PLC在離子風刀設(shè)備改造中的應用

楊文杰

（廣東省高級技工學校，廣東惠州 516199）

1 技術(shù)背景

離子風刀除靜電裝置是將電離了的空氣輸送到較遠的地方去消除靜電的一種靜電消電器。其主要由電暈放電器、高壓電源和送風系統(tǒng)組成。它是根據(jù)尖端放電和正負電“中和”原理設(shè)計制造的。它可消除絕緣材料及物品上的靜電，由于塑料件表面是電的不良導體，積聚在產(chǎn)品表面的靜電會吸附灰塵并影響噴涂，且靜電在噴涂中會帶來很大的安全隱患，所以在噴涂前的產(chǎn)品表面的靜電中和是必要的步驟。應用范圍很廣。目前很多汽車制造廠的除靜電裝置還是用繼電器控制的離子風刀。離子風刀除靜電裝置能否正常的使用對工廠的產(chǎn)能、質(zhì)量、安全有非常緊密的關(guān)系。

2 AGV異常情況的出現(xiàn)

2.1 AGV小車作用

隨著產(chǎn)能和規(guī)模的迅速擴大，生產(chǎn)的自動化程度要求越來越高和對人員、成本的管控。在樹脂車間成型線投入了智能型自動搬運小車AGV，通過以太網(wǎng)實現(xiàn)無線調(diào)度和控制，以節(jié)省人力和提高自動化。

2.2 AGV小車存在問題

在樹脂車間的噴涂線和成型線的生產(chǎn)過程中，離子風刀除靜電裝置成為生產(chǎn)時必不可少的配套裝置，目前很多汽車制造廠的離子除靜電裝置同樣還是用繼電器控制的離子風刀，這種老式的啟動控制和產(chǎn)生的離子風量在實際生產(chǎn)運行中存在很多缺點和不足。而靜電對其AGV車上的無線通訊模塊影響較大，特別是冬天，而且AGV車架上的靜電常常也會打到線上的作業(yè)人員和維修人員。因為靜電的消除不足，使得自動搬運小車AGV故障逐漸上升，常常因為撞車而使保險杠撞廢，造成很大的經(jīng)濟損失和生產(chǎn)困擾。如果不及時的控制，將影響到設(shè)備的正常使用、加大備件更換的維修費用和降低了公司的產(chǎn)量。

3 AGV故障率高的原因分析

3.1 AGV故障分析

如圖1所示，如果把AGV比作一個人的話，那么通訊模塊就是這個人的耳朵。經(jīng)生產(chǎn)現(xiàn)場的觀察和AGV故障的分類，發(fā)現(xiàn)通訊模塊的故障率最高。而是什么導致無線模塊的損壞，對此進行原因的分析。發(fā)現(xiàn)AGV所運載的保險桿表面靜電可達到1.9 kV。

圖1 成型線AGV的無線網(wǎng)絡(luò)的組成

3.2 AGV產(chǎn)生故障主要原因

AGV為什么會有如此多的靜電呢，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原因有：（1）產(chǎn)品與AGV車的接觸位置不能釋放靜電；（2）油漆地面與AGV橡膠車輪不能釋放靜電；（3）取出機械抓手有橡膠包裹不能釋放靜電。

所以產(chǎn)品保險杠上累計的靜電聚在車體上不能釋放，而當車體接觸到人或其他與大地相通的就會釋放靜電。但大量的靜電釋放時會對AGV整個電路產(chǎn)生波動，此時通訊模塊就極易被突然釋放的靜電造成故障甚至燒壞。而現(xiàn)在給產(chǎn)品釋放靜電的裝置離子風刀因為釋放離子風量小，加上生產(chǎn)節(jié)拍的加快，導致給AGV小車釋放靜電的時間往往很短，且離子風刀由繼電器啟動控制運行不穩(wěn)定，導致AGV的頻繁撞車報廢保險桿，這樣生產(chǎn)損失很大。即使能生產(chǎn)，保險杠的報廢率很大，完全趕不上公司產(chǎn)量的需求和合格率，對此必須對離子風刀除靜電裝置進行改造升級。

4 離子風刀除靜電裝置的改造和問題的解決

4.1 原來裝置存在的問題

原來的除靜電裝置在原理上沒有什么錯誤，在投產(chǎn)初期還是能滿足使用的。關(guān)鍵是在企業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)能的不斷增加導致生產(chǎn)節(jié)拍的不斷加快，自動化程度的完善和人員成本的管控，AGV無線搬運小車的引進。使得原來的裝置已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的正常使用和企業(yè)的理念了。

4.2 改造的要求

（1）由于生產(chǎn)節(jié)拍較快，所以需要有較大的離子風量；

（2）要實現(xiàn)自動化控制，使運行穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)省時省力；

（3）降低AGV故障率，提高生產(chǎn)效率，降低維修成本。

4.3 硬件的設(shè)計與選型

產(chǎn)能的增加和生產(chǎn)節(jié)拍的加快需要大離子風量，才能有效的去除AGV上的靜電，所以用四臺風量大的離子風機來保證離子風量，型號XP-20F，7kV，120VAC 60Hz1.9A。

一臺配套高壓發(fā)生器產(chǎn)生足夠多的離子風，型號為PX167 7kV 120VAC 60Hz；一個配套變頻電源，型號SWF-1102 220V輸入電壓可調(diào)節(jié)，可以根據(jù)AGV運輸生產(chǎn)速度來調(diào)節(jié)風機的風量，有效的節(jié)能生產(chǎn)。

除此之外還需要一臺PLC，用PLC實現(xiàn)自動控制，PLC編程方便，現(xiàn)場可修改程序；維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)，擁有豐富的I/O接口模塊；可靠性遠高于原來繼電器控制裝置；在擴展時，原系統(tǒng)只要很小的變更；用戶程序存儲容量至少能擴展到4 k；PLC其體積小，結(jié)構(gòu)緊湊；處理能力強；豐富的硬件資源；功能強大的用戶指令實現(xiàn)自動控制。

離子風機除靜電裝置的外部接線設(shè)計如圖2所示。

4.4 實現(xiàn)的控制要求

根據(jù)離子風機除靜電的裝置的工作流程，裝置改造升級以后，能實現(xiàn)自動控制，電路原理如圖2所示，當系統(tǒng)一上電，風機除靜電的裝置就能自動檢測離子風機、高壓發(fā)生器是否過載和變頻電源是否正常，如有異常設(shè)備就無法啟動，具有相應的漏電、過載、短路、欠壓等保護，以杜絕事故的發(fā)生。工作流程是：當AGV啟動運行或者按下啟動按鈕，變頻電源啟動，當變頻電源啟動完成后，四臺風機順序啟動，然后高壓發(fā)生器再啟動。當AGV停止運行或者按下停止按鈕時風機除靜電的裝置停止運行，當運行中有異常情況發(fā)生時裝置會發(fā)出報警同時自行完全切斷電源，能有效保護生產(chǎn)人員以及生產(chǎn)設(shè)備的安全。

圖2 外圍接線設(shè)計

5 改造后的使用情況和經(jīng)濟效益

在AGV會車的主干道上增加離子風機型除靜電裝置，在原有機臺除靜電裝置的基礎(chǔ)上實現(xiàn)雙重除靜電。保證靜電的完全消除以實現(xiàn)AGV無線模塊的零故障。經(jīng)現(xiàn)場是測量數(shù)據(jù)顯示，當AGV接完產(chǎn)品保險杠后剛下線的靜電值是1.9 kV，經(jīng)離子風機型除靜電裝置后的靜電值為0.完全消除了靜電對無線模塊的損壞，使AGV故障率大大的減少，從而大大的提高了產(chǎn)品的合格率，提高了產(chǎn)量和降低AGV的維修費用。從以下兩點可以看出離子風刀改造后帶來的效益。

5.1 有形的成果

（1）模塊

6 000/元一個模塊×10個×1年=60 000元/年

（2）人員

20/人每小時×15人×1小時×12月=3 600元/年

（3）設(shè)備用電

2度電/分×60分鐘×1元×12月=1 440/年

合計：

人員費用3 600元+電費1 440元+備件更換費用60 000=65 040元/年。

5.2 無形成果

（1）降低了AGV的故障率，減少了產(chǎn)品的報廢數(shù)，提高了產(chǎn)品合格率和產(chǎn)量；

（2）通過改善降低了作業(yè)人員的勞動強度。

6 結(jié)束語

本裝置系統(tǒng)的設(shè)計穩(wěn)定可靠，控制策略也符合離子風機除靜電裝置要求，系統(tǒng)的運行和離子風的產(chǎn)生達到了優(yōu)化，性能滿足生產(chǎn)要求，離子風風質(zhì)穩(wěn)定，降低了設(shè)備故障率以及維修成本，同時也提高了生產(chǎn)效率和安全性。該裝置已在廠方正常運行，取得了滿意的效果。