曾澤良 廖雪丹

【摘 要】我國(guó)電鍍行業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)，出現(xiàn)了工人生產(chǎn)安全得不到保障、易發(fā)生安全事故、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、高能耗高污染等一系列問題。文章主要針對(duì)目前電鍍行業(yè)生產(chǎn)過程中存在的諸多問題闡述電鍍行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)控制系統(tǒng)研發(fā)的必要性，以及該系統(tǒng)的技術(shù)方案等方面的內(nèi)容，說明該系統(tǒng)在電鍍生產(chǎn)行業(yè)起到了改善問題的作用。

【關(guān)鍵詞】電鍍行業(yè)；自動(dòng)化控制系統(tǒng)；技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TQ153 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）06-0021-03

當(dāng)今，我國(guó)已成為世界公認(rèn)的制造大國(guó)，制造業(yè)水平高速發(fā)展。其中，電鍍行業(yè)憑借其良好的功能性和通用性取得飛速發(fā)展，現(xiàn)已成為推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)不斷發(fā)展的強(qiáng)勁動(dòng)力。目前，國(guó)內(nèi)大大小小的電鍍企業(yè)已超過4萬(wàn)家，從事電鍍生產(chǎn)人員達(dá)上百萬(wàn)人，具有合格生產(chǎn)能力的生產(chǎn)線超過5 000條，電鍍行業(yè)年產(chǎn)值高達(dá)數(shù)百億元。然而，在電鍍行業(yè)快速發(fā)展的過程中，出現(xiàn)了一些不容忽視的問題。

1 電鍍行業(yè)發(fā)展存在的問題

（1）在電鍍生產(chǎn)過程中，工人會(huì)接觸到氰化物、有機(jī)溶劑、酸霧、鉻霧等有毒物質(zhì)。這些有毒物質(zhì)對(duì)人體的傷害非常大，如果不做好通風(fēng)和個(gè)體防護(hù)工作，很容易引起急性中毒，長(zhǎng)期吸入也會(huì)導(dǎo)致慢性中毒。據(jù)新聞報(bào)道，浙江省曾有家電鍍企業(yè)發(fā)生一起嚴(yán)重的檢修人員中毒事故。事后調(diào)查得知，事故發(fā)生的原因是該公司檢修人員在對(duì)廢水處理設(shè)施進(jìn)行檢修時(shí)未采取任何防護(hù)措施，直接進(jìn)入深達(dá)4.5 m的還原反應(yīng)池內(nèi)，吸入大量有毒氣體，結(jié)果發(fā)生中毒，先后有5人在不清楚還原反應(yīng)池內(nèi)的情況下進(jìn)行盲目施救，最終造成4人死亡、1人受傷的重大事故。

在高溫的生產(chǎn)車間內(nèi)，工人需要持續(xù)數(shù)個(gè)小時(shí)的作業(yè)，在這些不良條件下高強(qiáng)度的作業(yè)會(huì)導(dǎo)致人的機(jī)體發(fā)生體溫調(diào)節(jié)障礙、代謝平衡紊亂、心率加快、心臟負(fù)擔(dān)增加等不良反應(yīng)，對(duì)人體的血循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)造成不同程度的損害。這時(shí)，作業(yè)人員會(huì)產(chǎn)生很多的不適感，隨之而來的就是工作效率下降，動(dòng)作協(xié)調(diào)性差，這種情況下極易發(fā)生誤操作，也易于發(fā)生中暑事故。此外，若蒸汽爐、熱水管道和設(shè)備缺少隔熱層或工人防護(hù)措施不當(dāng)都會(huì)導(dǎo)致工人直接接觸高溫的金屬，溶液、蒸汽均可引起燙傷。

（2）電鍍廠在噴漆等涂裝作業(yè)時(shí)如果未能將有機(jī)溶劑揮發(fā)出來的易燃、易爆氣體及時(shí)排出，很可能發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。電解除油和鉻槽電鍍反應(yīng)會(huì)放出大量氫氣，氫氣與空氣混合后會(huì)形成爆炸性混合氣體，如遇電火花，后果不堪設(shè)想。氫氣產(chǎn)生的原因還包括電鍍作業(yè)時(shí)電流過大，鍍槽液面泡沫過多等。電鍍廠的蒸汽鍋爐在運(yùn)行過程中，爐內(nèi)溫度極高且壓力大，若鍋爐管路堵塞或安全裝置不正常極有可能因壓力過大而爆炸，導(dǎo)致人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年以來，溫州地區(qū)就發(fā)生了22起有影響的電鍍廠火災(zāi)事故，在查明的事故原因中，90%以上是由電氣線路、電器設(shè)備故障引發(fā)，生產(chǎn)作業(yè)不慎引發(fā)火災(zāi)只占極少數(shù)。

（3）當(dāng)前，大部分電鍍生產(chǎn)企業(yè)工業(yè)管理體系不健全，而且缺乏鍍液分析和鍍層檢測(cè)儀器和技術(shù)力量，而電鍍零件質(zhì)量得以保證的前提是車間內(nèi)嚴(yán)格的質(zhì)量管理。多數(shù)電鍍企業(yè)沒有充足的資金或?qū)β毠さ膶I(yè)培訓(xùn)不重視，導(dǎo)致生產(chǎn)工人缺乏專業(yè)生產(chǎn)訓(xùn)練和崗位培訓(xùn)，電鍍企業(yè)嚴(yán)重缺乏專業(yè)技術(shù)人員。職工素質(zhì)不高是生產(chǎn)事故發(fā)生和產(chǎn)品質(zhì)量低劣的重要原因。在電鍍生產(chǎn)過程中，由于人為失誤、機(jī)器故障等原因，導(dǎo)致各種有害雜質(zhì)進(jìn)入電鍍液的情況屢見不鮮。雜質(zhì)包括金屬雜質(zhì)、金屬氧化物、非金屬雜質(zhì)和各種有機(jī)雜質(zhì)等。這些混入電鍍液的雜質(zhì)或多或少都會(huì)影響電鍍產(chǎn)品的最終質(zhì)量。

電鍍生產(chǎn)所需要的工藝條件和技術(shù)力量不是每個(gè)企業(yè)都擁有的，這就導(dǎo)致當(dāng)前許多電鍍企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。加上不健全的工業(yè)管理體系，工人素質(zhì)不高，生產(chǎn)操作不當(dāng)?shù)那闆r時(shí)有發(fā)生，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。

（4）電鍍生產(chǎn)造成的污染主要以污水中重金屬污染為主，電鍍工業(yè)使用了強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬溶液，包括氰化物、鉻酐等有毒有害化學(xué)品，其中六價(jià)鉻為吞入性毒物，吸入性極毒物，皮膚接觸可能導(dǎo)致過敏，吸入可能致癌，甚至造成遺傳性基因缺陷。如果這些有毒、有害物質(zhì)未通過處理、凈化，直接隨廢水和廢渣排入環(huán)境，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，影響動(dòng)植物生存和人民生活，因此電鍍行業(yè)成為重污染行業(yè)之一。

中國(guó)大多數(shù)電鍍企業(yè)的規(guī)模普遍較小，年生產(chǎn)能力超過10萬(wàn)m2的生產(chǎn)企業(yè)不足500家，且專業(yè)化程度低，環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，沒有充足的資金或?qū)ν顿Y環(huán)保污染治理的積極性不高。具有較完善治理設(shè)施的電鍍企業(yè)約60%，盡管如此，許多企業(yè)的治理設(shè)施時(shí)開時(shí)停，城市企業(yè)1/3左右的設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)則更低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)企業(yè)來講，對(duì)污染物的治理只有投資沒有收益，盡管監(jiān)管部門對(duì)此制定許多政策，也投入大量的人力、物力，但是收效甚微。

2 電鍍行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

針對(duì)以上存在的問題，我們認(rèn)為可以通過以下技術(shù)方案研發(fā)電鍍行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)控制系統(tǒng)。

（1）以鍍錫線生產(chǎn)工藝為例，為實(shí)現(xiàn)鍍錫線生產(chǎn)工藝控制系統(tǒng)，采用了基于CS結(jié)構(gòu)，用DELPHI7編程語(yǔ)言、SQL2005數(shù)據(jù)庫(kù)工具來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

首先，為防止手工錄入出錯(cuò)，采用掃描槍掃描的方式，保證原料在投入前被錄入正確的卷號(hào)。由于生產(chǎn)管理系統(tǒng)是通過現(xiàn)有第三方提供，系統(tǒng)根據(jù)EDI數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，制定標(biāo)準(zhǔn)的接口和握手規(guī)則，通過中間數(shù)據(jù)庫(kù)交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)工藝控制信息與生產(chǎn)信息的銜接，把生產(chǎn)信息寫入到生產(chǎn)工藝控制系統(tǒng)里對(duì)應(yīng)PLC控制站的約定存儲(chǔ)區(qū)。同時(shí)，系統(tǒng)通過建立工藝參數(shù)庫(kù)（包括電鍍PASS投切工藝數(shù)據(jù)庫(kù)、軟溶投切及力率計(jì)算工藝數(shù)據(jù)庫(kù)、擠邊機(jī)投切工藝數(shù)據(jù)庫(kù)及其他工藝設(shè)備的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)等），并根據(jù)不同的原料信息和要求生成指導(dǎo)機(jī)器設(shè)備動(dòng)作的指令；在此基礎(chǔ)上，建立與機(jī)器設(shè)備通信的網(wǎng)絡(luò)，使系統(tǒng)能夠跟蹤機(jī)器設(shè)備的狀態(tài)，主要通過以太網(wǎng)將具備以太網(wǎng)功能的PLC連接，且對(duì)沒有以太網(wǎng)的設(shè)備通過以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)接后接入以太網(wǎng)，建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)連接，并保證PLC網(wǎng)絡(luò)與辦公網(wǎng)絡(luò)隔離。

（2）通過從投料到電鍍和軟溶及分割等各工序接頭位置的精確跟蹤，從而準(zhǔn)確獲得在不同設(shè)備處的換卷信息，自動(dòng)生產(chǎn)切換；并可根據(jù)工藝要求分割成1-n卷成品卷，系統(tǒng)跟蹤接頭的位置以及切刀的動(dòng)作生成與原料卷對(duì)應(yīng)的成品卷號(hào)，保證系統(tǒng)能準(zhǔn)確地區(qū)分不同的產(chǎn)品。系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤記錄卷取長(zhǎng)，記錄針孔、X光測(cè)厚儀等重要質(zhì)量參數(shù)圖像，同時(shí)記錄下電流、溫度等重要的生產(chǎn)參數(shù)，并將各時(shí)間段的參數(shù)對(duì)應(yīng)到相應(yīng)的卷長(zhǎng)位置，以便于工藝人員、質(zhì)檢人員、管理人員查詢和跟蹤。同時(shí)，建立一套集成的統(tǒng)計(jì)和查詢系統(tǒng)，按原料或按分割統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量并生成報(bào)表，可以根據(jù)成品或原料卷號(hào)查詢不同卷不同長(zhǎng)度位置甚至對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度截面的數(shù)據(jù)記錄和圖像曲線。

可見，該系統(tǒng)能把原料信息、工藝指導(dǎo)信息與生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)控制相結(jié)合，通過精確跟蹤板帶熔接頭信息，實(shí)現(xiàn)電鍍、軟熔、換卷等鍍錫線生產(chǎn)的全線自動(dòng)化；通過將普通的管理系統(tǒng)與工廠的全部控制設(shè)備聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)直接指令自動(dòng)化設(shè)備及全線的自動(dòng)精確控制。

3 自動(dòng)化生產(chǎn)控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)

（1）在人力操控的電鍍生產(chǎn)線上，工人必須時(shí)時(shí)監(jiān)控，精確控制時(shí)間，以防出差錯(cuò)和發(fā)生事故。工人工作強(qiáng)度大不言而喻，而且還不能保證能做到安全、高質(zhì)量生產(chǎn)。在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制自動(dòng)化后，工人可以利用自動(dòng)生產(chǎn)線的自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)報(bào)警功能減輕工作強(qiáng)度，且能有效地保證安全生產(chǎn)，也有利于降低人力成本。

（2）通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電鍍、軟熔、換卷等鍍錫線生產(chǎn)的全線自動(dòng)化，有效地減少人為操作不當(dāng)引起的安全事故。通過自動(dòng)規(guī)劃控制系統(tǒng)能嚴(yán)格監(jiān)督生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的情況，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的易燃、易爆的氣體及液體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，做到防患于未然，有效地減少安全事故的發(fā)生。

（3）電鍍工藝的參數(shù)（如溫度、時(shí)間、電流等）是影響電鍍產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。自動(dòng)化控制系統(tǒng)不僅能高效地控制電鍍工藝的主要參數(shù)，而且還可以在編制程序時(shí)對(duì)行車行程控制設(shè)置多種可變功能，如跳位、延時(shí)、暫停、生產(chǎn)時(shí)間變更、預(yù)動(dòng)作選擇等，用戶可以設(shè)置這些可變的功能，不斷創(chuàng)新生產(chǎn)工藝，提高電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量，豐富產(chǎn)品的功能性。

（4）電鍍生產(chǎn)線的電能絕大部分是在電鍍過程中消耗的，電能消耗一直不能合理地控制。生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制后，控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電解液濃度、溫度、電極距離等參數(shù)，隨即對(duì)電源的電流、電壓輸出進(jìn)行合理的配置，使電鍍生產(chǎn)過程符合產(chǎn)品生產(chǎn)工藝要求，也能進(jìn)一步減少人為因素對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的干擾。電能的優(yōu)化配置可以讓電鍍生產(chǎn)線處于一個(gè)最佳的運(yùn)行狀態(tài)，在資源合理利用、節(jié)約電能的同時(shí)，也達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量的效果。

（5）自動(dòng)規(guī)劃控制系統(tǒng)能從生產(chǎn)源頭進(jìn)行全過程的污染物檢測(cè)，廢氣、廢水的產(chǎn)生、凈化到最后的排放，嚴(yán)格監(jiān)控各種廢氣、廢水處理設(shè)備運(yùn)行的情況。利用這些凈化措施有效降低了污染治理成本，對(duì)于資金不足的電鍍企業(yè)來說也極大地提高了它們對(duì)廢氣、廢水、廢渣治理的積極性，降低了電鍍生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，電鍍廠生產(chǎn)環(huán)境和周圍生態(tài)環(huán)境也會(huì)得到有效改善。

（6）自動(dòng)化控制系統(tǒng)能將當(dāng)前生產(chǎn)線上的電解液濃度、電流值、電壓值、溫度值、電鍍槽的電鍍時(shí)間、各條生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)等參數(shù)通過控制界面顯示給用戶。為滿足不同產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，用戶可以直接通過控制界面修改電鍍參數(shù)或調(diào)用不同的工藝方案。為了生產(chǎn)質(zhì)量更好的產(chǎn)品，企業(yè)的生產(chǎn)工藝需要不斷地改進(jìn)和創(chuàng)新，自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以將整個(gè)電鍍生產(chǎn)過程進(jìn)行保留，為新技術(shù)的創(chuàng)新提供技術(shù)方案借鑒。

參 考 文 獻(xiàn)

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[3]劉瑩.淺談電鍍企業(yè)如何應(yīng)對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品環(huán)境管理登記[J].廣東化工，2015（12）.

[4]王文慧.加快建設(shè)電鍍園區(qū)的實(shí)踐與思考[J].電鍍與環(huán)保，2010（4）.

[5]陶霞.電鍍園區(qū)建設(shè)運(yùn)行模式的探討[J].電鍍與環(huán)保，2014（5）.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]