钢材预处理线继电控制升级为PLC控制的改造

第一篇：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。