浅谈表面处理电镀生产线控制系统设计实现

张旭1周锴2冯慧峤3

摘要：设计抗渗镀钢、镀铜与镀镉三条镀钢加工线控制结构，整个系统使用PLC控制，得到电镀生产智能化。控制系统具有智能控制功能、信息收集功能和超限保护作用。利用仿真技术，以电脑软硬件为研发平台，对数值进行分析处理，创建有效的人机界面，接触式操作方法。信息管理结构具备生产元件库调用、制定、增减、修整、查询等作用，进行控制软件系统、系统机理与软硬件规划。

关键词：表面处理；电镀生产线；控制系统；设计

企业热表加工厂原电镀生产线智能化程度低、产品老化损坏、故障率大，其已无法满足新机开发要求，早年间对抗渗镀铜、镀钢和镀镉加工线进行深入设计，需要控制方式具备手动与职能控制，每个加工线采取触屏式操控，操作简单直观；控制结构采取PLC管理，系统保持能力稳定、易延展；保护结构具备智能保护、智能报警作用，确保电镀加工线运转安全稳定，符合生产安全控制需要；信息收集系统对重要参数具有在线监控作用，实现信息控制，经客户权限调用、查找、增减、修整工艺库数据，创建良好的人机界面。

1、叶片电镀工艺程序分析

叶片电镀的主要目的在于在叶片上添加金属镀层，转变叶片外表性质，进而增加抗腐蚀性、耐高温氧化性、加大硬度、提升抗磨性，而且让叶片外表光泽美丽。电镀加工线主要指根据电镀制造工艺标准，把相关的电镀工位点、龙门直线运行、电源设施、检验结构、加热结构、喷淋结构、空气搅拌结构、通风与污染处理结构等组成一条加工流水线，以电气控制结构管理完成电镀生产。电镀过程，镀层金属进行阳极处理，被氧化为阳离子加入电镀液，等镀的金属制品进行阴极处理，镀层金属内阳离子在外表被还原产生镀层。为处理其他阳离子的影响且让镀层均匀稳定，要用具有镀层金属阳离子液体作为电解液，以确保镀层金属阳离子的含量稳定。基本结构见图1。

图1电镀加工线结构图

2、控制系统整体结构分析

电镀工艺程序对生产环节有很严格的要求，槽液气温、电流密度、电镀工期均是确保产品质量的重要参数。因此，为了确保产品质量机人身安全，控制结构必须具有系管理精度高、性能可靠、运作安全稳定等特征，而且满足过程持续管理的特性，促使每条线执行结构动作协调统一。对于抗渗镀铜、镀铜和镀镉等三条电镀加工线控制系统进行设计，按照电镀生产线特征与设计要求，控制结构主要由信息管理,PLC和触摸屏、执行部分三部分构成系统整体结构。

2.1信息管理

信息管理平台由OMRON控制设备、信息采集卡、电脑、打印机和应用软件构成了中控室。电脑通过串口和控制器连接，创建共享信息库。信息管理主要经过人机操作界面进行工艺管理、信息库管理、制造监控[1]。作为信息管理作业站的计算机分成两个服务区。在管理系统内设置管理权限，权限包含高低两个级别，工艺员具备高级别，经身份认证后才能进入，开展电镀制造工艺流程编制、工艺参数确定、调整；操作员具备低级别，经身份认证后才能进入，开展选用工艺路线制造工作。

2.2PLC控制结构

PLC控制结构由OMRONCPUCJ2M-CPU15、信息输入卡、信息输出卡、虚拟输入卡、通迅模块、一个主机架,两个扩展机架等构成。三条加工线抗渗镀铜、镀铜、镀镉分别对应一个机架。经PLC系统实现三种功能:管理功能、预警保护功能以及位置检验功能[2]。管理功能包含:变频管理、行车管理、智能喷淋、槽盖智能开/关、温度管理、时间管理、位置控制和电流控制等。预警保护作用:变频事故报警、行车问题报警、槽盖行程超限预警、温度预警、液位预警、电流预警。位置检验功能:各个工位点检验、行车进退、升降以及左右检查、槽盖部位检查、温度检查、液位检查等。

2.3执行系统

执行系统主要由多种传感器及电磁阀构成，把现场的温度信息、液位信息、位置信号和电流信号等进行收集后，通过变送器调整成标准信号传输进PLC控制器内，而且，接受控制器传输的各项控制信号。

3、控制平台各系统设计计划

按照抗渗镀铜、镀钢和镀镉等三条电镀加工线控制结构的要求以及工艺流程分析，OMRONPLC当做主控系统，各个加工线的始端侧面引入密封装设触摸屏NS12-TX01B-V2，接触屏用作每条生产线中上位机实现监控[3]。应这三条线的工艺标准与可控制要求均一样，因此控制系统主要由四部分构成。分别是行车控制结构、温控系统、辅助产品控制系统和触摸屏。

3.1行车控制平台

行车结构在电镀智能线上发挥出了关键作用，电镀的流程与行车运行的所有步骤均是根据工艺标准实施的，因此，加工线上电镀的部件是通过行车根据工艺流程完成整个电镀生产的[4]。行车控制平台具有智能与手动控制作用，智能控制采取PLC功能控制持续运转，人工控制是采取手动处理按钮管理单步运行[5]。行车运速采取变频操控，行车速度分段管理，水平运速能在0-30m/min范围内修改，升降速度于0-9m/min以内调节，确保水平行走平稳，上下升降没有抖动。

3.2温控结构

在电镀加工线上，有2种工艺生产要求温控，分别是电镀槽与热水洗槽。加热结构使用电加热的处理方法，温度传感器采用Pt100作反馈部件输入PLC加以分析和判断，管理加热器的起动与停止，在程序内设计超温预警保护作用。系统具有温控功能，把温度传感器传出的信号利用PLC程序进行监控。电镀液温度会直接干扰电镀生产的顺利开展、关系着所镀部件是否可以满足工艺要求[6]。由于电镀反应要求槽液温度满足一定温度范围时方可顺利进行，如此可以确保工件的镀层厚度匀称，保证工件表面镀层质量满足工艺要求。因此温控在电镀生产中发挥出了十分显著的作用，而辅助装置控制系统则比较简单。

3.3触摸屏

触摸屏属于每条加工线的监控结构，主要作用在于:基于主操作界面，能够根据工材料实施工艺选取、参数确定、参数调整、行车控制、信息监控、工艺查询报报警记录等作用。

4、结束语

综上所述，依靠PLC的电镀加工线控制平台，使用PLC和触摸式联合管理，既提高了智能化程度，并且基于触摸屏其可行性强。经研究摸索该系统操作简单，运行性稳定性和安全性高。总之，智能化控制的外表处理加工线可以提升产品性能与加工效率，节约成本，而且能降低人员工作强度及满足专业性需求，优化工作条件，便于检测控制、降低生态污染，且有较好的经济效益与社会价值。

参考文献

[1]山东省表面工程协会组团参加第十二届广州国际表面处理电镀涂装展览会[J].现代制造技术与装备,2017(07):2.

[2]张波,刘锐.嘉兴市南湖区金属表面处理集聚区电镀废水水质调查[J].资源节约与环保,2015(03):92+94.

[3]冯莹.电镀工业园项目环境影响评价分析要点及解决对策[D].西安建筑科技大学,2014.