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淺析電鍍?cè)O(shè)備的發(fā)展
發(fā)布時(shí)間：2019-12-02 點(diǎn)擊次數(shù)：1237
【摘要】：隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的手工操作生產(chǎn)線已被日漸淘汰，自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)越來(lái)越被更多的企業(yè)所采納。早期的自動(dòng)化生產(chǎn)線主要依賴進(jìn)口，隨著國(guó)內(nèi)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，電鍍生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度日益提高 |
一、電鍍?cè)O(shè)備系統(tǒng)控制自動(dòng)化
1設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行
隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的手工操作生產(chǎn)線已被日漸淘汰，自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)越來(lái)越被更多的企業(yè)所采納。早期的自動(dòng)化生產(chǎn)線主要依賴進(jìn)口，隨著國(guó)內(nèi)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，電鍍生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度日益提高，同時(shí)運(yùn)行更加平穩(wěn)可靠，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，目前國(guó)內(nèi)約90%以上全自動(dòng)電鍍生產(chǎn)線均為國(guó)產(chǎn)化，在全球市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)全自動(dòng)生產(chǎn)線也占有一席之地。
全自動(dòng)電鍍生產(chǎn)線是根據(jù)產(chǎn)品的大小和產(chǎn)量不同，設(shè)計(jì)不同的裝載方式和運(yùn)行節(jié)拍，編制相應(yīng)的運(yùn)行程序后，行車會(huì)自動(dòng)按系統(tǒng)要求動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化運(yùn)行。整套電氣控制系統(tǒng)選用PLC和工控機(jī)(可選)進(jìn)行控制，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，保證系統(tǒng)長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面和數(shù)據(jù)庫(kù)功能，人機(jī)界面采用全中文顯示，操作簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)操作、提示、幫助等功能。在計(jì)算機(jī)中建立實(shí)時(shí)和歷史兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)可實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的歷史記錄、存儲(chǔ)功能，便于進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量的追溯和生產(chǎn)狀況的管理分析。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)可對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)功能可完成各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表的記錄與生成。
電鍍?cè)O(shè)備生產(chǎn)線系統(tǒng)運(yùn)行有全自動(dòng)、手動(dòng)兩種狀態(tài)。當(dāng)全自動(dòng)狀態(tài)出現(xiàn)故障時(shí)，可選用手動(dòng)控制，故障排除后，可恢復(fù)自動(dòng)運(yùn)行，不會(huì)因某一工位出現(xiàn)故障而影響全線，造成停產(chǎn)。生產(chǎn)線在操作面設(shè)有手動(dòng)操作箱，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)啟動(dòng)/急停及平移、提升操作;行車運(yùn)行程序時(shí)，有自診斷功能。防止行車越限平移、越限升降及電機(jī)過(guò)熱等故障發(fā)生。
提高電鍍?cè)O(shè)備自動(dòng)化控制程度，不僅可以有效提高生產(chǎn)效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還可以根據(jù)產(chǎn)品特性，進(jìn)行傳統(tǒng)手工操作生產(chǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的針對(duì)性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而提高電鍍產(chǎn)品質(zhì)量。比如，針對(duì)滾鍍生產(chǎn)線，進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)關(guān)滾桶門和擺動(dòng)式滾桶的全自動(dòng)運(yùn)行設(shè)計(jì)。在生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)滾桶旋轉(zhuǎn)到滾桶門面對(duì)陽(yáng)極時(shí)，滾桶門打開(kāi)，這樣滾桶內(nèi)的溶液就能得到時(shí)及時(shí)更新;而且由于沒(méi)有滾桶門的屏蔽，電力線保持相對(duì)通暢，在保持恒壓狀態(tài)下，電鍍時(shí)的電流密度相應(yīng)增大，從而可以加快鍍層沉積速度，并且有效避免了工件出現(xiàn)“桶印”的問(wèn)題。
2輔助設(shè)施自動(dòng)化控制
電鍍生產(chǎn)線的電源設(shè)備、熱交換系統(tǒng)等輔助設(shè)施自動(dòng)控制系統(tǒng)的日臻完善，自動(dòng)線的自動(dòng)化程度將進(jìn)一步向智能化方向發(fā)展。
2.1整流器控制特點(diǎn)：
生產(chǎn)線配套整流器通常包括高頻開(kāi)關(guān)電源、可控硅整流器、單脈沖電源及雙脈沖電源等。具有以下特點(diǎn)：
(1)、具有輸入電流缺相、過(guò)電壓、風(fēng)機(jī)過(guò)熱、主變壓器超溫、啟動(dòng)和運(yùn)行電流過(guò)大、逆相序保護(hù)、輸出端過(guò)流截止、短路、超溫及輸人電源等多種自動(dòng)保護(hù)功能，且具有定時(shí)關(guān)機(jī)和故障報(bào)警并自動(dòng)保護(hù)功能。整流器在自動(dòng)工作狀態(tài)下，電流或電壓輸出值、爬升時(shí)間、平穩(wěn)時(shí)間、工作模式等參數(shù)由人機(jī)界面設(shè)定參數(shù)后，計(jì)算機(jī)與PLC構(gòu)成閉環(huán)控制，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)控制;
(2)、整流器具備遠(yuǎn)程控制及本地面板控制功能，并可進(jìn)行切換。遠(yuǎn)程控制時(shí)，能在人機(jī)界面上進(jìn)行電壓、電流的設(shè)置和顯示;本地控制時(shí)，在整流器面板(或遠(yuǎn)控)上進(jìn)行電壓、電流的設(shè)置和顯示。
(3)、整流器控制器帶有通訊接口，可將整流器的工作狀態(tài)、電流、電壓等參數(shù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)控制間的計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)整流器電源的集中監(jiān)控，并保存原始記錄;在每臺(tái)整流器中都配套相應(yīng)的隔離模塊，保證數(shù)據(jù)通訊安全、可靠地進(jìn)行。
(4)、雙脈沖技術(shù)的應(yīng)用
對(duì)于單質(zhì)金屬的電鍍工藝，雙脈沖電鍍的反向脈沖電流可以改善鍍層的厚度分布，鍍層厚度均勻，整平性好;反向脈沖的陰極溶解使陰極表面金屬離子濃度迅速回升，這就有利于隨后的陰極周期使用高的脈沖電流密度，而高的脈沖電流密度又使晶核的形成速度大于晶體的生長(zhǎng)速度，因而鍍層致密、光亮、孔隙率低;反向脈沖的陰極剝離使鍍層中的有機(jī)雜質(zhì)(含光亮劑)的夾附大大減少，因而鍍層純度高，抗變色能力增強(qiáng)，這一點(diǎn)在鍍銀中尤其突出;周期性的反向脈沖電流使鍍件表面一直處理活性狀態(tài)，因而可得到結(jié)合力更好的鍍層;反向脈沖有利于減薄擴(kuò)散層的實(shí)際厚度，提高阻極電流效率，因而合適的脈沖參數(shù)會(huì)使鍍層的沉積速度進(jìn)一步加快。
脈沖電鍍合金通常用于銅合金，鎳合金的鍍覆。對(duì)于銅合金采用脈沖電鍍，可通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)拿}沖參數(shù)，從而獲得組分及顏色重現(xiàn)的合金鍍層，以解決銅合金電鍍中組分和顏色難于控制的問(wèn)題;對(duì)于鎳合金來(lái)說(shuō)，脈沖電鍍可得到以直流電鍍性能更優(yōu)越的鍍層，其合金成分穩(wěn)定，鍍層均勻，耐磨性和抗蝕性均較直流電鍍獲得的鍍層顯著增強(qiáng)。
2.2溫度控制特點(diǎn)
(1)電鍍?cè)O(shè)備電鍍過(guò)程中，工藝溫度控制是很重要的，如果溫度起伏過(guò)大，不但造成電力能源的浪費(fèi)，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量也有很大的影響。采用PID
模糊控制，則可以有效地減少甚至避免這些問(wèn)題。在工程實(shí)際中，應(yīng)用為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。
PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。
(2)加熱系統(tǒng)配套液位控制裝置、自動(dòng)補(bǔ)水裝置，在液面低于設(shè)定液位后系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)液位補(bǔ)充，合理保護(hù)系統(tǒng)，防止加熱管干燒;同時(shí)，每個(gè)電加熱系統(tǒng)都有可靠的接地保護(hù)措施，避免出現(xiàn)安全事故。
(3)人機(jī)界面上設(shè)置預(yù)加熱功能，進(jìn)行預(yù)加熱時(shí)間設(shè)置，對(duì)于溫度要求較高的工藝，實(shí)現(xiàn)預(yù)加熱系統(tǒng)管理，將大大提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。
3溶液組份自動(dòng)化管理
溶液組份包括溶液主鹽、添加劑等，嚴(yán)格來(lái)講，溶液pH控制系統(tǒng)也需進(jìn)行組分添加，因此也列入其中。
3.1電鍍鍍液組份管理
可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)補(bǔ)加的成分包括主鹽溶液、輔助鹽溶液、光亮劑、添加劑等。其中，主鹽部分的添加主要是針對(duì)采用不可溶性陽(yáng)極的工藝。系統(tǒng)配套設(shè)置安時(shí)計(jì)，計(jì)量泵及儲(chǔ)液系統(tǒng)，通過(guò)安時(shí)計(jì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行組份自動(dòng)添加。
3.2鍍液pH值管理
鍍液的pH值對(duì)于鍍層沉積是非常重要的因素之一，在電鍍過(guò)程中，輕微的pH值變化不會(huì)造成明顯的工藝缺陷，一旦出現(xiàn)鍍層缺陷，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)產(chǎn)生了很大影響。因此，經(jīng)常檢測(cè)鍍液的pH值是完全必要的。pH值自動(dòng)化管理系統(tǒng)采用由數(shù)字式pH顯示器及傳感器進(jìn)行在線測(cè)定，系統(tǒng)根據(jù)測(cè)定結(jié)果發(fā)出指令，啟動(dòng)計(jì)量泵控制酸、堿組份的添加，確保溶液pH值保持恒定。
3.3化學(xué)鍍鎳自動(dòng)添加系統(tǒng)
化學(xué)鎳自動(dòng)分析添加系統(tǒng)是在化學(xué)鍍鎳過(guò)程中的一種在線的光電子分析儀器?；瘜W(xué)鍍鎳自動(dòng)添加系統(tǒng)由進(jìn)口鎳離子分析儀、采樣泵、冷卻器、消泡器等組成，可對(duì)化學(xué)鍍鎳溶液的鎳離子含量及pH值在線分析顯示。鎳離子顯示精度±0.01g，L，實(shí)際控制精度±0.1g，L;pH值顯示精度±0.01，控制精度±0.1。
電鍍?cè)O(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程為先由采樣泵從鍍鎳槽中連續(xù)取樣，為保護(hù)傳感器和提高測(cè)量精度，液樣需經(jīng)冷卻、除泡后再流經(jīng)PH傳感器和鎳離子分析儀，鎳離子分析儀能自動(dòng)顯示鎳離子濃度及pH值，如分析數(shù)值超出設(shè)定范圍，會(huì)自動(dòng)輸出信號(hào)至計(jì)量泵，控制計(jì)量泵向鍍槽自動(dòng)添加所需鎳鹽、次亞磷酸鈉及氨水。系統(tǒng)從而控制鍍液中各組分的穩(wěn)定，有效保證鍍覆產(chǎn)品質(zhì)量和鍍液的使用壽命。
二、電鍍車間管理自動(dòng)化
自動(dòng)化信息管理可以提高企業(yè)管理效率和增加企業(yè)生存能力，通過(guò)對(duì)包括生產(chǎn)過(guò)程管理系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)、質(zhì)量追溯控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心等的實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)電鍍車間整體信息化管理。在全球信息化的大潮中，任何企業(yè)如果不迎頭趕上，就會(huì)被潮流所淘汰?？梢灶A(yù)期，只有那些在信息化潮流中學(xué)會(huì)了游泳的企業(yè)，才可以生存下來(lái)。
電鍍?cè)O(shè)備車間自動(dòng)管理系統(tǒng)包括：
(1)系統(tǒng)自動(dòng)控制行車運(yùn)行、溶液溫度、開(kāi)關(guān)電源電流電壓輸出，實(shí)時(shí)監(jiān)控，使現(xiàn)場(chǎng)情況一目了然，并能方便的更改工藝參數(shù)，以適應(yīng)不同的電鍍需求。生產(chǎn)線具有故障報(bào)警功能，并提示故障拱位，便于維修。
(2)動(dòng)畫顯示全線工作狀態(tài)：顯示各工位的設(shè)定時(shí)間、電壓、電流及溶液溫度等預(yù)設(shè)參數(shù);顯示各工位溶液溫度、整流器電流、完成時(shí)間等當(dāng)前狀態(tài);顯示故障工位及維修提示;顯示行車運(yùn)行的目前工位和預(yù)期工位;顯示操作者的操作順序、產(chǎn)量等參數(shù)。
(3)工藝選擇的智能化控制。用戶可在控制中心任意進(jìn)行工藝參數(shù)的修改，如電鍍時(shí)間、整流器電流、電壓、水洗時(shí)間、滴水時(shí)間、溫度等。
目前大多數(shù)的自動(dòng)化控制程序?qū)τ陔婂児に嚂r(shí)間的設(shè)置有一定的局限性。在特定的一套工藝程序中，用戶只能在小范圍內(nèi)更改時(shí)間，一旦超出允許范圍，就很可能會(huì)造成整條生產(chǎn)線工藝程序紊亂，甚至焦慮運(yùn)行的嚴(yán)重后果。更加人性化的智能控制系統(tǒng)會(huì)有效解決這一難題，目前僅有少量廠家可以提供該項(xiàng)技術(shù)。
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