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随着自动控制技术和计算机技术的高速发展， PLC在现代工业自动控制系统中得到广泛应用。近些年来，PLC与触摸屏、上位机（上位监控电脑）、变频器等组成的工业自动化控制系统，在控制大型、特大型复杂的设备或设施上有了很大的发展。目前，我国是世界上最大的产铝国，同时也是世界上铝制品消费大国。因此对铝的深加工处理显得非常重要，而阳极氧化技术是铝表面处理技术中应用最广和最成功的技术，也是研究和开发最深入与最全面的技术。作为对铝或铝合金制品进行表面处理的大型工业设备，铝阳极氧化生产线也得到很大的发展。如何提升铝阳极氧化线的装备技术水平和自动化程度是铝加工处理行业发展的现实需要，这也是铝阳极氧化线未来的发展方向。
1 系统控制原理
PLC是铝阳极氧化自动线控制系统的核心，PLC在收到触摸屏和上位机的控制指令、数据信息，以及生产现场的控制指令、位置状态信息后，根据内部事先输入的程序进行处理，并将处理结果输出驱动执行元件和执行机构工作，同时将相关信息反馈给触摸屏和上位机。上位机与PLC连接，监控设备的工作状态，设定和修改程序号及相应的工艺流程、工艺参数等。触摸屏主要功能是对PLC输入控制指令、更改行车参数和监控PLC的工作。铝阳极氧化线上安装有上料、脱脂、碱洗、化学抛光、阳极氧化、封孔、水洗和下料等共25个工作缸位，每个工作缸位中线上方都装有供2台行车读取的地址板。当装有工件的工件架推入上料位，选择程序号并确认后，由PLC控制行车按照事先设定在程序号中的工艺流程顺序和工艺参数设定的时间，自动将工件送入各工序缸内处理和流转传送，工件完成各工序处理后送到下料位。为扩大铝阳极氧化线的通用性，使用不同的程序号来满足不同的产品在铝阳极氧化线中同时进行生产。行车的运动和动作还具有一定的智能性和优先权：根据距离目标位置远近选择最近的行车前来工作，通过测算行走距离，行车自动选择高速或中速行走和低速定位。当2台行车之间的距离等于一个缸位，行车不能对面向前行走，行车位于第一个上料位或最后一个下料位时，不能再向两端尽头行走。在同时有几个工作缸内工件处理时间完成时，按工作缸在工序中的重要程度，行车优先吊出药水缸内的工件，然后再吊出水洗缸内的工件。
2 控制硬件系统
铝阳极氧化线的自动控制系统组成如图1所示。
（图片） 控制系统中上位机是在普通台式电脑中安装组态王软件及程序工程，触摸屏选用威纶通公司（EVIEW）的MT510TV3CN型，该触摸屏为10寸彩色屏幕，色彩鲜艳触摸灵敏度高，具有较高的性价比。采用欧姆龙公司SYSMAC CJ1系列CJ1M型模块式PLC，这种结构PLC具有输入输出点数多、处理速度快、模块组合灵活、便于扩展、微型化和易于联网等特点，还可配备特殊I/O单元和智能I/O单元，适合于复杂过程控制的工程项目中。本控制系统中PLC是由主机架（主要包括电源、CPU、I/O控制、DeviceNet、串口通信、输入输出单元等）、扩展机架（主要包括电源、I/O接口、输入输出单元等）和远程输入输出模块组成，CPU和扩展机架由I/O控制、I/O接口单元进行连接，CPU通过DeviceNet单元CJ1W-DRM21与远程输入输出模块直接连接。触摸屏经串口通信单元CJ1W-SCU41-V1上的RS-422端口与CPU进行通信，上位机通过通信电缆连接到CPU单元上的RS-232C端口，这样PLC作为中心，和触摸屏、上位机一起组成铝阳极氧化自动线控制系统。控制系统最大的特点是：CPU通过DeviceNet单元与远程终端I/O单元进行通信只需一条四芯的屏蔽电缆，而且通信距离最远可达500m，控制最多达2560输入输出端点，完全满足PLC控制中心对2台行车进行远距离控制的需求。这样行车上大量与PLC联系的控制输入、位置状态和输出信号线取消了，行车与外界相联只有电源屏蔽扁线和通信屏蔽电缆2条电缆，这对长期频繁运动的行车安全稳定地工作至关重要。
3 控制软件系统
3.1 PLC程序
铝阳极氧化自动线PLC程序最主要功能是对2台行车的控制。根据工艺控制要求，装有工件的工件架推入上料位并确认程序号后，PLC根据程序号所设定工艺流程和工艺参数，控制行车前后行走和上下动作将工件架吊起或放入各工序缸位进行处理，自动完成对工件的加工处理。因此PLC程序具有智能性、选择性、逻辑运算和传递能力等特点。
（1）触摸屏、上位机与PLC进行信息和数据交换，是通过PLC内部的辅助、数据等软元件来实现的。因此在编写程序前先要分配好PLC的输入、输出地址，与触摸屏、上位机进行信息和数据交换的软元件，以及编程中的辅助软元件等。
（2）与上位机系统设置相配合的PLC程序，能设定和更改程序号中的工艺参数、工艺处理流程，使每架工件都能按指定的程序号自动完成生产，不同程序号的工件还能同时在铝阳极氧化线中进行生产，每个工序缸内都能显示工件的程序号。
（3）为提高行车工作效率，行车行走变频器设有3段速度，以行车当前位置与目标位置之间的距离，自动选择高速或中速行走、低速定位。行车在将工序缸内工件架吊出上升时，可设定中途倾斜停顿滴水时间。
（4）工件在各个工序缸内的工作时间达到设定时间且下转目标缸无工件，则发出信号通知转料，根据工序缸的重要程度、与2台行车的距离和时间先后等条件，实行重要缸位先吊出下转，同等重要的先到先吊出下转的原则，对各工序缸内的工件进行处理流转作业。
（5）为保证设备的运行安全，设置了许多安全措施：当2台行车相对距离小于或等于一个缸位时，行车不能向对面行走；工序缸内有工件进，禁止行车下落吊放工件；在行车近巡视通道的位置安装有安全臂，如操控人员撞到安全臂，行车立即停止动作等。
3.2 触摸屏画面
触摸屏通电后即显示开机画面，为保证只有指定人员才能操作，必需输入正确的密码方能进入主画面进行操作。在主画面中可打开手动工作、自动工作、辅助设备、行车参数和报警5个分画面。
（1）手动工作画面：2台行车的手动操作，行车当前位置缸号修改。
（2）自动工作画面：铝阳极氧化线自动工作的启停、复位和继续等操作，工件处理工艺程序号的确认，行车自动工作时运行状态显示，以及各工作缸在自动工作时的状态显示等。
（3）辅助设备画面：冷冻系统、整流机、温控器和过滤泵等辅助设备的投入与停用操作。
（4）行车参数画面：主要根据工艺要求对行车参数进行修改和调整。
（5）报警画面：显示铝阳极氧化线当前工作中出现的错误报警和过去曾发生过的报警，还可以进行报警的贮存和删除操作。
3.3 上位机组态画面
操作人员进入上位机的监控界面操作，必须先输入正确的姓名和密码，以防止上位机内的工艺资料外泄。上位机监控界面主要由工作状态界面和参数设置界面组成，工作状态界面中包含有：随着产品处理流转的单次工作程序号，行车工作的当前位置和目标位置显示，产品在当前工序缸内的设定工作时间和实际工作时间等状态内容。参数设置界面主要进行增设和取消操作人员姓名和密码，工作程序号的设置和更改，以及产品在各工序缸内的工作时间设定等操作。
4 结语
以欧姆龙SYSMAC CJ1系列CJ1M型PLC为核心，与触摸屏、上位机等组成的工业控制系统，以其灵活的组合功能，强大的远程控制能力，满足复杂多样的控制要求，在铝阳极氧化线中得到成功应用，特别是其拥有强大的远程控制功能，在环境恶劣和有特殊要求的工业控制系统中可以发挥重要作用。
参考文献
[1] 钟肇新，等. 可编程控制器原理及应用[M]. 广州: 华南理工大学出版社, 2003
[2] 祁文钊,霍罡，等. CS/CJ系列PLC应用基础及案例[M]. 北京: 机械工业出版社, 2006
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[4] 薛迎成. PLC与触摸屏控制技术[M].北京: 中国电力出版社, 2008
9/19/2011
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