三菱電機CC-Link在電鍍生產線上的應用

金信表面處理有限公司　張濤禮

解決方案 ■ Solution

三菱電機CC-Link在電鍍生產線上的應用

金信表面處理有限公司張濤禮

1　行業簡介

電鍍（Electroplating）就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程，是利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止金屬氧化（如銹蝕），提高耐磨性、導電性、反光性、抗腐蝕性（硫酸銅等）及增進美觀等作用，我國發展電鍍行業起步比較晚，改革開放后才陸續有電鍍加工廠，比起歐美國家百余年的電鍍工業歷史，在技術上、裝備上相差很遠，歐美國家在電鍍線方面自動化程度高，工藝成熟。我國電鍍發展初期主要都是手工作坊式生產，以人工進行電鍍提掛，工藝隨意性高，產品質量參差不齊！隨著近10年來自動化裝備水平日益提高，也涌現出了一大批自動化控制水平高的大型電鍍企業。隨著國家新環保法的頒布實施，對于電鍍行業提升整治力度越來越大，一些小的電鍍廠，工藝落后，還是人工操作的手動線，高污染，對工人身體傷害大，也不利于國家環保號召，電鍍園區對手動線陸續進行強制整改。

2　設備特點

電鍍線組成部分：電鍍行車、機架、電鍍槽體、電鍍直流電源、藥水過濾機、噴淋泵浦、飛靶（掛電鍍件用）、加熱設備、空氣攪拌裝置。

電鍍行車是電鍍調度程序的執行設備，行車運行必須可靠，定位準確，移動過程平穩。生產過程行車負責依照預先編排好的工藝路線，將工件吊人目標槽中，行車運行必須要有工位識別能力，不能重復將2個飛靶吊入一個槽中，也不能將飛靶吊入錯誤的鍍槽中。

3　控制系統構成

本案例為一條自動鎳鉻電鍍生產線，行車為4臺單鉤行車，一臺過渡小車，行車設計最大提升能力>150kg。行車橫移速度0~30m/min，升降速度0~35m/min，行車電機采用變頻器驅動。橫移電機功率1.5kW，提升電機功率2.2kW，過渡小車電機1.5kW。

本套電鍍設備共有四臺吊車，吊車是按照PLC所設定的程序進行自動運行。

吊車上有許多的近接開關，光電開關，限位開關等，吊車是按照相對地址方式識別不同槽號的。

圖1　生產線平面圖

吊車系統模式分為手動、自動兩種模式：

（1）手動模式：在手動模式中，可使用行車操作面板對行車進行手動操作。按住“上升”按鈕，吊車將按照慢速-快速-慢速的方式上升，吊車上升直到上限停止。按住“下降”按鈕，吊車將按照慢速-快速-慢速的方式下降， 吊車下降直到下限停止。按一下“前進”按鈕，吊車將中速向相鄰前進，檢測到相鄰的槽位減速片后 ，吊車慢速前進到定位后停止。在前進過程中，如果需要緊急停車，可按“停止”，吊車會立即停止。按住“后退”按鈕，吊車將后退，過程與“前進”時一樣。同時按住“前進”和“快速”按鈕，吊車將快速前進，松開后吊車將按照“前進”方式運行。快速后退也一樣。

（2）自動模式：在此模式下，吊車將按設定的流程進行自動運行，如果沒有故障，吊車按流程及所對應的CYCLETIME（周期時間）一直運行。自動模式下，手動操作按鈕無效。請注意，不要在自動模式下進行各項參數的選擇修改。在自動模式下，選擇單周期運行，則行車運行一個周期，完成后行車回到初始位待命。

電控柜配置系統清單如表1所示。

表1　電控柜配置系統清單

4　CC-Link系統配置

電鍍行車屬于移動設備，電鍍行車在機架上面進行前后移動，到達指定槽位后行車升降機械臂可以做升降動作，行車位置定位采用2個圖爾克接近開關，為保證行車不會失靈導致超出工作區域，另外安裝了一個橫移限位。機械臂升降采用2個圖爾克接近開關，控制機械臂上到位，下到位，同樣為保證機械臂不會過為，設置上極限行程開關，下極限行程開關。行車側面為方便現場操作，設置有手動操作面板。

每臺行車上面的輸入輸出信號點如表2所示。

每臺行車上面需要采集的信號輸入點多達14個，另外電機還有供電線路，因為行車需要移動，以往方案采用扁平電纜連接行車部件，通常情況下會選擇0.75×48芯扁平電纜，此方案信號線和動力線都集中在一條扁線內，容易產生干擾，且不安全。因為線太多，查找起來也非常麻煩。

本方案采用三菱電機CC-Link通訊，使方案有別于其他通常做法。主機配置CC-Link主站模塊，每臺行車單獨配置一臺CCLink遠程IO模塊，用一條CC-Link電纜將遠程IO采集的信號數據送到主站PLC中，剩余的動力供電使用一條1×15芯扁平電纜連接。本方案節約電纜用量，通訊采集數據可靠，避免與動力線一起走線易產生干擾風險。電鍍現場環境惡劣，電磁干擾嚴重，實踐證明三菱電機CC-Link通訊在電鍍環境中運行良好，基本上免維護，降低電鍍設備的維護投入，從而提高設備穩定性，有利于電鍍生產線自動化發展。

表2　輸入點

表3　電機動力線

圖2是CC-Link鏈接示意。

圖2　CC-Link鏈接示意圖

5　PLC與人機界面

本方案采用MCGS觸摸屏與三菱電機FX3U PLC進行通訊，直接使用三菱電機編程口鏈接。在主畫面，進入相應的功能選項，需要先登錄輸入密碼，點擊“系統登錄”圖標，選擇登錄ID，輸入正確的密碼。完成登錄后可以進入相應的功能項。

圖3　全自動電鍍生產線觸摸屏顯示界面

該界面顯示行車的狀態自動/手動、行車的位置、行車動作步數及可以設定行車運行的節拍。

圖4　行車運行顯示界面

參數設置畫面可以對工藝進行選擇整流機手動啟停。可以根據需要選擇采用鍍槽的數量，設置鍍鉻相應的時間及鍍鉻工位滴水時間，設置噴淋相關參數。

圖5　系統參數設定界面

報警顯示界面，紅色顯示當前報警項目，根據故障排除方法進行排查，排除后會變成藍色。

6　變頻器部分

電鍍行車需要搬用電鍍飛靶，過于劇烈的晃動會使電鍍工件掉落，本方案采用三菱電機E740變頻器驅動電鍍行車。行車的橫移和升降通過2個接觸器進行切換，共用一個變頻器，在編程中充分考慮到變頻器的特性，接觸器吸合后方開啟變頻器，橫移和升降接觸器在軟件和硬件上面都進行互鎖，保證變頻器運行平穩。

圖6　適時報警畫面

本方案采用了三菱電機變頻器的多段速功能。

變頻器參數設定如表4所示。

表4　變頻器參數設定

行車橫移分為3個速段：高速50Hz，中速32Hz，低速12Hz。行車升降機械臂采用2個速段：高速50Hz，低速20Hz。

行車橫移過程中程序會計算工位差，自動進行高速、中速、低速的切換過程，保證行車停車過程平穩，減少飛靶晃動。

7　系統優點

本方案電鍍生產線使用三菱電機PLC和三菱電機變頻器組成的整個控制系統，實現了電鍍生產線的自動化。

采用三菱電機總線CC-Link采集電鍍行車信號，大大提高了電鍍生產線穩定性，可靠性，不易受干擾，故障率低；減少了電纜數量，維護維修方便，節約成本。

電鍍生產線自動化運行，使工人從繁重的體力勞動中解放出來，同時產品質量可靠，響應國家環保要求。

本方案的成功實施，使整個電控系統的控制水平有了很大的提高，反映國內電鍍生產線自動化水平的進步。

[1] 三菱電機. 三菱電機CC-Link用戶手冊[Z].

[2] 三菱電機. FX3U?FX3UC系列微型可編程控制器編程指令（基本?應用指令說明書）[Z].

[3] 三菱電機. 三菱電機通用變頻器FR-E700使用手冊（應用篇）[Z].