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(jī)械硬度、導(dǎo)電性、反光性以及增強(qiáng)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(dòng)化作業(yè)模式，即：采用常規(guī)的繼電器、接觸器和機(jī)械機(jī)構(gòu)流水線，對電鍍作業(yè)過程進(jìn)行啟?？刂疲@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(dòng)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(jìn)性?；诖耍鞠到y(tǒng)重點(diǎn)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(jìn)行了改進(jìn)升級，以提升電鍍作業(yè)的自動(dòng)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(jì)的自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線將這些工藝流程進(jìn)行集成，引入可編程控制、觸摸屏監(jiān)控、設(shè)備機(jī)械構(gòu)建改造等技術(shù)元素，實(shí)現(xiàn)電鍍作業(yè)的全自動(dòng)化。整套系統(tǒng)的主要機(jī)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(jī)抓取經(jīng)過固定通道運(yùn)送至電鍍槽，并在電鍍槽中進(jìn)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(jī)運(yùn)送工件至回收槽30 s，作浸漬處理；第三步，由吊鉤電機(jī)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(yùn)送至清水槽清洗30 s，再由吊鉤電機(jī)提起后行車運(yùn)送入庫存儲。以下為自動(dòng)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(jì)

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(jī)、限位傳感器、輔助繼電器、電鍍作業(yè)機(jī)械機(jī)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(dòng)開關(guān)SB1后，整個(gè)電鍍作業(yè)過程能夠自動(dòng)進(jìn)行，控制流程為：啟動(dòng)后行車在原位，吊鉤電機(jī)下降至最低限位時(shí)，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(dòng)運(yùn)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(dòng)開關(guān)SB1后，PLC內(nèi)部寄存器M0.1置位，吊鉤電機(jī)帶動(dòng)工件從原位上升，當(dāng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)至上限位傳感器CG5時(shí)，停止上升。

2)行車電機(jī)運(yùn)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(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行，帶動(dòng)工件向前運(yùn)行，當(dāng)行車電機(jī)運(yùn)動(dòng)至CG1傳感器位后，停止前進(jìn)動(dòng)作，PLC內(nèi)部寄存器M0.3置位，吊鉤電機(jī)帶動(dòng)工件下降至電鍍槽中。

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

4)工件定時(shí)滴液。T0定時(shí)結(jié)束后，PLC內(nèi)部寄存器M0.5置位，吊鉤電機(jī)帶動(dòng)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(shí)定時(shí)器T1開始定時(shí)30 s，工件進(jìn)行定時(shí)滴液。

5)工件定時(shí)浸漬。當(dāng)T1定時(shí)器結(jié)束計(jì)時(shí)后，PLC內(nèi)部寄存器M0.7置位，行車電機(jī)帶動(dòng)工件反轉(zhuǎn)運(yùn)行至回收槽上方，行車電機(jī)停止，吊鉤電機(jī)再帶動(dòng)工件向下運(yùn)行至回收槽，定時(shí)器T2開始計(jì)時(shí)30 s，執(zhí)行工件定時(shí)浸漬。

6)工件定時(shí)清潔。工件定時(shí)浸漬結(jié)束后，行車電機(jī)和吊鉤電機(jī)按照5)流程將工件運(yùn)送至清水槽進(jìn)行定時(shí)清潔。

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

此外，在工件進(jìn)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(dòng)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(jī)、傳感器、繼電器等部件，構(gòu)成電鍍自動(dòng)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(jī)上限位傳感器CG5，I0.5-吊鉤電機(jī)下限位傳感器CG6，I0.6-啟動(dòng)開關(guān)SB1，I0.7-停止開關(guān)SB2。

2)輸出地址。Q0.0-運(yùn)行指示燈L1，Q0.1-吊鉤電機(jī)正轉(zhuǎn)KM，Q0.2-吊鉤電機(jī)反轉(zhuǎn)KM，Q0.3-行車電機(jī)正轉(zhuǎn)KM，Q0.4-行車電機(jī)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(jì)

3.1 梯形圖程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)梯形圖程序編譯思路如圖2所示，采用步進(jìn)順序控制編程思想，其中，啟動(dòng)至執(zhí)行電鍍工藝階段程序編譯，需要運(yùn)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(yùn)用M0.4～M0.6寄存器，滴液工藝至清潔工藝階段，需要運(yùn)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(jì)思路

3.2 組態(tài)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)運(yùn)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(zhǔn)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(dòng)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(shí)際工作時(shí)，操作人員可在觸摸屏上按下SB1啟動(dòng)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(yùn)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(yuǎn)程自動(dòng)化操控。

圖3 自動(dòng)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(jì)完成后，運(yùn)用于電鍍企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，結(jié)果顯示：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對工件電鍍作業(yè)的全程自動(dòng)化操控，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、作業(yè)誤差率和運(yùn)行效率均滿足預(yù)期設(shè)計(jì)要求，說明所設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線系統(tǒng)具有一定的可靠性和應(yīng)用價(jià)值。在后期的設(shè)計(jì)中，可增設(shè)電鍍作業(yè)報(bào)警傳感指示、手動(dòng)自動(dòng)模式切換等功能，使系統(tǒng)的應(yīng)用性得到進(jìn)一步優(yōu)化。