìn)指示

Y025 HL13 后退指示Y026 HL14 提升指示Y027 HL15 下落指示Y030 HL16 原位指示Y031 HL17電源指示

根據(jù)I／O 端口布局繪制PLC外部接線圖，如圖2所示。其中：SA1～SA11 代指槽位選擇開關(guān)，可結(jié)合工藝要求選擇性調(diào)整其處于開通或關(guān)閉狀態(tài)；Y007和Y010分別代指電機(jī)輸出繼電器觸點(diǎn)，為協(xié)同控制電機(jī)能耗制動(dòng)。

圖2 PLC外部接線圖

保障系統(tǒng)安全，控制行車前進(jìn)后退的電機(jī)及控制吊籃提升下落的電機(jī)輸出端接觸器均增加硬件互鎖電路，并將具備過(guò)載保護(hù)功能的熱繼電器常閉觸點(diǎn)串聯(lián)其中。

2.3 PLC控制程序設(shè)計(jì)

圖3給出了PLC 自動(dòng)控制流程圖。具體控制過(guò)程為：PLC 上電開始，由M8001 產(chǎn)生初始脈沖，當(dāng)系統(tǒng)符合啟動(dòng)條件時(shí)，在原位狀態(tài)按下SB10，執(zhí)行第一步程序，行車前進(jìn)，之后每完成一步動(dòng)作，狀態(tài)轉(zhuǎn)移一步，原來(lái)狀態(tài)自動(dòng)復(fù)位，器件執(zhí)行下一步動(dòng)作。待行車行至第1槽位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)擋鐵壓下行程開關(guān)致使斷開，電機(jī)M1停止的同時(shí)制動(dòng)電路接通，行車隨即制動(dòng)，吊籃下落至極限位置并停留，進(jìn)行除油工序。除油結(jié)束，升降電機(jī)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)吊籃提升至上極限位置，行程開關(guān)動(dòng)作，吊籃停留，行車前行，進(jìn)行水洗工序。按此流程依次循環(huán)，待烘干結(jié)束，吊籃提升至上極限位置并停留，行車退回至原位。

圖3 PLC自動(dòng)控制流程圖

吊籃的左右運(yùn)動(dòng)采用點(diǎn)動(dòng)控制，但在行車進(jìn)退和升降過(guò)程中不能操作，故要用進(jìn)退輸出繼電器Y003、Y004接觸器和升降輸出繼電器Y005、Y006常閉觸頭串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。

3 應(yīng)用評(píng)估

采用FX2N-80MR型號(hào)PLC作為控制器的系統(tǒng)可靠、運(yùn)行狀況良好且具備較強(qiáng)的抗干擾性能，明顯提高生產(chǎn)效率，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

［1］蒲翠萍，任杰，蔣天堂.基于三菱FX 系列PLC 的電鍍生產(chǎn)線的自動(dòng)控制方案設(shè)計(jì)［J］.昆明學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，31（3）：90-92.

［2］劉小明.電鍍車間專用行車的PLC 控制裝置設(shè)計(jì)［J］.機(jī)床電器，2007（6）：38-41.