第一篇：鋼材預處理線繼電控制升級為PLC控制的改造

鋼材預處理線繼電控制升級為pLC控制的改造

---高級技師專業論文

作者：石頭

摘要：鋼材預處理線是為鐵路車輛生產的原材料進行表面拋丸除銹、噴涂底漆的生產線，自95年安裝，經多年使用，完成工藝效果較好；最大的缺陷就是故障率高，生產效率低，是急需解決的問題。

關鍵詞：拋丸除銹；噴涂底漆；故障率高；效率低；plc控制；

說明：該生產線于2010年4月15日開始進入改造，于同年5月10日改造完成、試機，5月12日即投入生產，至今已有一年半的時間，實現了低故障、高效率，運行穩定、可靠的性能。

一、設備概述：

我中心鋼材預處理線是鐵路車輛生產的首道工序，完成鐵路車輛所需原材料的表面拋丸高速擊打除銹，噴涂底漆的作業，經過表面除銹，提高底漆的附著力和抗腐蝕能力，增加表面硬度和抗疲勞性，優化加工質量的工藝要求。

鋼材預處理生產線屬于大型生產設備，全機24臺動力電動機，額定功率730kw,滿載負荷電流360A,全線長65米，現場生產上料、下料需2臺橋式吊車配合，電器控制室的集控臺需有一人專職監控，并與現場生產配合。

二．設備狀況：

鋼材預處理線由九十年代初安裝使用，一直采用繼電式控制方式，這種傳統的控制方式，大量采用繼電器接點來完成邏輯控制，點多面廣，電氣故障頻繁，查找故障難度大、繁瑣、維修工作，耗時費力，維修費用較高。而且對維修工的熟練程度要求高，對于更換繼電器，是一件習以為常的事情，成為車間的老大難的問題，極大的影響了生產效率和進度。發生故障，維修效率低，占用時間長，成了最大的阻礙，要想徹底改變這種現狀，就必須對設備進行升級。目前，plc可編程控制器是一種成熟的技術，廣泛應用于新工藝。目前市場上，新購設備大多采用plc可編程控制器，plc以其自動化程度高，故障率低的優越性和可靠性、以及數控設備的發展趨勢逐步為大家所熟知。鑒于這種情況，決定對該條生產線進行技術改造升級用plc控制。一個班次的十多人只有停止工作等待。

隨著鐵路車輛產品的產量的加大，設備故障成三．改造的合理化分析：

采用plc可編程控制器在該條生產線的應用，具有提高自動化程度，降低故障率提高生產效率的技術保障。其次，plc強大的自診斷功能，即時顯示、報警plc運行下的各部件出現的故障所在。再者plc可實現模擬顯示各限位、部件、執行機構即時位置和狀態，做到實時監控，極大地縮短了維修時間，提高了維修的效率，每節約一分鐘即節約了十多個人的一分鐘，延長了一分鐘的生產作業時間。從經濟核算和生產效率方面來講，選擇設備的升級、技術改造是正確的，也是發展的必然趨勢。

四．改造的總體設計：

由于我們是在原有繼電控制的基礎上進行升級改造，本著完成確保設備功能的前提下，進行優化改造。實現高效率、降低故障率、便捷的操作、維修的要求，力求簡單、經濟、方便，就完成了我們改造的目標和宗旨。

1.這次繼電控制式向plc控制的升級改造，必須明確的是，我們只做淘汰繼電邏輯控制電路，用plc可編程控制器來替代完成，以及全機電路銜接，實現升級。相當于“機械腦”更新為電腦：高級控制指揮中心。同時增加了聲光信號顯示板。對執行機構諸如主電路開關、交流接觸器、過電流接觸器，現場電動機、電磁閥，以及現場傳感器、限位開關等均不做改動。

2.同時最大程度的汲取我們在生產實踐中設備原有合理的、科學的電路邏輯原理，作為匯編程序的基礎，轉換為plc專用匯編程序，保持其原設計優越性能和可靠性。

3． 根據多年維修工作的實際經驗，在改造過程中兼顧全線控制和單一執行機構控制，即采取全線自動控制和手動控制相結合的方式，在正常作業中采取plc全線自動控制，在日常檢修、試機、生產中途暫停、單獨調試時則采用手動控制，給生產和維修帶來極大的便利。

4．根據各執行機構和部件劃分為幾個系統，如輥道送進系統、丸料循環系統、除塵系統、拋丸系統、噴漆系統。各系統用轉換開關隨時可以進行自動、手動切換，在plc自動控制起動時，切換自動位，則進入自動工作狀態；切換手動位時，該系統內各執行部件（機構）有啟保、停按鈕，只執行手動操作。極大地保持生產需要的隨時、靈活、方便的操作。

5．這次改造的最大亮點是設備各執行機構、限位、檢測部件的聲光信號模擬顯示板的制作、安裝，其中包括各部件報警聲光信號顯示燈。及時、明了監視設備運行的狀態，使生產、調試、維修十分便捷。

五．plc選型

1.I/O設備點數估算；

輸入點：22個，其中：

啟動、停止2只，點位2；

板材、型材、構件選擇，點位3；

噴漆光電檢測開關2只，點位：2；

輥道、循環、噴漆、拋丸自動電源選擇，點位4；

送進、送出料選擇。點位；2；

拋丸室門限位，點位：1；

自動接觸器zdj,點位：1；

收丸、滾刷下限位，點位：2；

收丸、滾刷限位，點位：2；

脈沖發生器，點位：1；

斗提運轉保護，點位：1；

噴漆覆蓋計數脈沖，點位：1；

輸出點：36個，其中：

輥道系統電機接觸器4臺，由一臺變頻器控制，點位：1；

除塵系統電機接觸器4臺，點位：4；

循環系統電機接觸器4臺，點位：4；

拋丸系統電機接觸器6臺，點位：6；

拋丸系統扇閥6只，點位：6：

噴漆系統電機接觸器3臺，點位：3；

噴漆小車換向、泄壓傳感器3只，點位：3；

總氣閥1只，點位：1；

噴漆電磁閥4只，點位：4；

烘干加熱器3組，點位: 3；

閃爍燈報警器1只，點位：1；

plc選型：

根據對原有設備I/O點數的估算，點位留有一定余量，同時考慮到今后發展的需要的原則，I/O應為60點，電源電壓選用AC220V, 輸出模塊可采用繼電輸出、并保證其運行可靠、通用性好、價格適中等多方面因素的考慮，最終選用歐姆龍SYSMAC.CpM2AH---60CDR—A型產品，36點輸入24點輸出，擴展模塊采用歐姆龍20EDR1，共用三組，同樣有36點輸入24點輸出，完全可以滿足使用要求。

六．編制應用程序，并進行軟件測試：

1． I/O地址分配表：

輸入點：

0000: 啟動；

0001：停止；

0002: 噴漆自動電源；

0003：拋丸自動電源；

0004：輥道自動電源；

0005：循環自動電源；

0006：板材自動電源；

0007：型材自動電源；

0008：構架自動電源；

0009：拋丸室門限位；

0103：送進料檢測；

0104：送出料檢測；

0107：收丸下限位；

0108：滾刷限位；

0109：收丸螺旋限位；

0110：滾刷下限位；

0212：光光電檢測開關l4j;

0213: 光電檢測開關l3j；

0300：脈沖發生器；

0301：斗提運轉保護；

0306：噴漆覆蓋計數脈沖；

輸出點：

10.00，聲音報警；

10.04，收丸螺旋m17；

10.07，吹丸風機m24；

11.00，分離螺旋m20;

11.01, 斗式提升機m12；

11.02, 橫向螺旋m19;

11.03, 縱向螺旋m18;

11.04, 一號拋丸器m6;

11.05, 二號拋丸器m7;

11.06, 三號拋丸器m8;

11.07, 四 號拋丸器m9;

12.00, 五 號拋丸器m10;

12.01, 六號拋丸器m11；

13.00，一號扇閥d2;

13.01, 二號扇閥d3；

13.02，三號扇閥d4；

13.03，四號扇閥d5；

13.04，五號扇閥d6;

13.05, 六號扇閥d7;

14.03, 輥道運行；

14.04，烘干風機m28;

14.05，漆霧抽風m26;

14.06, 紅外加熱器；

14.07，總氣閥d8;

15.00，噴槍電磁閥d9;

15.01, 噴槍電磁閥d10;

15.02, 噴槍電磁閥d11;

15.03, 噴槍電磁閥d12;

15.04, 噴漆小車油泵電機m25;

15.05, 噴漆小車換向閥d18-2c;

15.06, 噴漆小車換向閥d18-1c;

15.07, 噴漆小車卸壓閥d19;

2． 編制梯形圖：（見后附圖）

3．軟件測試：

測試中還是有幾處錯誤和缺陷，有邏輯關系有誤、地址錯誤之處，經查找編程手冊、請教師傅，排錯，修改，模擬運行正常。

4，接線：

plc電源采用DC24v專用穩壓電源，輸入、輸出采用AC220v電源。plc控制柜淘汰了百余只B9-30-10型號接觸器，而采用歐姆龍MY4NJ小型中間繼電器，plc輸出驅動繼電器來進一步驅動接觸器實現現場執行機構電動機、電磁閥的控制；現場的開關、限位、傳感器的信號則驅動繼電器傳入plc的輸入點。

這里需要說明的是，一，模擬板用led發光二級管作為信號顯示，現場執行機構電動機、電磁閥的信號取自于各自相應的接觸器，現場的開關、限位、傳感器的信號則取自于各自驅動的繼電器。這部分增加了大量的接線端子板和大量的信號線，工作量還是很大的。二，集控臺增加了輥道系統、丸料循環系統、除塵系統、拋丸系統、噴漆系統的自動/手動轉換開關，自動位則該系統切入自動電源工作；手動位則切入手動電源，手動操作該系統下的各執行機構的啟動，停止按鈕，實現單一執行機構的控制。

七．plc聯機調試：

1.將經過軟件調試的程序下載到plc中，運行調試。出現過幾處錯誤，如某一部分誤動作，繼電器質量問題；接線錯誤問題；還有落接線不啟動問題；和個別沒設計到的問題等等。經過排查，問題逐個解決，都在掌控之中。整機試車自動、手動工作正常，切換自如；模擬板顯示一目了然，各執行機構、各開關限位實時工作狀態，盡收眼底，實現了預定的目標和功能。

完成電路圖紙的整理和完善、裝訂，存檔。

八．改造后的設備狀況：

經過一年半時間的使用，改造后有目共睹的是生產過程進行順暢、持續高效進行，設備故障率極大地降低；從天天出故障，現在每周只有一、二次，就是出現一點故障，從顯示板上就能發現，就連電控室操作監控人員也能看明白，用極短的時間就可以解決問題節約了大量的維修時間和維修費用。目測不到的問題，用電腦聯機查找梯形圖就可以發現問題和故障。

同時在生產過程中發現有問題時，調試、維修也不用整機停止，只要切入手動操作，就可進行調試、維修、試驗；即使plc控制柜繼電器有故障，也是插拔型的，再也不用拆線，拆件，安裝，接線等繁瑣過程，給維修工作帶來的是便捷、省時省力。電控室里，再也不是噼里啪啦亂響，吱吱直叫，震動不斷的聲音。技術進步，設備的升級帶來的降低故障幾率的經濟性、高效率是很明顯的。