电镀生产线变频器控制系统改造

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一ABS塑料电镀工艺流程

根据ABS塑料电镀生产工艺流程，该电镀生产线有除油槽、亲水槽、粗化槽等18个槽位（槽位代号按顺序分别为1号～18号），全线总长约40m，而仓库车间长约25m，因此需将电镀槽按工艺顺序分两边均匀分布，即分2条电镀生产线，但必须首尾相连按工艺进行电镀。在电镀生产线的左侧上挂点（原位装货点），由工人将待电镀零件装入挂篮，挂到起重机吊钩上，并发出启动信号，起重机吊钩上升并按工艺流程要求在需要停留的槽位停止、下降、停留、上升。如此完成电镀工艺规定的每一道工序，直至第2条电镀生产线的末端下挂点（卸货点）卸下电镀好的零件，根据需要自动返回原位，重新装货发出启动信号进入下一轮电镀加工循环。

二起重机改造总体思路及硬件改造措施

为实现ABS塑料电镀生产工艺，并保留地面点动（上、下、左、右、前、后）操作功能，作如下改进：

（1）选用可编程控制器（PLC）实现对起重机的自动运行控制。

（2）为实现快速搬运和准确制动停车，减小起重机停车的冲击和挂篮的摇晃，采用变频器对电动葫芦电机、小车电机、大车电机进行调速控制。

（3）为控制起重机对上、下挂点和18个槽位进行准确定位，在大车导轨上的对应位置加装定位开关SQ0、SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ9；在小车导轨上两侧对应位置加装定位开关SQ10、SQ11。考虑起重机主要工作在自动循环状态，其定位开关的工作频率高、可靠性及精度要求也较高，因此以上定位开关均选用LXJ0型接近开关（直流24V），由PLC内部电源24V提供。

（4）为实现地面点动和电镀自动循环的切换、急停、停止、启动等功能，在原有悬挂式按钮盒按钮的基础上加装一块控制板，其中，SB9为点动或自动循环切换按钮（复合自锁按钮），SB10为紧急停车按钮，SB11为起重机启动按钮，SB12为停止按钮。原悬挂式按钮盒按钮均随大、小车移动，加装控制板固定安装在上挂点附近，以方便工人操作。

（5）电动葫芦下方需要加装2个重锤限位器。SQ14控制上升高度，SQ17控制下降高度，下降高度应根据电镀槽液位高度来确定。

（6）为清楚起重机工作状态，增加了电源、越位报警、手动、自动状态指示灯。它们分别是HL1、HL2、HL3、HL4。

（7）由于起重机改造后处于长时间工作状态，在主线路中加装热继电器。

（8）原控制电气线路主电路中有6个接触器，现只保留3个接触器。

（9）考虑变频器和电机之间的连线比较长

可能导致变频器过电流跳闸，漏电流增加，电流显示精度变差等，因此布线时应尽可能让两者间不超过50m，确实超出的，则选用输出电路滤波器（OFL滤波器）；同时，因PLC输出端接有感性负载（接触器线圈），将会影响PLC正常工作，为提高PLC控制系统的抗干扰能力，在负载两端并联RC吸收电路（交流负载）。

三PLC与变频器控制系统设计

1可编程控制器型号选择

根据电镀工艺和硬件改造方案，确定了输入、输出端口的数量，并考虑经济性，满足使用要求，决定选用FX0N－60MR型号的日本三菱可编程控制器，其有36个输入点和24个输出点，满足了控制电气线路改造的需求。

2变频器型号选择

电动葫芦、小车、大车的运行由一个变频器实现控制，由于电动葫芦起重电机功率最大（0．8kW），因此所选变频器只要能满足电动葫芦电机，则大车、小车均能满足。已知起重电机型号为ZD21－4，额定功率0．8kW，额定电流2．2A。变频器类型的选择和型号确定该起重机是恒转矩负载，为了实现恒转矩，适当加大容量。由于该变频器安装在配电箱内，因此选用防护式，不带选用件。综合以上情况，确定选用高性能矢量三菱变频器，型号为：FR－A740－1．5K－CHT。

3变频器主要参数

设定Pr．79设为3（外部组合操作模式）；Pr．10设为18Hz（制动动作频率）；Pr．4设为90Hz（高速）；Pr．5设为40Hz（中速）；Pr．6设为20Hz（低速）。

4软件编写本程序

主要采用步进指令、基本指令、特殊软元件进行编程，将自动循环和地面手动操纵分为两条通道，由SB9（X30）为选择条件，如不作选择，则程序默认为自动循环状态，否则进入地面手动操纵状态。现将起重机进入自动循环工作状态程序进行说明。

（1）自动循环

按下启动按钮SB11（X32），此时不论电动小车和大车处于任何位置（空载状态），大车先将以90Hz（快速）返回至上挂点（原位），而后小车也以90Hz（快速）定位到上挂点（原位），此时接近开关SQ0、SQ10发出信号，大车、小车电机通过变频器被先后制动停移，吊钩开始快速下降，下降至设定高度时，下降定位开关SQ17发出信号，吊钩停止下降等待挂篮上挂。如上挂完成，工人按启动按钮SB11，则吊钩以90Hz（快速）提起挂篮上升运行。上升至设定高度时，上升开关SQ14发出信号，吊钩停止上升并制动，防止挂篮自行坠落。定时器延时3s后，PLC向大车2个电机发出信号，大车以90Hz（快速）向除油槽（1号槽）方向移动，运行6s后以40Hz（中速）运行3s，再以20Hz（低速）运行2s，待除油槽接近开关SQ1发出信号，大车停止右移，准确定位后，吊钩快速下降至SQ17，开始6min的除油，除油完毕后吊钩快速上升至开关SQ14，吊钩在除油槽上方停10s，让镀件表面镀液流回到电镀槽中，定时时间一到，大车又快速向亲水槽（2号槽）方向移动，然后再经2次减速后定位到亲水槽，以此类推，直到完成活化槽（9号槽）工序后大车不再向右移动，此时第1条生产线9个槽电镀工序完成。接着由小车以90Hz快速向清洗槽（10号槽）横向移动，运行15s后以中速运行3s，再以低速运行2s至SQ11制动定位至清洗槽，完成清洗槽工序后，大车往反方向运行，直至大车运行到第2条生产线的第18个清洗槽时，ABS塑料电镀工序全部完成，大车继续快速返回至下挂点，待SQ0发出信号，大车被制动停移，吊钩快速下降至设定点，等待工人取下挂篮。取下挂篮后，如果是单次循环或电镀任务完成，则按停止SB12，此时吊钩快速上升至SQ14后，小车快速横向移动至SQ10，起重机停靠在上挂点并停止工作，原位待命。如果是多次循环，则按启动SB11，此时吊钩不再上升，小车直接快速横向移动至SQ10回到上挂点（原位）等待第2批零件挂篮上挂。

（2）停止

在自动循环状态时，在电镀过程中，如出现一般性质异常情况可按停止按钮SB12，起重机将停止运行，待问题处理完毕后，按启动按钮SB11将继续运行。

（3）急停

在自动循环状态时，遇紧急情况时，按SB10能禁止所有输出（应用M8034）。

（4）六档点动控制功能

按点动或自动切换按钮SB9时，电动葫芦、大车、小车处于行走范围内任何位置均可以实现点动控制功能，此时手动指示灯亮。

（5）来电或恢复供电指示功能

通电指示由Y04驱动，Y04通过特殊继电器M8000的常开触点联接，在PLC开机后，使Y04线圈被驱动，指示灯亮。

（6）越位报警功能

起重机运行时，当吊钩上升过程因重锤限位器失效，断火限位器SQ20将发挥作用，切断电动葫芦电机电源，或者当大车、小车移动时，只要碰到限位开关SQ12、SQ13、SQ15、SQ16，起重机则停止工作，报警灯亮。

四结束语

该起重机经多次调试和运行，各项功能均满足生产需求，系统性能稳定可靠，操作灵活方便，抗干扰能力强。特别是在运行中避免了急刹车所造成的振动和吊钩的晃动，实现了高效运行准确停车等功能。应用PLC、变频技术对单梁悬挂起重机改造成ABS塑料电镀自动生产线专用行车，不仅解决了企业实际生产中的困难，为企业提高生产效率和经济效益，还能为同类技术升级改造提供借鉴和参考。

作者：刘远娟单位：广东省河源技师学院