基于PLC复杂表面自动喷涂系统

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1、基于(工控机控制)PLC的复杂表面自动喷涂系统自动喷涂在复杂表面喷涂中的应用徐泽宁于晓光董恩永郑文广毛忠献辽宁科技大学摘要：产品表面喷涂是一道非常关键的工序，尤其是复杂表面涂层的厚度是否均匀直接影响产品的外观和质量。因此对喷涂工艺提出较高要求，需要能够自由调整喷枪的喷涂角度和漆料的流量。为满足复杂表面自动喷涂的需要，研制出基于PLC的复杂表面自动喷涂系统。无论是机械设备的研发还是控制系统的设计，经过生产检验证明了该机电一体化系统满足了自动化生产线的要求。关键词：复杂表面喷涂自动控制1.意义产品表面喷

2、涂是一道非常关键的工序，表面涂层的厚度是否均匀直接影响产品的外观和质量。某工厂操作员手持喷枪对成型半球面物体进行喷漆，该操作造成喷枪到半球面物体表面的距离变化幅度大，喷枪旋转轨迹变化大使表面涂层不均匀，容易发生漏喷现象，并导致次品率居高不下、喷涂效率低、严重影响生产能力。本设计中，采用链传动带动托起及旋转机构使待喷漆半球面物体呈两列沿直线匀速经过喷枪工作区，通过半球面物体自身的旋转来保证喷漆的均匀，喷枪由PLC智能模块控制，可以调节开合频率、喷雾浓度和范围、喷枪到工件表面直线距离，使产品复杂表面涂层

3、的厚度均匀美观。2.系统的组成及功能2.1喷涂原理图1所示为喷涂装置，图2所示为喷枪的联接图，喷枪有两个供气回路，分别为控制气源和工作气源，工作气源为常开回路，控制气源回路中接有电磁换向阀，通过在PLC中配合传感器检测信号的程序实现对喷枪开闭的控制。在喷枪与空气压缩机之间需要接入压力调整阀来调整供给喷枪的空气压力，使之被控制在喷枪的许可压力范围内，防止喷枪损坏。另外，喷枪还有一个供涂料回路，接搅拌桶和双隔膜泵。其作用是提供具有一定压力的涂料。图1喷枪安装图图2喷涂系统原理图Fig.1fixingst

4、atusofPaintingGunFig.2principlepictureofSprayPaintingsystem1.1喷枪控制方案1.1.1喷枪角度调整在放置喷枪的横杆头部设有机械调整装置，可以根据需要调整喷枪工作角度和喷枪对工件的相对位置，以达到最佳效果。1.1.2喷枪间歇时间控制在喷枪控制上，根据现场生产需要，采用间歇工作制，通过传感器检测产品在生产线上的位置，由基于S7-300的PLC控制气动元件来实现喷枪的控制。1.控制系统硬件组成2.1上位机系统采用工控机作为上位机，其机构与外围设备

5、组成原理如图3所示。2.2下位机下位机采用的是西门子公司的S7-300系列，包括CPU314、数字量输入模块SM321、数字量输出模块SM322、模拟量输入模块SM331、和模拟量输出模块SM332以及配套的电源、联结器。下位机的实物连接图如图4所示。图3工控机与外设图4PLC外观Fig.3IndustrialControlComputerandPeripheralApparatusFig.4AspectofPLC2.3变频器本次设计采用的是艾默生EV1000-4T0022G变频器。变频器功能接线图

6、如图5所示，在系统设计中，选用起保停控制、正反转控制、转速反馈等功能接口。图5.变频器功能线路图Fig.5WiringDiagramofTransducer2.3传感器使用的传感器主要有反射型光电传感器、对射型光电传感器以及测速编码器。2.4气动控制元件气动元件采用费斯托公司产品，主要包括换向阀、单向截流阀、气缸、减压阀等。1.控制系统开发图6为电机控制功能流程图。图7为喷枪控制功能流程图。图6电机控制功能流程图图7喷枪控制流程图Fig.6FlowChartofMotorControllingSys

7、temFig.7FlowChartofPaintingGunControllingSystem为了保证待喷漆产品能够合理地通过喷枪喷雾扇面，对喷枪的开启时间有着严格的要求。为此，设定了喷枪延时启动功能，该程序段中采用了S_ODTS保持型接通延时S5定时器。该定时器的特点是在启动（S）输入端出现上升延时，启动定时器，输入端的信号无论怎么变化，定时器都按照设定时间计时，当计时结束，不受输入端信号影响，输出端Q的值为True。图8所示状态为等待定时器启动信号，即等待产品通过检测区。图8喷枪等待启动信号Fi

8、g.8paintinggunwaitingforsignal在产品通过信号出现后，如图9所示，输入地址I0.4对应对话框中出现标志，定时器启动。图9喷枪延时启动Fig.9time-lapsestart-upofpaintinggun在定时器计时结束后，喷枪控制状态寄存器M1.2被赋值为True。图10喷枪间歇工作Fig.10intermittentworkingestateofpaintinggun为了节省涂料，同时减少涂料喷雾对环境的损害，喷枪的工作方式为间歇式。图