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    PLC和變頻器在立式粉末噴涂生產線的應用

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    2016/12/1 13:18:10              

    1 系統概述

      立式粉末噴涂生產線,該生產線控制部份主要由:輸送系統、前處理、水份烘干爐、噴粉系統、固化爐幾部份組成??刂撇糠志捎肞LC進行智能化控制,并配合觸摸屏進行在線式監控及操作,以及上位機系統進行在線式遠程、就地監控、數據采集分析、曲線存檔、報表生成等功能。另噴槍控制器可按客戶要求選用可通訊式增設上位機對其進行監控操作。


    2 設計原則

    1) 系統具有經濟性及高效性  系統我們建議用一套PLC來統一控制,這樣既能節約成本,同時有利于統一管理。同時,系統的PLC我們推薦用在海內外名氣比較大的AB 公司PLC,在世界各地很多企業中都有成功的應用經驗以及長期的穩定運行記錄?! ?) 系統具有易維護性及可擴展性  所選用產品符合國際標準,可采用通用的工具進行維護。本系統不僅可以滿足當前的工程需求,而且可以方便的實現日后的系統擴充。以后系統需要擴充其他控制功能,僅需增加I/O模塊?! ?) 系統具有簡單性  本系統采用AB公司功能性強、經濟型的中型可編程邏輯控制器SLC 500。該邏輯控制器具有便捷的內置通訊接口,易擴展的輸入輸出模塊,簡單方便的Windows平臺編程軟件,用戶易學易懂。

    3 系統分析  

    1) 輸送系統:上下料輸送系統由鏈條輸送、上下料輸送帶兩部份組成,在整個系統中起到一個銜接的作用,其三條輸送帶在自動運行時保持同步。其中鏈條輸送帶為電磁調裝置,上下料輸送帶同為一變頻器控制,通過旋轉編碼器反饋信號采樣運算后進行同步調節?! ? 部1.1kw電機,帶冷卻風扇。要求電機能夠實現變頻控制,并且能夠反饋回PLC。在觸摸屏能夠實現監控,能夠實現速度的調整?! ?

    2) 前處理:  前處理主要是清潔鋁型材表面的污漬,并在表面形成一層鉻化膜,為噴粉作好前期工作。工藝流程:裝筐→脫脂→水洗→(堿蝕)→水洗→表調(中和)→水洗→鉻化→水洗→熱(純)水洗→滴干→烘干→送噴涂上架其中:脫脂、堿蝕、表調、鉻化藥劑的濃度是根據供應廠家提供的濃度配槽液。水洗槽用一般的自來水。熱水洗用純水。(堿蝕可以不用)槽體結構: 脫脂槽:主要為清潔鋁型材表面污漬,以防鋁材表面的油污等對靜電粉末的吸附。槽體防腐采用軟PVC,槽液主要成分為硫酸,溫度為常溫即可。槽體大小依最大型材的長度及產量而定。水洗槽:清洗上個工藝槽的化學殘留物質。槽體防腐采用軟PVC,槽液主要成分為自來水,溫度為常溫即可。槽體大小依最大型材的長度及產量而定。表調槽(中和):中和因在脫脂槽殘留的酸性物質。槽體防腐采用軟PVC,槽液主要成分為,溫度為10度~60度。槽體大小依最大型材的長度及產量而定。鉻化槽:即化學轉化,以防被吸附的靜電粉末脫落,有鉻化和磷化兩種,這兩個方法已使用多年,性能相當穩定,生產上容易操作,可根據其處理后的顏色進行辨別轉化效果,其中 鋁化膜顯黃色,磷鉻化膜顯綠色,這兩種工藝的操作溫度和時間范圍較寬,涂層厚度一般為0.3~0.8g/M2.鉻化槽的防腐采用軟PVC,槽液主要成分為氟鋯酸鹽或氟鈦酸鹽,溫度為25度~55度。槽體大小依最大型材的長度及產量而定。熱水洗槽:鉻化后的處理工藝,其防腐采用全不銹鋼結構,槽液成分為純水,槽溫控制為60-80度。其溫度控制可通過熱水爐或蒸氣加熱?! ∏疤幚硐到y控制包括2.2kw電機5臺,11kw電機5臺,4kw電機1臺?! ∑渲须姍C要分開控制,能夠實現每臺電機的單獨控制,即每臺電機都有單獨的開,停按鈕來控制。但為了提高效率,在開機是也能夠一次把電機全部開啟?! ?

    3) 水分烘干爐:  對鉻后的鉻化膜進行烘干,使表面不殘留水分,如果工件表面留有水分進入噴粉工序,則涂層會產生氣泡缺陷。烘干溫度不宜過高否則將使轉化的膜過多失去結晶水而發生轉型,導致膜疏松而使涂層附著力下降。烘干爐的加熱可依據不同客戶需用使用燃氣燃燒機或柴油燃燒機。通過溫度控制系統對其進行溫度控制,可設定目標溫度。爐體采用不銹鋼結構?! 『娓蔂t控制系統包括3kw風機5臺;燃燒槍1把;溫度2點?! ?

    4) 大粉房:  噴粉系統噴粉系統為整條生產線的核心部分:主要由兩臺上下止點可調、速度可調的往復機以及噴粉系統組成。往復機:其高度由客戶所噴的最大型材長度有關,噴槍按裝在往復機的移動平臺上,移動平臺按直線導軌作上下往復運動。其上下止點調整由編碼器反饋給PLC計算脈沖定位,調節精度為1mm,其上下止點位置可通過觸摸屏或上位機設定。其運行速度由電位器調節輸入至變頻器,速度調整范圍0HZ~50HZ(0m/s~8m/s),具體依客戶所需的噴粉厚度現場實際調節?! 》鄯靠刂葡到y包括2.2kw電機1臺,要求變頻控制,能實現速度的靈活調整,能夠在觸摸屏設定速度,顯示速度,顯示反饋;0.37kw電機2臺;45kw電機,變頻啟動;16個脈沖閥,每10秒鐘吸合2個閥,吸合0.5秒,關閉2秒;兩個氣閥 氣閥1開2秒,關1秒;氣閥2開2秒,關1秒,如此循環?! ?

    5) 固化爐:  固化爐為后期處理,由兩臺燃燒機進行爐內溫度加熱,通過對四個溫控點的采樣來控制爐內溫度,溫控器均可與PLC通訊,溫度設定在溫控器上均可設定。在設定的溫度下將噴好的材料進行固化、流平?! 」袒癄t包括1.1kw電機5臺;3kw電機5臺;2.2kw電機1臺;燃燒槍2把:分兩段溫度控制;溫度檢測三點?! ∑渲忻總€電機能夠單獨控制,也能夠在啟動時一次啟動全部電機,以提高效率。每個燃燒槍分兩段火焰控制,大火和小火,在溫度高于某一數值1,大火關閉;當溫度高于數值2(數值1《數值2)時,小火關閉。但溫度小于數值2時大于數值1時,小火自動打開。當數值小于數值1時,大火自動打開。


    4 電氣系統主要配置 

     i. PLC選型  從知名度以及高效性、穩定性上,我們選用美國羅克韋爾公司SLC系列PLC作為主要控制設備。SLC具有如下特點:  

    A. 功能強大:完成任務更多  

    B. 配置靈活:需要費用更省  SLC有多款不同容量和內置通訊接口的處理器可選。提供最大容量最多可達64K字(128K字節)的數據/程序內存,精心設計的控制內核保證了同樣功能程序對內存的占用率只有其它競爭產品的50%不到;SLC的模塊化I/O系統提供了包括開關量、模擬量和專用模塊在內的60多種I/O模塊?! ?

    C. 穩定可靠:無論是單機應用,還是分布式控制,在單一平臺上,SLC就能實現高速離散控制和過程控制;功能全面的診斷功能讓使用過程中的故障排查變得簡單?! ?

    D. 貫通全廠直至信息層的通訊功能-----內置不同通訊接口的SLC系列處理器,提供多種控制器聯網方式供用選擇,以構成不同要求的工業監控網絡?! ?

    E . 應用廣泛的多種現場總線集成:SLC提供了與各類“智能”設備的現場總線接口,這類設備包括各種傳感器、按鈕、馬達啟動器、現場操作員站和傳動設備等等,信息全部無縫通訊?! ?

    ii. 變頻器選型  

    本系統選用了羅克韋爾的PowerFlex4系列和PowerFlex400系列變頻器。這兩款系列變頻器專門針對風機和水泵的應用,為滿足全球OEM和最終用戶對于靈活性、節省空間和使用方便的要求而設計?! √攸c:  

    1 集成的PID控制器可自動調整輸出頻率,調節過程變量  

    2 三個可編程的跳變頻率段防止了變頻器在共振頻率中連續運行,避免機械損壞  

    3 可選的風扇/泵類曲線針對離心風扇和泵類負載提供降電壓模式  

    4 獨特的休眠功能在系統需求降低到預先設定標準時,自動關閉機器;當系統需求增加時,自動啟動機器  

    5 針對某些無人看管運行環境,系統斷電后恢復時,變頻器將自動重起運行  

    6 Freeze/Fire和Purge等特定輸入,可直接連接到消防緊急安全系統  

    7 集成到變頻器中的RS485通訊  

    8 成套變頻器滿足UL標準,增強了安裝靈活性,允許變頻器直接安裝在開關柜中  

    9 成套變頻器斷路器和接觸器旁路設備只需簡單的裝配就可以通過組合操作員面板、控制器、通訊和預先裝配的功率選件進行起動  

    10 成套變頻器旁路接觸器提供三對接觸器結點,當變頻器處于旁路模式時,可以測試變頻器的功能和隔離變頻器  

    iii. PLC電控柜  PLC電控柜是自動控制系統的核心部分,所有的邏輯控制功能及狀態監控都在此進行實現。柜內元器件包括PLC、空氣開關、直流電源、接線端子等?! ?

    電控柜體采用國產優質柜體,防護等級達到IP55,防銹?! ?

    柜內所有元件采用導軌安裝??諝忾_關、接線端子采用國產優質產品,24VDC電源采用臺灣明偉牌電源,24VDC繼電器采用日本歐姆龍產品?! ?

    柜內走線全部走于線槽內,220V電源線與控制線走于不同的線槽內。電源線采用2..5平方電纜,火線、零線、地線按照國家規定采用不同顏色。柜內控制線采用1平方電纜,直流控制電纜為藍色,交流控制電纜為紅色。電控柜與外界線管用工業軟管及縮喉鎖緊。

    總結  

    目前該立式鋁型材噴涂系統控制系統運行良好,在華南地區很多鋁型材廠都有應用,為客戶創造了很好效益。

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