電鍍是一種比較重要的工藝，產(chǎn)品經(jīng)過電鍍工藝處理后，不僅產(chǎn)品質(zhì)量獲得提高，產(chǎn)品性能也會(huì)大幅度提高，同時(shí)延 長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用時(shí)間。電鍍生產(chǎn)線是指按一定的電鍍生產(chǎn)工藝要求, 將有關(guān)的各種電鍍處理槽、電鍍行車運(yùn)動(dòng)裝置、電源設(shè)備、循環(huán)過濾裝置、檢測(cè)儀器、加熱裝置、空氣攪拌裝置、排水排水及污染處理裝置等組合起來(lái)，是一個(gè)由電氣控制系統(tǒng)協(xié)調(diào) 控制的完整系統(tǒng)。自動(dòng)電鍍生產(chǎn)線降低了物量消耗量，減輕了人的勞動(dòng)強(qiáng)度與減少人和化學(xué)污染的接觸，同時(shí)提高了生產(chǎn) 效率和質(zhì)量，并有利于設(shè)備與生產(chǎn)流程的數(shù)字化集中化管理。行車的運(yùn)行與電鍍系統(tǒng)溫度直接影響著產(chǎn)品質(zhì)量和效率，核 心控制方案采用禾川基于 CODESYS 軟件開發(fā)的 Q 系列高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制器，并且結(jié)合禾川 X3EB EtherCAT 伺服系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高速、高精度、靈活地帶動(dòng)各鍍件走位，同時(shí)通過 PID 算法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)溫度控制的快速響應(yīng)，穩(wěn)定而可靠。
電鍍生產(chǎn)線的基本工作流程
電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線生產(chǎn)環(huán)節(jié)一般分為三個(gè)階段：鍍前處理階段、電鍍過程階段和鍍后處理階段。鍍前處理是電鍍的預(yù)處理環(huán)節(jié)，它是在工件電鍍前將其表面進(jìn)行一些準(zhǔn)備處理工作，主要是除去工件表面的金屬氧化層或油漬，這樣在電鍍時(shí)可以減少許多雜質(zhì)，以保證鍍層質(zhì)量。一般情況下，鍍前處理工藝主要經(jīng)過脫脂，電解去油，電拋光，電腐蝕，活化，水洗等。電鍍過程就是把工件放入鍍槽里進(jìn)行電鍍，最重要的是控制好鍍液的溫度、電壓、電流方以及電鍍時(shí)間， 電鍍時(shí)間可能要幾個(gè)小時(shí)。鍍后處理主要經(jīng)過含鉻沖洗，保證電鍍的質(zhì)量。
電鍍生產(chǎn)線的電氣配置與控制說(shuō)明
電氣配置如圖 5 所示，行車主要是伺服電機(jī)帶動(dòng)工件上下運(yùn)動(dòng)的升降伺服與控制工件左右運(yùn)動(dòng)的平移伺服， 主要通過 CODESYS 提供 MC_MoveAbsolute 絕對(duì)定位功能實(shí)現(xiàn)伺服的走位。根據(jù)工藝要求，伺服帶動(dòng)機(jī)構(gòu)分別在清洗池完成清洗，電鍍池完成電鍍各個(gè)工位完整組合，最終完成工件的電鍍工藝。
系統(tǒng)分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種方式，自動(dòng)又分為單周期與連續(xù)控制，采用子程序編寫，主程序完成系統(tǒng)初始化設(shè)置及子程序調(diào)用。電鍍、回收、清洗的時(shí)間在觸摸屏上根據(jù)工件不同和環(huán)境溫度不同，進(jìn)行設(shè)置、修改，達(dá)到最佳控制效果，保證了產(chǎn)品質(zhì)量， 提升了工作效率。
PID 控制以不需要被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛使用在閉環(huán)控制制系統(tǒng)中。而對(duì)鍍槽液溫度的控制，首先要求克服對(duì)象特性的多變性、非線性、噪聲、不對(duì)稱增益特性、較大的純滯后等因素的影響， 實(shí)現(xiàn)較精確的溫度控制。電鍍過程中鍍槽液溫度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，鍍層結(jié)晶才會(huì)細(xì)致均勻。因此，本例中采用 PID 控制維持被控對(duì)象穩(wěn)定溫度，以滿足生產(chǎn)工藝的要求，保證電鍍質(zhì)量。用禾川基于 CODESYS 軟件平臺(tái)開發(fā)的 Q0 PAC 對(duì)模擬量進(jìn)行 PID 控制時(shí)， 可用 CODESYS 提供系統(tǒng)功能塊實(shí)現(xiàn)。
PID( 比例、積分、微分 ) 控制具有魯棒性好、易實(shí)現(xiàn)、算法簡(jiǎn)單、較強(qiáng)的靈活性和較高的準(zhǔn)確性等特點(diǎn)，因此在溫度控制方面應(yīng)用十分廣泛。PID 有比例系數(shù) KP、積分系數(shù) KI、微分系數(shù) KD 三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。在 PID 控制算法中，比例(P) 控制是最簡(jiǎn)單的控制方式， 控制器的輸出與輸入偏差值成比例關(guān)系 (KP)。系統(tǒng)一旦出現(xiàn)偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用以減少偏差。積分 (I) 環(huán)節(jié)主要是用來(lái)消除靜差，所謂靜差，就是系統(tǒng)穩(wěn)定后輸出值和設(shè)定值之間的差值，積分環(huán)節(jié)實(shí)際上就是偏差累計(jì)的過程，把累計(jì)的誤差加到原有系統(tǒng)上以抵消系統(tǒng)造成的靜差。微分參數(shù)：微分信號(hào)則反應(yīng)了偏差信號(hào)的變化規(guī)律，或者說(shuō)是變化趨勢(shì)，根據(jù)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)來(lái)進(jìn)行超前調(diào)節(jié)，從而增加了系統(tǒng)的快速響應(yīng)性。
隨著自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，工業(yè)設(shè)備越來(lái)越先進(jìn)和智能化，電鍍?cè)O(shè)備產(chǎn)線也伴隨著上下游產(chǎn)業(yè)鏈與市場(chǎng)的需求發(fā)展， 不斷創(chuàng)新走向一個(gè)新的階段。運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)業(yè)的成熟與性價(jià)比的凸顯使得伺服電機(jī)在各種設(shè)備上應(yīng)用越來(lái)越多，結(jié)構(gòu)緊湊、 高速高精度、易于技術(shù)人員開發(fā)設(shè)計(jì)、適應(yīng)性強(qiáng)讓伺服控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)正在深化融合發(fā)展，并賦能傳統(tǒng)設(shè)備走向智能 化升級(jí)。對(duì)于電鍍工業(yè)場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，存在著各種對(duì)人體有害的化學(xué)物質(zhì)，而設(shè)備的智能化以及全產(chǎn)線生 產(chǎn)流程的無(wú)人化避免了人直接與危險(xiǎn)環(huán)境的接觸，且高度的自動(dòng)化提高了產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)系統(tǒng)效率并極大地降低了原材 料的損耗，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)提質(zhì)增效降本并促進(jìn)人的健康發(fā)展。
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