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趙紅順（1966-）
女，江蘇宜興人，碩士，副教授，（ 常州機電職業技術學院，江蘇 常州 213164） ，主要從事自動化領域教學與研究。
摘要：本文以實際工程項目為背景，在分析金屬涂覆生產線工藝流程及控制需求基礎上，進行了電氣控制系統總體方案的論證，并采用變頻技術和PLC技術設計生產線的電氣控制系統，探討了基于PROFIBUS現場總線的生產線網絡化控制方案。運行效果表明，系統性能穩定、人機界面友好、操作簡便，能滿足對新型金屬涂覆生產線安全高效運行的要求。
關鍵詞：金屬涂覆生產線；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
金屬涂覆生產線主要實現金屬表面涂膜工藝，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燒結處理，滲透到金屬表面達到耐磨損、耐腐蝕提高表面質量的效果。與傳統的電鍍、噴漆工藝相比較，金屬表面涂膜工藝幾乎沒什么污染，而且表面質量可以達到很高的要求。
金屬涂覆生產線主要由涂覆機、噴涂機械、燒結爐等部分組成。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；燒結爐用來對噴涂過的工件進行高溫燒結，使涂層牢固地滲入工件表層，提高工件表面質量。
2 生產線工藝流程
2.1 小工件涂覆機
涂覆機主要由上料起吊機構、浸液機構、甩干機構和下料翻轉機構組成，如圖1所示。
小工件經前道工序處理后裝入一個不銹鋼小籃框內，由葫蘆吊入浸液槽，浸液槽內裝滿達克羅涂液，工件經一定時間的浸泡后，再由葫蘆吊起放入到甩脫機構中甩干后，翻轉機構再把工件送到燒結爐的輸送帶上。
浸液槽中涂液的溫度要保持恒溫，溫度的控制要由調溫水箱來完成，調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，浸液槽中也設有溫度傳感器，以檢測涂液的溫度，當涂液溫度高時，通入冷水到浸液槽外壁，使涂液溫度降低；當涂液溫度低時，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，就是把空氣通入浸液槽，使涂液翻騰，浸透工件。
在甩脫機構中，為了使工件表面的涂液均勻，要求甩桶要變速，能連續正反轉。工件經甩脫后，有殘液產生，殘液可由涂液回收泵定時抽回浸液槽。
翻轉機構由翻轉電動機實現正反轉控制，并設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置的，它由四個工位組成，如圖2所示。經前道工序處理的大工件（主要是柜體）在上料工位由環形葫蘆吊起，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，最后下料到燒結爐的輸送帶上進行高溫處理。環形葫蘆可以起吊貨物，也可以在環鏈上行走。每個工位分別裝有限位開關和按鈕各一只，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 燒結爐
燒結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。燒結爐組成如圖3所示。
3 生產線控制系統的設計
3.1 總體方案
通過對金屬涂覆生產線各組成部分控制要求的分析，確定其控制系統的總體設計原則是系統控制方便，現場工作狀態能實時監控，各設備間數據能實現通信。具體方案如下：主要采用基于PROFIBUS現場總線的控制模式，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組態軟件進行監控和處理。PLC、智能儀表、工控機之間通過PROFIBUS接口進行通訊。
控制系統總體結構如圖4所示。
3.2 電氣控制系統設計
（1）甩脫電機采用的是變頻調速，有六檔速度，正轉到反轉的轉換迅速，所以要有好的制動效果，必須配備制動電阻。把正轉、反轉、停止和速度轉換開關提供的信號送入PLC，由PLC內部控制，從輸出端送出控制信號到變頻器。
（2）冷溫水箱溫度的控制：當冷溫水的溫度設定以后，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，發信號給PLC，PLC作出判斷，啟動或停止調溫水泵。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點數為64。圖5為PLC的外圍接線。
4 運行效果
基于本文研究設計開發的金屬涂覆生產線控制系統已投入實際運行，運行表明：系統性能穩定、人機界面友好、操作簡便，能滿足對新型金屬涂覆生產線的安全高效運行的控制要求。
參考文獻：
[1] 石秋潔.變頻器應用基礎[M].機械工業出版社，2003.
[2] 符紅羽.PLC在涂裝生產線中的應用[J].機電工程技術，2001（4）：37-38.
[3] 廖常初.可編程控制器技術[M].重慶大學出版社，1998.
其他作者：
（ 常州康迪自控設備廠，江蘇 常州 213164）葛朝陽
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號