隨著自動控制技術(shù)和計算機技術(shù)的高速發(fā)展， PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。近些年來，PLC與
觸摸屏、上位機（上位監(jiān)控電腦）、變頻器等組成的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，在控制大型、特大型復雜的設(shè)備或設(shè)施上有了很大的發(fā)展。目前，我國是世界上最大的產(chǎn)鋁國，同時也是世界上鋁制品消費大國。因此對鋁的深加工處理顯得非常重要，而陽極氧化技術(shù)是鋁表面處理技術(shù)中應(yīng)用最廣和最成功的技術(shù)，也是研究和開發(fā)最深入與最全面的技術(shù)。作為對鋁或鋁合金制品進行表面處理的大型工業(yè)設(shè)備，鋁陽極氧化生產(chǎn)線也得到很大的發(fā)展。如何提升鋁陽極氧化線的裝備技術(shù)水平和自動化程度是鋁加工處理行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實需要，這也是鋁陽極氧化線未來的發(fā)展方向。
1 系統(tǒng)控制原理
PLC是鋁陽極氧化自動線控制系統(tǒng)的核心，PLC在收到觸摸屏和上位機的控制指令、數(shù)據(jù)信息，以及生產(chǎn)現(xiàn)場的控制指令、位置狀態(tài)信息后，根據(jù)內(nèi)部事先輸入的程序進行處理，并將處理結(jié)果輸出驅(qū)動執(zhí)行元件和執(zhí)行機構(gòu)工作，同時將相關(guān)信息反饋給觸摸屏和上位機。上位機與PLC連接，監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)，設(shè)定和修改程序號及相應(yīng)的工藝流程、工藝參數(shù)等。觸摸屏主要功能是對PLC輸入控制指令、更改行車參數(shù)和監(jiān)控PLC的工作。鋁陽極氧化線上安裝有上料、脫脂、堿洗、化學拋光、陽極氧化、封孔、水洗和下料等共25個工作缸位，每個工作缸位中線上方都裝有供2臺行車讀取的地址板。當裝有工件的工件架推入上料位，選擇程序號并確認后，由PLC控制行車按照事先設(shè)定在程序號中的工藝流程順序和工藝參數(shù)設(shè)定的時間，自動將工件送入各工序缸內(nèi)處理和流轉(zhuǎn)傳送，工件完成各工序處理后送到下料位。為擴大鋁陽極氧化線的通用性，使用不同的程序號來滿足不同的產(chǎn)品在鋁陽極氧化線中同時進行生產(chǎn)。行車的運動和動作還具有一定的智能性和優(yōu)先權(quán)：根據(jù)距離目標位置遠近選擇最近的行車前來工作，通過測算行走距離，行車自動選擇高速或中速行走和低速定位。當2臺行車之間的距離等于一個缸位，行車不能對面向前行走，行車位于第一個上料位或最后一個下料位時，不能再向兩端盡頭行走。在同時有幾個工作缸內(nèi)工件處理時間完成時，按工作缸在工序中的重要程度，行車優(yōu)先吊出藥水缸內(nèi)的工件，然后再吊出水洗缸內(nèi)的工件。
2 控制硬件系統(tǒng)
鋁陽極氧化線的自動控制系統(tǒng)組成如圖1所示。
控制系統(tǒng)中上位機是在普通臺式電腦中安裝組態(tài)王軟件及程序工程，觸摸屏選用威綸通公司（EVIEW）的MT510TV3CN型，該觸摸屏為10寸彩色屏幕，色彩鮮艷觸摸靈敏度高，具有較高的性價比。采用歐姆龍公司SYSMAC CJ1系列CJ1M型模塊式PLC，這種結(jié)構(gòu)PLC具有輸入輸出點數(shù)多、處理速度快、模塊組合靈活、便于擴展、微型化和易于聯(lián)網(wǎng)等特點，還可配備特殊I/O單元和智能I/O單元，適合于復雜過程控制的工程項目中。本控制系統(tǒng)中PLC是由主機架（主要包括電源、CPU、I/O控制、DeviceNet、串口通信、輸入輸出單元等）、擴展機架（主要包括電源、I/O接口、輸入輸出單元等）和遠程輸入輸出模塊組成，CPU和擴展機架由I/O控制、I/O接口單元進行連接，CPU通過DeviceNet單元CJ1W-DRM21與遠程輸入輸出模塊直接連接。觸摸屏經(jīng)串口通信單元CJ1W-SCU41-V1上的RS-422端口與CPU進行通信，上位機通過通信電纜連接到CPU單元上的RS-232C端口，這樣PLC作為中心，和觸摸屏、上位機一起組成鋁陽極氧化自動線控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)最大的特點是：CPU通過DeviceNet單元與遠程終端I/O單元進行通信只需一條四芯的屏蔽電纜，而且通信距離最遠可達500m，控制最多達2560輸入輸出端點，完全滿足PLC控制中心對2臺行車進行遠距離控制的需求。這樣行車上大量與PLC聯(lián)系的控制輸入、位置狀態(tài)和輸出信號線取消了，行車與外界相聯(lián)只有電源屏蔽扁線和通信屏蔽電纜2條電纜，這對長期頻繁運動的行車安全穩(wěn)定地工作至關(guān)重要。
3 控制軟件系統(tǒng)
3.1 PLC程序
鋁陽極氧化自動線PLC程序最主要功能是對2臺行車的控制。根據(jù)工藝控制要求，裝有工件的工件架推入上料位并確認程序號后，PLC根據(jù)程序號所設(shè)定工藝流程和工藝參數(shù)，控制行車前后行走和上下動作將工件架吊起或放入各工序缸位進行處理，自動完成對工件的加工處理。因此PLC程序具有智能性、選擇性、邏輯運算和傳遞能力等特點。
（1）觸摸屏、上位機與PLC進行信息和數(shù)據(jù)交換，是通過PLC內(nèi)部的輔助、數(shù)據(jù)等軟元件來實現(xiàn)的。因此在編寫程序前先要分配好PLC的輸入、輸出地址，與觸摸屏、上位機進行信息和數(shù)據(jù)交換的軟元件，以及編程中的輔助軟元件等。
（2）與上位機系統(tǒng)設(shè)置相配合的PLC程序，能設(shè)定和更改程序號中的工藝參數(shù)、工藝處理流程，使每架工件都能按指定的程序號自動完成生產(chǎn)，不同程序號的工件還能同時在鋁陽極氧化線中進行生產(chǎn)，每個工序缸內(nèi)都能顯示工件的程序號。
（3）為提高行車工作效率，行車行走
變頻器設(shè)有3段速度，以行車當前位置與目標位置之間的距離，自動選擇高速或中速行走、低速定位。行車在將工序缸內(nèi)工件架吊出上升時，可設(shè)定中途傾斜停頓滴水時間。
（4）工件在各個工序缸內(nèi)的工作時間達到設(shè)定時間且下轉(zhuǎn)目標缸無工件，則發(fā)出信號通知轉(zhuǎn)料，根據(jù)工序缸的重要程度、與2臺行車的距離和時間先后等條件，實行重要缸位先吊出下轉(zhuǎn)，同等重要的先到先吊出下轉(zhuǎn)的原則，對各工序缸內(nèi)的工件進行處理流轉(zhuǎn)作業(yè)。
（5）為保證設(shè)備的運行安全，設(shè)置了許多安全措施：當2臺行車相對距離小于或等于一個缸位時，行車不能向?qū)γ嫘凶撸还ば蚋變?nèi)有工件進，禁止行車下落吊放工件；在行車近巡視通道的位置安裝有安全臂，如操控人員撞到安全臂，行車立即停止動作等。
3.2 觸摸屏畫面
觸摸屏通電后即顯示開機畫面，為保證只有指定人員才能操作，必需輸入正確的密碼方能進入主畫面進行操作。在主畫面中可打開手動工作、自動工作、輔助設(shè)備、行車參數(shù)和報警5個分畫面。
（1）手動工作畫面：2臺行車的手動操作，行車當前位置缸號修改。
（2）自動工作畫面：鋁陽極氧化線自動工作的啟停、復位和繼續(xù)等操作，工件處理工藝程序號的確認，行車自動工作時運行狀態(tài)顯示，以及各工作缸在自動工作時的狀態(tài)顯示等。
（3）輔助設(shè)備畫面：冷凍系統(tǒng)、整流機、溫控器和過濾泵等輔助設(shè)備的投入與停用操作。
（4）行車參數(shù)畫面：主要根據(jù)工藝要求對行車參數(shù)進行修改和調(diào)整。
（5）報警畫面：顯示鋁陽極氧化線當前工作中出現(xiàn)的錯誤報警和過去曾發(fā)生過的報警，還可以進行報警的貯存和刪除操作。
3.3 上位機組態(tài)畫面
操作人員進入上位機的監(jiān)控界面操作，必須先輸入正確的姓名和密碼，以防止上位機內(nèi)的工藝資料外泄。上位機監(jiān)控界面主要由工作狀態(tài)界面和參數(shù)設(shè)置界面組成，工作狀態(tài)界面中包含有：隨著產(chǎn)品處理流轉(zhuǎn)的單次工作程序號，行車工作的當前位置和目標位置顯示，產(chǎn)品在當前工序缸內(nèi)的設(shè)定工作時間和實際工作時間等狀態(tài)內(nèi)容。參數(shù)設(shè)置界面主要進行增設(shè)和取消操作人員姓名和密碼，工作程序號的設(shè)置和更改，以及產(chǎn)品在各工序缸內(nèi)的工作時間設(shè)定等操作。
4 結(jié)語
以
歐姆龍SYSMAC CJ1系列CJ1M型PLC為核心，與觸摸屏、上位機等組成的工業(yè)控制系統(tǒng)，以其靈活的組合功能，強大的遠程控制能力，滿足復雜多樣的控制要求，在鋁陽極氧化線中得到成功應(yīng)用，特別是其擁有強大的遠程控制功能，在環(huán)境惡劣和有特殊要求的工業(yè)控制系統(tǒng)中可以發(fā)揮重要作用。
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