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间断式酸洗磷化生产线研制

  常规的酸洗磷化生产线种形式。环形酸洗磷化生产线应用场合单一,且连续式环形生产线占地面积大,投资成本高,生产线不能满足中小型企业要求。间断式酸洗磷化生产线作为一种新型表面处理方式,提供一种自动生产、省时、占地小的表面处理方式。

  间断式酸洗磷化生产线主要由机械部分和电气部分组成。生产线包含两条平行轨道,且轨道之间间距小,占地小。平行轨道上分别含有两条滑触片,运行小车通过滑触片取电,与主机PLC进行实时通讯。操作人员通过输入输出设备(触摸屏)输入工艺参数,所有工艺时间均实时可控。

  间断式酸洗磷化生产线主要由大车、盘条准备架、工艺槽、盘条下落架、工艺轨道、运行小车、滑触片等组成。

  在生产线个大车,分别把小车从一侧轨道运到另一侧轨道。这2个大车是间断式酸洗磷化生产线的关键组成,解决了环形轨道占地广和单条生产线效率低的问题。运行小车通过大车的中转来实现生产过程中的循环往复,有效增加效率。大车上方铺有供小车运行的工艺轨道。生产时工人把盘条放在盘条准备架上,方向符合要求,小车在大车的带动下自动把盘条勾起,将盘条运送至工艺槽处。

  根据生产需要,设计了4辆小车,其中一辆备用。小车上含有小车行走电机、升降电机、滑触线受电片、各个探头、小车控制箱。小车根据控制箱的控制运行,自动完成每一个工艺以及自动行走在轨道和大车之间。

  工艺槽包含生产线所需要对盘条进行处理的各个工艺流程,在不同的工艺槽含有所需要的自动控制的泵、阀、加热器等。工艺轨道有2条,一条处于工艺槽上方,另一条平行于第一条工艺轨道。2条工艺轨道都是为了运行小车行走而设立的。当所有工序都完成后,小车自动把盘条放在盘条下落架上,然后由操作工把盘条运走,盘条下落架再自动返回原地。在工艺轨道上方设有与轨道平行的滑触片,此滑触片采用自主设计开发的简易型金属滑触片,此滑触片能够让受电片可靠导电并来回往复运行。

  主控柜内含有输入输出设备、主控PLC、发射用PLC、无线、大车控制元件、其余控制元件、采样元件。输入输出设备触摸屏型号为西门子MP277,根据生产需要,把工艺参数输入触摸屏,并且能在触摸屏上看到小车运行状态,泵、阀的工作状态以及工艺槽内液体的温度。

  主控PLC型号为西门子CPU226。除了小车控制部分外,所有均由主控PLC来控制。主控PLC根据触摸屏上的数据进行处理之后发送给辅助PLC,辅助PLC通过无线把数据发送给小车控制柜,并且根据接收的信息进行处理之后显示在触摸屏上,主控PLC同时控制大车以及各个泵以及阀的运作,让小车可以平稳地运行在大车与轨道之间并且按照需要对盘条进行处理。

  与主控PLC做通讯并把信号转换成无线信号的发射用PLC,型号为西门子CPU224XP。由于主控PLC控制所有操作,西门子200系列PLC的串口没有隔离,为了安全,无线发射采用一个的PLC,让发射与主控部分分开,这样可以主控PLC的可靠性。

  主控柜内还有无线和发射器(又称天线A,此是通讯安全透明的第三方产品,在编程时直接考虑两个PLC之间的通讯即可。

  小车控制柜含有无线和接收器,从机PLC,小车控制元件,以及各个采样用开关。接收主机信号的无线以及接收器,型号与主控柜内相同,从机PLC编程时不需要考虑无线的存在。

  控制柜内还有把接收到的无线信号转换为控制信号的从机PLC,型号为CPU224XP,此PLC同时控制着小车的自动运行,让小车带动盘条完成各个工艺并且自动上料、下料。

  所有电气部分采用的外围检测元件有:控制大车行走的开始探头和到位探头,控制小车运行到位的探头,控制小车升降到位的探头,控制小车相互之间不被碰撞的防撞探头,所有探头均采用耐腐蚀的易福门方形接近开关。

  小车控制柜与主控制柜通过无线通讯来完成相互之间的数据交换,无线通讯采用透明的无线和天线来完成。工人通过主机能够实时观测小车的运行状态并指挥小车进行工艺操作,而每一台小车相互不会产生干扰,避免产生不可控的安全问题。

  PLC端口通讯连接如图2所示。主机PLC端口1与触摸屏进行通信,端口0与发射用PLC的端口1进行通信,发射用PLC的端口0与无线连接,作无线与无线连接,与发射用PLC作无线通讯用。

  主机PLC与触摸屏之间通讯时,主机PLC端口1地址定义为2,触摸屏地址定义为1,速度19.2 kbps。

  主机PLC端口0地址定义为2,作通讯主机,发射用PLC的端口1地址为3,作通讯从机,速度19.2 kbps。

  发射用PLC端口0地址定义为2,作无线通讯主机,小车上PLC端口0作无线通讯从机。无线系列通讯最常用的通讯协议—口通讯协议,定义波特率9.6 kbps,数据位8位,无校验;定义每一台小车上的从机PLC的站地址分别为3,4,5,6,发射用PLC发射数据循环发射。从机PLC根据自身的站地址,分别从发射用PLC中接收属于自己的数据。

  正式生产前,在触摸屏上输入工艺参数,如各个工艺槽内盘条停留时间、工艺槽内液体温度等,输入后触摸屏内参数自动存入主PLC内,主PLC把各个时间转换成西门子200系列CPU能够使用的定时器参数格式,然后主PLC把数据发送给发射用PLC,此发射用PLC专门用来把从主机PLC中收到的数据发送给从机PLC,并从从机PLC中读取数据,本身不做任何数据处理。

  从机PLC接收到主机PLC发送的工艺参数命令后,通过吊钩勾住盘条,从机PLC通过行走电机控制元件驱动小车的行走电机,使得小车从工艺轨道的一端出发,向第一个工艺槽移动,当定位探头探测到小车已经移动到第一个工艺槽上方时,从机PLC停止行走电机,此时通过升降电机控制元件驱动升降电机将盘条下降放入第一个工艺槽中,当上下限位传感器监测到盘条进入第一个工艺槽时,从机PLC停止升降电机,此时从机发射到位指令给主机PLC,告知主机小车已经带料到位,这时主机PLC启动第一个工艺槽的进液管,对盘条进行处理,根据工艺参数设定的时间处理后,主机PLC关闭第一个工艺槽的进液管,并发射指令给从机PLC,告知此工艺过程已经完成,这时从机PLC启动升降电机,将盘条上升,当上下限位传感器检测到盘条上升至预定时,停止升降电机,从机PLC再次启动行走电机,驱动小车前往下一个工艺槽,依次循环,直至运行到最后一个工艺槽。

  所有过程中主机PLC与从机PLC均通过发射用PLC和无线交互信息,在触摸屏上实时显示每一台从机的状态和信息。当小车运行到工艺轨道的另一端时,主机PLC通过大车电机控制元件也就是变频器驱动大车运行至该处,小车在从机PLC的控制下行走至大车的轨道上,随后大车在主机CPU的驱动下运行至另外一条轨道处,运行过程中由于受电铜片与滑触片相脱离,此时小车处于失电状态,当小车随大车运行至第二条轨道处时,受电铜片与另一滑触片相接触,小车再次处于得电状态,运行过程中设置所有数据和状态位都为失电保存的,当再次得电后,从机PLC中会再次恢复失电前的数据。随后,小车在从机CPU的控制下行走至轨道上,向轨道另一端移动,当移动至轨道另一端时,另一大车在主机CPU的控制下,重复上述过程,将小车运输至工艺轨道上,开始下一轮操作。生产线 mm的盘条进行处理,年处理量约10万t。