基于PLC控制的航空电镀生产线自动输送系统的设计

基于PLC控制的航空电镀生产线自动输送系统的设计

基于ＰＬＣ控制的航空电镀生产线自动

输送系统的设计

Design of automatic transportation system of aviation electroplating product-line based on PLC

孙倩华，满庆丰

ＳＵＮ　Ｑｉａｎ－ｈｕａ．　ＭＡＮ　Ｑｉｎｇ－ｆｅｎｇ

（北京航空航天大学　机械工程及自动化学院，北京　１００１９１）

摘　　要：为实现航空电镀生产线的自动化，设计了一种以ＰＬＣ为控制中心的自动输送系统。该系统通

过触摸屏设置参数和工序，采用多运动同步控制技术实现了恶劣工作环境下飞机零件任意工序的自动电镀，达到了真正的无人操作，大大提高了工作效率和产品合格率。

关键词：ＰＬＣ；电镀生产线；自动输送系统中图分类号：ＴＰ２７８

文献标识码：Ｂ　　

　　　文章编号：１００９－０１３４（２０１０）０１－０１５７－０４

０　　　引言

随着中国航空事业的快速发展和机型的多样

化，以及航空技术和材料地不断更新，对航空器的维修要求也就越来越高。电镀等表面处理技术对提高飞机零部件的耐磨性、耐蚀性具有十分重要的意义。目前，我国用于航空器的电镀生产线生产方式相对比较落后，依然存在工人手工操作的情况，或者借助一些简单设备依靠人工定时取放工件。人手工操作的方式存在着效率低、劳动强度大等缺点，并且容易造成昂贵工件的人为损坏，另外工人长期在强酸强碱氰化物等恶劣环境下工作会对身体造成极大的伤害。随着现代工业技术的不断进步，急需一套自动化生产设备来取代现在的操作方式。

针对国内电镀生产线发展现状，设计了一套自动化电镀生产线系统。该系统基于ＰＬＣ控制，利用带触摸屏的控制面板设置参数和工序进行操作。其融合了机械、电气、计算机、自动控制四大技术精髓，能够实现生产线上电镀时间的设置、任意工序的选择、工件的自动装卸和运输。

作。放工件依次进行：工件提升臂上升，到位后输送车运行到指定槽位，提升臂下降到位工件开始工作，工作完成后提升臂上升接槽液盘弹出，输送车前进（或后退）到下一槽位进行下一到工序，工艺完成后工件放置在指定槽位进行工作自动输送车回到放工件台准备下一工艺；取工件依次进行：工件提升臂下降，到位后输送车运行到指定槽位取工件后提升臂上升，到位后接槽液盘弹出，输送车前进（或后退）到下一槽位继续工作，工艺完成后自动输送车回到放工件台准备下一工艺。１．２　　主要功能

本系统自动化程度要求较高，自动控制参数比较多，工作流程也比较复杂。主要功能如下：

１）具有自动和手动控制两种功能，并能实现二者的自由切换

２）根据电镀工艺要求完成任意槽位顺序的控制

３）接槽液盘可以有效防止不同槽液之间的相互污染以及对槽体过槽板的腐蚀

４）不同工件可实现同时工作，最大限度的利用电镀槽，大大提高生产效率

５）时刻监控工件工作情况，一旦出现异常，可准确定位故障点

６）具有紧急停车和复位功能７）系统安全性和可靠性高

１　　　系统的工作流程及主要功能

１．１　　工作流程

由于不同工件所需电镀时间不同，在所需时间较长的工件电镀期间可以进行其他工件的电镀。相应的，本系统工作流程分为放工件和取工件两种操

收稿日期：２００９－１０－２６

作者简介：孙倩华（１９８４－），在读硕士研究生，研究方向为工业测控网络技术。

第３２卷

第１期

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基于PLC控制的航空电镀生产线自动输送系统的设计

２　　　系统硬件设计

本自动输送系统，主要由轨道铜排供电滑触线、自动输送车（包括行走机构、工件提升机构、接槽液机构、电控柜、带触摸屏的控制面板）等部件组成，自动输送车沿固定于车间生产线槽边地面的方型轨道作双向直线移动，并配备用以实现工件升降的提升装置和防止槽液污染的接槽液装置，如图１

所示。

如，防止导电刷在退车时由于受力的变化而断裂。２．２　　自动输送车

自行输送车主要由行走机构、工件提升机构、接槽液机构、电控柜、带触摸屏的控制面板等部分组成。

行走机构设置动力离合装置和转向辅助轮，通过涡轮箱、链传动传递到主动轮轴上，以克服主动涡轮蜗杆传动的自锁。工件提升机构中，动力经涡轮蜗杆减速箱带动链条使工件升降，为防止因涡轮箱自锁失效造成工件下坠，调试过程中将电机更换为带机械制动的型号，从而杜绝了工件下坠事故的发生。由于是悬臂提升重物，故在机架下方放置约３００公斤的配重，以确保输送车不因载重而发生倾覆。接槽液机构与工件提升机构相似。电控柜主要负责系统的供电，以及ＰＬＣ和限位传感器的控制。带触摸屏的控制面板与ＰＬＣ连接实现对工艺流程的选择、工艺参数的设置及相关操作。２．３　　可编程控制器ＰＬＣ和触摸屏

鉴于ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ点数限制和避免槽位定位传感器与自动输送车之间布线的繁杂，槽位定位传感器安装在自动输送车上而不是槽位定位位置，这意味着所有槽位给入的限位信号共用一个输入，增加了不同槽位定位的难度，具体实现方式可通过软件编程来实现。

ＰＬＣ作为本系统的控制中心，负责接受控制面板按钮和各个传感器的输入信号，经过程序处理后，发出输出信号去控制驱动电路来完成相应动作，输出其他一些信息，如检测结果显示、报警等功能。

本系统选用西门子公司生产的Ｓ７－２００系列ＰＬＣ ＣＰＵ　２２６，Ｓ７－２００是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。Ｓ７－２００的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此Ｓ７－２００系列具有极高的性价比。ＣＰＵ　２２６集成

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图１　　自动输送系统结构图

２．１　　铜排供电滑触线

自动输送车供电采用铜排滑触线三相供电。考虑到表面处理车间的生产特点，为确保用电安全，在生产线旁设置３８０Ｖ变２４Ｖ三相交流变压器。滑触线工作在安全电压２４Ｖ的状态下，自行输送车用电由配置于车上的２４Ｖ变３８０Ｖ三相变压器升压。所有滑触线及其辅件均为阻燃材料制作，从而使设备使用的安全性得到极大保证。

导电刷安装于槽边的的不锈钢方型导轨上，从滑触线获得２４Ｖ电源并送至安装在取电车上的电源插座，自动输送车的行走机构、工件提升机构及接槽液机构的用电，通过电源插座获取。为了保证导电刷和滑触线有足够的过流面积，设计中采用了由铜基石墨压铸而成的双联导电刷，过流能力达１００Ａ。一方面能够保证自动小车的导电刷在运行过程中稳定地向电控系统传输信号并可靠地给滑触线供电。另一方面铜基石墨还有润滑功能，能够保证导电刷使用耐磨、寿命长。导电刷支座为铰接式，并通过弹簧连接，保证其与线轨既有一定压力，又能伸缩自

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图２　　　ＰＬＣ控制系统逻辑图

基于PLC控制的航空电镀生产线自动输送系统的设计

输入／１６输出共４０个数字量Ｉ／Ｏ点；可连接７个扩展模块，最大扩展至２４８个数字量Ｉ／Ｏ点或３５路模拟量Ｉ／Ｏ点；１３Ｋ字节程序和数据存储空间；２个ＲＳ４８５通讯／编程口，具有ＰＰＩ通讯协议、ＭＰＩ通讯协议和自由方式通讯能力。可完全适应于一些 …… 此处隐藏：3357字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……