粉末噴涂線由前處理設備、靜電噴房和烘道組成，可自動實現(xiàn)金屬表面處理、環(huán)氧樹脂粉末噴涂和快速換色的功能。華楠駿業(yè)公司的粉末噴涂線是1995年5月投入生產。生產線上配備了兩套諾信慮芯粉房。每臺粉房配有兩臺升降機，每臺升降機各帶動3把自動槍進行上下往復運動(速度為O～36m／min)，將粉末均勻地覆蓋在整個工件的表面。
1 現(xiàn)狀
該升降機水平布槍，由直流伺服驅動。其特點是調節(jié)方便，上下速度分別可調，調速性能好。但模擬控制，技術比較落后，且在不同速度情況下，定位有明顯偏差。
控制板是諾信自制的，電機、驅動模塊為德國ABB產品，變速箱為法國LEROY—SOMERC產品。這些國內無法自行采購，備件昂貴。同時設備使用5、6年后，換向器、碳刷、電位器均出現(xiàn)機械磨損。為了保障設備*穩(wěn)定運行，降低維護成本。我們設想將四臺設備合并成兩臺使用。保留另外兩套設備的機械結構，其余作備件。更換原來馬達、驅動模塊、控制器。用市場上價格適中、供應方便的通用產品，來改造原來的直流伺服系統(tǒng)。
2 升降機系統(tǒng)設計方案
2．1 分析控制要求
一設備運動定位控制的方法很多，從驅動的角度上主要有步進驅動控制、直流伺服驅動控制、交流伺服驅動控制、交流變頻驅動控制等。步進驅動功率小、速度慢，不適合連續(xù)、大負載運行。直、交流伺服驅動性能高，而控制系統(tǒng)復雜、成本也高。針對靜電噴涂升降機系統(tǒng)，其定位、運動速度精度要求不高，要求系統(tǒng)行程、速度連續(xù)可調，運行穩(wěn)定即可。因此我們決定采用性能可靠的PLC及價廉的通用變頻器來改造升降機。
由編碼器獲得機械運行的位置及速度信息，通過PLC處理來控制變頻器的工作，從而實現(xiàn)工藝要求。位置是閉環(huán)控制。另外為了便于參數(shù)的輸入、處理，數(shù)據(jù)的顯示及可維護性，減少I／O點數(shù)、接線，簡化PLC程序，我們還采用了觸摸屏。
2．2 系統(tǒng)硬件設計
三菱公司的FX系列小型PLC的輸入(如lO鍵、l6鍵、撥碼盤輸入數(shù)據(jù)指令)、輸出(7段譯碼、BCD碼顯示指令)，高速處理(比較置位、脈沖密度)等指令十分豐富，很適用于本系統(tǒng)。
(2)系統(tǒng)結構圖與其功用
整套系統(tǒng)的原理結構為變頻器驅動感應電動機， 電動機經蝸輪蝸桿變速箱傳動，再經鏈輪傳動， 帶動鏈條及噴槍運動。同時安裝在變速箱出力端的光電編碼器被帶動，產生脈沖信號。編碼器的脈沖信號經PLC內置的高速計數(shù)器輸入端獲得計數(shù)值，從而得知噴槍的高度， 及速度信息， 由PL C控制變頻器， 實現(xiàn)噴槍上下往復運動。限位開關間距離為l55cm，設定行程為l～l54cm，上升／下降速度l 5～40m／min，分別可調。
觸摸屏及PLCF900
GOT系列觸摸屏是三菱公司為配合其FX系列及A系列PLC而設計的。F930為單色液晶，雙色顯示。觸摸屏可取代操作按鈕、撥碼盤，SEGA數(shù)碼管，使本系統(tǒng)配置、連線，PLC程序更加簡潔。通過組態(tài)軟件，可生產豐富的用戶畫面。既方便操作者使用，又便于設計者開發(fā)，是理想的人機界面。
2．3設計控制程序
(1)觸摸屏用戶畫面設計
在設計用戶畫面時，要確保各畫面切換自如。
(2)PLC程序設計
①升降系統(tǒng)運動規(guī)律分析
運行啟動后，在t加時間內將升降機加速至設定速度V，然后勻速運行。運行到*減速點時，開始在t減。~tf．1內勻減速至固定低速V低。然后繼續(xù)運行到第二減速點時，開始在t ，時間內勻減速至0，噴槍到上行程位置。同時經過換向延時時間t換延后，再反向啟動，重復該過程，實現(xiàn)升降機循環(huán)往復運動。其中換向延時時間t換延≥減速時間t減2。
升降機下行規(guī)律類似上行，在此就不重復了。
②程序設計
由于FXlS沒有浮點運算功能，為了保證計算的精度，在中間運算時，采取先將數(shù)據(jù)擴大l000倍，32位進行雙字數(shù)據(jù)運算，后將所需數(shù)據(jù)縮dq 000倍，取整數(shù)部分。
在觸摸屏組態(tài)時已設定參數(shù)輸入的范圍，當超過容許的范圍時，系統(tǒng)拒絕接受。同時在PLC程序中確保上下限行程之差大于等于30cm。如果上行程被設置為小于下行程-4-30cm時，則下行程被改為上行程一30cm。同時獲得設置行程中點處位置。由C25l當前值獲得當前位置，判斷當前位置與行程中點處位置的關系。由脈沖密度指令SPD指令計算出當前運行速度。
編碼器(2000P／R)安裝在變速箱(I=l5)出力軸，鏈輪齒數(shù)25，鏈條型號TGl 27， 節(jié)距l(xiāng) 2．7mm。則鏈輪旋轉一周的長度為25× l2．7=3l7．5mm。每個脈沖為0．1 59mm。如以50HZ運轉，馬達轉速為l 400rpm ，鏈輪轉速為l 400÷ l 5= 93．3rpm。勻速速度V = 0．3l75×93．3=29．6m／min。編碼器信號頻率f= 2000× 93．3÷ 60=3ll0Hz。三組信號合計頻率為9330 Hz，這在PLC高速計數(shù)器允許的60kHZ頻率范圍內。
如直接在上下行程點減速停止時，定位存在超差，超差距離S =t V／2。設置變頻器加減速時間為0．5s，頻率為50Hz運行時，則t = 0．5s，V為29．6m／min，So= 0．5 ×2960÷60÷2==：12．3cm ，且超差與速度平方成正比。為了彌補這種誤差，我們采用二級減速。設置固定低速頻率為5Hz、速gtv低，則減速停止距離為S2=t減lV低／2=0．05×296÷60÷2==：1．2mm。由此可獲得第二減速點位置。其中變頻器加減速時間與頻率成正比， 電動機速度與頻率也成正比。小的一級減速距離為S =t (V —V憾)／2。以上升為例，當過行程中點時，保留V速度信息，計算均值，并根據(jù)50Hz的速度值，減速時間及固定低速頻率計算出來上行*減速點位置為上行程值一(S +S，+S性)，其中S悔為修正值，SI+S2+S悔≥ S0。第二減速點位置為上行程值一S，。這樣可把超差控制在lmm 以內。設備初始化或需要校準位置時，可以使用復位功能。斷電時，高速計數(shù)器能保持當前位置數(shù)據(jù)。進高度 入搜索零點畫面后，‘觸摸“搜索零點”按鈕后，顯示“搜索中?”，升降機先以復位速度上升*限位開關位置，復位高速計數(shù)器C25l，再下降至下限位開關位置， 計算得脈沖長度比D152，再復位高速計數(shù)器C25l。然后上升*下限位中點時停止，顯示“搜索完畢”，即完成此次復位過程。
手動運行時，顯示升降機當前位置值。按著“上行” 按鈕并保持， 升降機上行。釋放按鈕或運行*限開關時即停止上行。反之按著“下行” 按鈕并保持， 升降機下行。釋放按鈕或運行至下限開關時即停止下行。
自動運行時，顯示升降機當前位置及速度值。按一下“啟動” 按鈕， 升降機開始運行。如果當前值大于等于行程中間值，則先下行，反之則先上行。啟動后，PLC根據(jù)高速計數(shù)器，運行速度及行程設定值獲得*、第二級減速點位置，從而控制變頻器驅動電動機實現(xiàn)噴槍上下循環(huán)往復運動。直至按下“停止” 按鈕或退出自動畫面后，升降機停止運行。
如果此間升降機碰到極限開關， 即停止運行，并顯示“超出行程” 報警畫面。排除故障后，可在手動畫面退回到有效行程。復位后， 可重新運行。參見自動運行程序段流程圖如圖6。
2．4 現(xiàn)場調試
先模擬調試系統(tǒng)，確定程序運行正常。根據(jù)工況設定變頻器的參數(shù)，自動運行，檢查定位誤差，修正相關數(shù)據(jù)。設備符合要求后，即可使用。
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