PLC用于悬链自动控制系统的升级改造

[摘要]本文主要介绍对卡车公司车身第一涂装线悬链电气控制系统的升级改造，目的使老设备发挥更大的作用、降低故障率和提高可操作性。
　　
　　一．引言
　　卡车公司第一涂装线建于80年代初期，由德国工控公司设计施工，电气控制采用继电器控制系统，复杂系数相当高，可谓继电器控制系统典范，随着时代的发展，原控制原理已经落后，而且接线复杂，其维护和改进都比较困难，由于使用时间过长，电气元件不断老化，故障增多，而且故障点不易查找，以不能满足生产要求，因此，我们对悬链系统进行技术升级，采用PLC控制系统，其性能稳定且造价低廉，增加了故障显示功能，大大改善了设备运行的可靠性，使生产效率提高，设备维修方便。
　　
　　二．设备改造前存在的问题，改造工作原理及方案
　　1．改造前存在的问题
　　① 经常出现安全事故和制约生产
　　原系统采用继电器控制，其控制原理落后、接线复杂，安全措施不够全面，经常出现室体大门误动作挤坏驾驶室的事故，严重的会导致驾驶室报废，从而给企业带来不必要的损失，也严重制约着生产节拍。
　　② 维修困难和维修费用过高
　　由于使用时间过长，电气元件不断老化，故障增多，而且故障点不易查找，从而导致维修时间过长，维修费用过高，由于系统误动作或其他原因导致主控接触器和保险频繁损坏，平均每月至少要更换4台接触器，大大提高了维修成本。
　　③可操作性太差
　　由于本系统控制原理复杂、连锁较多，使用了相当多的中间继电器，在操作中经常需要操作人员用手去按继电器辅助系统工作，一是操作人员的人身安全难以保障，二是由于操作失误或操作不熟练造成的故障较多，从而使电气维修人员排查起来相当困难。
　　
　　2．系统工作原理
　　我们在流水生产过程中工件一直悬挂在挂具上面，由悬链实现移动、摆动及工位循环，依次经过的工序有预处理----电泳----水洗----烘干，然后下线，也就是说如果悬链出现问题，标志着整条生产线无发正常运行，这也是我们选择对其进行技术升级的原因，由于其控制原理复杂，在此我们只做简单讲述：系统上电运行后，悬链无动作，当电泳升降机发送给本系统一个摆动信号时，悬链以0.5米为单位的行程低速循环摆动，同时，发送给预处理系统一个喷淋信号，此时预处理系统为本工位工件进行前处理工作，（为电泳做准备），当预处理系统对本工位工件处理完毕后再将信号反馈给本系统，此时悬链摆动一个循环后返回原点，（停止摆动），同时，将摆动完成信号发送给电泳升降机系统，当电泳完成后再把此信号反馈给本系统，此时本系统发送一个开门信号分别去预处理和电泳系统，电泳和预处理大门打开，当开门信号反馈给本系统后，悬链以高速运行使工件移动一个工位，当移动完成后，本系统再发送关门信号去预处理和电泳系统，电泳和预处理大门关闭，并将信号反馈给本系统，本系统再发送一个正常运行信号去电泳升降机，此时可以推进升降机进行电泳，同时悬链以0.5米为单位低速循环摆动，至此，工件完成了一个工位的循环。
　　
　　3．改造方案
　　本着降低改造成本的原则，我们选用三菱FX系列PLC做主控，为了提要系统可靠性，外部我们选用OMRON小型密封继电器、新华空气开关和接触器、施耐德按钮及信号指示灯，保留其原有远程控制线路及行程开关，控制柜内部重新布线。
　　
　　硬件部分：
　　三菱FX1N做主控，输入信号本着从内到外的的原则布线即X000—X010为本操作面板按钮信号，X011—X037为连锁和外部行程开关信号，部分输入信号采用继电器过度。输出信号全部使用OMRON小型密封继电器过度，以提高PLC的使用寿命和系统可靠性。外部连锁信号本着先预处理后电泳的原则布线，使检查维修更加有条序性，部分按钮使用双功能，即在自动和手动两种状态下，同一个按钮发挥两种不同的功能。部分信号指示灯使用双显功能，即同一个信号灯以一秒时钟脉冲闪烁为一种信号状态或一个故障信号，常亮为一种信号状态或一个故障信号，这样可以显示更多的故障信号和运行信号，为维修和操作带来方便，同时节约成本。
　　软件程序部分：
　　编程语言采用逻辑梯形图编程，大部分输入信号均设PLC内部中间继电器过度，便于故障记录查询和程序连锁，部分信号采用上升沿和下降沿控制，以防止信号误动作或其他干扰，提高系统安全性和可靠性，大部分内部中继采用置位/复位指令，便于状态保留。程序设计中，针对原系统经常出现事故和故障的环节进行了细致的分析，增加了多条安全保护程序和故障显示程序，按钮信号通过“手动/自动”在程序中实现两种状态，而且部分按钮信号使用上升/下降沿指令，从而提高可操作性和避免误操作，程序中使用了一个强制信号，便于故障自动修复。故障显示程序使用双故障条件，实现一个指示灯两种故障显示。
　　三．实施注意事项及内容
　　1．重点部分
　　本系统设计的重点在原控制系统的分析和PLC程序设计部分
　　由于原系统工作原理复杂，联锁信号繁多，我们必须对其进行彻底的研究分析，搞清工作原理，取出所有联锁信号，针对经常出现事故和故障的环节进行分析，并且制定出解决方案。在PLC程序部分，重点也是联锁信号，中继均使用置位/复位指令，安全保护程序必须要全面、有效。
　　2．难点部分
　　本系统施工的难点在远程线路输入/输出部分。
　　由于继电器控制和PLC控制的设计思路和施工布线有些区别，我们在保留原远程线路和开关的基础上，必须对原线路进行细致的测量、改造，原所有急停线路均串联在一块返回控制柜，这样我们就无法对信号的来源进行区分，对此，我们拆除原急停线路，使用原急停指示灯线路做远程急停线路，其他线路根据现场情况进行改进。