自动化电镀生产线,是指按一定电镀工艺要求将有关镀槽、镀件升降装置、镀件传送装置、电气控制装置、检测装置、过滤设备、加热与冷却设备等组合为一体的多功能自动控制装置。
通过电镀,可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层,还可以修复磨损和加工失误的工件。镀层大多是单一金属或合金,如锌、镉、金或黄铜等,也有弥散层和覆合层。电解的基本材料大多为铁、钢、不锈钢等。
本系统电镀生产线采用了直线悬臂式行车,行车架上装有可升降的吊钩,行车和吊钩各用一台电动机控制,同时用变频器对电机平滑调速。当行车平移时,先快速,接近工位时转为慢速,当吊钩吊起工件时,先慢后快,下降时先快后慢,提高了定位的准确性和安全性。在定位轨上依照工位安装行程开关,行车的进退和吊钩的升降由行程开关来检测,具体分为上下料、前处理、镀槽和后处理工位。
工作过程:
在电镀生产线首端,工人将零件装入行车的吊篮并发出自动启动信号,吊篮上升碰到上限行程开关停止,行车开始自动前进。按生产要求在需要停留的槽位上空停止,并自动下降,碰到下限开关停止下降。根据工艺要求在槽中停留一段时间后自动上升,如此完成规定的每一道工艺直至生产线末端,行车便自动返回原始位置,并由工人装卸零件。具体流程图如图1 所示。在工作过程中,有自动和手动两种工作方式选择,操作方便。在多数情况下选择自动工作方式,在维修和特别处理情况下选择手动工作方式。
图1:自动化电镀生产线的工作过程流程图
二、硬件设计
根据自动化电镀生产线的控制要求,采用了PLC S7- 200 CPU226,此系统的输入信号有两部分,一部分是原点、单周期、步进等面板控制按钮,另一部分是多种行程开关,这些面板按钮信号和传感器信号作为PLC 的输入变量,经过PLC 的输入接口输入到内部数据寄存器,然后在PLC 内部进行逻辑运算或数据处理后,以输出变量的形式送到输出接口,从而驱动电机来控制行车的运行和吊钩的升降。系统PLC 硬件接线图如图2所示,I/O 端口分配表如表1所示。
图2:电镀生产线控制系统的硬件接线
表1:I/O端口分配表
三、软件设计
自动化电镀生产线的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。
自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作方式。
手动操作是指用操作接钮对系统的每一步运动单独进行控制。
例如,当选择左右开关时,按下启动按钮,行车左行;按下停止按钮,行车右行。步进操作是指每按一次启动按钮,程序完成一步动作后自动停止。单周期操作是指从原点开始,按一下启动按钮,系统自动完成一个周期的动作后停止。
连续操作是指从原点开始,按一下启动按钮,系统将自动地、连续不断地周期性循环。在工作中若按一下停止按钮,系统将继续完成一个周期的动作后,回到原点自动停止。此系统的整体程序结构如图3 所示。
若选择单操作工作方式,当按下单操作按钮I1.4,执行单操作程序。单操作程序独立于自动操作程序,可另行设计。在步进工作方式下,执行步进操作程序,按一下启动按钮I1.0 执行一个动作,并按规定顺序进行。在单周期工作方式和连续操作工作方式下,可执行自动操作程序。当按下连续按钮I0.7 和启动按钮I1.0 后,中间继电器M1.0 置位,连续执行自动操作程序。当按下单周期按钮I1.3 后,中间继电器M1.0 复位,执行一次自动操作程序就停止。在单操作程序、步进操作程序和自动操作程序中都必须使用中间继电器,最后通过转换能控制共同的输出继电器。
根据前面的系统控制要求和I/O 分配表分析可得自动操作流程图如图3 所示。
具体的工作过程如下:
当PLC 运行时,初始脉冲SM0.1 对状态进行初始复位。当系统在原点时,状态继电器S0.0 置1,Q0.4 得电,原位状态指示灯亮。接下启动按钮I1.0 后,状态继电器S0.1 置1,同时S0.0 清零,原位状态指示灯熄灭,Q0.0 得电,吊钩执行上升动作。
图3:自动操作流
当上升碰到上限位开关I0.0 时,状态继电器S0.2 置1,同时S0.1 清零,吊钩停止上升,Q0.2 得电,行车开始右行;
当右行到XK1 行程开关时,状态继电器S0.3 置1,同时S0.2 清零,行车停止右行,Q0.1 得电,吊钩开始下降;
当碰到下限行程开关I0.1 时,状态继电器S0.4 置1,同时S0.3清零,吊钩停止下降,镀件处于前处理槽中,定时器T37 开始计时,15S 后,定时满,T37 常开触点闭合使状态继电器S0.5置1,同时S0.4 清零,Q0.0 得电,吊钩始上升,重复执行上升-右行-下降-延时四个过程。
当在后处理槽30S后,定时器T39 得电,状态继电器S1.5 置1,同时S1.4 清零,Q0.0 得电,吊钩开始上升;
当碰到XK3 行程开关,状态继电器S1.6 置1,同时S1.5 清零,吊钩停止上升,Q0.3 得电,行车开始左行;
当左行碰到左限限位开关I0.2,状态继电器S1.7 置1,同时S1.6 清零,行车停止左行,Q0.1 得电,吊钩开始下降;
当碰到下限开关I0.1,吊钩停止下降。
如果为连续工作方式,M1.0 置1,状态继电器S0.1 置1,重复执行自动程序。若为单周期操作方式,M1.0 清零,状态继电器S0.0 置1,停止在原位。