基于PLC的腐蚀箔表面实时监控预警系统的设计

张燕金 滕世国 钟建伟

（乳源东阳光机械有限公司 广东省韶关市 512721）

腐蚀箔是由电子铝箔经过多级电化学腐蚀后形成，是制造铝电解电容器的核心材料，亦是国家鼓励和支持发展的新型电子材料。由于腐蚀箔生产线不在无尘车间生产，所以表面容易附着粉尘；且腐蚀箔经过长达50 米的腐蚀工艺行程，运行过程中表面极易出现损伤等问题，在腐蚀箔表面显现，出现问题的腐蚀箔会影响箔片的比容、抗折弯等核心性能，做成电容器产品后也会影响其电容量和寿命。

通过对腐蚀箔生产线收箔段进行升级改造，增加视频实时监控、自动吸尘装置以及箔片缓冲装置，当摄像头监控到有异常时，自动报警、并启动吸尘装置去尘，结合当前的生产线参数，自动停止收箔，启动缓冲装置，可远程或现场判定是否需要换卷、停机检查等操作，并把异常视频存入数据库，可供查询以及箔片品质追溯。

1 控制系统结构

通过分析腐蚀箔表面出现的问题，主要是粉尘、表面损伤、折痕、颜色异常等问题，这些问题都是可通过表面直接判定的，即可通过摄像头在线实时监控，由系统或人员判定。该系统主要是以视频监控为核心，通过摄像头检测，视频处理器处理，当表面出现粉尘时，启动吸尘装置，去除粉尘；当出现其他问题时，自动报警，并停止收箔，启动箔片缓冲装置，把生产线传送过来的箔片缓存在该装置中，并通知相关人员远程或到现场判定；并通过网络传送到服务器，服务器自动把出现问题的参数与视频同时保存记录，以供日后箔片品质追溯。控制系统结构如图1所示。

1.1 视频监控控制

视频监控部分：主要包括3 个像头、视频处理器、显示器、灯光组件等。摄像头主要是实时拍摄箔片表面，通过灯光的照射，能拍摄到更加清晰的箔片画面，视频处理器处理拍摄到的箔片画面，并通过显示器显示。首先是通过摄像头1 检测表面，当出现异常时，视频处理判定，当判定有粉尘时，发出信号给PLC，PLC 启动吸尘装置，之后摄像头2 再监测处理过的地方，看是否还存在问题，若箔片表面仍存在问题，自动报警并停止收箔，并启动箔片缓冲装置，同时通知远程判定或相关人员到现场判定是否需要停机等。当摄像头3 判定出现问题时，处理方式与摄像头2 的一样。箔片监控显示器安装到生产线现场和控制室，可供相关人员实时监控箔片表面。

视频处理器可通过学习来避免出现误判：首先是图片直接存入到视频控制器中，让其按程序设定方式处理；其次是生产过程中出现问题时，通过软件操作，哪些问题需要处理，哪些不需要处理的，分类存储到视频控制器中，通过视频处理器里的软件不停输入及自学习，逐渐把误动作去除。视频控制器根据历史记录资料生成公用数据，可直接应用于其他新装置中。

图1：控制系统结构图

图2：吸尘装置

图3：箔片缓冲装置

1.2 吸尘装置

如图2所示，该装置主要由4 个吸尘器组成，可同时工作，也可单独工作，当视频监控到表面有粉尘时，视频处理器会自动定位，把定位信号发给PLC，PLC 通过接收的定位指令，启动相应的吸尘器工作，把表面的粉尘去除。

图4：箔片缓冲装置运行图

图5：系统网络连接示意图

图6：控制系统结构原理图

图7：控制系统程序流程图

1.3 箔片缓冲装置

如图3所示，箔片缓冲装置包括升降滑轨、同步升降电机、升降传动辊、升降滑轨、电动滑杆、同步升降电机、以及挤压辊。

收箔侧正常运行过程中，升降传动辊在升降滑轨的下方，箔片直线从升降传动辊上传过，此时箔片缓冲装置未存储任何箔片，见图4。当视频监控到箔片表面出现问题时，需要人员处理时，启动此装置，收箔机停止收箔，通过气缸动作，把挤压辊挤压到传动辊1 上，让箔片停止向前传送，同时启动同步升降电机，升降传动辊带着箔片向上滑行，箔片传输速度与生产线同步，生产线传送过来的箔片先在缓冲装置缓存运行，可避免生产线不必要的停机。

1.4 PLC及网络数据存储监控系统

首先是PLC 与视频控制器通过RS232 通信，读取视频控制器输入的控制信号，PLC 通过读取的信号，输出相对应的指令，如启动吸尘装置、缓冲装置、停止收箔机等；其次是PLC 与服务器通信，数据通过OMRON 的数据通信软件用以太网连接方式跟服务器互换；再次是视频控制器与服务器也是通过以太网连接，视频控制器厂家自已的软件把视频直接存储到服务器里，数据库再调用存储的视频；最后是服务器与远程监控器通信，这个远程监控是作者开发的一个远程监控软件，电脑安装此软件，获得相关权限后，通过以太网连接可随时访问数据库，查阅生产线的实时、历史数据。网络连接图如图5所示。

2 控制系统硬件设计

PLC 采用OMRON 的CJ2M-CPU35 可编程控制器,自带以太网通信模块，选装RS232 通信接口。输入部分由3 个摄像头组成和视频控制器组成，通过视频控制器与PLC 和服务器通信；输出包括4 个吸尘装置、收卷电机、同步升降电机、传送电机和报警装置。远程监控台通过以太网与服务器和视频控制器通信。如图6所示。

3 控制系统软件设计

系统程序编写软件采用的是OMRON 公司CX-Programmer9.4版本，程序流程图见图7，主要包括收箔机控制、视频控制器控制信号、吸尘装置控制、缓冲装置控制及生产线停机控制等。

如图7，当生产线启动后，收箔机和视频监控同步运行。当摄像头1 检测到有粉尘、表面损伤、变形、颜色异常等问题时，启动报警装置、并输出相应信号给PLC，由PLC 程序判定是否启动吸尘装置，当摄像头2 再次检测到异常问题时，启动缓冲装置，收箔机停机，并通知相关人员到现场或远程监控并判定是否需要停机或换卷等操作。摄像头3 检测到异常时，与摄像头2 的处理操作一样。

4 结语

（1）新增的视频监控系统，可将异常图片及视频自动保存到服务器，与生产线数据同时存储，有利于腐蚀箔问题分析及工艺改进，并做到产品质量源头数据可追溯；

（2）通过吸尘去异物装置，可去除表面粉尘，降低粉尘对箔片品质的影响，提高产品质量；

（3）增加缓冲装置，当出现问题时，可暂停收箔，但生产线不停机，通过缓冲装置先收箔，缓冲期间人员可远程或到现场判定是否需要换卷或停机等处理，降低生产线无必要的停机，提高生产效率；

（4）箔片表面全程视频可通过远程监视，可远程操作控制。