電鍍生產線變頻器控制系統改造

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一ABS塑料電鍍工藝流程

根據ABS塑料電鍍生產工藝流程，該電鍍生產線有除油槽、親水槽、粗化槽等18個槽位（槽位代號按順序分別為1號～18號），全線總長約40m，而倉庫車間長約25m，因此需將電鍍槽按工藝順序分兩邊均勻分布，即分2條電鍍生產線，但必須首尾相連按工藝進行電鍍。在電鍍生產線的左側上掛點（原位裝貨點），由工人將待電鍍零件裝入掛籃，掛到起重機吊鉤上，并發出啟動信號，起重機吊鉤上升并按工藝流程要求在需要停留的槽位停止、下降、停留、上升。如此完成電鍍工藝規定的每一道工序，直至第2條電鍍生產線的末端下掛點（卸貨點）卸下電鍍好的零件，根據需要自動返回原位，重新裝貨發出啟動信號進入下一輪電鍍加工循環。

二起重機改造總體思路及硬件改造措施

為實現ABS塑料電鍍生產工藝，并保留地面點動（上、下、左、右、前、后）操作功能，作如下改進：

（1）選用可編程控制器（PLC）實現對起重機的自動運行控制。

（2）為實現快速搬運和準確制動停車，減小起重機停車的沖擊和掛籃的搖晃，采用變頻器對電動葫蘆電機、小車電機、大車電機進行調速控制。

（3）為控制起重機對上、下掛點和18個槽位進行準確定位，在大車導軌上的對應位置加裝定位開關SQ0、SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ9；在小車導軌上兩側對應位置加裝定位開關SQ10、SQ11。考慮起重機主要工作在自動循環狀態，其定位開關的工作頻率高、可靠性及精度要求也較高，因此以上定位開關均選用LXJ0型接近開關（直流24V），由PLC內部電源24V提供。

（4）為實現地面點動和電鍍自動循環的切換、急停、停止、啟動等功能，在原有懸掛式按鈕盒按鈕的基礎上加裝一塊控制板，其中，SB9為點動或自動循環切換按鈕（復合自鎖按鈕），SB10為緊急停車按鈕，SB11為起重機啟動按鈕，SB12為停止按鈕。原懸掛式按鈕盒按鈕均隨大、小車移動，加裝控制板固定安裝在上掛點附近，以方便工人操作。

（5）電動葫蘆下方需要加裝2個重錘限位器。SQ14控制上升高度，SQ17控制下降高度，下降高度應根據電鍍槽液位高度來確定。

（6）為清楚起重機工作狀態，增加了電源、越位報警、手動、自動狀態指示燈。它們分別是HL1、HL2、HL3、HL4。

（7）由于起重機改造后處于長時間工作狀態，在主線路中加裝熱繼電器。

（8）原控制電氣線路主電路中有6個接觸器，現只保留3個接觸器。

（9）考慮變頻器和電機之間的連線比較長

可能導致變頻器過電流跳閘，漏電流增加，電流顯示精度變差等，因此布線時應盡可能讓兩者間不超過50m，確實超出的，則選用輸出電路濾波器（OFL濾波器）；同時，因PLC輸出端接有感性負載（接觸器線圈），將會影響PLC正常工作，為提高PLC控制系統的抗干擾能力，在負載兩端并聯RC吸收電路（交流負載）。

三PLC與變頻器控制系統設計

1可編程控制器型號選擇

根據電鍍工藝和硬件改造方案，確定了輸入、輸出端口的數量，并考慮經濟性，滿足使用要求，決定選用FX0N－60MR型號的日本三菱可編程控制器，其有36個輸入點和24個輸出點，滿足了控制電氣線路改造的需求。

2變頻器型號選擇

電動葫蘆、小車、大車的運行由一個變頻器實現控制，由于電動葫蘆起重電機功率最大（0．8kW），因此所選變頻器只要能滿足電動葫蘆電機，則大車、小車均能滿足。已知起重電機型號為ZD21－4，額定功率0．8kW，額定電流2．2A。變頻器類型的選擇和型號確定該起重機是恒轉矩負載，為了實現恒轉矩，適當加大容量。由于該變頻器安裝在配電箱內，因此選用防護式，不帶選用件。綜合以上情況，確定選用高性能矢量三菱變頻器，型號為：FR－A740－1．5K－CHT。

3變頻器主要參數

設定Pr．79設為3（外部組合操作模式）；Pr．10設為18Hz（制動動作頻率）；Pr．4設為90Hz（高速）；Pr．5設為40Hz（中速）；Pr．6設為20Hz（低速）。

4軟件編寫本程序

主要采用步進指令、基本指令、特殊軟元件進行編程，將自動循環和地面手動操縱分為兩條通道，由SB9（X30）為選擇條件，如不作選擇，則程序默認為自動循環狀態，否則進入地面手動操縱狀態。現將起重機進入自動循環工作狀態程序進行說明。

（1）自動循環

按下啟動按鈕SB11（X32），此時不論電動小車和大車處于任何位置（空載狀態），大車先將以90Hz（快速）返回至上掛點（原位），而后小車也以90Hz（快速）定位到上掛點（原位），此時接近開關SQ0、SQ10發出信號，大車、小車電機通過變頻器被先后制動停移，吊鉤開始快速下降，下降至設定高度時，下降定位開關SQ17發出信號，吊鉤停止下降等待掛籃上掛。如上掛完成，工人按啟動按鈕SB11，則吊鉤以90Hz（快速）提起掛籃上升運行。上升至設定高度時，上升開關SQ14發出信號，吊鉤停止上升并制動，防止掛籃自行墜落。定時器延時3s后，PLC向大車2個電機發出信號，大車以90Hz（快速）向除油槽（1號槽）方向移動，運行6s后以40Hz（中速）運行3s，再以20Hz（低速）運行2s，待除油槽接近開關SQ1發出信號，大車停止右移，準確定位后，吊鉤快速下降至SQ17，開始6min的除油，除油完畢后吊鉤快速上升至開關SQ14，吊鉤在除油槽上方停10s，讓鍍件表面鍍液流回到電鍍槽中，定時時間一到，大車又快速向親水槽（2號槽）方向移動，然后再經2次減速后定位到親水槽，以此類推，直到完成活化槽（9號槽）工序后大車不再向右移動，此時第1條生產線9個槽電鍍工序完成。接著由小車以90Hz快速向清洗槽（10號槽）橫向移動，運行15s后以中速運行3s，再以低速運行2s至SQ11制動定位至清洗槽，完成清洗槽工序后，大車往反方向運行，直至大車運行到第2條生產線的第18個清洗槽時，ABS塑料電鍍工序全部完成，大車繼續快速返回至下掛點，待SQ0發出信號，大車被制動停移，吊鉤快速下降至設定點，等待工人取下掛籃。取下掛籃后，如果是單次循環或電鍍任務完成，則按停止SB12，此時吊鉤快速上升至SQ14后，小車快速橫向移動至SQ10，起重機停靠在上掛點并停止工作，原位待命。如果是多次循環，則按啟動SB11，此時吊鉤不再上升，小車直接快速橫向移動至SQ10回到上掛點（原位）等待第2批零件掛籃上掛。

（2）停止

在自動循環狀態時，在電鍍過程中，如出現一般性質異常情況可按停止按鈕SB12，起重機將停止運行，待問題處理完畢后，按啟動按鈕SB11將繼續運行。

（3）急停

在自動循環狀態時，遇緊急情況時，按SB10能禁止所有輸出（應用M8034）。

（4）六檔點動控制功能

按點動或自動切換按鈕SB9時，電動葫蘆、大車、小車處于行走范圍內任何位置均可以實現點動控制功能，此時手動指示燈亮。

（5）來電或恢復供電指示功能

通電指示由Y04驅動，Y04通過特殊繼電器M8000的常開觸點聯接，在PLC開機后，使Y04線圈被驅動，指示燈亮。

（6）越位報警功能

起重機運行時，當吊鉤上升過程因重錘限位器失效，斷火限位器SQ20將發揮作用，切斷電動葫蘆電機電源，或者當大車、小車移動時，只要碰到限位開關SQ12、SQ13、SQ15、SQ16，起重機則停止工作，報警燈亮。

四結束語

該起重機經多次調試和運行，各項功能均滿足生產需求，系統性能穩定可靠，操作靈活方便，抗干擾能力強。特別是在運行中避免了急剎車所造成的振動和吊鉤的晃動，實現了高效運行準確停車等功能。應用PLC、變頻技術對單梁懸掛起重機改造成ABS塑料電鍍自動生產線專用行車，不僅解決了企業實際生產中的困難，為企業提高生產效率和經濟效益，還能為同類技術升級改造提供借鑒和參考。

作者：劉遠娟單位：廣東省河源技師學院