鋼材預處理線的動態模擬監控系統

李長泰，劉培華，滕晶晶，孫林林

（1.青島雙星裝備制造有限公司，山東青島 266400；2.青島伊克斯達智能裝備有限公司，山東青島 266400）

1 鋼材預處理線簡介

鋼材預處理線是我公司消化吸收國內外先進技術，并結合我國鑄造行業特點而設計的先進機型。該設備可實現對鋼板、型材、結構件等原材料在加工前進行表面拋丸除銹并涂上一層保護底漆。主要由除塵系統、輸送系統、丸料循環系統、拋丸清理系統、清掃系統、噴漆系統、烘干系統、噴碼系統、電控系統等模塊組成。全處理線采用可編程控制器PLC 作全過程控制，分為手動和自動兩種工作方式。工控機作為上位機與PLC 通過RS232端口進行通訊，通過安裝組態軟件組成動態模擬監控系統，對全線的工作狀態和異常情況進行實時監控。連接辦公自動化局域網可實現工廠級生產過程資料共享，如有故障發生可文字顯示故障部位、聲光報警以引起操作人員注意并方便快速處理，同時對易損件等功能部件實現運行累計時，為及時更換備品備件提供有效的數據支持，確保設備的穩定運行。

2 鋼材預處理線電控系統的布局及控制原理

鋼材預處理線的電控系統由低壓配電柜、PLC 控制柜、總控臺及操作站等組成。低壓配電柜安裝在一樓低壓配電室內，PLC 控制柜、總控臺安裝在二樓控制室內，操作站安放在現場各個操作點。該電控系統由工控機通過PLC，再連接到各個控制元器件，執行監控機械操作的電機、電磁鐵、傳感器等一切外圍設備。

該系統使用歐姆龍CJ2M 系列PLC[1]進行全過程控制。整體為模塊組裝式，由電源模塊、CPU單元、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、串行通訊模塊等組成。

上位機采用研華IPC-610 系列工控機,系統安裝昆侖通態6.2 版組態軟件[2]，與PLC 通過Hostlink協議進行通訊，組成動態模擬監控系統，監控畫面實現對各設備運行狀態及故障報警監控。分為主畫面、操作畫面、監控畫面、報警畫面、設備狀態畫面等。

運行輥道驅動采用變頻調速，變頻器選用日本三菱FR-E740 系列[3]。噴漆小車驅動采用伺服控制，選用臺達ASDA-B2 系列[4]。變頻器和伺服控制器的RS485 接口與PLC 的串行通訊模塊連接，通過Mudbus-RTU 協議進行通訊，可以在監控畫面上方便調節工件前進速度和噴漆小車運行速度，進而達到控制拋丸清理效果和噴漆效果的目的。

以PLC 為核心，工控機、變頻器、伺服控制器組成了完整的通信網絡，詳見圖1。

電控系統根據鋼材預處理線工序要求運行程序如下：

（1）準備工序。設定自動模式，清理工件模式，按下“自動開始”按鈕，清掃機構自動升至上限，除塵主風機自動啟動；啟動完畢延時3s 吹丸風機自動啟動；啟動完畢延時3s 烘干風機自動啟動；啟動完畢延時3s 加熱器自動啟動；延時3s 漆霧除塵風機自動啟動；啟動完畢延時3s 分離器自動啟動；延時2s 提升機自動啟動；延時2s 橫向螺旋自動啟動；延時2s 縱向螺旋自動啟動；延時2s 后1～8 號拋丸器依次間隔3s 自動啟動；8 號拋丸器啟動完畢延時3s 拋丸室輥道自動正轉；延時2s板鏈輸送自動正轉，此時準備工作完畢。

（2）拋丸工序。將工件吊至送進輥道上料位置，按下“自動送料”按鈕，送進輥道正轉；工件感應送進輥道處光電開關后，通過與拋丸輥道的傳感器配合，計數到拋丸位置后，自動開啟1～8 號供丸閘；工件通過測高光電開關的測量后，清掃機構降至合適的位置后并自動開啟；工件離開送進輥道處光電開關后，再次通過與拋丸輥道的傳感器配合，計數到離開拋丸位置后，自動關閉各供丸閘。

圖1 通信網絡圖

圖2 鋼材預處理線監控中心

圖3 鋼材預處理線拋丸工部

圖4 鋼材預處理線伺服噴漆工部

（3）噴漆工序。工件行至噴漆室前感應噴漆室前光電開關，噴漆上下小車自動啟動；工件行至噴槍位置時，根據伺服脈沖計數配合測寬光電開關感應工件有無情況，程序自動控制噴槍的開關狀態，精確給工件噴漆；之后工件行至烘干室。

（4）噴碼工序。工件行至卸料區感應打碼儀處光電開關位置，自動噴碼；工件感應送出輥道處光電開關后，送出輥道自動正轉，若在一定的時間內無料，將自動關閉，再次有料時，又將自動開啟。

3 鋼材預處理線監控系統的關鍵技術及訣竅

為保證鋼材預處理線的先進性及可靠性，確保各個工序正常運轉，其電控系統采用上位機動態模擬監控系統，以便能夠監視全線的工作狀態，對全線實行優化控制，監控中心見圖2、圖3 和圖4。

圖5 線上鋼材的狀態

圖6 變頻器、伺服頻率的動態顯示

圖7 記錄易損件的使用時間和更換時間

動態模擬監控系統為操作員提供了良好的人機界面。在主界面上，設備各工序的當前狀態都顯示在上位機屏幕上。下面就監控系統的關鍵技術及訣竅做如下闡述：

（1）顯示線上鋼板的狀態，如具體位置、擋住光電開關的狀態及電機驅動的狀態，見圖5。

（2）變頻器、伺服頻率的動態顯示并自動匹配系統的運行速度，見圖6。

（3）記錄拋丸器、護板及室體輥道等易損件的使用時間、更換時間，見圖7。

（4）鼠標單擊軟件控制臺可控制所有電機、減速機、供丸閘等執行元件的開關，見圖8。

（5）在有故障時自動彈出故障報警窗口，見圖9。

4 結束語

鋼材預處理線采用上述動態模擬監控技術，使其結束了電控系統“黑箱”的歷史，實現了機械設備數字化、可視化、智能化的跨越，機電一體化水平大大提高，成為機械設備電控系統應用發展的必然趨勢。

圖8 控制臺界面

圖9 報警窗口