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【搞 要】介紹了ZDX-30全自動電鍍生產線的工作原理及主要功能，詳細分析了控製係統的控製過程和控製方法。該電鍍生產線采用先進的設備及自控係統，提高了工件的質量和可靠性。  上、下料工位是行車運行的始末位置。在上料處人工掛好鍍件，行車即可按照工藝要求運行，在下料處放下鍍件，就返回上料工位繼續掛鍍件，循環電鍍工作。 掛好鍍件吊鉤上升，SQ接近到上限感應片時停止，轉到下一步工序； 行車右移，直至SQ接近2號感應片時才停止，吊鉤正好在前處理工位上方； 吊鉤下降，直至SQ接近下限感應片時才停止，鍍件放入前處理槽裏，按具體工藝要求定時一段時間處理好鍍件； 定時時間一到，吊鉤上升提起鍍件，直至SQ接近上限感應片時才停止，繼續轉到下一步工序； 行車繼續右移，直至SQ接近3號感應片停止，鍍件恰好在鍍槽工位的正上方； 吊鉤下降，直至SQ接近下限感應片時才停止，鍍件放入鍍槽裏，按具體工藝要求定時一段時間電鍍好鍍件； 電鍍完畢，吊鉤上升直至SQ接近上限感應片停止，鍍件恰好在後處理槽工位的正上方； 行車繼續右移，直至SQ接近4號感應片才停止，鍍件恰好在後處理槽工位的正上方； 吊鉤下降，直至SQ接近下限感應片時才停止，鍍件放入後處理槽裏，進行回收鍍液，並且水洗幹淨； 吊鉤上升到位後，行車繼續右移到達下料工位放下鍍好的工件，並且返回上料工位重複前述工序。 3．機械結構設計部分 由於生產車間的條件限製，ZDX―30全自動電鍍生產線采用了直線懸臂式結構。機械結構主要包括機架、兩台行車及各種鍍槽組成。 3．1機架 考慮到電鍍生產的環境酸堿腐蝕性較大，我們在機架整體部分采用了優質不鏽鋼型材，提高設備的耐蝕性，並且達到了設備要求的強度和剛度。同時，為了安裝調試方便，機架各部件間均采用螺絲聯接，便於整個機械結構的拆裝，維護簡便，結構緊湊美觀。 3．2行車 為了充分發揮設備的性能，提高生產效率，選擇了2台行車，單臂起吊。除了人工上下料以外，整個過程全自動運行。考慮到生產中行車提升的實際重量較小，在生車升降係統除采用變頻器調速外，行車采用尼龍基膠帶拖動，單臂起吊，能夠使吊起工件時實現先慢後快，下降時先快後慢的軟著陸狀態。行車的運行是依靠行走輪沿鍍槽一側的機架上的主副導軌行走，而提升臂則沿行車架上的導軌滑行，以滾動滑動方式替代直接提升或拖動，減少了負荷。 3．3陰極移動 由於在電鍍時陰極上有氣泡產生，如果這些氣體粘附在陰極表麵，就會阻止金屬離子的繼續沉積，結果造成鍍層表麵麻點、小孔的出現，影響產品的質量。為了消除這種現象，我們采用了陰極移動裝置。該機構選用水平移動方法，移動次數15―20次/min，移動行程60mm，以370W的單相直流電機來完成驅動。並且在陰極移動的一側裝有位置傳感器，使行車與陰極移動相配合，防止出現誤運作，影響流程的正常運行。 4．電氣設計部分 由於該電鍍生產線運行動作複雜，循環運動、附屬設備、各種定位位置檢測、信號的拾取種類繁多，而且要據不同的工藝要求，需要完成不同的任務也有不同，這就要求能夠隨時修改工藝流程和運行參數，使整個控製係統具有較強的自適應能力和可調性，同時要求係統安全、可靠、準確、性能穩定。為此選用了工程控製常用的可編程控製器PLC、工控機IPC、變頻器、觸摸屏組成主要控製係統。控製係統原理框圖見圖2：  4．1可編程控製器PLC PLC選用西門子公司生產的CPU224、226兩塊，椐所需I/O的實際點數選擇適合的擴展模塊。由CPU224控製鍍槽中草藥液位傳感器來控製鍍液的液麵高度；在和上位通迅的前提下，由CPU224控製行車的運行、陰極移動、噴淋係統、空氣攪拌係統。 4．2工控機（上位機） 上位機和PLC通過RS-485串行通訊來完成對生產過程實時監控顯示，同時軟件的編製及操作使用均在WINDOWS98環境下進行，在界麵上有組態王軟件編製的各功能模塊。係統具有掉電保護功能，能及時對現場數據和狀態進行保護，確保係統能繼續安全運行。 當啟動計算機時，會出現控製軟件歡迎界麵，點擊進入按鈕，即進入工藝管理畫麵。在此畫麵顯示選擇工藝、編製新工藝、存儲工藝、刪除工藝、電源管理、陰術移動開/關以及退出畫麵。在調入工藝管理畫麵後，可以修改工藝參數。 在電源管理畫麵中功能模塊：電源控製的模式分為遠端模式和本地模式，通過這兩種模式調節電鍍電流、電壓值。 4．3觸摸屏（Pt100） 由於上位機工藝參數設置後讀入PLC，但不能立即生效。為了解決這個難點我們選用觸摸屏，液晶顯示各種參數及其操作工功能。生效條件為：觸摸屏上按下初始化按鈕，並順利完成初始化。觸摸屏上的工藝參數設定後即刻生效，直到上位機參數生效條件滿足後被其取代。操作者可根據此特點來靈活使用設備。在待機狀態下，若沒有報警發生，觸摸屏初始畫麵有如下功能模塊見圖3：  圖3.觸摸屏的初始畫麵 1）自動和手動模式。在自動模式下行車按照工藝流程所設定的參數自動運行；手動模式下，通過行車上的手操盒人工操作控製行車運動，並可用急停按鈕緊急刹車停止任何運動。這兩種工作模式可以相互切換，便於故障維護、操作，為整機的安全運行提供了必要手段。 2）初始化模塊：它是行車正常運行的前提，隻有初始化才能保證讀入PLC的工藝參數得以生效，兩台行車順利返回上、下料工位，等待啟動。 3）滾鍍和掛鍍：兩種方法用戶可以根據自己產品的情況相互切換，選擇合適的鍍種。 4）啟動模塊：初始化完畢即可按下此按鈕啟動運行程序，行車按照工藝流程正常運行。 5）工藝參數模塊：按下此模塊即可切換到工藝參數設置來麵，便於用戶和上位機的工藝參數進行核對，修改工藝時間。 6）行車參數模塊：在此模塊中，可以設定行車的加減速時間、水洗槽工位、噴淋時間、帶電入槽時間以及陰極移動停止延遲時間。 另外，若有報警發生，觸摸屏顯示報警畫麵，並且顯示報警原因。在排除故障後按下解除按鈕方可顯示初始畫麵，恢複正常狀態。 4．4變頻器 為了使小車能準確定位，就需要對行車的速度進行控製。富士變頻器的低噪音、高性能價格比適用於全自動控製係統。為此我們選用2台富士變頻器分別控製2台行車的平移、升降進行無級變頻調速，避免了抱閘所產生的麻煩。 當變頻器有正向輸出時，電機正轉，行車左平移、吊鉤上升；當變頻器有反向輸出時，電機反轉，行車右平移、吊鉤下降。為了防止行車運行出現鍍件晃動和不能到達目的工位，我們就要求：行車平移時，先快速，當接近工位時轉為慢速，以減小製動力矩，提高定位的準確性，減少對導軌的磨損；行車上行時先慢後快，下行時先快後慢，防止鍍件的晃動脫落。 5．關鍵附屬設備 5．1噴淋設備 為使工件清洗徹底幹淨，在各鍍槽後的水洗槽上配有噴淋設備。當行車按工藝要求到達水洗槽後水洗完畢，工件被提起時，由sPLC控製的電磁閥立即被打開，定時衝洗工件後自動關閉電磁閥。 5．2電鍍電源 從電鍍原理可知，電鍍電源必須是直流電源或脈衝電源。各類鍍槽對電源的要求也不盡相同，電鍍時電流、電壓應控製在一定的誤差範圍內。故選用高頻開關電源，具有恒壓、恒流、恒電流密度控製功能，采用IGBT模塊和獨特的驅動保護方式。由PLC實現對其進行本地控製和遠端控製機及其轉換，為實際生產帶來了便利。 5．3溫控係統 由於電解除油和電鍍槽對溫度的要求比較高，它直接影響了鍍件產品的質量，為此我們選用了溫度控製係統。該係統由溫控儀、溫度傳感器、加熱管以及繼電器組成。 溫控係統原理：當溫度傳感器所測槽液溫度低於溫控儀設定溫度時，溫控儀輸出信號，驅動繼電器，加熱管繼續加熱；當所測槽液溫度高於設定溫度時，溫控儀停止輸出，加熱管停止加熱。 6．結束語 ZDX―30全自動電鍍生產線采用先進的設備及自動控製係統，極大地提高了電鍍生產的效率，便於實現全線集中監控，係統穩定、可靠、安全，從而達到了小批量生產的要求。該係統自投入使用以來，深得用戶的好評。 參考文獻 [1]《電鍍手冊》 張允誠、胡如南、向榮 國防工業出版社 1998 [2]《電鍍與精飾》 天津電鍍工程學會 2002.1 [3]《電子工業專用設備》 2001.9 [4]《電器與可編程控製器應用技術》 鄧則名 祁穗芳 機械工業出版社 2001.1 |
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