涂裝烘干PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

1、涂裝烘干plc自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)摘要：采用plc控制涂裝烘干生產(chǎn)線的運(yùn)行，應(yīng)用微機(jī)參與生產(chǎn)管理，根據(jù)生產(chǎn)情況確定最佳的物流狀態(tài)，按指定路線完成物料的輸送、積存、轉(zhuǎn)掛、分流及工藝工裝，有效減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：積存；滿位；占位；合流/分流道岔0 前言涂裝、烘干是汽車、摩托車、家電、空調(diào)及其它物品生產(chǎn)過程中的一項(xiàng)不可缺少的工藝，在現(xiàn)代工業(yè)中處于極為重要的地位，采用plc控制涂裝烘干生產(chǎn)線的運(yùn)行，可根據(jù)生產(chǎn)情況確定最佳的物流狀態(tài)，按指定路線完成物料的輸送、積存、轉(zhuǎn)掛、分流及工藝工裝，有效減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，還可以構(gòu)成工業(yè)過程控制網(wǎng)絡(luò)。本文以壁爐涂裝烘干線為例介

2、紹plc控制系統(tǒng)的構(gòu)成及應(yīng)用。1 系統(tǒng)的運(yùn)行過程涂裝烘干線可分為物料輸送線（快速線）和物料烘干線（慢速線）兩部分，其中快速線主要用于物料輸送，線速較快，約12m/min；慢速線屬于可調(diào)速工藝鏈，因?yàn)槲锪系牟煌韬娓蓵r(shí)間也不同，因此線速不是固定不變的，系統(tǒng)通過變頻器來實(shí)現(xiàn)其無(wú)級(jí)平滑變速，所以在整個(gè)系統(tǒng)起動(dòng)前應(yīng)先設(shè)定變頻器的頻率，來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制其線速，線速約0.5m-2.5m/min。系統(tǒng)起動(dòng)前先將運(yùn)料小車從生產(chǎn)線的固定上車點(diǎn)處倒送入線內(nèi)，嚴(yán)禁在輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)將車送入線內(nèi)。系統(tǒng)起動(dòng)后，運(yùn)料小車先行至上料點(diǎn)等待，待燒制成型的鐵制壁爐用特制吊具懸掛至運(yùn)料小車后（裝料），小車按照給定的路

3、線進(jìn)入相應(yīng)工位進(jìn)行涂裝，涂裝后壁爐由快速線進(jìn)入慢速線，經(jīng)烘干后從慢速線中駛出，至下料點(diǎn)卸料，最后返回上料點(diǎn)繼續(xù)裝料，如此周而復(fù)始。生產(chǎn)線的運(yùn)行路線如圖1所示。綜上所述，為保證系統(tǒng)能正常運(yùn)行，plc控制系統(tǒng)必須具備以下功能：（1）控制生產(chǎn)線的起動(dòng)、停止、設(shè)定物料烘干線的線速，并可根據(jù)需要隨時(shí)改變線速。（2）在相應(yīng)工位（如上料點(diǎn)、卸料點(diǎn)及關(guān)鍵工位等）設(shè)置緊急停止按鈕。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，操作工人可直接按急停按鈕停止生產(chǎn)線的運(yùn)行，以免發(fā)生重大事故。（3）運(yùn)料小車由于所載物料的不同，必須進(jìn)入各自對(duì)應(yīng)的工位，所以在上料點(diǎn)上料后,應(yīng)根據(jù)需要對(duì)小車給定地址。給址完畢后，小車根椐所給地址進(jìn)入不同的工位，經(jīng)過噴漆

4、、烘干后，合格的工件經(jīng)下料點(diǎn)時(shí)被卸下，空載小車返回上料點(diǎn)積存,以待重新上料。不合格的工件返回相應(yīng)工位，重新進(jìn)行加工。（4）物料的涂裝通過機(jī)械手自動(dòng)噴涂?，F(xiàn)場(chǎng)安裝觸摸屏，根據(jù)物料的不同隨時(shí)更改噴涂時(shí)間。（5）設(shè)置控制系統(tǒng)的各種保護(hù)功能（例如電機(jī)過熱、傳動(dòng)過載、電源單相、張緊裝置超行程、下坡捕捉器及氣壓不足報(bào)警等）。一旦發(fā)生異常，控制系統(tǒng)將自動(dòng)停止生產(chǎn)線的運(yùn)行并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，警示工作人員進(jìn)行檢查和維修。圖1 系統(tǒng)運(yùn)行組態(tài)fig.1 system run configuration2 plc控制系統(tǒng)的構(gòu)成根據(jù)生產(chǎn)線對(duì)plc控制系統(tǒng)所提出的要求，所選plc應(yīng)提供至少200個(gè)左右的i/o點(diǎn)，考慮到產(chǎn)品的

5、更新?lián)Q代，電控系統(tǒng)的功能升級(jí)，乃至構(gòu)造成為plc網(wǎng)絡(luò)（devicenet）控制系統(tǒng)，所以選用omron公司c200h系列中型plc，最大可提供1184個(gè)i/o點(diǎn)。此外，選用turck公司現(xiàn)場(chǎng)總線模塊fdnp-p1204g-tt、fdnl-l0800-t、總線分支（sptc2）；接近傳感器ni8-m18-ap6x-h1141；富士frn1.5g9s-4型變頻器；omron公司ns系列pt可編程終端等。選用上位計(jì)算機(jī)與plc主機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控；再配以可在windows98/nt/2000/xp系統(tǒng)中運(yùn)行，由三維力控公司生產(chǎn)的組態(tài)軟件，根據(jù)控制系統(tǒng)要求進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控界面的開發(fā)，繪制

6、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備畫面，與plc主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，創(chuàng)建動(dòng)畫鏈接，使實(shí)時(shí)監(jiān)控更為直觀（見圖1）。電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖2 電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖fig.2 electrical control block diagram system3 plc控制程序的編制本系統(tǒng)的涂裝烘干線采用xfj50積放式懸掛輸送機(jī)，根據(jù)廠家所提出的生產(chǎn)率，生產(chǎn)線設(shè)置了若干個(gè)停止器，停止器打開或關(guān)閉由電磁閥通、斷電控制氣路。當(dāng)停止器關(guān)閉時(shí)，運(yùn)料小車不能通過；每?jī)蓚€(gè)停止器之間是一個(gè)積存段，用于積存運(yùn)料小車；停止器之間的距離由積存段所存的運(yùn)料小車數(shù)所決定，本次輸送線存車數(shù)范圍是120輛。采用plc對(duì)輸送線進(jìn)行自動(dòng)控制，對(duì)慢速線來說

7、，它是可調(diào)速工藝鏈，通過控制柜內(nèi)的變頻器來調(diào)整其速度，可在現(xiàn)場(chǎng)可編程終端直接輸入數(shù)據(jù)改變變頻器頻率，控制過程比較簡(jiǎn)單。plc主要控制的是快速線，所以必須了解運(yùn)料小車所處的位置及各積存段所存小車的數(shù)量。通過在輸送線上安裝占位傳感器（檢測(cè)小車位置），滿位傳感器（檢測(cè)積存段存車數(shù)量是否已達(dá)到要求）、清除開關(guān)以及給址器（給定小車地址）、讀址器（根椐所給地址命令小車進(jìn)入不同的工位）等向plc輸入端發(fā)出信號(hào)，經(jīng)中央處理機(jī)（cpu）內(nèi)部程序處理后，向plc輸出端發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，來控制輸送線上各個(gè)停止器的打開與關(guān)閉，從而控制每輛小車的停止或運(yùn)行，達(dá)到自動(dòng)控制生產(chǎn)線正常運(yùn)行的目的。綜上所述，plc控制程序的編制是

8、至關(guān)重要的。系統(tǒng)控制程序框圖如圖3所示。圖3 控制系統(tǒng)程序框圖fig.3 control system program block diagram 31運(yùn)料小車給址、讀址的過程小車進(jìn)入輸送線后，先經(jīng)合流道岔清除傳感器及滿位傳感器，再通過清址器后(每輛小車都有兩個(gè)用來給址的信號(hào)桿，通過清址器后，信號(hào)桿將恢復(fù)原位)，至上料點(diǎn)等待。此處有一工位操作站，分布有急停按鈕和兩個(gè)給址按鈕，當(dāng)按下給址按鈕時(shí)，可控制小車信號(hào)桿伸出，通過光電傳感器檢測(cè)，向plc發(fā)出01、10、11三個(gè)信號(hào)，如圖4所示。全線共有5個(gè)急停按鈕，當(dāng)任意一個(gè)按鈕被按下時(shí)，全線停止，只有重新起動(dòng)，全線才能恢復(fù)運(yùn)行。 小車在上料點(diǎn)上料后，根

9、據(jù)需要對(duì)小車給址：（1）當(dāng)發(fā)出01信號(hào)時(shí)小車應(yīng)進(jìn)入第一個(gè)分流道岔的彎通道岔，至2#機(jī)器人噴漆室。（2）當(dāng)發(fā)出10信號(hào)時(shí)小車應(yīng)進(jìn)入第一個(gè)分流道岔的直通道岔，之后進(jìn)入第二個(gè)分流道岔的彎通道岔，至1#機(jī)器人噴漆室。 （3）當(dāng)發(fā)出11信號(hào)時(shí)小車應(yīng)進(jìn)入第二個(gè)分流道岔的直通道岔，開始外線大循環(huán)。32分流道岔與合流道岔的動(dòng)作過程 圖4 給址和讀址（1）分流道岔的控制 fig.4 write address and read address分流道岔所起的作用是將一條通路分成直通和彎通兩條通路，根據(jù)運(yùn)料小車所給地址來產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作的。由于裝載不同物料的小車需進(jìn)入不同的工位，所以控制分流道岔的動(dòng)作很重要。選用雙線圈

10、二位電磁閥推動(dòng)氣缸控制分流道岔，即當(dāng)直通線圈得電后，道岔打至直通，即使線圈斷電，道岔仍保持現(xiàn)有的狀態(tài)，直至彎通線圈得電后，道岔才打至彎通狀態(tài)，反之亦然。（2）合流道岔的控制合流道岔所起的作用是將直通和彎通兩條通路合成一條通路，在合流道岔的兩個(gè)分支前必須安裝停止器。對(duì)它的控制主要是決定哪個(gè)分支的停止器先被打開，即哪個(gè)分支的小車先行通過。首先設(shè)定小車優(yōu)先權(quán)，再根據(jù)安裝在合流道岔前的清除傳感器或滿位傳感器的狀態(tài)令小車按優(yōu)先權(quán)高低依次通過。33機(jī)器人的自動(dòng)噴涂壁爐的涂裝采用機(jī)器人自動(dòng)噴涂，為保證涂裝質(zhì)量，對(duì)機(jī)器人的要求極為嚴(yán)格。（1）運(yùn)料小車進(jìn)入噴漆室前在相應(yīng)停止器前占位，向機(jī)器人發(fā)出脈沖信號(hào)，如噴漆

11、室內(nèi)尚有未涂裝完壁爐，停止器關(guān)閉，運(yùn)料小車停止等待；噴漆室內(nèi)無(wú)壁爐，機(jī)器人重新設(shè)定噴涂時(shí)間（如同種物料，可不必再設(shè)定時(shí)間），停止器打開，運(yùn)料小車進(jìn)入噴漆室。（2）運(yùn)料小車進(jìn)入噴漆室后，為保證運(yùn)料小車到位，在車頭、車尾處安裝4個(gè)光電傳感器檢測(cè)運(yùn)料小車位置。如運(yùn)料小車已精確到位，一機(jī)械手將壁爐固定，另一機(jī)械手準(zhǔn)備噴涂。（3）壁爐固定處上下左右各安裝2個(gè)接近傳感器，分別為sp41-sp48，可發(fā)出10100（001、010、101、110），10101（001、010、101、110）等16個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一種物料（如物料種類增加可相應(yīng)增加數(shù)據(jù)量），根據(jù)物料檢測(cè)傳感器所發(fā)出的plc輸入

12、信號(hào)，確定物料種類，調(diào)用相關(guān)子程序，控制機(jī)械手噴涂動(dòng)作，按從左至右，從上至下的順序完成涂裝。部分程序運(yùn)行過程如下：10100001dm100cmp dm100 （dm101，dm102dm116）dm100dm101call子程序1dm100dm102call子程序2dm100dm116call子程序16dm100dm101或dm102dm116系統(tǒng)報(bào)警結(jié)果：dm100dm101call子程序1控制機(jī)器手大臂、小臂、手指執(zhí)行第一種壁爐部件的涂裝過程。一個(gè)循環(huán)過程結(jié)束后向plc主機(jī)發(fā)出回復(fù)信號(hào)，等待下一循環(huán)過程的開始。（4）涂裝完畢如在設(shè)定時(shí)間內(nèi)完成，運(yùn)料小車離開噴漆室，機(jī)器人等待下一壁爐到位。

13、否則系統(tǒng)報(bào)警。34快速線與慢速線的交接運(yùn)料小車離開噴漆室后，行至快速線與慢速線交接處占位，首先對(duì)漆后壁爐檢修，如不合格，分流道岔打至彎通，停止器打開，小車返回至上料點(diǎn)準(zhǔn)備重新噴漆；如合格，分流道岔打至直通，快速線與慢速線交接處所設(shè)置光電傳感器檢測(cè)牽引小車運(yùn)行之推鉤，檢測(cè)到停止器打開，推鉤將小車牽引至慢速線開始烘干，完成快速線與慢速線交接。4 結(jié)束語(yǔ)本涂裝烘干線自正式投產(chǎn)以來，生產(chǎn)線運(yùn)行狀況一直良好。plc控制系統(tǒng)可靠性高，且plc內(nèi)部程序編制的靈活性及功能的多樣性大大降低了外部的硬件配置，不但提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，而且方便了控制人員的管理。由此可見，plc在自動(dòng)控制中處于不可替代的地

14、位，對(duì)現(xiàn)代工業(yè)起著越來越大的作用。參考文獻(xiàn)：（1）可編程序控制器原理 應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)。徐世許，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2000，北京（2）可編程序控制器的原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)。宋德玉，冶金工業(yè)出版社，1999，北京investigation and design of painting oven processing plc automation systemabstract：plc is be used to control the running of the painting oven production line and computer is be adopted in the production management，the best material handle circulation can be selected according to the actual production situation，under the designation line moving products through transporting，po