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PLC和變頻器在立式粉末噴涂生產(chǎn)線的應(yīng)用
系統(tǒng)概述
立式粉末噴涂生產(chǎn)線,，該生產(chǎn)線控制部份主要由：輸送系統(tǒng)、前處理,、水份烘干爐,、噴粉系統(tǒng),、固化爐幾部份組成?？刂撇糠志捎肞LC進(jìn)行智能化控制,，并配合觸摸屏進(jìn)行在線式監(jiān)控及操作，以及上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行在線式遠(yuǎn)程,、就地監(jiān)控,、數(shù)據(jù)采集分析、曲線存檔,、報(bào)表生成等功能,。另噴槍控制器可按客戶要求選用可通訊式增設(shè)上位機(jī)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控操作。
系統(tǒng)圖如下：
2 設(shè)計(jì)原則
1） 系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)性及性
系統(tǒng)我們建議用一套PLC來(lái)統(tǒng)一控制,，這樣既能節(jié)約成本,，同時(shí)有利于統(tǒng)一管理。同時(shí),，系統(tǒng)的PLC我們推薦用在海內(nèi)外名氣比較大的AB 公司PLC,，在世界各地很多企業(yè)中都有成功的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)以及長(zhǎng)期的穩(wěn)定運(yùn)行記錄。
2） 系統(tǒng)具有易維護(hù)性及可擴(kuò)展性
所選用產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn),，可采用通用的工具進(jìn)行維護(hù),。本系統(tǒng)不僅可以滿足當(dāng)前的工程需求，而且可以方便的實(shí)現(xiàn)日后的系統(tǒng)擴(kuò)充,。以后系統(tǒng)需要擴(kuò)充其他控制功能,，僅需增加I/O模塊。
3） 系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單性
本系統(tǒng)采用AB公司功能性強(qiáng),、經(jīng)濟(jì)型的中型可編程邏輯控制器SLC 500,。該邏輯控制器具有便捷的內(nèi)置通訊接口，易擴(kuò)展的輸入輸出模塊,，簡(jiǎn)單方便的Windows平臺(tái)編程軟件,，用戶易學(xué)易懂。
3 系統(tǒng)分析
1） 輸送系統(tǒng)：
上下料輸送系統(tǒng)由鏈條輸送,、上下料輸送帶兩部份組成,，在整個(gè)系統(tǒng)中起到一個(gè)銜接的作用，其三條輸送帶在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)保持同步,。其中鏈條輸送帶為電磁調(diào)裝置,，上下料輸送帶同為一變頻器控制，通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器反饋信號(hào)采樣運(yùn)算后進(jìn)行同步調(diào)節(jié),。
4 部1.1kw電機(jī),，帶冷卻風(fēng)扇。要求電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)變頻控制,，并且能夠反饋回PLC,。在觸摸屏能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控，能夠?qū)崿F(xiàn)速度的調(diào)整,。
2） 前處理：
前處理主要是清潔鋁型材表面的污漬,，并在表面形成一層鉻化膜，為噴粉作好前期工作,。工藝流程：裝筐→脫脂→水洗→（堿蝕）→水洗→表調(diào)（中和）→水洗→鉻化→水洗→熱（純）水洗→滴干→烘干→送噴涂上架其中：脫脂,、堿蝕、表調(diào),、鉻化藥劑的濃度是根據(jù)供應(yīng)廠家提供的濃度配槽液,。水洗槽用一般的自來(lái)水。熱水洗用純水,。（堿蝕可以不用）槽體結(jié)構(gòu)： 脫脂槽：主要為清潔鋁型材表面污漬,，以防鋁材表面的油污等對(duì)靜電粉末的吸附。槽體防腐采用軟PVC,，槽液主要成分為硫酸,，溫度為常溫即可。槽體大小依zui大型材的長(zhǎng)度及產(chǎn)量而定,。水洗槽：清洗上個(gè)工藝槽的化學(xué)殘留物質(zhì),。槽體防腐采用軟PVC，槽液主要成分為自來(lái)水,，溫度為常溫即可,。槽體大小依zui大型材的長(zhǎng)度及產(chǎn)量而定。表調(diào)槽（中和）：中和因在脫脂槽殘留的酸性物質(zhì),。槽體防腐采用軟PVC,，槽液主要成分為，溫度為10度～60度,。槽體大小依zui大型材的長(zhǎng)度及產(chǎn)量而定,。鉻化槽：即化學(xué)轉(zhuǎn)化，以防被吸附的靜電粉末脫落,，有鉻化和磷化兩種,，這兩個(gè)方法已使用多年，性能相當(dāng)穩(wěn)定,，生產(chǎn)上容易操作,，可根據(jù)其處理后的顏色進(jìn)行辨別轉(zhuǎn)化效果，其中 鋁化膜顯黃色,，磷鉻化膜顯綠色,，這兩種工藝的操作溫度和時(shí)間范圍較寬，涂層厚度一般為0.3～0.8g/M2.鉻化槽的防腐采用軟PVC,，槽液主要成分為氟鋯酸鹽或氟鈦酸鹽,，溫度為25度～55度,。槽體大小依zui大型材的長(zhǎng)度及產(chǎn)量而定。熱水洗槽：鉻化后的處理工藝,，其防腐采用全不銹鋼結(jié)構(gòu),，槽液成分為純水，槽溫控制為60－80度,。其溫度控制可通過(guò)熱水爐或蒸氣加熱,。
前處理系統(tǒng)控制包括2.2kw電機(jī)5臺(tái)，11kw電機(jī)5臺(tái),，4kw電機(jī)1臺(tái),。
其中電機(jī)要分開(kāi)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)每臺(tái)電機(jī)的單獨(dú)控制,，即每臺(tái)電機(jī)都有單獨(dú)的開(kāi),，停按鈕來(lái)控制。但為了提率,，在開(kāi)機(jī)是也能夠一次把電機(jī)全部開(kāi)啟,。
3） 水分烘干爐：
對(duì)鉻后的鉻化膜進(jìn)行烘干，使表面不殘留水分,，如果工件表面留有水分進(jìn)入噴粉工序,，則涂層會(huì)產(chǎn)生氣泡缺陷。烘干溫度不宜過(guò)高否則將使轉(zhuǎn)化的膜過(guò)多失去結(jié)晶水而發(fā)生轉(zhuǎn)型,，導(dǎo)致膜疏松而使涂層附著力下降,。烘干爐的加熱可依據(jù)不同客戶需用使用燃?xì)馊紵龣C(jī)或柴油燃燒機(jī)。通過(guò)溫度控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行溫度控制,，可設(shè)定目標(biāo)溫度,。爐體采用不銹鋼結(jié)構(gòu)。
烘干爐控制系統(tǒng)包括3kw風(fēng)機(jī)5臺(tái),；燃燒槍1把,；溫度2點(diǎn)。
4） 大粉房：
噴粉系統(tǒng)噴粉系統(tǒng)為整條生產(chǎn)線的核心部分：主要由兩臺(tái)上下止點(diǎn)可調(diào),、速度可調(diào)的往復(fù)機(jī)以及噴粉系統(tǒng)組成,。往復(fù)機(jī)：其高度由客戶所噴的zui大型材長(zhǎng)度有關(guān)，噴槍按裝在往復(fù)機(jī)的移動(dòng)平臺(tái)上,，移動(dòng)平臺(tái)按直線導(dǎo)軌作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),。其上下止點(diǎn)調(diào)整由編碼器反饋給PLC計(jì)算脈沖定位，調(diào)節(jié)精度為1mm,，其上下止點(diǎn)位置可通過(guò)觸摸屏或上位機(jī)設(shè)定,。其運(yùn)行速度由電位器調(diào)節(jié)輸入至變頻器，速度調(diào)整范圍0HZ～50HZ（0m/s～8m/s）,，具體依客戶所需的噴粉厚度現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)節(jié),。
粉房控制系統(tǒng)包括2.2kw電機(jī)1臺(tái),，要求變頻控制，能實(shí)現(xiàn)速度的靈活調(diào)整,，能夠在觸摸屏設(shè)定速度,，顯示速度,，顯示反饋,；0.37kw電機(jī)2臺(tái)；45kw電機(jī),，變頻啟動(dòng),；16個(gè)脈沖閥，每10秒鐘吸合2個(gè)閥,，吸合0.5秒,，關(guān)閉2秒；兩個(gè)氣閥 氣閥1開(kāi)2秒,，關(guān)1秒,；氣閥2開(kāi)2秒，關(guān)1秒,，如此循環(huán),。
5） 固化爐：
固化爐為后期處理，由兩臺(tái)燃燒機(jī)進(jìn)行爐內(nèi)溫度加熱,，通過(guò)對(duì)四個(gè)溫控點(diǎn)的采樣來(lái)控制爐內(nèi)溫度,，溫控器均可與PLC通訊，溫度設(shè)定在溫控器上均可設(shè)定,。在設(shè)定的溫度下將噴好的材料進(jìn)行固化,、流平。
固化爐包括1.1kw電機(jī)5臺(tái),；3kw電機(jī)5臺(tái),；2.2kw電機(jī)1臺(tái)；燃燒槍2把：分兩段溫度控制,；溫度檢測(cè)三點(diǎn),。
其中每個(gè)電機(jī)能夠單獨(dú)控制，也能夠在啟動(dòng)時(shí)一次啟動(dòng)全部電機(jī),，以提率,。每個(gè)燃燒槍分兩段火焰控制，大火和小火,，在溫度高于某一數(shù)值1,，大火關(guān)閉；當(dāng)溫度高于數(shù)值2（數(shù)值1《數(shù)值2）時(shí),，小火關(guān)閉,。但溫度小于數(shù)值2時(shí)大于數(shù)值1時(shí),，小火自動(dòng)打開(kāi)。當(dāng)數(shù)值小于數(shù)值1時(shí),，大火自動(dòng)打開(kāi),。
4 電氣系統(tǒng)主要配置
i. PLC選型
從度以及性、穩(wěn)定性上,，我們選用美國(guó)羅克韋爾公司SLC系列PLC作為主要控制設(shè)備,。SLC具有如下特點(diǎn)：
A． 功能強(qiáng)大：完成任務(wù)更多
B． 配置靈活：需要費(fèi)用更省
SLC有多款不同容量和內(nèi)置通訊接口的處理器可選。提供zui大容量zui多可達(dá)64K字（128K字節(jié)）的數(shù)據(jù)/程序內(nèi)存,，精心設(shè)計(jì)的控制內(nèi)核保證了同樣功能程序?qū)?nèi)存的占用率只有其它競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的50%不到,；SLC的模塊化I/O系統(tǒng)提供了包括開(kāi)關(guān)量、模擬量和模塊在內(nèi)的60多種I/O模塊,。
C． 穩(wěn)定可靠：無(wú)論是單機(jī)應(yīng)用,，還是分布式控制，在單一平臺(tái)上,，SLC就能實(shí)現(xiàn)高速離散控制和過(guò)程控制,；功能全面的診斷功能讓使用過(guò)程中的故障排查變得簡(jiǎn)單。
D． 貫通全廠直至信息層的通訊功能-----內(nèi)置不同通訊接口的SLC系列處理器,，提供多種控制器聯(lián)網(wǎng)方式供用選擇,，以構(gòu)成不同要求的工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
E ． 應(yīng)用廣泛的多種現(xiàn)場(chǎng)總線集成：SLC提供了與各類“智能”設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)總線接口,，這類設(shè)備包括各種傳感器,、按鈕、馬達(dá)啟動(dòng)器,、現(xiàn)場(chǎng)操作員站和傳動(dòng)設(shè)備等等,，信息全部無(wú)縫通訊。
ii. 變頻器選型
本系統(tǒng)選用了羅克韋爾的PowerFlex4系列和PowerFlex400系列變頻器,。這兩款系列變頻器專門(mén)針對(duì)風(fēng)機(jī)和水泵的應(yīng)用,，為滿足OEM和zui終用戶對(duì)于靈活性、節(jié)省空間和使用方便的要求而設(shè)計(jì),。
特點(diǎn)：
1 集成的PID控制器可自動(dòng)調(diào)整輸出頻率,，調(diào)節(jié)過(guò)程變量
2 三個(gè)可編程的跳變頻率段防止了變頻器在共振頻率中連續(xù)運(yùn)行，避免機(jī)械損壞
3 可選的風(fēng)扇/泵類曲線針對(duì)離心風(fēng)扇和泵類負(fù)載提供降電壓模式
4 *的休眠功能在系統(tǒng)需求降低到預(yù)先設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),，自動(dòng)關(guān)閉機(jī)器,；當(dāng)系統(tǒng)需求增加時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)機(jī)器
5 針對(duì)某些無(wú)人看管運(yùn)行環(huán)境,，系統(tǒng)斷電后恢復(fù)時(shí),，變頻器將自動(dòng)重起運(yùn)行
6 Freeze/Fire和Purge等特定輸入，可直接連接到消防緊急安全系統(tǒng)
7 集成到變頻器中的RS485通訊
8 成套變頻器滿足UL標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)了安裝靈活性,，允許變頻器直接安裝在開(kāi)關(guān)柜中
9 成套變頻器斷路器和接觸器旁路設(shè)備只需簡(jiǎn)單的裝配就可以通過(guò)組合操作員面板,、控制器、通訊和預(yù)先裝配的功率選件進(jìn)行起動(dòng)
10 成套變頻器旁路接觸器提供三對(duì)接觸器結(jié)點(diǎn),，當(dāng)變頻器處于旁路模式時(shí),，可以測(cè)試變頻器的功能和隔離變頻器
iii. PLC電控柜
PLC電控柜是自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部分，所有的邏輯控制功能及狀態(tài)監(jiān)控都在此進(jìn)行實(shí)現(xiàn),。柜內(nèi)元器件包括PLC,、空氣開(kāi)關(guān)、直流電源,、接線端子等,。
電控柜體采用國(guó)產(chǎn)柜體，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP55,，防銹。
柜內(nèi)所有元件采用導(dǎo)軌安裝,?？諝忾_(kāi)關(guān)、接線端子采用國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品,，24VDC電源采用中國(guó)臺(tái)灣明偉牌電源,，24VDC繼電器采用日本歐姆龍產(chǎn)品。
柜內(nèi)走線全部走于線槽內(nèi),，220V電源線與控制線走于不同的線槽內(nèi),。電源線采用2..5平方電纜，火線,、零線,、地線按照國(guó)家規(guī)定采用不同顏色。柜內(nèi)控制線采用1平方電纜,，直流控制電纜為藍(lán)色,，交流控制電纜為紅色。電控柜與外界線管用工業(yè)軟管及縮喉鎖緊,。