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1 引言轴承加脂加盖机器是轴承加工行业的主要设备，集机、电、气等技术于一体，主要用于单面盖、双面盖、铁盖或橡胶盖的成型加工。轴承加脂加盖生产流水线机械结构复杂，工位比较多，实际生产中要求工位可灵活选择设定，并能及时检测生产中的故障进行停机排查。传统的轴承加脂加盖机器控制系统通常采用继电器接触器控制，但由于继电器系统线路复杂、故障率高、维修工作量大，导致系统控制精度低、控制灵活性差、操作不直观，故很少能实现单双面可选，加脂加盖在一条生产线上同时进行。为此，本文采用可靠性高、灵活性好的PLC作为系统的主控元件，并采用触摸屏对系统进行参数设置和故障监控，提高系统的自动化程度。
2双面轴承加脂加盖机介绍 2.1设备组成
图1轴承加脂加盖设备实物图
如图1所示，轴承加脂加盖设备实物图。多工位双面轴承加脂加盖设备，主要由机械系统、气动控制系统和电气控制系统组成。
机械系统主要有上料装置、工位送料装置、注脂、脂检、加盖、压盖、盖检、旋转翻身装置和均脂装置等组成。上料装置采用圆盘供料和PU带传送上料。工位送料采用夹持式送料方式，避免了轴承的磕碰伤。注脂采用非接触式注脂定位技术，保证了在注入油脂时注脂头不接触保持架。采用工业视觉系统进行油脂透光检查，可检查出保持架不良品。加盖采用串料杆上料方式，可适应铁盖或塑盖。压盖采用气液增压缸压盖，通过可设定上、下限的线性电位器进行盖平面高度检查。翻身采用步进驱动定位技术，保证每次完成180度工件旋转。匀脂采用时间长短可调的旋转均脂方式。
气动控制系统采用自适应式气液增压技术，在压头和防尘盖接触后加力实现无冲击静力压盖，压盖力连续可调。
电气控制系统采用和利时公司PLC控制器和触摸屏人机界面，可进行各种故障自动识别，自动声光报警，自动停机保护。
2.2工位选择工艺原理完整的双面轴承加脂加盖生产流水线依次要进行送料、加脂、脂检、空操作、A面加盖、空操作、A面盖检、A面压盖、翻身、空操作、B面加盖、空操作、B面盖检、B面压盖、删除和均脂等16个工位动作，其工序过程如图2所示。只有前一个动作检测执行成功，后面才能执行，如果前面动作执行不成功，则对应此产品的后面工位均不执行，并且执行不成功的这个不良产品将一直移到删除工位进行删除。例如：产品脂检不合格，则后面工位均不动作，移至删除位删除不良品。
图2 工序流程图
各工位开或关选择有两种模式：
（1） 触摸屏内手动选择
各工位开或关可在触摸屏内修改。比如，在触摸屏内设定‘是否需要加脂’这个条件，设定为加脂则执行加脂程序，设定不加脂则加脂程序不执行，依次类推，直至均脂。
（2） 自动循环过程自动选择
自动循环过程各工位除了要根据触摸屏内设定的工位选择条件执行外，还要依赖脂检、盖检的结果自动选择后续工位是否执行。譬如，如果某产品做A面盖检后发现不合格，则此不良品移至后续的工位时，动作都不执行，在删除工位进行不良品删除。
3 监控系统方案设计 3．1 PLC介绍 3.1.1 PLC工作原理PLC工作方式又扫描方式和中断方式，所谓扫描方式是周而复始的执行一系列任务。任务循环执行一次称为一个扫描周期，其扫描的工作过程如下：
（1）读输入：将物理输入点上的状态复制到输入过程映像寄存器中。
（2）执行逻辑控制程序：执行程序指令并将数据存储在变量存储区中。
（3）处理通讯请求：即执行通讯任务。
（4）执行CPU自诊断：检测固件、程序存储器和扩展模块是否工作正常。
（5）写输出：在输出过程映像寄存器中存储的数据被复制到物理输出点。
中断方式是指当中断事件发生时则立即执行一次相应的中断服务程序，不受扫描周期的影响，响应速度快，从而进一步提高了PLC控制的可靠性。中断事件不发生时，不扫描中断服务程序，这样可以节约扫描时间，减少扫描周期。
3.1.2 PLC特点（1）PLC逻辑判断和控制能力强，抗干扰能力强，可靠性好。PLC从硬件上采用隔离、滤波措施有效地抑制和消除了干扰。
（2）扩展性和柔性好，且可移植性好，在不改变硬件的情况下，只改变软件的程序就可以实现不同的功能。
（3）编程语言丰富，可以采用不同语言编写程序，® LM系列PLC支持6种编程语言，包括：梯形图（LD）、指令表（IL）、结构化文本（ST）、功能块图（FBD）、顺序功能图（SFC）和连续功能图（SFC）。给编写程序带来很大方便。
3．2 监控系统方案16工位双面轴承加脂加盖机器的电气控制系统是整机系统的一个重要组成部分，其中各工位的开或关选择是保证控制系统整体性能的关键所在。根据各工位的具体控制要求，本文采用可编程控制器和触摸屏相结合的控制方案。其中PLC完成对各工位接近开关、传感器信号的采集和逻辑运算，实现对各电磁阀、步进电机等输出装置的动作控制；触摸屏实现各种参数的设置、显示以及故障报警。
3．3 控制系统硬件设计
图3 控制系统结构
分析设备工艺要求，系统需要36路数字量输入，25路数字量输出和2路模拟量输入，同时需要一点高速脉冲输出实现步进电机运动控制。系统选用和利时公司的LM 系列可编程控制器LM3106A、LM3210、LM3212、LM3221和LM3310实现控制。 控制系统结构如图3所示。
LM3106A本体集成14通道24VDC输入， 10通道晶体管输出，可连接4个扩展模块。具有2点100KHz高速脉冲输出，一个RS-232串行通讯接口，支持Modbus RTU从站协议，可与和利时触摸屏进行串口通讯。
LM3210是8通道数字量输入扩展模块，LM3212是16通道数字量输入扩展模块，M端为模块各自的外接DI公共端，可接24VDC传感器电源的正端或负端，以适应源型\漏型的DI。
LM3221是16通道晶体管输出扩展模块，输出额定负载电压为24VDC。
LM3310是4通道的模拟量输入扩展模块，4个通道可独立配置为0-10V标准电压信号输入或者0-20mA、4-20mA可选标准电流信号输入。
触摸屏选用和利时公司5.7″彩色显示屏。
4 程序设计 4.1 主站程序设计触摸屏主要实现人机交互，对轴承加脂加盖机器进行工位开或关选择，负责系统的在线监视、控制、调试、维护。完成数据显示、数据分析和操作保护三类功能，可分为以下几个方面：
（1）参数设定、实时数据的收集处理和显示及命令控制界面，如图4所示。
（2）为保证监控系统的安全性，对于某些特殊的控制参数设有多级密码保护功能，以确保控制参数及系统的安全性。
（3）实现系统手、自动控制，即达到系统的自动控制，又便于设备的调试与维护。
（4）具有报警和故障显示功能，对系统达到预警提示及安全控制的功能。如图4-图7。
根据多工位双面轴承加脂加盖机工作过程对控制系统提出的要求，整个PLC应用程序分公共程序、手动模式程序、自动模式程序、工位控制程序和报警程序。
（1）公共程序主要对系统工作参数进行设定，实现良品和不良品的计数统计。
（2）手动模式程序可单独进行各工位的开或关选择设定，并可以单独对各工位进行动作测试，全部为点动。在自动模式运行前，需要先在手动模式下进行设备初始化操作。
（3）在自动循环模式下，按启动按钮，每次检测到有送料信号时，产品在流水线上的每个工位进行移位传递，完成要求的工位动作和检测，如此循环。
（4）工位控制程序是整个系统的核心，根据触摸屏上工位开或关的设定和自动过程中脂检和盖检的结果，控制各工位16位操作数相应位置1或0，执行循环移位，以实现对各工位动作的控制。
（5）报警程序进行包括设备运行不到位超时、产品在流水线积压、缺料等各种故障自动识别，自动声光报警，触摸屏显示，必要时进行自动停机保护。
4.2.2 工位选择控制编程思路此生产线一共有16个工位，可以对应定义16个16位的word型掉电保持区操作数%MW300-%MW330，分别对应各工位的控制位：1号%MX300.0,2号%MX302.1,3号%MX304.2，4号%MX305.3……15号%MX329.6,16号%MX331.7。1号送料工位装有光电传感器，通过该传感器对16个操作数进行移位控制，每次1号工位检测到新送过来一个产品，做一次移位，把工件位置确定下来。在需要检测工作的位置也就是3、7和13号位置装有检测传感器，产品检测到不合格时，将各操作数对应此检测位置的控制位置0，那么当移位到各工位控制位时，就不执行工位操作。
例如：0000，0000，0000，0001表示个产品刚进来，当这个产品走到工位4，操作数是0000，0000，0000，1111，此时若脂检工位(工位3)有不合格检测信号则将各操作数的第3控制位%MXm.2均置0，操作数是0000，0000，0000，1011，下一个新产品送到移位后操作数是0000，0000，0001，0111，此时%MXm.3位（4号工位控制位）是0，则4号工位不执行工位动作。依次类推，直至此不合格产品终在删除工位进行删除。
5 结语将PLC和触摸屏应用于16工位双面轴承加脂加盖机控制系统，可集中处理工艺要求的复杂逻辑，能实现加脂加盖可选、单双面可选、工位可选以及设备运行中故障报警及时停机，控制灵活，极大提高了系统的抗干扰能力和控制精度，从而使轴承成品的质量也随之提高。系统在实际生产中，得到了较好的验证，有较好的市场前景
客车整车喷烤漆房系统简介
客车整车喷烤漆房设备由实体，送排风系统,控制系统，净化系统，照明系统，安全消防系统，电动升降平台，进出车辆大门，加热系统等组成。实体采用钢结构框架承插上海宝钢EPS彩钢板制作，彩钢板厚度δ=0.75mm,墙板厚度不小于75mm，具有保温性能好，整体密封性能好，承载能力大的特点。
进气净化采用不少于两级的织物过滤，过滤精度大于10μm，室内设压力传感器1个，采用美国进口产品，电路芯片采用菲利浦产品。燃油采用集中供油方式。燃烧器性能稳定，工作安全可靠。电路连接件安全，牢固，可靠。在较冷季节进行喷漆作业时，室温应大于18℃。换热器采用不锈钢制作，具有耐热性和良好的散热效能(大于75%)送，排风风机应加热系统连锁，当送，排风系统位启动时，加热装置启动开关无效;当风机发生故障时，系统应能自动关闭加热装置。
(1) 喷漆的工作原理
外部空气经初级过滤后由风机送至室顶，在经过顶部过滤网二次过滤净化后，进入房内，房内空气采用全降式，以大于0.35m/s的速度向下流动，使喷漆后的漆雾微粒不能在空气中停留，而直接进入底层出口过滤装置，从而滤去喷漆过程中产生的有害气体，经处理达标后的废气直接从排气口排除至室外。保证室内空气清新，从而达到安全卫生的工作环境。(较冷季节可以对送入的空气进行加热，使送入的空气在30min内温度升至18℃)
(2) 烤漆的工作原理
通过风机将冷空气经初级过滤网过滤后，与热能转换器产生的热量送入烤漆房顶部，在经过滤网二次过滤净化，热空气以大于0.15m/s的速度进入烤漆房内，从底部排出，经过风门的内循环作用，除吸进少量新鲜空气外，部分热空气又被继续加热利用，送入烤房内部，使烤房内温度逐渐升高，当温度打到设定温度时，燃烧器自动停机，当温度下降到设定的温度以下4-5℃度时，风机和燃烧自动机，使烤房内温度保持相对稳定。当烤漆时间达到设定值时，烤房自动关机，烤漆过程结束
2 烤漆房的控制系统控制要求
(1) 二条烤漆房配置二套控制柜和一个工控机监控系统。该套系统必须封闭在操作室内。
(2) 每条生产线电控系统均采用PLC做控制中心，全线实行联锁控制，即:循环，排风系统不能正常工作时，自动关闭加热系统，以及工作状态选择等功能。常规操作和选择在控制柜和现场操作台完成。
(3) 控制系统具备延时功能，即:先行启动循环，排风系统后，延时启动加热系统，关闭时相反。
(4) 各主控制回路均设有过载，短路，失压等保护系统，确保系统安全运行。并具有安全保护功能，当燃油加热系统出现故障时，自动关闭加热系统及全线设备。
(5) 室内温度采用数字显示，6套热电偶控制温度，通过数显控制仪表调节燃烧工作状态，达到自动控温。
(6) PLC及工控机主要功能。设备各单元的启动，停止，运行，故障及工作选择状态，均由PLC采集，按照工艺通过输出单元控制并作声光报警。工控机通过PLC接口进行数据传送完成工艺流程动态显示各设备的运行或故障监控，PLC程序编制，参数设备及报表打印功能。脱开工控机系统，电气控制同样通过PLC完成各种流程的控制，并在柜体面板上采用组合信号灯观察各设备的工作状态。
(7) 电器控制柜采用组合式及密封型结构，柜内设立排风及照明装置。
(8) 现场导线的敷设采用桥梁，电线管和绕管联合布置，防暴场所均选用防暴电路，动力导线选用VV系统四芯电缆，控制线选用KVVR及KVVRP屏蔽电缆。动力线路和控制线路敷设时用隔板分开。
(9) 照明系统
室内照明灯箱采用嵌入式，选用荧光灯，其安装方式采用隔爆处理。
(10) 安全，消防系统
按照GB14444-93要求，设置相应数量的安全门。
(11) 电动升降操作台
在喷漆室内轨道两侧设置升降工作台，通过平台立柱上的防爆按钮控制操作台的升降。
3 烤漆房的控制系统总体结构及通讯参数配置
3.1 总体结构
电气系统设计主要是根招工艺及设备的要求，分析目前国内外涂装线电控系统现状，结合当今工业控制系统发展趋势，本着高质快速、柔性化和低成本的要求，采用以计算机为主的集散型控制系统(DCS)电气控制方案。利用计算机对生产过程进行集中监控、操作、管理和分散控制，有效地克服了以前油漆涂装线电控系统由于采用大量分散的仪表控制的缺陷。上位机工控机采用 1台 研华工控机IPC-610 PⅢ 1G 256M 40G硬盘，组态软件采用KINGVIEW6.02 ,PLC采用2台三菱FX2N-128+16EX,温控仪采用富士PXW9,实现对燃烧器大小火及上限停火。如图1所示。系统具有很高的可靠性和冗余性。脱开工控机系统，电气控制同样通过PLC完成各种流程的控制。
3.2 系统连接与FX2_485协议通讯参数配置
本协议支持与三菱FX2_485及其兼容的FX系列PLC之间以485方式进行通讯，可以采用串行通讯，使用计算机中的串行口。支持上位机通过组态软件与三菱的通讯模块232ADP,485BD,485ADP之间的通讯。PLC通讯参数可以通过编程器设置，将D8120设置为:E080，
具体表示的通讯参数如下:
*协议: bbbb 数据: 7 校验:无 停止:1 传输速率:9600
*硬件:RS-485 数目检查:YES 控制程序:bbbbat4
在D8121中设置地址,在组态王中定义的设备地址必须和此设置保值一致。
注意:从PLC资料中得知，设置后必须关PLC电源，再重新给PLC上电，设置才能生效。
4 程序没计
4.1 两种运行方式
为了保证设备的运行可靠性及现场的控制和操作的方便性,每套分系统采用2种方式运行:
(1) 自动运行方式
只要接通电源,选择自动方式,系统就会先检测设备的预备运行的各项条件,如满足条件,按下运行按钮,设备就可自动运行。
(2) 手动运行方式
接通电源,选择手动方式,系统就会先检测设备的预备运行的各项条件,如满足条件,操作人员可以有选择地操作设备,这仅用于设备的检查和应急生产使用。部分(喷装室)加设各个联动系统的检测信号,作为联动必须满足的条件。
对于设备的报警情况,分设一级和二级的故障报警,并有不同的处理方法:一级故障:是一些比较简单的故障,它不会对设备造成损害和人身安全的影响。空气过滤器压差大等,程序只对设备做声音报警和故障位置的指示。二级故障:是能引起设备的损害和人身安全的故障,它会造成生产不能正常进行。如大型风机的故障、断路器跳闸、火灾和地震等故障,程序对设备作出立即停机和声音报警及位置指示。
4.2 PLC程序总体设计
(1) 整个程序的自动喷漆和手动喷漆部分，自动烤漆和手动烤漆部分，通过CJ指令来分段，如图2所示，大大减轻了编程的难度，使得喷漆，烤漆，自动，手动可分别编程，可以采用双线圈输出，解决了程序包容性问题，注意公共部分程序和分段程序的包容性，防止双线圈输出，否则出现不可预测的结果，通过CJ 指令可实现任意分段，比采用MC,MCR实现自动和手动更具灵活性，并可以采用双线圈输出。
(2) 手动程序及复位
为使系统调试方便，设有手动程序。手动方式是通过往制箱上的手动功能开关来进行的。每接通一个开关，执行一个相应的动作。当系统没有处于自动运行和手动运行状态时，按“总复位”按钮。可使系统完全复位。
4.3 上位机监控程序
在上位机上实现工艺流程图的实时监测、数据处理是通过可编程控制器操作站系统软件和组态软件来实现的。组态软件主要对系统的构成进行定义，定义过程点参数、趋势笔、趋势组、流程图、报表等，监控软件由各种监视画面和操作画面组成，主要包括总貌画面、流程图画面、趋势画圃、报表管理以及趋势打印、报表生成打印输出、操作调整等。
上位机主要工艺参数分组曲线显示，并存人上位磁盘中，工艺人员随时调用打印，做工艺质量分析。同时还可将每班设备启停时间、各工位启停传送时间进行记录存盘．供生产管理人员随时查询打印停工台时间和停工月报表。 上位机的操作分操作员级和工程师两级．正常生产时，由生产工人操作。
工艺流程画面如图3实现了对整个烤漆房的全面监控，界面形象生动，友好，具有较好的可靠性，在画面上 实现凤机旋转动画，燃烧机燃烧动画，当某设备发生故障，该设备将闪烁，并弹出实时报警画面;在手动状态，可以直接点击该设备，便可启停该设备，喷漆和烤漆时，通风的路径及颜色将发生变化。烤漆房温度除数字显示外，采用温度棒图显示。
图4系统参数，显示系统各设备的状态，可设定参数，如烤漆时间;图5历史报警画，显示所有报警发生的时间，报警恢复、报警应答，报警的优先级，报警组，如果在运行阶段，变量的数值或变化情况满足已定义的报警条件、从报警条件恢复正常状态、报警应答时均可以产生报警事件(报警发生、报警恢复、报警应答)。报警信息还可以用文件的形式进行历史记录或实时打印报警信息。用户可以自定义报警信息的显示格式、记录格式和打印格式。同时可以利用命令语言实现对报警事件的复杂控制和灵活处理。
