可编程逻辑控制器( PLC )是一种基于数字计算机技术, 为在工业环境下应用而设计的电子控制装置。它采用可编程序的存储器, 用来存储用户的指令, 通过数字或模拟的输入/输出, 完成一系列的逻辑、顺序、定时、计数、运算等确定的功能, 来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。由于PLC 具有编程简单、控制灵活方便、抗干扰能力强和运行稳定可靠等优点, 在工业生产中得到了广泛应用。目前, 国内电泳涂装中一般是人工手动操作龙门吊车, 或者是电动葫芦, 操作步骤繁琐, 可靠性差, 生产效率低。针对这种情况, 本文将工业PLC 控制技术引入电泳涂装中, 实现了自动化生产, 提高了生产效率, 改善了系统的可靠性和稳定性。

生产工艺流程如图1所示。

该生产线采用龙门吊车输送系统, 龙门吊车有一台行走电动机, 行进速度为25m /m in ; 两边各有一台电动机分别负责升降, 升降速度为20m /m in, 使工件能倾斜, 以便满足沥水及工件在槽中摆动等工艺要求。其中一些关键的电子元件, 如防腐电动机减速机、变频调速器等, 确保龙门吊车的运行平稳、可靠。同时为保障龙门吊车的安全性, 采用多项安全措施, 如差值保护; 上升、下降限位保护; 行走超时和防撞保护等。

基于上述工艺流程, 生产线对电气控制系统有如下要求。

1)监测电解槽、极液槽内液体的温度、电导率、液位情况。在槽内加装温度传感器、电导率变送器、液位计等作为PLC的输入信号。进、出液口的阀门由电磁阀控制, 作为PLC 的输出。

2)工位识别。当工件从槽内提升出来时, 根据工艺流程要求自动识别工位, 进行相应的纯水或超滤液喷淋。

3)安全措施。监测并显示各设备运行情况, 对出现故障的部位自动声光报警。

211 硬件设计

21111 PLC 选型

1)配置灵活, 除主机单元外, 还可以扩展I/O 模块、A /D模块、D /A模块和其他特殊功能模块。

2)指令功能丰富, 有各种指令107条, 且指令执行速度快。

3) PLC可用的内部辅助继电器M、状态继电器S、定时器T、寄存器D、计数器C的功能和数量满足系统控制要求。

4) PLC的编程。可使用编程器, 也可以在PC 机上使用三菱公司的专用编程软件包SWOPC-FXGP /W IN-C 进行, 编程语言可使用梯形图、指令表或SFC(顺序控制)图, 尤其是可用PC 机对系统进行实时监控, 为系统调试和维护提供极大的方便。按上述要求, 选用三菱FX2N 系列PLC控制器。

21212 I/O点的设计

电泳涂装生产线的输入信号主要是开关量输入(如限位开关信号等)和模拟量输入(如温度传感器信号等) , 如表1所示。PLC 输出信号控制电磁阀和继电器等元件, 实现控制设备的启动和停止, 如表2

所示。另外, 为了防止输入I /O 点的信号受到干扰, 将PLC 的电源与动力电源用隔离变压器隔开。同时在直流感性输出负载的两端, 并联一个续流二极管, 以提高接点的使用寿命。在离合器交流电感应负载的两端, 要并联一个浪涌吸收器, 以减少噪声和吸收脉冲

212 软件设计特点

1)防止误操作设计: PLC 控制是涂装线的电气控制的核心, PLC通过对输入信号进行逻辑处理来控制输出信号。在PLC的应用中PLC 本身的可靠性较高,电气故障主要是由于输入信号出错产生输出, 导致执行元件产生误动作。因此在程序中增加数字滤波功能, 防止误碰开关引起误动作(如图2 所示) , 上传按钮X000连续按下1s后, 即对X000按钮状态多周期采样一致时, 电磁继电器才会工作; 增加防误操作程序, 禁止操作者在工况不允许的条件下操作, 即增加限制条件, 在条件不满足时, 不允许操作(如图2所示), 上件工位为防止人为误上件造成槽内工件堆放时间过长引起工件锈蚀, 在上序工件上传后延时20s方可允许继续上件, 在这段时间内按动按钮X000无效。

2)漏扫描检查设计: 将程序分为若干段, 在每段程序的尾部都加一个段检查节点。当每一扫描循环过后, 如果各段程序均已被扫描则给出一个正确的信号, 否则通知报警并采取预定措施, 如图3所示。

由图3可知, 当一次扫描结束后, 如果所有程序段均被扫描则Y103输出为/ 10; 否则, Y103输出为/ 00,此时发出报警信号, 并执行预定程序。

工业自动化是现在和未来工业发展的必然之路。对于涂装线生产, 涂装设备的发展很快, 不断有新技术出现, 不可能大量更新装备, 旧的装备还需要在一段时间内发挥其潜力, 这就需要在旧装备上进行一定的改造。本文在电泳涂装生产线中引入PLC 工业控制技术, 使原有设备可靠性、稳定性得到改善, 降低了工人的劳动强度, 提高了生产效率, 为今后电泳涂装生产线的改造提供了参考。