粉末喷涂线由前处理设备、静电喷房和烘道组成，可自动实现金属表面处理、环氧树脂粉末喷涂和快速换色的功能。华楠骏业公司的粉末喷涂线是1995年5月投入生产。生产线上配备了两套诺信虑芯粉房。每台粉房配有两台升降机，每台升降机各带动3把自动枪进行上下往复运动(速度为O～36m／min)，将粉末均匀地覆盖在整个工件的表面。
1 现状
该升降机水平布枪，由直流伺服驱动。其特点是调节方便，上下速度分别可调，调速性能好。但模拟控制，技术比较落后，且在不同速度情况下，定位有明显偏差。
控制板是诺信自制的，电机、驱动模块为德国ABB产品，变速箱为法国LEROY—SOMERC产品。这些国内无法自行采购，备件昂贵。同时设备使用5、6年后，换向器、碳刷、电位器均出现机械磨损。为了保障设备*稳定运行，降低维护成本。我们设想将四台设备合并成两台使用。保留另外两套设备的机械结构，其余作备件。更换原来马达、驱动模块、控制器。用市场上价格适中、供应方便的通用产品，来改造原来的直流伺服系统。
2 升降机系统设计方案
2．1 分析控制要求
一设备运动定位控制的方法很多，从驱动的角度上主要有步进驱动控制、直流伺服驱动控制、交流伺服驱动控制、交流变频驱动控制等。步进驱动功率小、速度慢，不适合连续、大负载运行。直、交流伺服驱动性能高，而控制系统复杂、成本也高。针对静电喷涂升降机系统，其定位、运动速度精度要求不高，要求系统行程、速度连续可调，运行稳定即可。因此我们决定采用性能可靠的PLC及价廉的通用变频器来改造升降机。
由编码器获得机械运行的位置及速度信息，通过PLC处理来控制变频器的工作，从而实现工艺要求。位置是闭环控制。另外为了便于参数的输入、处理，数据的显示及可维护性，减少I／O点数、接线，简化PLC程序，我们还采用了触摸屏。
2．2 系统硬件设计
三菱公司的FX系列小型PLC的输入(如lO键、l6键、拨码盘输入数据指令)、输出(7段译码、BCD码显示指令)，高速处理(比较置位、脉冲密度)等指令十分丰富，很适用于本系统。
(2)系统结构图与其功用
整套系统的原理结构为变频器驱动感应电动机， 电动机经蜗轮蜗杆变速箱传动，再经链轮传动， 带动链条及喷枪运动。同时安装在变速箱出力端的光电编码器被带动，产生脉冲信号。编码器的脉冲信号经PLC内置的高速计数器输入端获得计数值，从而得知喷枪的高度， 及速度信息， 由PL C控制变频器， 实现喷枪上下往复运动。限位开关间距离为l55cm，设定行程为l～l54cm，上升／下降速度l 5～40m／min，分别可调。
触摸屏及PLCF900
GOT系列触摸屏是三菱公司为配合其FX系列及A系列PLC而设计的。F930为单色液晶，双色显示。触摸屏可取代操作按钮、拨码盘，SEGA数码管，使本系统配置、连线，PLC程序更加简洁。通过组态软件，可生产丰富的用户画面。既方便操作者使用，又便于设计者开发，是理想的人机界面。
2．3设计控制程序
(1)触摸屏用户画面设计
在设计用户画面时，要确保各画面切换自如。
(2)PLC程序设计
①升降系统运动规律分析
运行启动后，在t加时间内将升降机加速至设定速度V，然后匀速运行。运行到*减速点时，开始在t减。~tf．1内匀减速至固定低速V低。然后继续运行到第二减速点时，开始在t ，时间内匀减速至0，喷枪到上行程位置。同时经过换向延时时间t换延后，再反向启动，重复该过程，实现升降机循环往复运动。其中换向延时时间t换延≥减速时间t减2。
升降机下行规律类似上行，在此就不重复了。
②程序设计
由于FXlS没有浮点运算功能，为了保证计算的精度，在中间运算时，采取先将数据扩大l000倍，32位进行双字数据运算，后将所需数据缩dq 000倍，取整数部分。
在触摸屏组态时已设定参数输入的范围，当超过容许的范围时，系统拒绝接受。同时在PLC程序中确保上下限行程之差大于等于30cm。如果上行程被设置为小于下行程-4-30cm时，则下行程被改为上行程一30cm。同时获得设置行程中点处位置。由C25l当前值获得当前位置，判断当前位置与行程中点处位置的关系。由脉冲密度指令SPD指令计算出当前运行速度。
编码器(2000P／R)安装在变速箱(I=l5)出力轴，链轮齿数25，链条型号TGl 27， 节距l 2．7mm。则链轮旋转一周的长度为25× l2．7=3l7．5mm。每个脉冲为0．1 59mm。如以50HZ运转，马达转速为l 400rpm ，链轮转速为l 400÷ l 5= 93．3rpm。匀速速度V = 0．3l75×93．3=29．6m／min。编码器信号频率f= 2000× 93．3÷ 60=3ll0Hz。三组信号合计频率为9330 Hz，这在PLC高速计数器允许的60kHZ频率范围内。
如直接在上下行程点减速停止时，定位存在超差，超差距离S =t V／2。设置变频器加减速时间为0．5s，频率为50Hz运行时，则t = 0．5s，V为29．6m／min，So= 0．5 ×2960÷60÷2==：12．3cm ，且超差与速度平方成正比。为了弥补这种误差，我们采用二级减速。设置固定低速频率为5Hz、速gtv低，则减速停止距离为S2=t减lV低／2=0．05×296÷60÷2==：1．2mm。由此可获得第二减速点位置。其中变频器加减速时间与频率成正比， 电动机速度与频率也成正比。小的一级减速距离为S =t (V —V憾)／2。以上升为例，当过行程中点时，保留V速度信息，计算均值，并根据50Hz的速度值，减速时间及固定低速频率计算出来上行*减速点位置为上行程值一(S +S，+S性)，其中S悔为修正值，SI+S2+S悔≥ S0。第二减速点位置为上行程值一S，。这样可把超差控制在lmm 以内。设备初始化或需要校准位置时，可以使用复位功能。断电时，高速计数器能保持当前位置数据。进高度 入搜索零点画面后，‘触摸“搜索零点”按钮后，显示“搜索中⋯”，升降机先以复位速度上升*限位开关位置，复位高速计数器C25l，再下降至下限位开关位置， 计算得脉冲长度比D152，再复位高速计数器C25l。然后上升*下限位中点时停止，显示“搜索完毕”，即完成此次复位过程。
手动运行时，显示升降机当前位置值。按着“上行” 按钮并保持， 升降机上行。释放按钮或运行*限开关时即停止上行。反之按着“下行” 按钮并保持， 升降机下行。释放按钮或运行至下限开关时即停止下行。
自动运行时，显示升降机当前位置及速度值。按一下“启动” 按钮， 升降机开始运行。如果当前值大于等于行程中间值，则先下行，反之则先上行。启动后，PLC根据高速计数器，运行速度及行程设定值获得*、第二级减速点位置，从而控制变频器驱动电动机实现喷枪上下循环往复运动。直至按下“停止” 按钮或退出自动画面后，升降机停止运行。
如果此间升降机碰到极限开关， 即停止运行，并显示“超出行程” 报警画面。排除故障后，可在手动画面退回到有效行程。复位后， 可重新运行。参见自动运行程序段流程图如图6。
2．4 现场调试
先模拟调试系统，确定程序运行正常。根据工况设定变频器的参数，自动运行，检查定位误差，修正相关数据。设备符合要求后，即可使用。
东莞市华楠骏业机械有限公司
地址：东莞市虎门镇宴岗社区第二工业区5栋
网站：http://www.hnjunye。。ｃｏｍ/product/
Email：hmjunyejx
