plc在電鍍電流分段自動調(diào)節(jié)中的應用_secret

1、 PAGE 2PLC在電鍍電流分段自動調(diào)節(jié)中的應用摘 要：針對我國目前電鍍用整流電源未能滿足自動“階梯式給電”的現(xiàn)狀，本人以PLC為主件，設計制作了一種自動化裝置，并取得了滿意的效果。關 鍵 詞：PLC 分段 自動 調(diào)節(jié) 電鍍電流一、引言1電鍍電流對電鍍質(zhì)量的影響在電鍍中電流是影響鍍層質(zhì)量的一個重要因素。電鍍中對電流的考慮主要著眼于三個方面，一是電流密度的大??；二是電流作用持續(xù)的時間，即電鍍從開始到結(jié)束的整個時間；三是在電鍍過程中根據(jù)鍍膜形成的規(guī)律，適時改變電流的方向和密度。從電鍍工藝學中我們可以看到，對于不同材料制造的工件，在進行電鍍時有一套完整的選擇電流大小、電鍍時間、電流作用過程的工藝。

2、如對于合金鋼件鍍鉻，工藝學中是這樣闡述的：“合金鋼件（特別是含鎳、鉻的合金鋼件），其表面極易形成一層既薄而又致密的氧化膜。在這層薄膜上鍍鉻時，很難得到結(jié)合力良好的鍍層，甚至鍍不上去，因此，必須采取措施將膜除去。首先，將鍍件放入鍍鉻液中進行陽極浸蝕，而后，將零件轉(zhuǎn)到陰極，加以較小的電流密度，使電極上僅進行析氫反應： 2H + + 2e = 2H = H = 2 * Arabic 2 由于陽極浸蝕時有氧氣析出，表面有氧化膜生成，陰極反應生成的新生態(tài)氫原子有很強的還原能力，可將薄的氧化膜還原為金屬，其反應為 MO + 2H = M + H = 2 * Arabic 2 O從而使鍍件表面處于活化狀態(tài)。

3、然后，逐步升高電流密度至正常工藝條件。上述工藝叫 階梯式給電 法，該法可以獲得結(jié)合力良好的鉻鍍層?！边@些工藝過程的實現(xiàn)，都是借助于整流電源來完成的。我公司用于制造彩管玻殼關鍵工序成型工序的模具，就是由鎳、鉻合金鋼材料制成的。對模具使用一段時間拆下修整后，和新加工出的模具都要進行表面鍍硬鉻處理。鍍層質(zhì)量的好壞直接影響到模具的使用壽命。2我公司現(xiàn)在的整流器及使用情況我公司現(xiàn)在使用的整流器能正反向穩(wěn)壓穩(wěn)流。整流器主回路有12只可控硅，每6只為一組，組成正反極性輸出的六相整流?？煽毓栌|發(fā)脈沖發(fā)生器為一塊電子電路板。在過去的使用中每鍍一工件，首先進行一、二分鐘的反鍍，即進行陽極浸蝕，然后再轉(zhuǎn)為正鍍。正鍍

4、的持續(xù)時間根據(jù)模具的規(guī)格選擇在4060分鐘之間。在正鍍過程中，因為整流器不具備自動調(diào)流功能，僅在開始幾分鐘由人工掌握調(diào)節(jié)電位器，使電流由小到大逐步升高，增大至一定的密度后則保持到電鍍結(jié)束。3問題的提出顯然我們現(xiàn)在的工藝并不理想。今年初主管電鍍工藝的技術人員，用手工調(diào)節(jié)電流方式進行了多次試驗，證實采用“階梯式給電”法能明顯提高電鍍質(zhì)量。因此他們迫切要求更新整流器。公司對此事亦很重視，把這項工作定為今年冷修期間必須完成的一個技改項目。模具維修工段的電氣設備屬于本人主管，因而本人自然成了該項目的主要負責人。負責該項目的還有電鍍主管、項目主管一共5個人。然而，在以后落實設備的工作中，去了幾家電鍍設備專

5、業(yè)生產(chǎn)公司，均說從未生產(chǎn)過這種設備。詢問國內(nèi)同行也無這種設備。從有關資料上我們也了解到：機械工業(yè)部制定的電鍍用整流設備標準（JBT150493），對我國設計和生產(chǎn)的整流設備的型號、基本技術參數(shù)和技術要求已有明確規(guī)定。其中按電氣功能可分為四種。（1）簡單型僅具有手動調(diào)壓的設備。（2）通用型具有穩(wěn)壓穩(wěn)流特性的設備。（3）穩(wěn)電流密度型具有穩(wěn)壓、穩(wěn)流和穩(wěn)電流密度特性的設備。（4）換向型前述三種型式同時具有輸出極性可以轉(zhuǎn)換的設備。以上四種整流器實際代表了我國目前電鍍整流設備的技術狀況。也是我們所能在市場上買到或與整流器生產(chǎn)廠家訂做到的。我公司現(xiàn)在使用的整流器已屬于第四類，算最先進的了。既然無法買到，就只

6、能自己想辦法改制了。二、可能實現(xiàn)“階梯式給電”的幾種方法探討1人工操作方法安排操作人員在電鍍過程中，每隔幾分鐘過來調(diào)一下電位器。這就意味著必須設專人監(jiān)控。我公司現(xiàn)共有鍍鉻槽3個，退鍍槽2個，因模具維修量很大，一直都是3班倒使用的。若設專人監(jiān)控，按我公司現(xiàn)行的四班三運轉(zhuǎn)制度，每班由2人監(jiān)控5只槽子，再加上頂病事假、探親假等假的2名，就需要安排10個人在這個崗位，而且工藝指標的執(zhí)行還受工人情緒和技術素質(zhì)的影響。另外這樣的一種生產(chǎn)模式也顯得太原始，與現(xiàn)代技術格格不入。2自動控制方法從目前的電氣技術條件來看，筆者認為下列三種方式都是有可能的。（1）在每個梯級設置一個時間繼電器，用時間繼電器的輔助觸點，

7、控制整流器觸發(fā)脈沖發(fā)生單元的給定電壓，這樣只要我們預調(diào)好各梯級時間繼電器的時間，及給定電壓電位器的位置，另通過幾個輔助繼電器與原整流器電路協(xié)調(diào)一下，即可完成自動“階梯式給電”。（2）應用單片機。以單片機為中心，輔于程序存儲器、系統(tǒng)存儲器、人機對話接口電路、顯示電路、模擬量輸出接口，組成一個控制系統(tǒng)。這樣只要編好適當?shù)某绦?，模擬量輸出直接與原整流器給定電壓輸入端相連，同樣能達到目的。（3）應用可編程控制器（PLC）。以PLC基本單元，加上一個模擬量輸出單元為中心，組成一個控制系統(tǒng)。對PLC預置好程序，整流器給定電壓由PLC的模擬輸出單元供給，也能很好地達到目的。上述自動控制的三種方式中。第一種方

8、式特點是制造簡單、技術要求不高、零件通用性好、造價每臺1千元左右，但對不同規(guī)格的模具，因工藝不同還要頻繁地整定各梯級時間繼電器，及各梯級的給定電位器、可靠性不是很高、技術不先進；第二種方式特點是造價低，每臺成本二百元左右、體積小、可在程序中設置不同的功能段，滿足不同規(guī)格模具的工藝需要，但制造難度較大、制造周期也較長；第三種方式特點是硬件制作簡單、可靠性高、從軟件上著手設置多個工藝程序段亦能滿足多種規(guī)格模具的需要，不足之處是一次性投資較大，每臺成本要8千元左右。具體地采用哪一種方式，則應由實際應用來確定。如果是鍍件規(guī)格僅一、二種，且變換不頻繁，選擇第一種方式是較適宜的；如果鍍件規(guī)格種類多、需要該

9、裝置的臺數(shù)多，或者將該裝置作為一種商品來批量生產(chǎn)，則選用第二種方式最適宜；如果鍍件規(guī)格種類多，但需要的臺數(shù)不多，采用第三種方式就顯得最適合。根據(jù)我公司的實際情況，本人選擇了自動控制方法中的第三種方式。三、電路的設計制作1整體方案本人認為，作為一個完整的裝置，它除了具備最基本的功能外，還應有一些實用的輔助功能。本人在設計制作該裝置時，就考慮增添了如下幾個功能：（1）當前工作段段號顯示。所謂工作段就是當前正在工作的那個梯級。（2）工藝號顯示。表示當前要使用的是那個工藝流程。（3）從開始電鍍累計工作了多長時間的顯示。（4）正在工作時，誤動工藝選擇開關的保護。這點很重要，因為如果在程序運行中途，不慎去

10、扭了一下選擇開關，程序勢必會錯亂，整流器將輸出失控的電流，嚴重時會損壞模具。另外，頻繁操作的開關，日久容易接觸不良，這時此功能亦起作用。（5）在不啟動自動時，原手動功能仍可用，并且與原來操作無別。這主要是為了利用原來的手動功能實驗一些工藝參數(shù)，讓手動試驗取得理想的參數(shù)后，再用編程器輸入到程序中。至于電流、電壓、正向、反向的指示，因原操作箱已有，把它利用起來即可。輔助功能的設置能給使用操作及程序調(diào)試帶來方便，也能為工藝技術人員分析研究工藝過程的細節(jié)提供方便。圖 = 1 * Arabic 1為PLC控制系統(tǒng)框圖。其中工藝選擇開關有15種狀態(tài)，可選擇15種不同的工藝流程。在軟件中設置十五個工藝程序段

11、，并設法讓未選中的程序段跳過。在每個工藝程序段中設置10個工作段，組成10個梯級。工藝號及工作段號顯示用7段數(shù)碼管，并由PLC直接驅(qū)動，減少中繼電路。電鍍計時選用接通電源便開始從零計時的電子秒鐘。誤動工藝選擇開關的保護由軟件完成。另裝幾個中間繼電器，用于與原整流器電路的協(xié)調(diào)。PLC選用三菱公司的FX248MR，模擬單元選用FX2DA。2工藝流程圖 = 2 * Arabic 2為工藝流程圖。圖中各個工藝程序的區(qū)別只在于工作段的時間和電流參數(shù)的不同，這些參數(shù)可由工藝技術人員設定。3I/O 地址分配（參閱附圖中的PLC控制系統(tǒng)圖）啟動X13選擇開關X0X7，X10X12切換繼電器Y0反鍍繼電器Y1正

12、鍍繼電器Y2警響器Y3工作段顯示數(shù)碼管Y10Y16工藝號顯示數(shù)碼管個位，Y20Y26Y；十位，Y5計時器Y4模擬輸出CH1停止按鈕接在STOP/RUN端子上，按下后能使定時器等軟元件復位。選擇開關由1個11檔和1個5檔的波段開關組合而成，占用輸入點11個。4PLC程序見附圖中的梯形圖。整個梯形圖如下列功能電路組成：（1）工藝號顯示電路。（2）當前工作段顯示及清零電路。（3）聯(lián)鎖檢查電路。（4）供選擇的程序電路。（5）預置數(shù)據(jù)電路。（6）間隙振蕩電路。（7）輸出驅(qū)動電路。其中工藝號顯示數(shù)字014；工作段顯示數(shù)字09；供選擇的程序由15個程序段組成；聯(lián)鎖檢查用于防止誤操作；預置數(shù)據(jù)共97個，數(shù)據(jù)的

13、間隔對應輸出電流為10安培。設計時考慮到以后寫參數(shù)的方便，將送的數(shù)與M的編號安排成定比例，如M5工作送數(shù)-100，M7工作送數(shù)-140等，這樣M的編號自然也就和輸出電流成比例了；功能指令使用了4個，分別是：7段解碼指令SEGD、程序跳轉(zhuǎn)指令CJ、數(shù)據(jù)傳送指令MOV和寫特殊功能模塊指令TO；使用了2個特殊軟元件，運行狀態(tài)繼電器M8000和全清非保持存儲器繼電器M8031。除M8000和M8031外其他軟元件都是非停電保持的。整個程序占內(nèi)存1697步。5工作原理下面以設好參數(shù)的0號和10號工藝程序為例，說明工作過程。在了解工作過程時請參閱附圖中各種圖紙。（1）0號工藝程序A選擇開關接通PLC機輸入

14、端X0，0號工藝被選中，其他各工藝程序段都跳過；M300M303為OFF表示字“0000”，M8000動作、Y20Y26驅(qū)動工藝號個位顯示數(shù)碼管，H3顯示0，X12未接通十位數(shù)碼管H2不亮。此為初始狀態(tài)。B按下啟動按鈕SB1。Y0動作并自鎖；計時開始；KA1吸合，KA1的動作使整流器輸出的控制權(quán)轉(zhuǎn)移到該裝置上，控制權(quán)包括二個方面：正反鍍接觸器ZC、NC的工作和給定電壓的供給；Y10Y16輸出由M304M307組成的字“0000”的7段編碼，驅(qū)動工作段顯示數(shù)碼管H1，顯示0；Y1動作，KA2吸合反鍍接觸器NC工作；T0開始定時；M35工作送數(shù)-700到數(shù)據(jù)寄存器D100，通過TO指令將D100的

15、數(shù)據(jù)寫入到第0號特殊功能模塊的第1號緩沖寄存器中；FX2DA的1號通道輸出給定電壓。整流器原的給定電壓是負值，這里輸出的也是負值。這時整流器輸出反向350A的電鍍電流。C3分鐘后T0動作，Y1釋放，反鍍電流停止輸出；T197開始定時，T197延時的作用是提供從反鍍到正鍍的過渡間隙，防止對整流器的不良沖擊。2秒鐘后Y2動作，KA3吸合，ZC工作，整流器轉(zhuǎn)入正鍍；H1顯示1；T1開始定時；M10工作，送數(shù)-200到D100；FX2DA的1號緩沖寄存器內(nèi)容被改寫為-200；整流器輸出正極性的100A電流。以后的情形是H1顯示由19，輸出電流由100A逐漸升至900A，各段均工作6分鐘。D到T9計時結(jié)

16、束時，Y10Y16被清零，H1無顯示；Y2釋放，整流器無輸出；FX2DA的1號緩沖寄存器清零；間隙振蕩器開始工作，Y3每隔2秒鐘動作一次，產(chǎn)生間隙警響聲。E按過停止按鈕SB2后，除M8000、M8031外其它軟元件復位，PLC返回到初始狀態(tài)。（2）10號工藝程序SA1接通X12、SA2通過D1接通X0，X12、X0同時工作，H2顯示1、H3顯示0，選中10號工藝。下來0至6工作段的工作原理與前述相同，只是各段的工作時間及電流有所不同。第7段設置時間為5分鐘、M編號為200，M200在程序中只用它的線圈，不用它的觸點，意在填充空位，因此到這段時FX2DA輸出電壓不會改變。這樣7段和6段合起來就相

17、當于一個工作55分鐘、350A的段，打破了獨立一個段不能超過3276.7秒（T的最大定時時間）的局限。8段、9段未輸新參數(shù)，在預置時特意將K值設為0，M編號為200，而是一旦7段工作完成，這兩段將瞬間走過結(jié)束電鍍。以上是輸了新參數(shù)的工藝程序工作情況。如果選中的程序段是完全未輸新參數(shù)的，則各工作段同理將會瞬間走過。聯(lián)鎖檢查電路中，只要選擇開關的回路斷開時間超過一個掃描周期，M499即釋放，M8031動作，PLC回到初始狀態(tài)。6調(diào)試（1）脫機調(diào)試前述的PLC程序，實際是筆者在脫機狀態(tài)下反復調(diào)試，經(jīng)過多次修改后才確定的。如在調(diào)試中，曾出現(xiàn)過電鍍結(jié)束后H1仍然亮著、CH1仍有電壓輸出的問題，后加了Y1

18、0Y16復位和在1092步M0常開觸點上并聯(lián)T9的常開觸點電路得以解決。調(diào)試的步驟主要是：檢查各零件接線、程序各步寫入無誤。接通電源，觀察H2、H3顯示是否正常；每個工作段設定工作510秒鐘、選取97個電流參數(shù)。啟動后觀察P1、H1的顯示、CH1的輸出電壓及用編程器監(jiān)視寄存器D100的數(shù)值的變化情況。檢查其他功能電路工作是否正常。（2）聯(lián)機調(diào)試檢查與整流器的連接無誤。輸好需用的工藝程序段參數(shù)，注意，應避免在同一程序段中使用同一個編號的M；整流器輸出電極帶上工件。啟動后觀察各指示器（包括原整流器操作箱上的輸出電流、電壓表和正、反向指示燈）的工作情況，記錄各工作段的實際電流。電鍍結(jié)束后，利用FX2DA面板上的增益設定按鍵，修正增益，使整流器輸出的電流與預計的電流相符。調(diào)試完畢后，用程序存儲器（FXEEPR0M）將程序保存起來。四、技術總結(jié)該裝置的電路因應用了先進器件PLC，使裝置制作容易、可靠性高。功能上除滿足了基本的要求外，還增加了多種很實用的輔助功能。軟件編制上，既很好地實現(xiàn)了各種功能，又使程序的長度沒有超過2K步。其中有些編程技巧是很值得同行參考的。該裝置的性能，從電路上看，以及從實際使用的情況來看，都是比較理想的。當然也并非無改進的地