PLC在干货箱前墙自动喷涂中的应用

张海燕

摘要：本文主要介绍了PLC在集装箱（干货箱）前墙油漆喷涂中的应用与设计，在设计中遵循自动控制领域顺序的控制方法，采用PLC自动控制技术与传统的电器控制技术相结合，再加上变频器的速度调整，实现对干货箱前墙自动喷涂功能。

关键词：全自动  PLC  编程  变频器

0 引言

干货箱生产企业属于一种标准的劳动密集型生产企业，许多生产工艺是靠人工一步一步来完成的，而这种工作方式已经不能适应时代的节拍。在喷涂时，工人被油漆大量的雾气笼罩着，这样的环境对工作人员的身体伤害很大。随着科技发展，在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发而来的PLC，已广泛应用在各行各业中，集装箱的生产当然也不例外。如今随着工业的不断发展，全世界各个国家的联系不断加深，干货箱的需求量也与日俱增。本文采用PLC智能控制与传统的继电器，变频器相结合，用机器代替人工进行前墙喷涂。不但节省了人力和成本，而且提高了经济效益。本系统稳定可靠，维修简便。

1 系统功能及要求

1.1 系统运动形式 首先，干货箱被拉箱的钩子拉着，随着一直运动的地链前行，当干货箱移位到前墙喷涂工位，钩子被预先设置的挡块碰掉，箱子停下（此时地链不停）。工人按下可以安全喷涂指示灯后，有两个人进入喷漆房，站在一个可以上下移动的升降台上对干货箱的前墙进行上下左右喷涂。由于手工喷涂油漆质量不能保证，如此生产需用时间也长，同时长期接触油漆更会造成人体白细泡减少，若实行干货箱前墙喷涂自动化，制作一自动装置在前墙范围内上下移动，在箱子移动时能安全的撤离箱体移动的通道，再在这一装置上安装喷枪，根据生产要求进行控制，这样就可以实现简单、可行、实用的前墙自动喷。为实现这一自动装置，结合生产情况该装置应当有如下功能。控制系统：PLC、按钮。执行系统： 变频器、中间继电器、电磁换向阀、液压油缸、电磁换向气阀、自动喷漆泵。动力系统：液压站、液压泵、气泵、电动机。安全系统：保险气缸、保险销。

根据设备安全性和完整性的需要，一个干货箱前墙自动喷至少需要五个感应点。它们从上到下分别为上起点，保险气缸感应点，开枪点（喷涂点），收枪点，返程点。由于标准箱高度是2.591米，加上支撑箱轮20厘米。故而返程点离地15厘米，收枪点离地20厘米，开枪点离地280厘米，保险气缸离地330厘米，原点离地350厘米的距离。而生产高箱时只需要在离地310厘米处加一个感应开关通过一个选择按钮转换一下，其它功能都不用改变。

1.2 系统控制要求 ①按下启动按钮，保险气缸收回;主要功能是运行开始，打开防脱落装置。②保险气缸收回后，感应开关接通，喷涂枪架在变频器控制的防爆电机驱动下向下运行，同时红色警灯点亮，绿灯熄灭，提醒操作人员。③喷枪到达箱顶位子时，必须开枪喷涂。④喷枪到达集装箱下轨时，必须停止喷涂。⑤停止后喷枪返回原点待命，红灯熄灭，绿灯亮。集装箱拉到下一个岗位。⑥当生产中出现喷枪堵塞等特殊情况时，按下急停按钮，自动停止，改用手动方式。此时，喷枪不会工作，但是枪架可以上下移动，以便维修。

2 系统设计

2.1 硬件设计 硬件设计通过PLC对变频器、电动机、电磁阀的接线组成。选用PLC对系统多个输入输出点频繁动作控制，进行生产。系统硬件选型：为了保证系统工作正常可靠。液压站电机选用Y160M-4型，11kW，22.6A的电机，产生50-70公斤的压力。选用启动性能好，防水，防酸碱，防腐蚀，而且调和油漆均匀，动作准确可靠美国生产的GROCO-D53211油漆喷涂泵。而喷漆房电动机采用Y2-225S-4E，1.5kW的防爆电机。喷枪架通过链条传动在固定的导轨上上下升降。变频器选用富士500G11S系列中的1.5kW。PLC选用FX2-24MR-RS。该型号的PLC共有输入输出共24个点，能满足控制要求。而且它结构紧凑，扩展性能好，价格低廉，性价比高。

2.2 软件设计 ①输入/输出端口分配。在功能表中，X0，X1实现启动，停止，Y2，Y5实现喷枪架的上下，X2对应着保险气缸Y0，枪架上行（Y5）的速度通过变频器的多功能E01端子功能进行设定，以保证整个工件牢固，不产生共振。下行（Y2）使得通过外部地位器进行调节。以确保因为不同的油漆厚度，不同的喷漆方式所提出来的喷涂要求。见表1。②PLC外部接线图（图1）。③系统程序设计（图2）。④系统状态转移图设计。如图3所示，接通PLC 电源，此时必须绿灯亮，提示喷枪架在原点（X6闭合），按下启动按钮X0，保险气缸退回，X2感应，红灯代替绿灯，警灯提醒，同时喷枪架按地位器设定好的速度下行（枪架不会加速运行，因为通过链轮对枪架设定了配重）。到达箱顶高度时X3感应，此时枪架上的二十四喷枪同时打开，对集装箱的前墙进行自动喷涂，到达下轨时感应X4，喷枪停止。当感应到X5时立刻返回到原点。绿灯亮红灯灭。自动流程结束。

3 结束语

本文所设计的PLC已经成功地运用在干货集装箱生产过程中，该设备降低了工人的作业强度，减少工人与苯类、酮类等有毒的化学气体的接触。运行结果表明，该系统完全能满足设计要求，它具有其他控制器无可比拟的优点，可靠性高，抗干扰能力强，在恶劣的环境中，仍能正常的工作。大大提高了经济效益，减少了工人的劳动强度，缩短了生产工作时间。

参考文献：

[1]周恩涛.《可编程控制器原理及其在液压系统中的应用[M].清华大学出版社，2008.

[2]夏辛明.可编程控制器技术及应用[M].北京理工大学出版社， 2008.

[3]齐学武.PLC在自动喷涂控制系统中的应用[J].电气制造，2010（04）.