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钢材预处理线继电控制升级为PLC控制的改造

钢材预处理线继电控制升级为PLC控制的改造
 
          --- 高级技师专业论文

作者:石头

摘要:钢材预处理线是为铁路车辆生产的原材料进行表面抛丸除锈、喷涂底漆的生产线,自95年安装,经多年使用,完成工艺效果较好;最大的缺陷就是故障率高,生产效率低,是急需解决的问题。

关键词:抛丸除锈;喷涂底漆;故障率高;效率低;plc控制;

说明:该生产线于2010年4月15日开始进入改造,于同年5月10日改造完成、试机,5月12日即投入生产,至今已有一年半的时间,实现了低故障、高效率,运行稳定、可靠的性能。
 

一、设备概述:

我中心钢材预处理线是铁路车辆生产的首道工序,完成铁路车辆所需原材料的表面抛丸高速击打除锈,喷涂底漆的作业,经过表面除锈,提高底漆的附着力和抗腐蚀能力,增加表面硬度和抗疲劳性,优化加工质量的工艺要求。

钢材预处理生产线属于大型生产设备,全机24台动力电动机,额定功率730kw,满载负荷电流360A,全线长65米,现场生产上料、下料需2台桥式吊车配合,电器控制室的集控台需有一人专职监控,并与现场生产配合。

二.设备状况:

钢材预处理线由九十年代初安装使用,一直采用继电式控制方式,这种传统的控制方式,大量采用继电器接点来完成逻辑控制,点多面广,电气故障频繁,查找故障难度大、繁琐、维修工作,耗时费力,维修费用较高。而且对维修工的熟练程度要求高,对于更换继电器,是一件习以为常的事情,成为车间的老大难的问题,极大的影响了生产效率和进度。发生故障,维修效率低,占用时间长,成了最大的阻碍,要想彻底改变这种现状,就必须对设备进行升级。目前,plc可编程控制器是一种成熟的技术,广泛应用于新工艺。目前市场上,新购设备大多采用plc可编程控制器,plc以其自动化程度高,故障率低的优越性和可靠性、以及数控设备的发展趋势逐步为大家所熟知。鉴于这种情况,决定对该条生产线进行技术改造升级用plc控制。一个班次的十多人只有停止工作等待。

随着铁路车辆产品的产量的加大,设备故障成

三.改造的合理化分析:

采用plc可编程控制器在该条生产线的应用,具有提高自动化程度,降低故障率提高生产效率的技术保障。其次,plc强大的自诊断功能,即时显示、报警plc运行下的各部件出现的故障所在。再者plc可实现模拟显示各限位、部件、执行机构即时位置和状态,做到实时监控,极大地缩短了维修时间,提高了维修的效率,每节约一分钟即节约了十多个人的一分钟,延长了一分钟的生产作业时间。从经济核算和生产效率方面来讲,选择设备的升级、技术改造是正确的,也是发展的必然趋势。

四.改造的总体设计:

由于我们是在原有继电控制的基础上进行升级改造,本着完成确保设备功能的前提下,进行优化改造。实现高效率、降低故障率、便捷的操作、维修的要求,力求简单、经济、方便,就完成了我们改造的目标和宗旨。

1.  这次继电控制式向plc控制的升级改造,必须明确的是,我们只做淘汰继电逻辑控制电路,用plc可编程控制器来替代完成,以及全机电路衔接,实现升级。相当于“机械脑”更新为电脑:高级控制指挥中心。同时增加了声光信号显示板。对执行机构诸如主电路开关、交流接触器、过电流接触器,现场电动机、电磁阀,以及现场传感器、限位开关等均不做改动。

2.  同时最大程度的汲取我们在生产实践中设备原有合理的、科学的电路逻辑原理,作为汇编程序的基础,转换为plc专用汇编程序,保持其原设计优越性能和可靠性。

3. 根据多年维修工作的实际经验,在改造过程中兼顾全线控制和单一执行机构控制,即采取全线自动控制和手动控制相结合的方式,在正常作业中采取plc全线自动控制,在日常检修、试机、生产中途暂停、单独调试时则采用手动控制,给生产和维修带来极大的便利。

4.根据各执行机构和部件划分为几个系统,如辊道送进系统、丸料循环系统、除尘系统、抛丸系统、喷漆系统。各系统用转换开关随时可以进行自动、手动切换,在plc自动控制起动时,切换自动位,则进入自动工作状态;切换手动位时,该系统内各执行部件(机构)有启保、停按钮,只执行手动操作。极大地保持生产需要的随时、灵活、方便的操作。

5.这次改造的最大亮点是设备各执行机构、限位、检测部件的声光信号模拟显示板的制作、安装,其中包括各部件报警声光信号显示灯。及时、明了监视设备运行的状态,使生产、调试、维修十分便捷。

五.plc选型

1.  I/O设备点数估算;

输入点:22个,其中:

启动、停止2只,点位2;

板材、型材、构件选择,点位3;

喷漆光电检测开关2只,点位:2;

辊道、循环、喷漆、抛丸自动电源选择,点位4;

送进、送出料选择。点位;2;

抛丸室门限位,点位:1;

自动接触器zdj,点位:1;

收丸、滚刷下限位,点位:2;

收丸、滚刷限位,点位:2;

脉冲发生器,点位:1;

斗提运转保护,点位:1;

喷漆覆盖计数脉冲,点位:1;

输出点:36个,其中:

辊道系统电机接触器4台,由一台变频器控制,点位:1;

除尘系统电机接触器4台,点位:4;

循环系统电机接触器4台,点位:4;

抛丸系统电机接触器6台,点位:6;

抛丸系统扇阀6只,点位:6:

喷漆系统电机接触器3台,点位:3;

喷漆小车换向、泄压传感器3只,点位:3;

总气阀1只,点位:1;

喷漆电磁阀4只,点位:4;

烘干加热器3组,点位:  3;

闪烁灯报警器1只,点位:1;

  plc选型:

根据对原有设备I/O点数的估算,点位留有一定余量,同时考虑到今后发展的需要的原则,I/O应为60点,电源电压选用AC220V,  输出模块可采用继电输出、并保证其运行可靠、通用性好、价格适中等多方面因素的考虑,最终选用欧姆龙SYSMAC.CPM2AH---60CDR—A型产品,36点输入24点输出,扩展模块采用欧姆龙20EDR1,共用三组,同样有36点输入24点输出,完全可以满足使用要求。

六.编制应用程序,并进行软件测试:

1.  I/O地址分配表:
输入点:
0000: 启动;
0001:停止;
0002: 喷漆自动电源;
0003:抛丸自动电源;
0004:辊道自动电源;
0005:循环自动电源;
0006:板材自动电源;
0007:型材自动电源;
0008:构架自动电源;
0009:抛丸室门限位;
0103:送进料检测;
0104:送出料检测;
0107:收丸下限位;
0108:滚刷限位;
0109:收丸螺旋限位;
0110:滚刷下限位;
0212:光光电检测开关l4j;

0213: 光电检测开关l3j;
0300:脉冲发生器;
0301:斗提运转保护;
0306:喷漆覆盖计数脉冲;
 

输出点:
10.00,声音报警;
10.04,收丸螺旋m17;
10.07, 吹丸风机m24;
11.00,分离螺旋m20;

11.01,  斗式提升机m12;
11.02,  横向螺旋m19;

11.03,  纵向螺旋m18;

11.04,  一号抛丸器m6;

11.05,  二号抛丸器m7;

11.06,  三号抛丸器m8;

11.07,  四 号抛丸器m9;

12.00,  五 号抛丸器m10;

12.01,  六号抛丸器m11;
13.00, 一号扇阀d2;

13.01,  二号扇阀d3;
13.02, 三号扇阀d4;
13.03, 四号扇阀d5;
13.04, 五号扇阀d6;

13.05,  六号扇阀d7;

14.03,  辊道运行;
14.04, 烘干风机m28;

14.05, 漆雾抽风m26;

14.06,   红外加热器;
14.07, 总气阀d8;

15.00, 喷枪电磁阀d9;

15.01,   喷枪电磁阀d10;

15.02,   喷枪电磁阀d11;

15.03,   喷枪电磁阀d12;

15.04,   喷漆小车油泵电机m25;

15.05,   喷漆小车换向阀d18-2c;

15.06,   喷漆小车换向阀d18-1c;

15.07,   喷漆小车卸压阀d19;

2. 编制梯形图:(见后附图)

3.软件测试:

测试中还是有几处错误和缺陷,有逻辑关系有误、地址错误之处,经查找编程手册、请教师傅,排错,修改,模拟运行正常。

4,接线:

Plc电源采用DC24v专用稳压电源,输入、输出采用AC220v电源。Plc控制柜淘汰了百余只B9-30-10型号接触器,而采用欧姆龙MY4NJ小型中间继电器,plc输出驱动继电器来进一步驱动接触器实现现场执行机构电动机、电磁阀的控制;现场的开关、限位、传感器的信号则驱动继电器传入plc的输入点。

这里需要说明的是,一,模拟板用led发光二级管作为信号显示,现场执行机构电动机、电磁阀的信号取自于各自相应的接触器,现场的开关、限位、传感器的信号则取自于各自驱动的继电器。这部分增加了大量的接线端子板和大量的信号线,工作量还是很大的。二,集控台增加了辊道系统、丸料循环系统、除尘系统、抛丸系统、喷漆系统的自动/手动转换开关,自动位则该系统切入自动电源工作;手动位则切入手动电源,手动操作该系统下的各执行机构的启动,停止按钮,实现单一执行机构的控制。
 

七.plc联机调试:

1.   将经过软件调试的程序下载到plc中,运行调试。出现过几处错误,如某一部分误动作,继电器质量问题;接线错误问题;还有落接线不启动问题;和个别没设计到的问题等等。经过排查,问题逐个解决,都在掌控之中。整机试车自动、手动工作正常,切换自如;模拟板显示一目了然,各执行机构、各开关限位实时工作状态,尽收眼底,实现了预定的目标和功能。

  完成电路图纸的整理和完善、装订,存档。

八.改造后的设备状况:

经过一年半时间的使用,改造后有目共睹的是生产过程进行顺畅、持续高效进行,设备故障率极大地降低;从天天出故障,现在每周只有一、二次,就是出现一点故障,从显示板上就能发现,就连电控室操作监控人员也能看明白,用极短的时间就可以解决问题节约了大量的维修时间和维修费用。目测不到的问题,用电脑联机查找梯形图就可以发现问题和故障。

同时在生产过程中发现有问题时,调试、维修也不用整机停止,只要切入手动操作,就可进行调试、维修、试验;即使plc控制柜继电器有故障,也是插拔型的,再也不用拆线,拆件,安装,接线等繁琐过程,给维修工作带来的是便捷、省时省力。电控室里,再也不是噼里啪啦乱响,吱吱直叫,震动不断的声音。技术进步,设备的升级带来的降低故障几率的经济性、高效率是很明显的。

 


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