基于可编程逻辑控制器的电镀工艺参数自动化监控

2014-01-29袁忠

电镀与环保 2014年5期

袁忠

（成都航空职业技术学院工程实训中心，四川成都610100）

0 前言

电镀的工艺流程繁琐，其中涉及的参数多，并且各参数的影响机制复杂。为了获得良好的电镀质量，必须严格遵循标准工艺流程，同时控制各参数介于合理范围内。在电镀生产中，出于成本和操作性等方面的考虑，工艺参数的监控多是借助继电器以半自动化控制的方式实现［1-2］。对继电器控制系统而言，虽然可满足功能要求，但可靠性差、故障率高、维护不便且可扩展性受限是其明显的缺陷。

可编程逻辑控制器（programmable logic controller，PLC）因具有可靠性高，通用性、适用性和抗干扰性强，实时性好等突出优点，已在工业控制领域中获得广泛的应用。在电镀生产中，PLC可提高系统的可靠性、自动化程度和生产效率。截至目前，已有部分文献报道［3-6］。本文以PLC为控制核心，介绍其在电镀实验中的应用，对部分关键工艺参数实施自动化监控，并对监控效果进行实验验证和评定。

1 监控原理

基于PLC的电镀工艺参数监控原理，见图1。

图1 基于PLC的电镀工艺参数监控原理

（1）镀液温度监控

镀液温度在电镀过程中发挥着多重作用，直接影响电镀质量。为此，控制镀液温度介于合理范围内尤为关键。镀液温度监控由PLC控制中间继电器的通断进而间接控制加热管的工作与中断予以实现。结合实例说明，设定45℃为镀液目标温度，由温度传感器监测，经温度变送器转换处理读入到PLC中。考虑到温度梯度效应势必导致监测结果存在一定误差，故留出2℃的波动幅度。当模拟量信号反馈温度低于43℃时，PLC即刻发出开通信号，中间继电器接通，加热管处于工作模式。而一旦反馈温度高于45℃时，PLC则即刻发出关断信号，中间继电器断开，加热管则处于关停模式。如此往复循环，参见图2。

（2）镀液搅拌监控

对电镀工艺而言，镀液搅拌不可或缺。电极过程所需反应物质的传输运送依赖于搅拌所产生的系列效应的助推。然而搅拌分多种实现方式，方式不同，引发的效果差异明显。超声波搅拌已被证实是一种有效的镀液搅拌方式。故本文以超声波搅拌为例，阐述镀液搅拌的PLC监控原理。

图2 镀液温度PLC监控原理图

在电镀过程中，超声波搅拌采用启动间歇循环的模式，即以搅拌300s、停歇30s为单周期循环。图3为镀液搅拌PLC监控原理图。图4为镀液搅拌PLC监控梯形图。结合图3和图4可知：借助PLC系统内部集成的计时器模块，当触点K1闭合，计时开始，启动超声波搅拌。待到设定时限，触点断开，超声波搅拌停歇，但仍持续计时，延续下一周期。

图3 镀液搅拌PLC监控原理图

图4 镀液搅拌PLC监控梯形图

（3）镀液pH值监控

同样作为关键工艺参数，镀液pH值的监控也极为重要。随着电镀过程进行导致的pH值过高或过低，均会对最终结果造成不良影响。图5为镀液pH值PLC监控原理图。相比较而言，与镀液搅拌的监控原理略有不同。该子系统中无需借助中间继电器，且pH计扮演着镀液pH值监测元器件的角色，而非PLC信号执行器件的角色。另外，当监测结果超出设定区间时，以模拟量形式读入PLC中的信号通过蜂鸣器反馈输出，提示工艺参数处于异常状况，需应对解决。