一、前言

        随着工业4.0的理念以及智能制造加速发展，信息化、大数据监控生产方式快速普及，UV滚涂生产自动化也正以滚涂质量高、投资回报率高等优势加快对传统滚涂行业的工艺转型。现阶段，我国大部分滚涂生产还是单机设备控制为主，虽有连线生产，但不具备整线联控联调功能，导致作业工人劳动强度大，设备出现故障时，没有形成联动联锁停机，造成设备损坏率高，维修成本大。另外，当今社会人力结构的变化，导致当前招工难，工资水平不断提高等因素已经困扰着滚涂行业。解决以上问题就必须考虑实现滚涂线自动化智能化的升级，以此来提高生产效率与产品质量，降低经营成本。

 

二、概述

        为了实现UV生产线的集中控制，确保整线的联动与调节，根据用户要求制定本方案。本方案中，总共有15套单机设备，包括除尘机2台，重型补土机1台，双轮涂布机2台，双灯干燥机动2台，三灯干燥机1台，输送机5台，砂光机2台。其中砂光机属用户自购产品，纳入本系统控制方案中，砂光机需提供通信控制接口给本系统控制。

 

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图1现场电柜（局部）

 

三、控制系统及网络配置

1、PLC采用海为品牌，选配以太网接口，总线通讯采用工业以太网进行通信，通信协议MODBUS/TCP协议，传输速度快，控制实时性强，各单机设备根据实际点数和需求选择相应型号的PLC。

2、原则上输送机不配PLC控制，纳入就近的设备进行控制，因此就近设备的PLC系统要预留输送机的控制接口，减少总线控制成本。

3、为了提高系统的可靠性和稳定性，以及数据处理能力，通信速率等，本系统采用一台高端PLC作为总控PLC对所有数据进行处理。

4、本系统单机设备都配备有人机界面进行监控，任何单机都可就地实现控制与调节。

5、总监控系统采用10寸触摸屏与PLC进行监控，也可配置海为云盒（CBOX）+大屏控制器（TVBOX）+（大屏幕）方案实现集中控制，在本次系统中选用云盒+大屏控制器的方案，总控系统具有云端控制功能，可以进行远程调试程序，手机远程监控设备状态等功能。

6、网络通信采用12-16口工业级以太网交换机，网线采用工业级带屏蔽以太网通信线，且交换机需安装在专用电箱内，现场安装时网线需走铁管或独立线槽布线，提高抗干扰能力。

 

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图2系统组网

 

四、工艺控制系统功能

（一）、工艺制常规性功能

1、总线控制系统具备记忆与配方功能，生产不同产品时可以直接调用不同产品的配方，配方包含设置速度，高度等参数。配方调用可通过生产线入口的产品测厚仪测出板厚，然后确认将数据保存到相应配方，当生产这种板型时调用即可。

2、具备整线联动，一键启动和停止，启动时，先启动末端设备，然后顺序向前端设备逐一启动，停机的顺序刚好相反。避免同时启动造成对电网的冲击。

3、当出现故障机时，故障机向入口方向的输送设备要立即停机，但滚涂轮不停机，且自行上升到安全高度，向出口方向设备保持正常运行，故障复位后自动下降为设定高度。故障类型分为输送故障，卡板故障，调光器故障，变频器故障，限位越限报警等。

4、联动时，可以控制任一滚的运行或不运行（禁用），并升到安全高度。

5、UV干燥机采用电子光源，可进行无极调节光源，有板时全功率运行，无板待机时按30%的功率运行，也可以实时调节光源功率大小。现场升降的高度进行微调后的数据保存后能直接传送到总控PLC当中，并在配方当中进行保存记忆，便于下次调用。

6、在生产线入口安装一套有无料检测装置，作为系统运行和待机状态切换的依据，这一套装置又兼作板厚检测报警信号，当板厚超过设定的厚度，发出开关量信号给总控PLC进行报警并停止输送。

7、在干燥机上安装检测装置，用以判断干燥机内是否卡板，卡板后立即停机，避免火灾事故发生。

8、由于整线控制时产线较长，在每台机器上安装一个三色指示灯，以便更好的监示整线的运行状态，绿色运行，黄色待机，红色故障。

9、后台监控系统功能具备设备运行状态监控、故障报警信息显示、一键启动和停机功能、产量统计、配方设置与调用、用户登录与注销等功能。

 

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图3 现场产线

 

（二）、能源管理方面功能

1、本系统干燥机安装电子调光器，调光器可以根据光源功率大小来调节冷却风机的变频速度，达到节能降耗的目的。

2、滚涂机的每套滚均安装有油漆称重装置和胶轮与钢轮间隙调节装置，称重装置可以实时监示油漆重量，具备上限停止进油，下限加油，上上限报警，下下限报警等功能。另外，可经过调节钢轮与胶轮的间隙，间接去判断油漆用量，从而换算油漆的消耗量。

3、每台设备可以安装一台智能型电表，或整线安装一个智能电表，用于监测每天每班的耗电量，从而达到监控节约用电行为。

4、对于正逆辊设备，逆辊升降自动根据板材位置调节升降高度，确保板材进入逆辊时不撞辊，因为逆辊撞辊时导致油漆反堆而掉落到输送带上，影响设备的卫生及维护，同时也减少了油漆损耗。

 

（三）、设备维护方面功能

1、电子调光器设有运行时间记录，当UV灯达到使用时间时，报警提示更换灯管，以便进行设备维护。

2、以供油给辊的电磁阀作为计时依据，来判断每个胶辊的使用时间，从而提醒用户何时换辊，以便设备更好的维护。

 

五、方案总结

1、海为云盒（CBOX）/HMI具备海为云平台的全部功能，通过海为云，本系统可以实现云监控，智能管理，支持手机端/电脑WEB端的远程访问控制，操作性强，总控系统连上互连网，就可以实现远程监控功能，实时监示生产数据，海为云平台具备云报警功能，当系统产生报警时，报警信息可以实时推送到手机APP，可以实时了解设备的运行状态，及时处理设备故障。

2、海为云盒（CBOX）/HMI支持MQTT数据上报功能，可以将数据上传到Mysql/SQLserver等主流数据库，对接ERP/MES系统，实现企业的生产信息化管理。

3、本系统支持海为云平台，海为云平台内置Haiwell 云引擎、云管理功能，通过Haiwell云引擎，可以实现远程对PLC程序上下载，监控，固件升级和PLC诊断；通过Haiwell云管理，可以实现远程对HMI/CBOX工程的上下载，固件升级以及历史数据导出等功能。

4、海为云平台采用A/B key安全访问机制，机主和管理员同时管理设备，采用审核机制管理远程访问人员的访问权限，同时可以设置访客的访问时长；让访问安全可靠，让远程安全放心。

5、海为PLC 485通信支持不同波特率、不同协议、不同资料格式同时通信，通信程序不需要处理时序，大大节省了工程师的编程时间，尤其在滚涂机上多台变频器的设定频率，运行频率，运行电流等信号的处理有明显优势。

6、现场选用以太网PLC，以太网PLC支持多个上位机同时访问，同时以太网口也可以作为主站去访问其他设备，可主可从，方便调试。

7、海为大屏显示器（TVBOX）可以实现电子看板功能，支持4宫格，6宫格，9宫格多屏显示，可以把局域网内的多台HMI/CBOX/IPC同时显示在一个大屏上，也可以大屏单独显示一台HMI/CBOX/IPC的界面，用比较经济的方案就可以实现传统的电子看板功能。

 

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图4 手机APP监控界面

 

 

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图5 主控PLC与两台单机设备PLC通过Haiwellbus通信程序

 

 

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图6 CBOX画面开发界面一

 

 

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图7 CBOX画面开发界面二