PLC与变频器在电镀生产线系统改造中的应用

PLC与变频器在电镀生产线系统改造中的应用

甘淑娟

昌河飞机工业公司 江西 景德镇 333002

摘要：PLC配合变频器控制系统可广泛应用于电镀生产线系统中，它结合了单梁悬挂起重机与传统继电器，共实现了对设备的自动循环控制与信号提示，可保证实现对准确停车、热过载保护等等机制的高效安全运行。本文中简单分析了电镀生产线系统改造前的基本概况，提出了电镀生产线系统工艺流程，并结合PLC与变频器在对电镀生产线系统中起重机改造的技术应用要点进行了详尽研究。

关键词：电镀生产线系统；单梁悬挂起重机；PLC；变频器；改造技术要点

基于PLC与变频器技术支持的单梁悬挂起重机在设备技术改造中主要运用到了电镀生产线系统，它通过电镀自动化控制优化生产流程，减少生产投入成本。目前比较先进的ABS塑料电镀自动生产车间就能够实现对大型单梁悬挂起重机的有效改造，在保留点动功能的前提下优化起重机改造技术内容。因此需要对其改造前的电气线路内容进行分析。

1. 改造前的单梁悬挂起重机电气线路内容

（一）单臂悬挂起重机的电气线路内容

在改造前的单梁悬挂起重机主要采用到了电动葫芦配合电磁离合器制动装置，主要对再生发电制动控制体系进行优化，构建电动小车移动机构，主要对电动机、大车以及定子绕组进行分析，保证三相电源相序相反，同时保证大车两侧滚轮驱动运动方向保持一致^[1]。

2. ABS塑料电镀工艺技术实施流程

结合ABS塑料电镀生产工艺流程进行分析，建立多个槽位并标记序列号，保证槽位全线总长达到50m左右。此时进行电镀槽工艺顺序设计，建立多条电镀生产线，保证ABS塑料电镀生产工艺流程实施到位，并优化ABS塑料电镀技术要点。例如要在电镀生产线左侧的原位装货点位置采用到电镀零件并装入挂篮之中，保证其停留槽位随时停止、下降、停留以及上升，确保生产线卸下已经电镀好的零件后还能自动返回原位，进入下一轮装货启动以及电镀加工循环生产过程中。不过考虑到传统变频器与电机之间存在过长连线，如此可能会导致变频器出现过电流跳闸情况，漏电流大量增加，因此需要对电流显示精度变差进行分析。该过程中可选用输出电路OFL滤波器，结合PLC输出端建立接触器线圈感性负载，避免影响PLC正常运行。在该过程中，还需要思考如何提高PLC控制系统的整体抗干扰能力，保证负载两端并联接入交流负载RC吸收电路，如图1^[2]。

图1 ABS塑料电镀工艺的基本技术流程示意图

2. 改造中基于PLC与变频器控制系统的设计研究

（一）选择PLC与变频器

结合电镀工艺与硬件进行改造，提出改造方案，确保输入输出端口数量设计到位，在该过程中要充分考虑到PLC与变频器控制系统的经济性，满足设备应用技术要求。要保证设计超过24个输入点与输出点，满足系统电气线路改造内容与技术要求^[3]。

这里可选择电动葫芦和大小车，并明确变频器型号。首先电动葫芦起重电机设计功率最大达到0.8kW以上，同时选择ZD21-4起重电机，保持其额定功率在0.8kW左右，额定电流在2.2A左右。同时对变频器容量进行确定，具体如下：

上述算式中 表示电流波形的修正系数，它取值在在1.05以上， 表示负载中所要求的电机输出功率，取值0.8； 表示电机功率因数，因数值为0.87， 表示电机效率，数值约为0.95。

（二）编写程序软件

要为系统改造编写程序软件，其中主要采用到了基本指令、步进指令以及特殊软元件，建立软件编程自动循环与地面手动操作模式，通过三大指令优化两条通道，确保指令程序与手动操作模式构建联合技术应用机制，实现设备系统智能化操作，建立程序默认自动循环状态体系，保证单臂悬挂起重机能够快速进入到自动循环工作状态中。在该过程中，大量程序软件被自由编写并形成数据输出输入，实现技术数据布局有效调整。以自动循环为例，由技术人员按下启动按钮以后，保证电动大小车处于空载状态。首先大车以90Hz快速移动返回到上挂点原位位置，随后小车也同时以90Hz速度快速定位回到上挂点原位位置。此时可接近开关发出信号，保证大小车电机通过变频器先后制动停移，而吊钩则快速下降。当吊钩快速下降到设定高度以后，其下降定位开关会自动发出信号，保证吊钩顺利停止到下降挂篮上挂位置，第二阶段技术人员再次确定按钮操作吊钩挂篮上升运行，确保吊钩在停止时上升制动，如此就会避免挂篮自行坠落。可利用PLC面向电机发出信号，在大车运行6s后再操纵它以40Hz速度中速运行3s，最后以20Hz低速运行2s，等待右槽接近开关位置后发出信号，保证大车停止向右移动，最后开始除油操作。此时吊钩在除油槽上方会停留10s左右，其镀件表面的镀液流会回到电镀槽中，正个单次循环或电镀任务就此完成。如果设计采用多次循环，则吊钩不会上升，利用小车直接快速横向移动顺利回到上挂点位置，如此等待第二批零件挂篮上挂即可

^[4]。

2. 改造后技术动作操控

基于PLC与变频器控制系统改造后对其动作技术动作内容进行测试分析。首先分析它的停止动作，保证在自动循环状态下对电镀过程中的一般性质异常状况按钮进行分析，保证起重机停止运行后。等待问题完全解决以后，再启动按钮继续运行系统。

其次是急停动作，主要在设备系统自动循环状态下如若遭遇任何紧急状况，通过急停操作禁止其所有输出功能。

第三是点动控制动作，主要对六档点动控制功能进行分析，结合点动或自动切换按钮对大小车、电动葫芦的行走范围进行限制，追求实现点动控制功能。在该技术操作过程中，手动指示灯是会被点亮的。

第四是对来电或恢复供电指示功能进行分析，保证通电指示驱动到位，同时通过特殊继电器对常开触点联接进行分析。保证在PLC系统正式开机以后，驱动线圈能够有效驱动，保持指示灯常亮。

第五是越位报警功能，当起重机正式运行以后，对其吊钩上升过程中的重锤限位器进行分析。如果重锤限位器失效，它的断火限位器则会发挥功能作用，快速切断电动葫芦电机电源。如果大小车漂移过程中，需要对限位开关进行分析，保证起重机正常停止工作，此时报警灯处于常亮状态。

结合上述5点，对PLC与变频器所展开的起重机改造总体思路进行分析，完成硬件改造过程。其中运用到了ABS塑料电镀生产工艺，保留点动操作过程，主要选择PLC控制器可编程计算对起重机进行自动运行控制。再者要利用准确制动停车功能减少起重机冲击与挂篮摇晃，可采用变频器对大小电机以及电动葫芦电机进行全面调速控制；再次要控制起重机，主要对不同挂点（上下挂点）中的所有槽位进行二度准确定位，保证大车导轨上对应位置可合理化加装定位快关，确保在大车导轨上对对应位置的加装定位开关进行分析调整^[5]。如此一来，小车导轨上两侧对应位置都会加装了定位开关，提高工作频率幅度。在这里，也能进一步优化改造后系统安全可靠性以及精度，保证定位开关始终接近直流24V状态。而PLC内部电源也会为其提供24V电源^[6]。

总结：

基于PLC与变频器的单臂悬挂起重机在本文中还运用到了ABS塑料电镀生产工艺，确保起重机本体各项生产功能水平上升，系统性也更加稳定可靠，其操作灵活也更加便捷有效，具有一定的抗干扰能力。为了追求PLC与变频器技术的合理化应用，专门提出ABS塑料电镀自动生产线进行车辆生产，希望以此有效提高企业整体生产效率与经济效益。

参考文献：

[1]刘健,张志华,黄炜, 等.分布式电源接入对配电网故障定位及电压质量的影响分析[J].电力建设,2015,36(1):115-121.

[2]何书宇.分布式电源接入对配电网故障定位及电压质量影响[J].低碳世界,2018(10):94-95.

[3]刘群杰,樊艳芳,李峰, 等.基于多区域相位突变量信息的主动配电网故障定位方案研究[J].可再生能源,2019,37(9):1310-1316.

[4]刘远娟.PLC 与变频器在电镀生产线控制系统改造中的应用[J].机械工程与自动化,2015(3):179-181.

[5]李秀忠.基于S7-300 PLC和ET200S的电镀生产线自动控制系统设计[J].制造业自动化,2015(14):134-138.

[6]李永兵.多镀种电镀生产线控制系统的研制与应用[D].重庆:重庆大学,2010.