夏长凤
(南通航运职业技术学院机电研究所,江苏南通226010)
摘要: 研究分析了电镀行业中镀银的工艺要求,提出高效、自动化程度高的控制方案。利用三菱Q01系列可编程序控制器、三菱GT1275新型触摸屏及变频器组成综合监控系统,实现了塑料件电镀各功能控制。该控制系统可靠性高,能适应较恶劣的生产环境,可实现镀银和镀锡功能的切换。程序采用结构化的设计方法,实现手动点动、手动长动寻位及自动控制等功能,在自动过程中能实现快捷的手动干预功能。该系统中各行车的运行动作协调,并有防撞保护功能,保证安全性。
关键词: 电镀;自动控制;结构化程序设计
中图分类号:TQ 150.5 文献标识码:A 文章编号:1000-4742(2011)06-0039-04
0 前言
基于本院和江苏启东爱尔镀环保设备有限公司合作开发镀银、锡自动生产线的基础上,探讨研究电镀生产线自动化控制系统。应用PLC技术及触摸屏技术实现电镀过程自动化和监控。同时采用变频器实现快捷调速,满足行车的运行要求,提高了劳动生产率,稳定了产品质量,修改电镀工艺,调整控制系统也很方便。通过触摸屏对电镀的时间、电压和电流等参数进行调整,有效地减少废品率,而且还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度,有着非常好的经济效益和社会效益。该生产线包括镀银和镀锡两条生产线[1],本文以镀银生产线为例进行分析,并介绍自动控制系统[2-3]。
1 电镀生产线工艺要求
电镀生产线上对行车的自动化控制是电镀生产线自动化控制的关键。电镀生产线按照其工艺要求由4台行车完成,每台行车都根据已编制好的各自的程序运行。本生产线由32工位组成,7号、15号、22号工位槽为行车的交换工位槽,每台行车包含的工位槽及该行车工艺流程,如图1所示。每台行车由两个挂钩构成,分别为A钩和B钩,A钩上是待镀工件,B钩是用来实现工件的交换。行车交换工位,由B钩先将槽中空钩提起,然后再将A钩中挂件放入槽中,这样很容易实现将工件送到下一台行车,完成下面的工艺流程。在行车1工艺流程中有化学脱脂这一环节,由于化学脱脂时间长,则有A,B槽切换功能。行车1第一次将工件放入A槽进行脱脂,完成一个循环后,行车第二次将工件放入B槽,然后提起A槽中的工件进入下一道工艺。这样可以节省工作时间,提高工作效率。化学脱脂、电解脱脂、预镀银、镀银、防变色、活化、镀锡、中和以及上下料的时间由触摸屏随意调整。另外,这些工位需要进行温度控制,由温控器实现,需要调整的电压和电流参数由触摸屏设置,并将实时数据显示在触摸屏上。电解脱脂需要的电流密度为10 A/dm2,预镀银的电流密度为0.1~0.3 A/dm2,镀银的电流密度为0.5~1.0 A/dm2,镀锡的电流密度为1.0~1.2 A/dm2。这些工位中除雾以及冷淋须由辅机控制完成。
2 电镀生产线控制系统硬件配置
根据工艺要求及其控制要求,选择三菱Q01型CPU。该CPU的RS-232接口能与使用MC通讯协议的外部设备进行通讯。此功能使CPU不再需要串行通讯模块,降低了成本。由于具有自动CC-Link启动功能,可以在没有设定参数的情况下启动CC-Link,刷新数据,减少了人工设定参数的时间。PLC编程更简单,特殊功能模块有专门的设定软件,基本模式版本支持浮点运算、8路PID,标准RAM增加到128K,支持ST,SFC,FB编程。根据现场传感器以及输入和输出信号的点数选择PLC的输入和输出模块。由于电解、镀银、镀锡过程中需要采集整流器的电压和电流参数,模拟量输入信号为10路,并通过模拟量输出模块控制电压和电流参数。电压和电流的控制通过触摸屏上按钮进行切换控制。工位槽中液体需要加热则有温控器和电磁阀来实现。
本生产线中需要进行行车的控制、电压和电流的控制、工位槽中液体温度的控制及辅机的控制,其中,行车的控制是难点。
生产线有4台行车,每台行车上有4台交流异步电机和2台行走电机同步运动,2台提升电机负责A,B钩的上下运动,4台电机有电磁抱闸机构。行车的行走和A,B钩的上下运动不同时进行,A钩和B钩的提升、下降也不是同时进行的。行车在运行过程中要保证工作效率,所以要快速运行,但是要能实现定位功能,定位时速度要慢,故采用变频器进行调速控制。采用减速制动以及电磁制动相结合,每台行车上安装1台变频器驱动的交流异步电动机负责行车前进、后退,A钩、B钩的上下,这样节省成本。行车在工作时通常都悬挂着电镀工件,如果行车在起动和停止的过程中速度太快或不够平稳,则悬挂的工件就容易从挂具上掉下。因此,行车的速度用变频器控制,使之根据电镀生产线的实际情况可调。行车设计有快速、中速和慢速3种运行方式。作自动运行时,PLC通过检测安装在行车上的传感器的各种信号,向变频器发出指令,其动作状态显示在触摸屏上。
每台行车上安装有一定数量的传感器,选用电感式接近开关。其主要作用是负责行车上、下工件定位、镀槽定位、镀槽中有无物料以及行车运行过程向PLC发出变速信号等。行车控制信号是通过外部的开关控制,有手动操作和自动运行模式选择、单周期和循环运行模式选择、紧急暂停。自动控制设计有运行、停止和复位操作按钮,可以使4台行车自动、同步、循环运行。
