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 一、前言

        隨著工業4.0的理念以及智能制造加速發展，信息化、大數據監控生產方式快速普及，UV滾涂生產自動化也正以滾涂質量高、投資回報率高等優勢加快對傳統滾涂行業的工藝轉型。現階段，我國大部分滾涂生產還是單機設備控制為主，雖有連線生產，但不具備整線聯控聯調功能，導致作業工人勞動強度大，設備出現故障時，沒有形成聯動聯鎖停機，造成設備損壞率高，維修成本大。另外，當今社會人力結構的變化，導致當前招工難，工資水平不斷提高等因素已經困擾著滾涂行業。解決以上問題就必須考慮實現滾涂線自動化智能化的升級，以此來提高生產效率與產品質量，降低經營成本。

二、概述

        為了實現UV生產線的集中控制，確保整線的聯動與調節，根據用戶要求制定本方案。本方案中，總共有15套單機設備，包括除塵機2臺，重型補土機1臺，雙輪涂布機2臺，雙燈干燥機動2臺，三燈干燥機1臺，輸送機5臺，砂光機2臺。其中砂光機屬用戶自購產品，納入本系統控制方案中，砂光機需提供通信控制接口給本系統控制。

圖1現場電柜（局部）

三、控制系統及網絡配置

1、PLC采用海為品牌，選配以太網接口，總線通訊采用工業以太網進行通信，通信協議MODBUS/TCP協議，傳輸速度快，控制實時性強，各單機設備根據實際點數和需求選擇相應型號的PLC。

2、原則上輸送機不配PLC控制，納入就近的設備進行控制，因此就近設備的PLC系統要預留輸送機的控制接口，減少總線控制成本。

3、為了提高系統的可靠性和穩定性，以及數據處理能力，通信速率等，本系統采用一臺高端PLC作為總控PLC對所有數據進行處理。

4、本系統單機設備都配備有人機界面進行監控，任何單機都可就地實現控制與調節。

5、總監控系統采用10寸觸摸屏與PLC進行監控，也可配置海為云盒（CBOX）+大屏控制器（TVBOX）+（大屏幕）方案實現集中控制，在本次系統中選用云盒+大屏控制器的方案，總控系統具有云端控制功能，可以進行遠程調試程序，手機遠程監控設備狀態等功能。

6、網絡通信采用12-16口工業級以太網交換機，網線采用工業級帶屏蔽以太網通信線，且交換機需安裝在專用電箱內，現場安裝時網線需走鐵管或獨立線槽布線，提高抗干擾能力。

圖2系統組網

四、工藝控制系統功能

（一）、工藝制常規性功能

1、總線控制系統具備記憶與配方功能，生產不同產品時可以直接調用不同產品的配方，配方包含設置速度，高度等參數。配方調用可通過生產線入口的產品測厚儀測出板厚，然后確認將數據保存到相應配方，當生產這種板型時調用即可。

2、具備整線聯動，一鍵啟動和停止，啟動時，先啟動末端設備，然后順序向前端設備逐一啟動，停機的順序剛好相反。避免同時啟動造成對電網的沖擊。

3、當出現故障機時，故障機向入口方向的輸送設備要立即停機，但滾涂輪不停機，且自行上升到安全高度，向出口方向設備保持正常運行，故障復位后自動下降為設定高度。故障類型分為輸送故障，卡板故障，調光器故障，變頻器故障，限位越限報警等。

4、聯動時，可以控制任一滾的運行或不運行（禁用），并升到安全高度。

5、UV干燥機采用電子光源，可進行無極調節光源，有板時全功率運行，無板待機時按30%的功率運行，也可以實時調節光源功率大小。現場升降的高度進行微調后的數據保存后能直接傳送到總控PLC當中，并在配方當中進行保存記憶，便于下次調用。

6、在生產線入口安裝一套有無料檢測裝置，作為系統運行和待機狀態切換的依據，這一套裝置又兼作板厚檢測報警信號，當板厚超過設定的厚度，發出開關量信號給總控PLC進行報警并停止輸送。

7、在干燥機上安裝檢測裝置，用以判斷干燥機內是否卡板，卡板后立即停機，避免火災事故發生。

8、由于整線控制時產線較長，在每臺機器上安裝一個三色指示燈，以便更好的監示整線的運行狀態，綠色運行，黃色待機，紅色故障。

9、后臺監控系統功能具備設備運行狀態監控、故障報警信息顯示、一鍵啟動和停機功能、產量統計、配方設置與調用、用戶登錄與注銷等功能。

圖3 現場產線

（二）、能源管理方面功能

1、本系統干燥機安裝電子調光器，調光器可以根據光源功率大小來調節冷卻風機的變頻速度，達到節能降耗的目的。

2、滾涂機的每套滾均安裝有油漆稱重裝置和膠輪與鋼輪間隙調節裝置，稱重裝置可以實時監示油漆重量，具備上限停止進油，下限加油，上上限報警，下下限報警等功能。另外，可經過調節鋼輪與膠輪的間隙，間接去判斷油漆用量，從而換算油漆的消耗量。

3、每臺設備可以安裝一臺智能型電表，或整線安裝一個智能電表，用于監測每天每班的耗電量，從而達到監控節約用電行為。

4、對于正逆輥設備，逆輥升降自動根據板材位置調節升降高度，確保板材進入逆輥時不撞輥，因為逆輥撞輥時導致油漆反堆而掉落到輸送帶上，影響設備的衛生及維護，同時也減少了油漆損耗。

（三）、設備維護方面功能

1、電子調光器設有運行時間記錄，當UV燈達到使用時間時，報警提示更換燈管，以便進行設備維護。

2、以供油給輥的電磁閥作為計時依據，來判斷每個膠輥的使用時間，從而提醒用戶何時換輥，以便設備更好的維護。

五、方案總結

1、海為云盒（CBOX）/HMI具備海為云平臺的全部功能，通過海為云，本系統可以實現云監控，智能管理，支持手機端/電腦WEB端的遠程訪問控制，操作性強，總控系統連上互連網，就可以實現遠程監控功能，實時監示生產數據，海為云平臺具備云報警功能，當系統產生報警時，報警信息可以實時推送到手機APP，可以實時了解設備的運行狀態，及時處理設備故障。

2、海為云盒（CBOX）/HMI支持MQTT數據上報功能，可以將數據上傳到Mysql/SQLserver等主流數據庫，對接ERP/MES系統，實現企業的生產信息化管理。

3、本系統支持海為云平臺，海為云平臺內置Haiwell 云引擎、云管理功能，通過Haiwell云引擎，可以實現遠程對PLC程序上下載，監控，固件升級和PLC診斷；通過Haiwell云管理，可以實現遠程對HMI/CBOX工程的上下載，固件升級以及歷史數據導出等功能。

4、海為云平臺采用A/B key安全訪問機制，機主和管理員同時管理設備，采用審核機制管理遠程訪問人員的訪問權限，同時可以設置訪客的訪問時長；讓訪問安全可靠，讓遠程安全放心。

5、海為PLC 485通信支持不同波特率、不同協議、不同資料格式同時通信，通信程序不需要處理時序，大大節省了工程師的編程時間，尤其在滾涂機上多臺變頻器的設定頻率，運行頻率，運行電流等信號的處理有明顯優勢。

6、現場選用以太網PLC，以太網PLC支持多個上位機同時訪問，同時以太網口也可以作為主站去訪問其他設備，可主可從，方便調試。

7、海為大屏顯示器（TVBOX）可以實現電子看板功能，支持4宮格，6宮格，9宮格多屏顯示，可以把局域網內的多臺HMI/CBOX/IPC同時顯示在一個大屏上，也可以大屏單獨顯示一臺HMI/CBOX/IPC的界面，用比較經濟的方案就可以實現傳統的電子看板功能。

圖4 手機APP監控界面

圖5 主控PLC與兩臺單機設備PLC通過Haiwellbus通信程序

圖6 CBOX畫面開發界面一

圖7 CBOX畫面開發界面二