PLC用于懸鏈自動控制系統的升級改造

[摘要]本文主要介紹對卡車公司車身第一涂裝線懸鏈電氣控制系統的升級改造，目的使老設備發揮更大的作用、降低故障率和提高可操作性。
　　
　　一．引言
　　卡車公司第一涂裝線建于80年代初期，由德國工控公司設計施工，電氣控制采用繼電器控制系統，復雜系數相當高，可謂繼電器控制系統典范，隨著時代的發展，原控制原理已經落后，而且接線復雜，其維護和改進都比較困難，由于使用時間過長，電氣元件不斷老化，故障增多，而且故障點不易查找，以不能滿足生產要求，因此，我們對懸鏈系統進行技術升級，采用PLC控制系統，其性能穩定且造價低廉，增加了故障顯示功能，大大改善了設備運行的可靠性，使生產效率提高，設備維修方便。
　　
　　二．設備改造前存在的問題，改造工作原理及方案
　　1．改造前存在的問題
　　① 經常出現安全事故和制約生產
　　原系統采用繼電器控制，其控制原理落后、接線復雜，安全措施不夠全面，經常出現室體大門誤動作擠壞駕駛室的事故，嚴重的會導致駕駛室報廢，從而給企業帶來不必要的損失，也嚴重制約著生產節拍。
　　② 維修困難和維修費用過高
　　由于使用時間過長，電氣元件不斷老化，故障增多，而且故障點不易查找，從而導致維修時間過長，維修費用過高，由于系統誤動作或其他原因導致主控接觸器和保險頻繁損壞，平均每月至少要更換4臺接觸器，大大提高了維修成本。
　　③可操作性太差
　　由于本系統控制原理復雜、連鎖較多，使用了相當多的中間繼電器，在操作中經常需要操作人員用手去按繼電器輔助系統工作，一是操作人員的人身安全難以保障，二是由于操作失誤或操作不熟練造成的故障較多，從而使電氣維修人員排查起來相當困難。
　　
　　2．系統工作原理
　　我們在流水生產過程中工件一直懸掛在掛具上面，由懸鏈實現移動、擺動及工位循環，依次經過的工序有預處理----電泳----水洗----烘干，然后下線，也就是說如果懸鏈出現問題，標志著整條生產線無發正常運行，這也是我們選擇對其進行技術升級的原因，由于其控制原理復雜，在此我們只做簡單講述：系統上電運行后，懸鏈無動作，當電泳升降機發送給本系統一個擺動信號時，懸鏈以0.5米為單位的行程低速循環擺動，同時，發送給預處理系統一個噴淋信號，此時預處理系統為本工位工件進行前處理工作，（為電泳做準備），當預處理系統對本工位工件處理完畢后再將信號反饋給本系統，此時懸鏈擺動一個循環后返回原點，（停止擺動），同時，將擺動完成信號發送給電泳升降機系統，當電泳完成后再把此信號反饋給本系統，此時本系統發送一個開門信號分別去預處理和電泳系統，電泳和預處理大門打開，當開門信號反饋給本系統后，懸鏈以高速運行使工件移動一個工位，當移動完成后，本系統再發送關門信號去預處理和電泳系統，電泳和預處理大門關閉，并將信號反饋給本系統，本系統再發送一個正常運行信號去電泳升降機，此時可以推進升降機進行電泳，同時懸鏈以0.5米為單位低速循環擺動，至此，工件完成了一個工位的循環。
　　
　　3．改造方案
　　本著降低改造成本的原則，我們選用三菱FX系列PLC做主控，為了提要系統可靠性，外部我們選用OMRON小型密封繼電器、新華空氣開關和接觸器、施耐德按鈕及信號指示燈，保留其原有遠程控制線路及行程開關，控制柜內部重新布線。
　　
　　硬件部分：
　　三菱FX1N做主控，輸入信號本著從內到外的的原則布線即X000—X010為本操作面板按鈕信號，X011—X037為連鎖和外部行程開關信號，部分輸入信號采用繼電器過度。輸出信號全部使用OMRON小型密封繼電器過度，以提高PLC的使用壽命和系統可靠性。外部連鎖信號本著先預處理后電泳的原則布線，使檢查維修更加有條序性，部分按鈕使用雙功能，即在自動和手動兩種狀態下，同一個按鈕發揮兩種不同的功能。部分信號指示燈使用雙顯功能，即同一個信號燈以一秒時鐘脈沖閃爍為一種信號狀態或一個故障信號，常亮為一種信號狀態或一個故障信號，這樣可以顯示更多的故障信號和運行信號，為維修和操作帶來方便，同時節約成本。
　　軟件程序部分：
　　編程語言采用邏輯梯形圖編程，大部分輸入信號均設PLC內部中間繼電器過度，便于故障記錄查詢和程序連鎖，部分信號采用上升沿和下降沿控制，以防止信號誤動作或其他干擾，提高系統安全性和可靠性，大部分內部中繼采用置位/復位指令，便于狀態保留。程序設計中，針對原系統經常出現事故和故障的環節進行了細致的分析，增加了多條安全保護程序和故障顯示程序，按鈕信號通過“手動/自動”在程序中實現兩種狀態，而且部分按鈕信號使用上升/下降沿指令，從而提高可操作性和避免誤操作，程序中使用了一個強制信號，便于故障自動修復。故障顯示程序使用雙故障條件，實現一個指示燈兩種故障顯示。
　　三．實施注意事項及內容
　　1．重點部分
　　本系統設計的重點在原控制系統的分析和PLC程序設計部分
　　由于原系統工作原理復雜，聯鎖信號繁多，我們必須對其進行徹底的研究分析，搞清工作原理，取出所有聯鎖信號，針對經常出現事故和故障的環節進行分析，并且制定出解決方案。在PLC程序部分，重點也是聯鎖信號，中繼均使用置位/復位指令，安全保護程序必須要全面、有效。
　　2．難點部分
　　本系統施工的難點在遠程線路輸入/輸出部分。
　　由于繼電器控制和PLC控制的設計思路和施工布線有些區別，我們在保留原遠程線路和開關的基礎上，必須對原線路進行細致的測量、改造，原所有急停線路均串聯在一塊返回控制柜，這樣我們就無法對信號的來源進行區分，對此，我們拆除原急停線路，使用原急停指示燈線路做遠程急停線路，其他線路根據現場情況進行改進。