涂装烘干PLC自动控制系统的研究与设计

1、涂装烘干plc自动控制系统的研究与设计摘要：采用plc控制涂装烘干生产线的运行，应用微机参与生产管理，根据生产情况确定最佳的物流状态，按指定路线完成物料的输送、积存、转挂、分流及工艺工装，有效减轻工人的劳动强度，提高生产效率。关键词：积存；满位；占位；合流/分流道岔0 前言涂装、烘干是汽车、摩托车、家电、空调及其它物品生产过程中的一项不可缺少的工艺，在现代工业中处于极为重要的地位，采用plc控制涂装烘干生产线的运行，可根据生产情况确定最佳的物流状态，按指定路线完成物料的输送、积存、转挂、分流及工艺工装，有效减轻工人的劳动强度，提高生产效率，还可以构成工业过程控制网络。本文以壁炉涂装烘干线为例介

2、绍plc控制系统的构成及应用。1 系统的运行过程涂装烘干线可分为物料输送线（快速线）和物料烘干线（慢速线）两部分，其中快速线主要用于物料输送，线速较快，约12m/min；慢速线属于可调速工艺链，因为物料的不同，所需烘干时间也不同，因此线速不是固定不变的，系统通过变频器来实现其无级平滑变速，所以在整个系统起动前应先设定变频器的频率，来控制电动机的转速，从而控制其线速，线速约0.5m-2.5m/min。系统起动前先将运料小车从生产线的固定上车点处倒送入线内，严禁在输送机运行时将车送入线内。系统起动后，运料小车先行至上料点等待，待烧制成型的铁制壁炉用特制吊具悬挂至运料小车后（装料），小车按照给定的路

3、线进入相应工位进行涂装，涂装后壁炉由快速线进入慢速线，经烘干后从慢速线中驶出，至下料点卸料，最后返回上料点继续装料，如此周而复始。生产线的运行路线如图1所示。综上所述，为保证系统能正常运行，plc控制系统必须具备以下功能：（1）控制生产线的起动、停止、设定物料烘干线的线速，并可根据需要随时改变线速。（2）在相应工位（如上料点、卸料点及关键工位等）设置紧急停止按钮。当出现紧急情况时，操作工人可直接按急停按钮停止生产线的运行，以免发生重大事故。（3）运料小车由于所载物料的不同，必须进入各自对应的工位，所以在上料点上料后,应根据需要对小车给定地址。给址完毕后，小车根椐所给地址进入不同的工位，经过喷漆

4、、烘干后，合格的工件经下料点时被卸下，空载小车返回上料点积存,以待重新上料。不合格的工件返回相应工位，重新进行加工。（4）物料的涂装通过机械手自动喷涂。现场安装触摸屏，根据物料的不同随时更改喷涂时间。（5）设置控制系统的各种保护功能（例如电机过热、传动过载、电源单相、张紧装置超行程、下坡捕捉器及气压不足报警等）。一旦发生异常，控制系统将自动停止生产线的运行并发出报警信号，警示工作人员进行检查和维修。图1 系统运行组态fig.1 system run configuration2 plc控制系统的构成根据生产线对plc控制系统所提出的要求，所选plc应提供至少200个左右的i/o点，考虑到产品的

5、更新换代，电控系统的功能升级，乃至构造成为plc网络（devicenet）控制系统，所以选用omron公司c200h系列中型plc，最大可提供1184个i/o点。此外，选用turck公司现场总线模块fdnp-p1204g-tt、fdnl-l0800-t、总线分支（sptc2）；接近传感器ni8-m18-ap6x-h1141；富士frn1.5g9s-4型变频器；omron公司ns系列pt可编程终端等。选用上位计算机与plc主机进行通讯，实现对现场设备的实时监控；再配以可在windows98/nt/2000/xp系统中运行，由三维力控公司生产的组态软件，根据控制系统要求进行组态监控界面的开发，绘制

6、现场设备画面，与plc主机进行数据交换，创建动画链接，使实时监控更为直观（见图1）。电控系统的结构框图如图2所示。图2 电控系统的结构框图fig.2 electrical control block diagram system3 plc控制程序的编制本系统的涂装烘干线采用xfj50积放式悬挂输送机，根据厂家所提出的生产率，生产线设置了若干个停止器，停止器打开或关闭由电磁阀通、断电控制气路。当停止器关闭时，运料小车不能通过；每两个停止器之间是一个积存段，用于积存运料小车；停止器之间的距离由积存段所存的运料小车数所决定，本次输送线存车数范围是120辆。采用plc对输送线进行自动控制，对慢速线来说

7、，它是可调速工艺链，通过控制柜内的变频器来调整其速度，可在现场可编程终端直接输入数据改变变频器频率，控制过程比较简单。plc主要控制的是快速线，所以必须了解运料小车所处的位置及各积存段所存小车的数量。通过在输送线上安装占位传感器（检测小车位置），满位传感器（检测积存段存车数量是否已达到要求）、清除开关以及给址器（给定小车地址）、读址器（根椐所给地址命令小车进入不同的工位）等向plc输入端发出信号，经中央处理机（cpu）内部程序处理后，向plc输出端发出相应信号，来控制输送线上各个停止器的打开与关闭，从而控制每辆小车的停止或运行，达到自动控制生产线正常运行的目的。综上所述，plc控制程序的编制是

8、至关重要的。系统控制程序框图如图3所示。图3 控制系统程序框图fig.3 control system program block diagram 31运料小车给址、读址的过程小车进入输送线后，先经合流道岔清除传感器及满位传感器，再通过清址器后(每辆小车都有两个用来给址的信号杆，通过清址器后，信号杆将恢复原位)，至上料点等待。此处有一工位操作站，分布有急停按钮和两个给址按钮，当按下给址按钮时，可控制小车信号杆伸出，通过光电传感器检测，向plc发出01、10、11三个信号，如图4所示。全线共有5个急停按钮，当任意一个按钮被按下时，全线停止，只有重新起动，全线才能恢复运行。 小车在上料点上料后，根

9、据需要对小车给址：（1）当发出01信号时小车应进入第一个分流道岔的弯通道岔，至2#机器人喷漆室。（2）当发出10信号时小车应进入第一个分流道岔的直通道岔，之后进入第二个分流道岔的弯通道岔，至1#机器人喷漆室。 （3）当发出11信号时小车应进入第二个分流道岔的直通道岔，开始外线大循环。32分流道岔与合流道岔的动作过程 图4 给址和读址（1）分流道岔的控制 fig.4 write address and read address分流道岔所起的作用是将一条通路分成直通和弯通两条通路，根据运料小车所给地址来产生相应动作的。由于装载不同物料的小车需进入不同的工位，所以控制分流道岔的动作很重要。选用双线圈

10、二位电磁阀推动气缸控制分流道岔，即当直通线圈得电后，道岔打至直通，即使线圈断电，道岔仍保持现有的状态，直至弯通线圈得电后，道岔才打至弯通状态，反之亦然。（2）合流道岔的控制合流道岔所起的作用是将直通和弯通两条通路合成一条通路，在合流道岔的两个分支前必须安装停止器。对它的控制主要是决定哪个分支的停止器先被打开，即哪个分支的小车先行通过。首先设定小车优先权，再根据安装在合流道岔前的清除传感器或满位传感器的状态令小车按优先权高低依次通过。33机器人的自动喷涂壁炉的涂装采用机器人自动喷涂，为保证涂装质量，对机器人的要求极为严格。（1）运料小车进入喷漆室前在相应停止器前占位，向机器人发出脉冲信号，如喷漆

11、室内尚有未涂装完壁炉，停止器关闭，运料小车停止等待；喷漆室内无壁炉，机器人重新设定喷涂时间（如同种物料，可不必再设定时间），停止器打开，运料小车进入喷漆室。（2）运料小车进入喷漆室后，为保证运料小车到位，在车头、车尾处安装4个光电传感器检测运料小车位置。如运料小车已精确到位，一机械手将壁炉固定，另一机械手准备喷涂。（3）壁炉固定处上下左右各安装2个接近传感器，分别为sp41-sp48，可发出10100（001、010、101、110），10101（001、010、101、110）等16个八位二进制数据，每个数据对应一种物料（如物料种类增加可相应增加数据量），根据物料检测传感器所发出的plc输入

12、信号，确定物料种类，调用相关子程序，控制机械手喷涂动作，按从左至右，从上至下的顺序完成涂装。部分程序运行过程如下：10100001dm100cmp dm100 （dm101，dm102dm116）dm100dm101call子程序1dm100dm102call子程序2dm100dm116call子程序16dm100dm101或dm102dm116系统报警结果：dm100dm101call子程序1控制机器手大臂、小臂、手指执行第一种壁炉部件的涂装过程。一个循环过程结束后向plc主机发出回复信号，等待下一循环过程的开始。（4）涂装完毕如在设定时间内完成，运料小车离开喷漆室，机器人等待下一壁炉到位。

13、否则系统报警。34快速线与慢速线的交接运料小车离开喷漆室后，行至快速线与慢速线交接处占位，首先对漆后壁炉检修，如不合格，分流道岔打至弯通，停止器打开，小车返回至上料点准备重新喷漆；如合格，分流道岔打至直通，快速线与慢速线交接处所设置光电传感器检测牵引小车运行之推钩，检测到停止器打开，推钩将小车牵引至慢速线开始烘干，完成快速线与慢速线交接。4 结束语本涂装烘干线自正式投产以来，生产线运行状况一直良好。plc控制系统可靠性高，且plc内部程序编制的灵活性及功能的多样性大大降低了外部的硬件配置，不但提高了生产效率，降低了生产成本，而且方便了控制人员的管理。由此可见，plc在自动控制中处于不可替代的地

14、位，对现代工业起着越来越大的作用。参考文献：（1）可编程序控制器原理 应用 网络。徐世许，中国科学技术大学出版社，2000，北京（2）可编程序控制器的原理及应用设计技术。宋德玉，冶金工业出版社，1999，北京investigation and design of painting oven processing plc automation systemabstract：plc is be used to control the running of the painting oven production line and computer is be adopted in the production management，the best material handle circulation can be selected according to the actual production situation，under the designation line moving products through transporting，po