紹興市承天電器有限公司
摘要：論述了電鍍企業(yè)生產(chǎn)自動化程度較低的現(xiàn)狀，并從電源的角度分析了造成這種狀況的原因。進而論述了傳統(tǒng)電源模擬組網(wǎng)的原理和弊病，以及智能化電源數(shù)字組網(wǎng)的原理和優(yōu)勢。提出，智能化電源數(shù)字組網(wǎng)技術(shù)是推動行業(yè)自動化升級的重要力量，能夠真正顯現(xiàn)全自動生產(chǎn)線的優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：智能化電源 數(shù)字組網(wǎng)技術(shù) 自動化生產(chǎn) 產(chǎn)業(yè)升級
0前言
隨著社會發(fā)展和電子電器等工業(yè)技術(shù)水平的提高，智能化、自動化產(chǎn)品的應(yīng)用越來越廣泛。人們已經(jīng)逐步熟悉并習慣于汽車、計算機、家用電器等行業(yè)的智能化、人性化，但對于電鍍企業(yè)來講，在實現(xiàn)電鍍生產(chǎn)過程中的自動化、智能化方面的接受程度遠遠落后于很多行業(yè)。特別國內(nèi)電鍍企業(yè)存在較大的兩極分化現(xiàn)象，小企業(yè)大多設(shè)備老舊，創(chuàng)新觀念不強，沒有實力提升設(shè)備水平。大企業(yè)觀念新、有實力，但往往只信賴進口產(chǎn)品。
當危機來臨時，較低的生產(chǎn)效率和較高的勞動力成本使國內(nèi)很多的表面處理工廠經(jīng)營慘淡，競爭力較弱，應(yīng)對危機顯然力不從心。再加上，國家對環(huán)境的注重，清潔生產(chǎn)推廣的不斷深入，許多中小電鍍廠要么被關(guān)停，要么面對升級或遷移。在這樣“內(nèi)憂外患”的背景下，我國的電鍍產(chǎn)業(yè)面臨著或主動或被動的產(chǎn)業(yè)升級。
本文從電源的角度論述了自動線與半自動線的區(qū)別，然后從自動線生產(chǎn)中電源的傳統(tǒng)組網(wǎng)方式和數(shù)字組網(wǎng)方式的區(qū)別和優(yōu)劣，闡述了其控制、組網(wǎng)原理，從而表明智能化電源的強大聯(lián)網(wǎng)功能是代表國際先進水平的技術(shù)，值得我國在產(chǎn)業(yè)升級過程中大力推廣和應(yīng)用。
1 我們電鍍企業(yè)自動化程度現(xiàn)狀：
就目前的經(jīng)濟形勢來看，企業(yè)應(yīng)對危機的對內(nèi)舉措是練內(nèi)功、挖潛力。而在市場銷售不理想的情況下，內(nèi)部成本中勞動力成本的比重更加明顯，機器可以停，但工人的工資還得照發(fā)。因此，最大程度地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化程，盡可能少地使用工人成為度過難關(guān)和提高市場競爭力的有效辦法，這也是工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的趨勢。對于電鍍企業(yè)來講，自動化生產(chǎn)也是有效控制質(zhì)量，提高產(chǎn)品檔次，實現(xiàn)標準化生產(chǎn)的重要條件。
傳統(tǒng)的電鍍生產(chǎn)工藝大多采用幾個工人、一個電源、一個槽，采用的是純手工的作業(yè)方式，對電源來講，只要有穩(wěn)定的輸出就可以了，不用在意什么控制方式和聯(lián)網(wǎng)功能；而市場上常見的半自動線一般是指部分設(shè)備采用自動控制，部分采用手動控制，對電源也沒有聯(lián)網(wǎng)功能要求。國內(nèi)目前真正采用全自動生產(chǎn)線的電鍍企業(yè)卻很少，有些電鍍企業(yè)雖然購買了自動線，但往往并沒有把電鍍電源也聯(lián)網(wǎng)到控制系統(tǒng)中。這其實也不能算作是標準的全自動生產(chǎn)線。僅有較少的外資、國有和部分大型民營電鍍企業(yè)開始采用全自動的生產(chǎn)方式，雖然比例不高，但也為眾多中小型電鍍企業(yè)提供了參考和借鑒，證明了被公眾認為高污染、低檔次的電鍍加工也可以實現(xiàn)現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝流程。
2 造成自動化程度不高的原因
事實上，許多生產(chǎn)線制造廠家也都可以提供全自動電鍍生產(chǎn)線的設(shè)計和制造，部分出口的事實也說明我國的生產(chǎn)線制造技術(shù)也已經(jīng)比較成熟。但是國內(nèi)電鍍行業(yè)的自動化程度仍然不高。
仔細分析，造成這種情況的原因有五：
一、用戶對自動化控制沒有概念，或沒有這方面的財務(wù)預(yù)算，因此沒有這方面的要求。在我國很多用戶并不太懂設(shè)備方面的技術(shù)發(fā)展情況，受傳統(tǒng)觀念影響，對自動化生產(chǎn)缺乏正確的認識。
二、能夠提供聯(lián)網(wǎng)電源的生產(chǎn)廠家雖然不少，但電源本身的質(zhì)量卻不佳，所以做出來的工程并不被用戶接受。
三、生產(chǎn)線制造企業(yè)推廣力度有限。采用模擬聯(lián)網(wǎng)方式存在一定弊病，電源控制出現(xiàn)問題后往往會影響整條生產(chǎn)線，從而影響整條生產(chǎn)線的調(diào)試和驗收。生產(chǎn)線制造廠家往往不愿意受拖累，如果客戶指定采用自動控制的，生產(chǎn)線企業(yè)也往往主張電源一個系統(tǒng)，生產(chǎn)線一個系統(tǒng)，以區(qū)別責任。這勢必會造成浪費。
四、真正掌握數(shù)字控制技術(shù)的電源生產(chǎn)企業(yè)其實不多，數(shù)字控制電源推廣的力度不足。
五、有些生產(chǎn)線制造廠家因為技術(shù)、認識等諸多方面的原因，還不能、也不敢向用戶大力推薦數(shù)字化電源。
3 電源模擬組網(wǎng)的原理及弊病
其實電源與生產(chǎn)線的聯(lián)網(wǎng)很多年前就已經(jīng)應(yīng)用了，目前市場上采用較多也是這種模擬式的聯(lián)網(wǎng)控制。其原理是將電源輸出的電流、電壓模擬信號通過電量變送器轉(zhuǎn)化為工業(yè)常用的標準信號如4～20mA、0～5V、0～10V等等， PLC通過其模擬量輸入模塊采集這些信號，PLC程序處理，計算出需要的控制電壓，其模擬量輸出模塊輸出此控制信號，然后再通過電量變送器輸送到電源，達到控制電源的目的。電源的啟/停，穩(wěn)壓/穩(wěn)流轉(zhuǎn)換通過PLC輸出開關(guān)量信號來控制。其基本原理如下圖所示：
這種聯(lián)網(wǎng)方式存在以下弊端：
一、浪費材料，如果有十幾臺、幾十臺電源需要聯(lián)網(wǎng)，將需要大量的PLC模擬量輸入輸出模塊、開關(guān)量模塊、電量變送器、電纜；
二、模擬信號在傳輸過程中容易受到干擾，容易產(chǎn)生誤動作；
三、模擬信號之間存在共地的問題，所以做好信號隔離是系統(tǒng)穩(wěn)定的十分關(guān)鍵一步；稍微處理的不好，系統(tǒng)很容易工作不穩(wěn)定、易癱瘓，容易損壞器件，包括整流電源；
三、模擬信號遠距離傳輸存在衰減和易受干擾問題，所以難以實現(xiàn)遠距離傳輸；
四、現(xiàn)場調(diào)試過程煩瑣，需要反復(fù)校準、浪費大量的人力和時間；這種方式調(diào)試經(jīng)常是一兩個月才能完成。給客戶造成極大的資源浪費。
隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，自動化控制的要求越來越高，節(jié)能增效的呼聲越來越高，這種聯(lián)網(wǎng)控制方式逐漸被淘汰是必然趨勢。
4 數(shù)字電源聯(lián)網(wǎng)的原理及優(yōu)勢
4.1 定義
智能化電源是指采用數(shù)字控制、標配RS-485通信接口的電源。RS-485接口是一種國際通用且常用的通信接口，存在價格便宜、通訊簡單方便、適合遠距離傳輸?shù)戎T多優(yōu)點。如果電源的通訊協(xié)議采用國際標準協(xié)議，如MODBUS協(xié)議、PROFIBUS協(xié)議等等，那么這種數(shù)字電源就很容易接入到國際上常用的開放式網(wǎng)絡(luò)上。采用這種接口進行組網(wǎng)控制，電源不再需要手動調(diào)節(jié)，而只需要通過上位機或PLC來進行遠程控制，結(jié)合周邊的行車、傳感器等設(shè)備，通過編寫的控制程序，可以實現(xiàn)無人化或極少人操作的生產(chǎn)流程。通過智能化電源的數(shù)字組網(wǎng)技術(shù)可以完全杜絕普通電源模擬聯(lián)網(wǎng)的諸多弊端，其組網(wǎng)方式如下：
方式一：
方式二：
4.2 優(yōu)勢
智能型電源數(shù)字組網(wǎng)的優(yōu)勢具體表現(xiàn)在：
一、提高電源的控制精度，由模擬控制的1%提高為數(shù)字控制的1‰；
二、減化聯(lián)網(wǎng)程序，降低聯(lián)網(wǎng)成本；因為采取數(shù)字傳輸，因此抗干擾能力強；
三、節(jié)省硬件成本，只需要一根雙絞線就可以把所有的設(shè)備連接起來，而模擬控制一臺至少需要 6芯控制電纜。PLC或工控機通過其自帶的RS485通訊口或RS232通訊口來控制每臺電源，所有的數(shù)據(jù)傳輸就是一根雙絞線來完成。這樣就節(jié)省了大量的PLC模擬量輸入輸出模塊、開關(guān)量模塊、電量變送器、電纜；
四、基本不用現(xiàn)場調(diào)試，只需用電源調(diào)試軟件設(shè)定每臺電源的通訊地址即可；
五、故障率低，因為電源功率的控制是智能控制，設(shè)備工作狀態(tài)改變時，系統(tǒng)給出軟件補償，改變了模擬控制系統(tǒng)因突升、突降對設(shè)備造成的極大沖擊，保護了關(guān)鍵功率器件IGBT。從而改變了設(shè)備的工作參數(shù)，使設(shè)備一直處于良好的工作狀態(tài)下。
六、遠距離傳輸不存在信號衰減。適合長距離傳輸，理論傳輸距離1200米。
……
4.3 附助功能
除了具備高速的通信功能外，有些廠家制造的數(shù)字電源還具備其他附帶功能。如承天電器生產(chǎn)的數(shù)控電源（包括數(shù)控開關(guān)電源和數(shù)控可控硅電源）除具備高速通信RS-485接口外，還具備其他附助功能：
一、安時/安分功能。可以隨時積算電量，可以有效控制鍍層厚度和加料；
二、上電定時功能。可以自由設(shè)定工作時間，設(shè)置多步緩升，編寫工藝曲線。
三、操作模式記憶功能。可以記錄先前存儲的的操作模式，進行智能化的循環(huán)操作。
5 智能化電源的應(yīng)用
從穩(wěn)定角度出發(fā)，智能化高頻開關(guān)電源的單機應(yīng)當控制在10000安以內(nèi)（10000A應(yīng)當采用水冷或油浸水冷方式），10000安培以上則可以考慮采用并機方式實現(xiàn)；當然，這種情況在核心器件IGBT的發(fā)展下，肯定會有改變。智能化可控硅整流器則可以達到100000安培及以上。電源的大小主要取決于具體工藝的要求，如PCB電鍍，電流和電壓都比較小，但要求精度較高；氧化電源的電壓一般在18V以上，電壓稍高，電流卻比較大；硬質(zhì)氧化電源因為其工作參數(shù)復(fù)雜則更需要采用觸摸屏數(shù)字控制；電泳電源的電壓則通常在200V以上，電壓較高，電流相對不大。因此，根據(jù)不同的工藝，需要定制不同的電源。是否具備特殊電源的設(shè)計和制造能力也是衡量電源生產(chǎn)企業(yè)實力強弱的重要因素。
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