钢材预处理线的动态模拟监控系统

李长泰，刘培华，滕晶晶，孙林林

（1.青岛双星装备制造有限公司，山东青岛 266400；2.青岛伊克斯达智能装备有限公司，山东青岛 266400）

1 钢材预处理线简介

钢材预处理线是我公司消化吸收国内外先进技术，并结合我国铸造行业特点而设计的先进机型。该设备可实现对钢板、型材、结构件等原材料在加工前进行表面抛丸除锈并涂上一层保护底漆。主要由除尘系统、输送系统、丸料循环系统、抛丸清理系统、清扫系统、喷漆系统、烘干系统、喷码系统、电控系统等模块组成。全处理线采用可编程控制器PLC 作全过程控制，分为手动和自动两种工作方式。工控机作为上位机与PLC 通过RS232端口进行通讯，通过安装组态软件组成动态模拟监控系统，对全线的工作状态和异常情况进行实时监控。连接办公自动化局域网可实现工厂级生产过程资料共享，如有故障发生可文字显示故障部位、声光报警以引起操作人员注意并方便快速处理，同时对易损件等功能部件实现运行累计时，为及时更换备品备件提供有效的数据支持，确保设备的稳定运行。

2 钢材预处理线电控系统的布局及控制原理

钢材预处理线的电控系统由低压配电柜、PLC 控制柜、总控台及操作站等组成。低压配电柜安装在一楼低压配电室内，PLC 控制柜、总控台安装在二楼控制室内，操作站安放在现场各个操作点。该电控系统由工控机通过PLC，再连接到各个控制元器件，执行监控机械操作的电机、电磁铁、传感器等一切外围设备。

该系统使用欧姆龙CJ2M 系列PLC[1]进行全过程控制。整体为模块组装式，由电源模块、CPU单元、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、串行通讯模块等组成。

上位机采用研华IPC-610 系列工控机,系统安装昆仑通态6.2 版组态软件[2]，与PLC 通过Hostlink协议进行通讯，组成动态模拟监控系统，监控画面实现对各设备运行状态及故障报警监控。分为主画面、操作画面、监控画面、报警画面、设备状态画面等。

运行辊道驱动采用变频调速，变频器选用日本三菱FR-E740 系列[3]。喷漆小车驱动采用伺服控制，选用台达ASDA-B2 系列[4]。变频器和伺服控制器的RS485 接口与PLC 的串行通讯模块连接，通过Mudbus-RTU 协议进行通讯，可以在监控画面上方便调节工件前进速度和喷漆小车运行速度，进而达到控制抛丸清理效果和喷漆效果的目的。

以PLC 为核心，工控机、变频器、伺服控制器组成了完整的通信网络，详见图1。

电控系统根据钢材预处理线工序要求运行程序如下：

（1）准备工序。设定自动模式，清理工件模式，按下“自动开始”按钮，清扫机构自动升至上限，除尘主风机自动启动；启动完毕延时3s 吹丸风机自动启动；启动完毕延时3s 烘干风机自动启动；启动完毕延时3s 加热器自动启动；延时3s 漆雾除尘风机自动启动；启动完毕延时3s 分离器自动启动；延时2s 提升机自动启动；延时2s 横向螺旋自动启动；延时2s 纵向螺旋自动启动；延时2s 后1～8 号抛丸器依次间隔3s 自动启动；8 号抛丸器启动完毕延时3s 抛丸室辊道自动正转；延时2s板链输送自动正转，此时准备工作完毕。

（2）抛丸工序。将工件吊至送进辊道上料位置，按下“自动送料”按钮，送进辊道正转；工件感应送进辊道处光电开关后，通过与抛丸辊道的传感器配合，计数到抛丸位置后，自动开启1～8 号供丸闸；工件通过测高光电开关的测量后，清扫机构降至合适的位置后并自动开启；工件离开送进辊道处光电开关后，再次通过与抛丸辊道的传感器配合，计数到离开抛丸位置后，自动关闭各供丸闸。

图1 通信网络图

图2 钢材预处理线监控中心

图3 钢材预处理线抛丸工部

图4 钢材预处理线伺服喷漆工部

（3）喷漆工序。工件行至喷漆室前感应喷漆室前光电开关，喷漆上下小车自动启动；工件行至喷枪位置时，根据伺服脉冲计数配合测宽光电开关感应工件有无情况，程序自动控制喷枪的开关状态，精确给工件喷漆；之后工件行至烘干室。

（4）喷码工序。工件行至卸料区感应打码仪处光电开关位置，自动喷码；工件感应送出辊道处光电开关后，送出辊道自动正转，若在一定的时间内无料，将自动关闭，再次有料时，又将自动开启。

3 钢材预处理线监控系统的关键技术及诀窍

为保证钢材预处理线的先进性及可靠性，确保各个工序正常运转，其电控系统采用上位机动态模拟监控系统，以便能够监视全线的工作状态，对全线实行优化控制，监控中心见图2、图3 和图4。

图5 线上钢材的状态

图6 变频器、伺服频率的动态显示

图7 记录易损件的使用时间和更换时间

动态模拟监控系统为操作员提供了良好的人机界面。在主界面上，设备各工序的当前状态都显示在上位机屏幕上。下面就监控系统的关键技术及诀窍做如下阐述：

（1）显示线上钢板的状态，如具体位置、挡住光电开关的状态及电机驱动的状态，见图5。

（2）变频器、伺服频率的动态显示并自动匹配系统的运行速度，见图6。

（3）记录抛丸器、护板及室体辊道等易损件的使用时间、更换时间，见图7。

（4）鼠标单击软件控制台可控制所有电机、减速机、供丸闸等执行元件的开关，见图8。

（5）在有故障时自动弹出故障报警窗口，见图9。

4 结束语

钢材预处理线采用上述动态模拟监控技术，使其结束了电控系统“黑箱”的历史，实现了机械设备数字化、可视化、智能化的跨越，机电一体化水平大大提高，成为机械设备电控系统应用发展的必然趋势。

图8 控制台界面

图9 报警窗口