第一篇：鋼材預(yù)處理線繼電控制升級為PLC控制的改造

鋼材預(yù)處理線繼電控制升級為pLC控制的改造

---高級技師專業(yè)論文

作者：石頭

摘要：鋼材預(yù)處理線是為鐵路車輛生產(chǎn)的原材料進(jìn)行表面拋丸除銹、噴涂底漆的生產(chǎn)線，自95年安裝，經(jīng)多年使用，完成工藝效果較好；最大的缺陷就是故障率高，生產(chǎn)效率低，是急需解決的問題。

關(guān)鍵詞：拋丸除銹；噴涂底漆；故障率高；效率低；plc控制；

說明：該生產(chǎn)線于2010年4月15日開始進(jìn)入改造，于同年5月10日改造完成、試機(jī)，5月12日即投入生產(chǎn)，至今已有一年半的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了低故障、高效率，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠的性能。

一、設(shè)備概述：

我中心鋼材預(yù)處理線是鐵路車輛生產(chǎn)的首道工序，完成鐵路車輛所需原材料的表面拋丸高速擊打除銹，噴涂底漆的作業(yè)，經(jīng)過表面除銹，提高底漆的附著力和抗腐蝕能力，增加表面硬度和抗疲勞性，優(yōu)化加工質(zhì)量的工藝要求。

鋼材預(yù)處理生產(chǎn)線屬于大型生產(chǎn)設(shè)備，全機(jī)24臺動力電動機(jī)，額定功率730kw,滿載負(fù)荷電流360A,全線長65米，現(xiàn)場生產(chǎn)上料、下料需2臺橋式吊車配合，電器控制室的集控臺需有一人專職監(jiān)控，并與現(xiàn)場生產(chǎn)配合。

二．設(shè)備狀況：

鋼材預(yù)處理線由九十年代初安裝使用，一直采用繼電式控制方式，這種傳統(tǒng)的控制方式，大量采用繼電器接點(diǎn)來完成邏輯控制，點(diǎn)多面廣，電氣故障頻繁，查找故障難度大、繁瑣、維修工作，耗時(shí)費(fèi)力，維修費(fèi)用較高。而且對維修工的熟練程度要求高，對于更換繼電器，是一件習(xí)以為常的事情，成為車間的老大難的問題，極大的影響了生產(chǎn)效率和進(jìn)度。發(fā)生故障，維修效率低，占用時(shí)間長，成了最大的阻礙，要想徹底改變這種現(xiàn)狀，就必須對設(shè)備進(jìn)行升級。目前，plc可編程控制器是一種成熟的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于新工藝。目前市場上，新購設(shè)備大多采用plc可編程控制器，plc以其自動化程度高，故障率低的優(yōu)越性和可靠性、以及數(shù)控設(shè)備的發(fā)展趨勢逐步為大家所熟知。鑒于這種情況，決定對該條生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造升級用plc控制。一個(gè)班次的十多人只有停止工作等待。

隨著鐵路車輛產(chǎn)品的產(chǎn)量的加大，設(shè)備故障成三．改造的合理化分析：

采用plc可編程控制器在該條生產(chǎn)線的應(yīng)用，具有提高自動化程度，降低故障率提高生產(chǎn)效率的技術(shù)保障。其次，plc強(qiáng)大的自診斷功能，即時(shí)顯示、報(bào)警plc運(yùn)行下的各部件出現(xiàn)的故障所在。再者plc可實(shí)現(xiàn)模擬顯示各限位、部件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)即時(shí)位置和狀態(tài)，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，極大地縮短了維修時(shí)間，提高了維修的效率，每節(jié)約一分鐘即節(jié)約了十多個(gè)人的一分鐘，延長了一分鐘的生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間。從經(jīng)濟(jì)核算和生產(chǎn)效率方面來講，選擇設(shè)備的升級、技術(shù)改造是正確的，也是發(fā)展的必然趨勢。

四．改造的總體設(shè)計(jì)：

由于我們是在原有繼電控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級改造，本著完成確保設(shè)備功能的前提下，進(jìn)行優(yōu)化改造。實(shí)現(xiàn)高效率、降低故障率、便捷的操作、維修的要求，力求簡單、經(jīng)濟(jì)、方便，就完成了我們改造的目標(biāo)和宗旨。

1.這次繼電控制式向plc控制的升級改造，必須明確的是，我們只做淘汰繼電邏輯控制電路，用plc可編程控制器來替代完成，以及全機(jī)電路銜接，實(shí)現(xiàn)升級。相當(dāng)于“機(jī)械腦”更新為電腦：高級控制指揮中心。同時(shí)增加了聲光信號顯示板。對執(zhí)行機(jī)構(gòu)諸如主電路開關(guān)、交流接觸器、過電流接觸器，現(xiàn)場電動機(jī)、電磁閥，以及現(xiàn)場傳感器、限位開關(guān)等均不做改動。

2.同時(shí)最大程度的汲取我們在生產(chǎn)實(shí)踐中設(shè)備原有合理的、科學(xué)的電路邏輯原理，作為匯編程序的基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)換為plc專用匯編程序，保持其原設(shè)計(jì)優(yōu)越性能和可靠性。

3． 根據(jù)多年維修工作的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在改造過程中兼顧全線控制和單一執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制，即采取全線自動控制和手動控制相結(jié)合的方式，在正常作業(yè)中采取plc全線自動控制，在日常檢修、試機(jī)、生產(chǎn)中途暫停、單獨(dú)調(diào)試時(shí)則采用手動控制，給生產(chǎn)和維修帶來極大的便利。

4．根據(jù)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)和部件劃分為幾個(gè)系統(tǒng)，如輥道送進(jìn)系統(tǒng)、丸料循環(huán)系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、拋丸系統(tǒng)、噴漆系統(tǒng)。各系統(tǒng)用轉(zhuǎn)換開關(guān)隨時(shí)可以進(jìn)行自動、手動切換，在plc自動控制起動時(shí)，切換自動位，則進(jìn)入自動工作狀態(tài)；切換手動位時(shí)，該系統(tǒng)內(nèi)各執(zhí)行部件（機(jī)構(gòu)）有啟保、停按鈕，只執(zhí)行手動操作。極大地保持生產(chǎn)需要的隨時(shí)、靈活、方便的操作。

5．這次改造的最大亮點(diǎn)是設(shè)備各執(zhí)行機(jī)構(gòu)、限位、檢測部件的聲光信號模擬顯示板的制作、安裝，其中包括各部件報(bào)警聲光信號顯示燈。及時(shí)、明了監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，使生產(chǎn)、調(diào)試、維修十分便捷。

五．plc選型

1.I/O設(shè)備點(diǎn)數(shù)估算；

輸入點(diǎn)：22個(gè)，其中：

啟動、停止2只，點(diǎn)位2；

板材、型材、構(gòu)件選擇，點(diǎn)位3；

噴漆光電檢測開關(guān)2只，點(diǎn)位：2；

輥道、循環(huán)、噴漆、拋丸自動電源選擇，點(diǎn)位4；

送進(jìn)、送出料選擇。點(diǎn)位；2；

拋丸室門限位，點(diǎn)位：1；

自動接觸器zdj,點(diǎn)位：1；

收丸、滾刷下限位，點(diǎn)位：2；

收丸、滾刷限位，點(diǎn)位：2；

脈沖發(fā)生器，點(diǎn)位：1；

斗提運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)，點(diǎn)位：1；

噴漆覆蓋計(jì)數(shù)脈沖，點(diǎn)位：1；

輸出點(diǎn)：36個(gè)，其中：

輥道系統(tǒng)電機(jī)接觸器4臺，由一臺變頻器控制，點(diǎn)位：1；

除塵系統(tǒng)電機(jī)接觸器4臺，點(diǎn)位：4；

循環(huán)系統(tǒng)電機(jī)接觸器4臺，點(diǎn)位：4；

拋丸系統(tǒng)電機(jī)接觸器6臺，點(diǎn)位：6；

拋丸系統(tǒng)扇閥6只，點(diǎn)位：6：

噴漆系統(tǒng)電機(jī)接觸器3臺，點(diǎn)位：3；

噴漆小車換向、泄壓傳感器3只，點(diǎn)位：3；

總氣閥1只，點(diǎn)位：1；

噴漆電磁閥4只，點(diǎn)位：4；

烘干加熱器3組，點(diǎn)位: 3；

閃爍燈報(bào)警器1只，點(diǎn)位：1；

plc選型：

根據(jù)對原有設(shè)備I/O點(diǎn)數(shù)的估算，點(diǎn)位留有一定余量，同時(shí)考慮到今后發(fā)展的需要的原則，I/O應(yīng)為60點(diǎn)，電源電壓選用AC220V, 輸出模塊可采用繼電輸出、并保證其運(yùn)行可靠、通用性好、價(jià)格適中等多方面因素的考慮，最終選用歐姆龍SYSMAC.CpM2AH---60CDR—A型產(chǎn)品，36點(diǎn)輸入24點(diǎn)輸出，擴(kuò)展模塊采用歐姆龍20EDR1，共用三組，同樣有36點(diǎn)輸入24點(diǎn)輸出，完全可以滿足使用要求。

六．編制應(yīng)用程序，并進(jìn)行軟件測試：

1． I/O地址分配表：

輸入點(diǎn)：

0000: 啟動；

0001：停止；

0002: 噴漆自動電源；

0003：拋丸自動電源；

0004：輥道自動電源；

0005：循環(huán)自動電源；

0006：板材自動電源；

0007：型材自動電源；

0008：構(gòu)架自動電源；

0009：拋丸室門限位；

0103：送進(jìn)料檢測；

0104：送出料檢測；

0107：收丸下限位；

0108：滾刷限位；

0109：收丸螺旋限位；

0110：滾刷下限位；

0212：光光電檢測開關(guān)l4j;

0213: 光電檢測開關(guān)l3j；

0300：脈沖發(fā)生器；

0301：斗提運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)；

0306：噴漆覆蓋計(jì)數(shù)脈沖；

輸出點(diǎn)：

10.00，聲音報(bào)警；

10.04，收丸螺旋m17；

10.07，吹丸風(fēng)機(jī)m24；

11.00，分離螺旋m20;

11.01, 斗式提升機(jī)m12；

11.02, 橫向螺旋m19;

11.03, 縱向螺旋m18;

11.04, 一號拋丸器m6;

11.05, 二號拋丸器m7;

11.06, 三號拋丸器m8;

11.07, 四 號拋丸器m9;

12.00, 五 號拋丸器m10;

12.01, 六號拋丸器m11；

13.00，一號扇閥d2;

13.01, 二號扇閥d3；

13.02，三號扇閥d4；

13.03，四號扇閥d5；

13.04，五號扇閥d6;

13.05, 六號扇閥d7;

14.03, 輥道運(yùn)行；

14.04，烘干風(fēng)機(jī)m28;

14.05，漆霧抽風(fēng)m26;

14.06, 紅外加熱器；

14.07，總氣閥d8;

15.00，噴槍電磁閥d9;

15.01, 噴槍電磁閥d10;

15.02, 噴槍電磁閥d11;

15.03, 噴槍電磁閥d12;

15.04, 噴漆小車油泵電機(jī)m25;

15.05, 噴漆小車換向閥d18-2c;

15.06, 噴漆小車換向閥d18-1c;

15.07, 噴漆小車卸壓閥d19;

2． 編制梯形圖：（見后附圖）

3．軟件測試：

測試中還是有幾處錯(cuò)誤和缺陷，有邏輯關(guān)系有誤、地址錯(cuò)誤之處，經(jīng)查找編程手冊、請教師傅，排錯(cuò)，修改，模擬運(yùn)行正常。

4，接線：

plc電源采用DC24v專用穩(wěn)壓電源，輸入、輸出采用AC220v電源。plc控制柜淘汰了百余只B9-30-10型號接觸器，而采用歐姆龍MY4NJ小型中間繼電器，plc輸出驅(qū)動繼電器來進(jìn)一步驅(qū)動接觸器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動機(jī)、電磁閥的控制；現(xiàn)場的開關(guān)、限位、傳感器的信號則驅(qū)動繼電器傳入plc的輸入點(diǎn)。

這里需要說明的是，一，模擬板用led發(fā)光二級管作為信號顯示，現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動機(jī)、電磁閥的信號取自于各自相應(yīng)的接觸器，現(xiàn)場的開關(guān)、限位、傳感器的信號則取自于各自驅(qū)動的繼電器。這部分增加了大量的接線端子板和大量的信號線，工作量還是很大的。二，集控臺增加了輥道系統(tǒng)、丸料循環(huán)系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、拋丸系統(tǒng)、噴漆系統(tǒng)的自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)，自動位則該系統(tǒng)切入自動電源工作；手動位則切入手動電源，手動操作該系統(tǒng)下的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的啟動，停止按鈕，實(shí)現(xiàn)單一執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。

七．plc聯(lián)機(jī)調(diào)試：

1.將經(jīng)過軟件調(diào)試的程序下載到plc中，運(yùn)行調(diào)試。出現(xiàn)過幾處錯(cuò)誤，如某一部分誤動作，繼電器質(zhì)量問題；接線錯(cuò)誤問題；還有落接線不啟動問題；和個(gè)別沒設(shè)計(jì)到的問題等等。經(jīng)過排查，問題逐個(gè)解決，都在掌控之中。整機(jī)試車自動、手動工作正常，切換自如；模擬板顯示一目了然，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)、各開關(guān)限位實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，盡收眼底，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的目標(biāo)和功能。

完成電路圖紙的整理和完善、裝訂，存檔。

八．改造后的設(shè)備狀況：

經(jīng)過一年半時(shí)間的使用，改造后有目共睹的是生產(chǎn)過程進(jìn)行順暢、持續(xù)高效進(jìn)行，設(shè)備故障率極大地降低；從天天出故障，現(xiàn)在每周只有一、二次，就是出現(xiàn)一點(diǎn)故障，從顯示板上就能發(fā)現(xiàn)，就連電控室操作監(jiān)控人員也能看明白，用極短的時(shí)間就可以解決問題節(jié)約了大量的維修時(shí)間和維修費(fèi)用。目測不到的問題，用電腦聯(lián)機(jī)查找梯形圖就可以發(fā)現(xiàn)問題和故障。

同時(shí)在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)有問題時(shí)，調(diào)試、維修也不用整機(jī)停止，只要切入手動操作，就可進(jìn)行調(diào)試、維修、試驗(yàn)；即使plc控制柜繼電器有故障，也是插拔型的，再也不用拆線，拆件，安裝，接線等繁瑣過程，給維修工作帶來的是便捷、省時(shí)省力。電控室里，再也不是噼里啪啦亂響，吱吱直叫，震動不斷的聲音。技術(shù)進(jìn)步，設(shè)備的升級帶來的降低故障幾率的經(jīng)濟(jì)性、高效率是很明顯的。