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趙紅順（1966-）
女，江蘇宜興人，碩士，副教授，（ 常州機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213164） ，主要從事自動化領(lǐng)域教學(xué)與研究。
摘要：本文以實際工程項目為背景，在分析金屬涂覆生產(chǎn)線工藝流程及控制需求基礎(chǔ)上，進行了電氣控制系統(tǒng)總體方案的論證，并采用變頻技術(shù)和PLC技術(shù)設(shè)計生產(chǎn)線的電氣控制系統(tǒng)，探討了基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)化控制方案。運行效果表明，系統(tǒng)性能穩(wěn)定、人機界面友好、操作簡便，能滿足對新型金屬涂覆生產(chǎn)線安全高效運行的要求。
關(guān)鍵詞：金屬涂覆生產(chǎn)線；變頻器； PLC
Abstract: This paper takes real project as the background, demonstrates the overall scheme of electric control system based on the analysis of process flow of the washing production line and control demand, designs the electric control system for the washing production line by converter and PLC technology, and discusses the network control project of production line based on the PROFIBUS. The operation result indicates that the stable system performance, the friendly MMI and the easy operation can meet the requirements of safe and high-efficient operation for new washing production line.
Key words: washing production line; converter; PLC
1 引言
金屬涂覆生產(chǎn)線主要實現(xiàn)金屬表面涂膜工藝，它采用新型的金屬涂液噴涂在金屬表面，然后通過不同溫度段的高溫?zé)Y(jié)處理，滲透到金屬表面達到耐磨損、耐腐蝕提高表面質(zhì)量的效果。與傳統(tǒng)的電鍍、噴漆工藝相比較，金屬表面涂膜工藝幾乎沒什么污染，而且表面質(zhì)量可以達到很高的要求。
金屬涂覆生產(chǎn)線主要由涂覆機、噴涂機械、燒結(jié)爐等部分組成。涂覆機主要完成小工件的表面噴涂工藝；噴涂機械主要對大工件表面進行噴涂；燒結(jié)爐用來對噴涂過的工件進行高溫?zé)Y(jié)，使涂層牢固地滲入工件表層，提高工件表面質(zhì)量。
2 生產(chǎn)線工藝流程
2.1 小工件涂覆機
涂覆機主要由上料起吊機構(gòu)、浸液機構(gòu)、甩干機構(gòu)和下料翻轉(zhuǎn)機構(gòu)組成，如圖1所示。
小工件經(jīng)前道工序處理后裝入一個不銹鋼小籃框內(nèi)，由葫蘆吊入浸液槽，浸液槽內(nèi)裝滿達克羅涂液，工件經(jīng)一定時間的浸泡后，再由葫蘆吊起放入到甩脫機構(gòu)中甩干后，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)再把工件送到燒結(jié)爐的輸送帶上。
浸液槽中涂液的溫度要保持恒溫，溫度的控制要由調(diào)溫水箱來完成，調(diào)溫水箱包括冷水箱和溫水箱。冷溫水箱都裝有溫度傳感器，用溫控儀控制來達到恒溫效果；同樣，浸液槽中也設(shè)有溫度傳感器，以檢測涂液的溫度，當(dāng)涂液溫度高時，通入冷水到浸液槽外壁，使涂液溫度降低；當(dāng)涂液溫度低時，通入熱水，使涂液溫度升高。另外，為保證涂液充滿工件表面，本裝置還配有氣閥系統(tǒng)，就是把空氣通入浸液槽，使涂液翻騰，浸透工件。
在甩脫機構(gòu)中，為了使工件表面的涂液均勻，要求甩桶要變速，能連續(xù)正反轉(zhuǎn)。工件經(jīng)甩脫后，有殘液產(chǎn)生，殘液可由涂液回收泵定時抽回浸液槽。
翻轉(zhuǎn)機構(gòu)由翻轉(zhuǎn)電動機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，并設(shè)有左限位和右限位保護。
2.2 噴涂機械
噴涂機械主要是為大型工件表面噴涂而設(shè)置的，它由四個工位組成，如圖2所示。經(jīng)前道工序處理的大工件（主要是柜體）在上料工位由環(huán)形葫蘆吊起，然后依次送到噴涂1#工位、噴涂2#工位，噴涂好以后，再送到下料工位，最后下料到燒結(jié)爐的輸送帶上進行高溫處理。環(huán)形葫蘆可以起吊貨物，也可以在環(huán)鏈上行走。每個工位分別裝有限位開關(guān)和按鈕各一只，在下料工位還專門裝了一只急停按鈕，以防在下料工位，工件沒卸下又往前走，損壞其它物件。
2.3 燒結(jié)爐
燒結(jié)爐是對表面涂覆過的工件進行表面熱處理，使涂液牢固地滲入到金屬表層，達到耐腐蝕、耐磨的工藝效果。燒結(jié)爐組成如圖3所示。
3 生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計
3.1 總體方案
通過對金屬涂覆生產(chǎn)線各組成部分控制要求的分析，確定其控制系統(tǒng)的總體設(shè)計原則是系統(tǒng)控制方便，現(xiàn)場工作狀態(tài)能實時監(jiān)控，各設(shè)備間數(shù)據(jù)能實現(xiàn)通信。具體方案如下：主要采用基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的控制模式，涂覆機工位采用一臺PLC，噴涂機械采用一臺PLC控制，燒結(jié)爐采用一臺PLC和智能儀表進行控制，集中室安裝一臺研華的工控機用MCGS組態(tài)軟件進行監(jiān)控和處理。PLC、智能儀表、工控機之間通過PROFIBUS接口進行通訊。
控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。
3.2 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計
（1）甩脫電機采用的是變頻調(diào)速，有六檔速度，正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換迅速，所以要有好的制動效果，必須配備制動電阻。把正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止和速度轉(zhuǎn)換開關(guān)提供的信號送入PLC，由PLC內(nèi)部控制，從輸出端送出控制信號到變頻器。
（2）冷溫水箱溫度的控制：當(dāng)冷溫水的溫度設(shè)定以后，溫度將保持不變，溫控器的觸點信號送入PLC，由PLC輸出控制加熱器和制冷機，達到自動控制目的。
（3）浸液槽達克羅液的溫度控制：由溫控器檢測液溫，發(fā)信號給PLC，PLC作出判斷，啟動或停止調(diào)溫水泵。甩脫電機的功率為5.5kW，考慮一定余量，我們選擇7.5kW的變頻器，森蘭BT40S-7.5kW。
根據(jù)對各部分控制要求和輸入輸出信號的分析，選擇三菱系列PLC，I/0點數(shù)為64。圖5為PLC的外圍接線。
4 運行效果
基于本文研究設(shè)計開發(fā)的金屬涂覆生產(chǎn)線控制系統(tǒng)已投入實際運行，運行表明：系統(tǒng)性能穩(wěn)定、人機界面友好、操作簡便，能滿足對新型金屬涂覆生產(chǎn)線的安全高效運行的控制要求。
參考文獻：
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[2] 符紅羽.PLC在涂裝生產(chǎn)線中的應(yīng)用[J].機電工程技術(shù)，2001（4）：37-38.
[3] 廖常初.可編程控制器技術(shù)[M].重慶大學(xué)出版社，1998.
其他作者：
（ 常州康迪自控設(shè)備廠，江蘇 常州 213164）葛朝陽
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號