運用PLC與變頻器技術對玻璃淋漆工藝作業系統進行升級改造

（廣東省佛山市順德區均安職業技術學校，廣東 佛山 528000）

[摘 要] 通過選擇FX3U-48MR型號的PLC與FR-E740系列型號的變頻器對玻璃淋漆工藝作業系統的改造，從而提高產品質量的穩定性和加工的范圍，減少工人勞動強度和改善工人的工作環境，并提升整個電氣控制系統的工作性能，降低電能的損耗和減少工人對系統維護、維修的工作量。

[關 鍵 詞] PLC；變頻器；玻璃淋漆工藝作業系統；改造

[中圖分類號] G718 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-060（2017）14-0180-04

當下企業自動化生產發展正如火如荼地推進，企業要實現自動化生產，則需要設備的不斷更新和改造，但企業設備的更新需要投入大量的資金，而設備的改造則為企業創造較大的經濟效益。在我校進行產教融合，在校企合作的過程中，筆者發現在某實踐企業的玻璃淋漆工藝作業系統中存在生產設備陳舊，系統采用傳統繼電器接線的開關觸點多，故障頻繁，檢修煩瑣，產品質量不穩定、工人操作勞動強度大且直接作業在玻璃淋漆工藝的環境中，其產生的有毒化學氣體二甲苯嚴重影響工人身體的健康等實際問題。所以有必要對系統進行升級改造。而隨著電工新技術的不斷發展和進步，PLC控制技術與變頻器調速等被廣泛地應用在各行各業，因為PLC技術以其高抗干擾能力、高可靠性、高性價比和編程簡單等特點應用在現代化的自動生產設備中，擔負著生產線自動化的“大腦”角色。而變頻器則具有調壓、調頻、穩壓、調速等功能，能對電機實現無級調速，在生產中確保電機運行的可靠性和省電的目的。這些科學數據和事例都為系統改造提供了成熟的經驗，因此，本人與科研組及企業的技術骨干通過系統的分析和研究，成功地把PLC與變頻器技術對玻璃淋漆工藝作業系統進行改造，以此提高產品的質量和系統操作的可靠性和穩定性，從而減少工人操作的勞動強度和維修工作量，并改善工人工作環境及對空氣環境污染的保護。

一、原系統的工作原理、工藝流程和要求

1.玻璃淋漆工藝是將涂料在一定壓力下從上面的漆槽流向下面的漆槽（上下漆槽間隔約100毫米），使油漆產生瀑布式的漆膜，玻璃以適當的速度從瀑布式漆膜槽中間穿過，穿過時從上漆槽流下的涂料就撒在了玻璃表面上，利用油漆具有粘性及流動性的特點，使油漆均勻涂敷于玻璃表面。原系統是一條“L”型的加工生產線。

2.原系統的生產工藝流程、要求及相應的控制電機如表所示：

二、原系統作業過程中存在的問題

在原系統生產的過程中，因生產設備的簡陋陳舊而存在著以下一系列的問題。

1.原系統加工過程中是工人徒手進行裝卸，其玻璃工件質量重且體積大，工人勞動強度大且容易受傷。

2.原系統加速運輸帶控制電機M1和淋漆運輸帶控制電機M2，其功率都是4KW，3相Y接，因其采用自耦變壓器進行調速，從而造成能效的浪費和速度的調整繁瑣，產品加工比較單一，這就需要我們對加速運輸帶和淋漆運輸帶的控制電機設置不同速度的轉換系統，以提高設備的能效比和加工精度及范圍。

3.由于原系統生產設備陳舊，淋漆泵的控制電機M3（功率1.5KW，3相Y接，2400 r/min）隨電壓波動而工作不穩定，容易造成漆的簾幕分叉等現象，造成玻璃淋漆的產品不但厚薄不均而且光潔度不好，產品質量不穩定。

4.由于原系統中工人直接作業在淋漆工藝的環境中進行操作，而淋漆作業過程產生的廢氣是漆中包含的有毒溶劑二甲苯，嚴重影響空氣的質量，其惡劣的工作環境對操作工人身體健康造成嚴重損害和影響。

5.由于原系統控制設備是傳統的繼電器控制，控制觸點多，接線復雜，體積大且直接與外界接觸，存在可靠性低，故障率高，檢修范圍廣、查找復雜，難度大等較多缺點。

三、原系統改造的可能性和改造的方法

綜上所述，PLC與變頻器技術是專為工業自動化設計與應用而產生，以其具有高抗干擾能力、可靠性高，功能性強，編程簡單，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。變頻器技術則是以物理的控制方式對電機進行無級調速以適應不同產品加工的要求，所以，在系統的改造中引入PLC與變頻器技術，以此提高整個系統的可靠性和產品質量的穩定性。

因此，結合當前產教研的需要，在系統改造中，經過筆者與教研組及企業技術員的不斷研究和調試，成功利用PLC與變頻器技術對原系統進行相應的升級改造，其改造的方法如下：（1）為了減少工人勞動強度和節省勞動力，將原系統單靠兩人搬運玻璃到運輸架上（M4，功率1.5KW），改為通過人工操作機械吸盤將玻璃置于架上送入軌道。而對于已加工的玻璃，則利用機械手和托料板從生產線上進行自動卸載，代替之前人工進行搬運操作，以適應加工不同的規格產品。（2）為了調整加速運輸帶與淋漆運輸帶的入口速度相適應，而對加速運輸帶的控制電機M1采用變頻器（FR-E740-5.5K-CHT）來控制其正反轉及其速度。（3）根據玻璃淋漆工藝的不同，要求淋漆運輸帶控制電機能在一定范圍內可調，并為了玻璃淋漆后調整為低速與烘干運輸帶的速度保持一致，采用變頻器（FR-E740-5.5K-CHT）控制電機M2速度。（4）為了靈活方便調整涂料的流量，確保產品質量要求，采用變頻器（FR-E740-2.2K-CHT）對淋漆泵的控制電機M3進行速度控制。（5）烘干和風冷工序的運輸帶控制電機M5（功率為0.75KW，3相Y接，電流2.1A，轉速為 1390r/min）是額定功率不用調速，所以采用接觸器KM2控制。（6）針對玻璃在淋漆作業過程中產生的有毒廢氣二甲苯，而對相應的工序進行有效的間隔，并利用抽風機與有機溶液及空氣凈化器相結合的方式進行空氣的凈化。

四、系統改造后PLC的輸入輸出分配接線圖（如圖1所示）

五、系統改造后各電機控制接線圖（如圖2所示）

六、系統改造后的工作狀態流程圖（如圖3所示）

七、系統改造后的梯形圖（如圖4所示）

八、系統改造后的優點

通過PLC與變頻器技術對玻璃淋漆工藝作業系統的改造后，其電氣接線和開關點大大減少，線路簡單、清晰，操作簡便，改善原系統的不足，減少設備故障率，此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，檢修方便，系統可靠性高，能夠使玻璃淋漆工藝產品有較高質量保證，操作員無需再像以前因加工不同的產品而經常對系統采用反復的調試。改造后的系統不僅有利于玻璃淋漆工藝作業進行準確定位和速度的控制，而且能夠合理地控制電動機的負荷輸出，實現無級調速和節能的效果，并對工人身體的健康及空氣環境的保護起到保駕護航的作用。

經過運用PLC與變頻器技術對玻璃淋漆工藝作業系統的改造，真正把電工新技術應用到企業的實踐中，在為企業設備實現自動化控制產生較大經濟效益的同時，也讓企業實現健康、節能、環保的可持續發展。作為職校專業教師，讓自己所學與企業所需緊密結合，理論聯系實際為企業產生經濟效益，利己利人，達到了校企合作的雙贏目標。

參考文獻：

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