隨著自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展， PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。近些年來(lái)，PLC與觸摸屏、上位機(jī)（上位監(jiān)控電腦）、變頻器等組成的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在控制大型、特大型復(fù)雜的設(shè)備或設(shè)施上有了很大的發(fā)展。目前，我國(guó)是世界上最大的產(chǎn)鋁國(guó)，同時(shí)也是世界上鋁制品消費(fèi)大國(guó)。因此對(duì)鋁的深加工處理顯得非常重要，而陽(yáng)極氧化技術(shù)是鋁表面處理技術(shù)中應(yīng)用最廣和最成功的技術(shù)，也是研究和開(kāi)發(fā)最深入與最全面的技術(shù)。作為對(duì)鋁或鋁合金制品進(jìn)行表面處理的大型工業(yè)設(shè)備，鋁陽(yáng)極氧化生產(chǎn)線也得到很大的發(fā)展。如何提升鋁陽(yáng)極氧化線的裝備技術(shù)水平和自動(dòng)化程度是鋁加工處理行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要，這也是鋁陽(yáng)極氧化線未來(lái)的發(fā)展方向。

1 系統(tǒng)控制原理

PLC是鋁陽(yáng)極氧化自動(dòng)線控制系統(tǒng)的核心，PLC在收到觸摸屏和上位機(jī)的控制指令、數(shù)據(jù)信息，以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制指令、位置狀態(tài)信息后，根據(jù)內(nèi)部事先輸入的程序進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果輸出驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，同時(shí)將相關(guān)信息反饋給觸摸屏和上位機(jī)。上位機(jī)與PLC連接，監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)，設(shè)定和修改程序號(hào)及相應(yīng)的工藝流程、工藝參數(shù)等。觸摸屏主要功能是對(duì)PLC輸入控制指令、更改行車參數(shù)和監(jiān)控PLC的工作。鋁陽(yáng)極氧化線上安裝有上料、脫脂、堿洗、化學(xué)拋光、陽(yáng)極氧化、封孔、水洗和下料等共25個(gè)工作缸位，每個(gè)工作缸位中線上方都裝有供2臺(tái)行車讀取的地址板。當(dāng)裝有工件的工件架推入上料位，選擇程序號(hào)并確認(rèn)后，由PLC控制行車按照事先設(shè)定在程序號(hào)中的工藝流程順序和工藝參數(shù)設(shè)定的時(shí)間，自動(dòng)將工件送入各工序缸內(nèi)處理和流轉(zhuǎn)傳送，工件完成各工序處理后送到下料位。為擴(kuò)大鋁陽(yáng)極氧化線的通用性，使用不同的程序號(hào)來(lái)滿足不同的產(chǎn)品在鋁陽(yáng)極氧化線中同時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)。行車的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作還具有一定的智能性和優(yōu)先權(quán)：根據(jù)距離目標(biāo)位置遠(yuǎn)近選擇最近的行車前來(lái)工作，通過(guò)測(cè)算行走距離，行車自動(dòng)選擇高速或中速行走和低速定位。當(dāng)2臺(tái)行車之間的距離等于一個(gè)缸位，行車不能對(duì)面向前行走，行車位于第一個(gè)上料位或最后一個(gè)下料位時(shí)，不能再向兩端盡頭行走。在同時(shí)有幾個(gè)工作缸內(nèi)工件處理時(shí)間完成時(shí)，按工作缸在工序中的重要程度，行車優(yōu)先吊出藥水缸內(nèi)的工件，然后再吊出水洗缸內(nèi)的工件。

2 控制硬件系統(tǒng)

鋁陽(yáng)極氧化線的自動(dòng)控制系統(tǒng)組成如圖1所示。

控制系統(tǒng)中上位機(jī)是在普通臺(tái)式電腦中安裝組態(tài)王軟件及程序工程，觸摸屏選用威綸通公司（EVIEW）的MT510TV3CN型，該觸摸屏為10寸彩色屏幕，色彩鮮艷觸摸靈敏度高，具有較高的性價(jià)比。采用歐姆龍公司SYSMAC CJ1系列CJ1M型模塊式PLC，這種結(jié)構(gòu)PLC具有輸入輸出點(diǎn)數(shù)多、處理速度快、模塊組合靈活、便于擴(kuò)展、微型化和易于聯(lián)網(wǎng)等特點(diǎn)，還可配備特殊I/O單元和智能I/O單元，適合于復(fù)雜過(guò)程控制的工程項(xiàng)目中。本控制系統(tǒng)中PLC是由主機(jī)架（主要包括電源、CPU、I/O控制、DeviceNet、串口通信、輸入輸出單元等）、擴(kuò)展機(jī)架（主要包括電源、I/O接口、輸入輸出單元等）和遠(yuǎn)程輸入輸出模塊組成，CPU和擴(kuò)展機(jī)架由I/O控制、I/O接口單元進(jìn)行連接，CPU通過(guò)DeviceNet單元CJ1W-DRM21與遠(yuǎn)程輸入輸出模塊直接連接。觸摸屏經(jīng)串口通信單元CJ1W-SCU41-V1上的RS-422端口與CPU進(jìn)行通信，上位機(jī)通過(guò)通信電纜連接到CPU單元上的RS-232C端口，這樣PLC作為中心，和觸摸屏、上位機(jī)一起組成鋁陽(yáng)極氧化自動(dòng)線控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是：CPU通過(guò)DeviceNet單元與遠(yuǎn)程終端I/O單元進(jìn)行通信只需一條四芯的屏蔽電纜，而且通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)500m，控制最多達(dá)2560輸入輸出端點(diǎn)，完全滿足PLC控制中心對(duì)2臺(tái)行車進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制的需求。這樣行車上大量與PLC聯(lián)系的控制輸入、位置狀態(tài)和輸出信號(hào)線取消了，行車與外界相聯(lián)只有電源屏蔽扁線和通信屏蔽電纜2條電纜，這對(duì)長(zhǎng)期頻繁運(yùn)動(dòng)的行車安全穩(wěn)定地工作至關(guān)重要。

3 控制軟件系統(tǒng)

3.1 PLC程序

鋁陽(yáng)極氧化自動(dòng)線PLC程序最主要功能是對(duì)2臺(tái)行車的控制。根據(jù)工藝控制要求，裝有工件的工件架推入上料位并確認(rèn)程序號(hào)后，PLC根據(jù)程序號(hào)所設(shè)定工藝流程和工藝參數(shù)，控制行車前后行走和上下動(dòng)作將工件架吊起或放入各工序缸位進(jìn)行處理，自動(dòng)完成對(duì)工件的加工處理。因此PLC程序具有智能性、選擇性、邏輯運(yùn)算和傳遞能力等特點(diǎn)。

（1）觸摸屏、上位機(jī)與PLC進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)交換，是通過(guò)PLC內(nèi)部的輔助、數(shù)據(jù)等軟元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此在編寫程序前先要分配好PLC的輸入、輸出地址，與觸摸屏、上位機(jī)進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)交換的軟元件，以及編程中的輔助軟元件等。

（2）與上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)置相配合的PLC程序，能設(shè)定和更改程序號(hào)中的工藝參數(shù)、工藝處理流程，使每架工件都能按指定的程序號(hào)自動(dòng)完成生產(chǎn)，不同程序號(hào)的工件還能同時(shí)在鋁陽(yáng)極氧化線中進(jìn)行生產(chǎn)，每個(gè)工序缸內(nèi)都能顯示工件的程序號(hào)。

（3）為提高行車工作效率，行車行走變頻器設(shè)有3段速度，以行車當(dāng)前位置與目標(biāo)位置之間的距離，自動(dòng)選擇高速或中速行走、低速定位。行車在將工序缸內(nèi)工件架吊出上升時(shí)，可設(shè)定中途傾斜停頓滴水時(shí)間。

（4）工件在各個(gè)工序缸內(nèi)的工作時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間且下轉(zhuǎn)目標(biāo)缸無(wú)工件，則發(fā)出信號(hào)通知轉(zhuǎn)料，根據(jù)工序缸的重要程度、與2臺(tái)行車的距離和時(shí)間先后等條件，實(shí)行重要缸位先吊出下轉(zhuǎn)，同等重要的先到先吊出下轉(zhuǎn)的原則，對(duì)各工序缸內(nèi)的工件進(jìn)行處理流轉(zhuǎn)作業(yè)。

（5）為保證設(shè)備的運(yùn)行安全，設(shè)置了許多安全措施：當(dāng)2臺(tái)行車相對(duì)距離小于或等于一個(gè)缸位時(shí)，行車不能向?qū)γ嫘凶撸还ば蚋變?nèi)有工件進(jìn)，禁止行車下落吊放工件；在行車近巡視通道的位置安裝有安全臂，如操控人員撞到安全臂，行車立即停止動(dòng)作等。

3.2 觸摸屏畫(huà)面

觸摸屏通電后即顯示開(kāi)機(jī)畫(huà)面，為保證只有指定人員才能操作，必需輸入正確的密碼方能進(jìn)入主畫(huà)面進(jìn)行操作。在主畫(huà)面中可打開(kāi)手動(dòng)工作、自動(dòng)工作、輔助設(shè)備、行車參數(shù)和報(bào)警5個(gè)分畫(huà)面。

（1）手動(dòng)工作畫(huà)面：2臺(tái)行車的手動(dòng)操作，行車當(dāng)前位置缸號(hào)修改。
（2）自動(dòng)工作畫(huà)面：鋁陽(yáng)極氧化線自動(dòng)工作的啟停、復(fù)位和繼續(xù)等操作，工件處理工藝程序號(hào)的確認(rèn)，行車自動(dòng)工作時(shí)運(yùn)行狀態(tài)顯示，以及各工作缸在自動(dòng)工作時(shí)的狀態(tài)顯示等。
（3）輔助設(shè)備畫(huà)面：冷凍系統(tǒng)、整流機(jī)、溫控器和過(guò)濾泵等輔助設(shè)備的投入與停用操作。
（4）行車參數(shù)畫(huà)面：主要根據(jù)工藝要求對(duì)行車參數(shù)進(jìn)行修改和調(diào)整。
（5）報(bào)警畫(huà)面：顯示鋁陽(yáng)極氧化線當(dāng)前工作中出現(xiàn)的錯(cuò)誤報(bào)警和過(guò)去曾發(fā)生過(guò)的報(bào)警，還可以進(jìn)行報(bào)警的貯存和刪除操作。

3.3 上位機(jī)組態(tài)畫(huà)面

操作人員進(jìn)入上位機(jī)的監(jiān)控界面操作，必須先輸入正確的姓名和密碼，以防止上位機(jī)內(nèi)的工藝資料外泄。上位機(jī)監(jiān)控界面主要由工作狀態(tài)界面和參數(shù)設(shè)置界面組成，工作狀態(tài)界面中包含有：隨著產(chǎn)品處理流轉(zhuǎn)的單次工作程序號(hào)，行車工作的當(dāng)前位置和目標(biāo)位置顯示，產(chǎn)品在當(dāng)前工序缸內(nèi)的設(shè)定工作時(shí)間和實(shí)際工作時(shí)間等狀態(tài)內(nèi)容。參數(shù)設(shè)置界面主要進(jìn)行增設(shè)和取消操作人員姓名和密碼，工作程序號(hào)的設(shè)置和更改，以及產(chǎn)品在各工序缸內(nèi)的工作時(shí)間設(shè)定等操作。

4 結(jié)語(yǔ)

以歐姆龍SYSMAC CJ1系列CJ1M型PLC為核心，與觸摸屏、上位機(jī)等組成的工業(yè)控制系統(tǒng)，以其靈活的組合功能，強(qiáng)大的遠(yuǎn)程控制能力，滿足復(fù)雜多樣的控制要求，在鋁陽(yáng)極氧化線中得到成功應(yīng)用，特別是其擁有強(qiáng)大的遠(yuǎn)程控制功能，在環(huán)境惡劣和有特殊要求的工業(yè)控制系統(tǒng)中可以發(fā)揮重要作用。

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