文章摘要：本文介紹利用以臺(tái)達(dá)AH500中型PLC為核心的整合解決方案在大型鋼瓶的焊縫檢測上的應(yīng)用。按照客戶的工藝要求，此項(xiàng)目需要下帶8顆伺服電機(jī)，分別控制水平、上升、旋轉(zhuǎn)、偏角、小車行走等方向的運(yùn)動(dòng)，并且需要幾個(gè)伺服軸的聯(lián)動(dòng)。另外還在觸摸屏上做出各種規(guī)格鋼瓶的配方參數(shù)以方便工作人員現(xiàn)場操作時(shí)調(diào)用。臺(tái)達(dá)的自動(dòng)化產(chǎn)品線很全面，因而可設(shè)計(jì)出符合用戶需求的整合方案，且效率和成本都有改進(jìn)。

1行業(yè)背景

近些年來，伴隨著社會(huì)中各個(gè)行業(yè)的發(fā)展，國家對各行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求逐漸提高。許多行業(yè)的產(chǎn)品多需要在出廠前預(yù)先進(jìn)行質(zhì)量檢測以達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。以前的人工檢測現(xiàn)在已經(jīng)難以達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，另外一點(diǎn)是人工效率偏低。越來越多的企業(yè)已經(jīng)開始使用自動(dòng)化檢測設(shè)備。

無損探傷檢測技術(shù)在這一領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。此類X光射線檢測設(shè)備在國防、航空、航天、造船、汽車配件、電子器件、石油管道、化工、機(jī)械、冶金等行業(yè)已經(jīng)有了大量的應(yīng)用。目前，此類無損探傷檢測設(shè)備具有自動(dòng)化程度高、檢測效率高、檢測成本低、靈敏度高等特點(diǎn)，而且X光射線檢測對零件或被檢測物體不需要做任何破壞，更不會(huì)對被檢測物品造成任何影響，所以行業(yè)前景很好。

2系統(tǒng)概述

此次做的案例是為之前的一個(gè)無損探傷行業(yè)的OEM客戶出的方案。用于檢測大型鋼瓶的焊縫。此行業(yè)的探傷檢測設(shè)備上PLC的應(yīng)用大部分為多軸的運(yùn)動(dòng)控制，一般是PLC下帶多顆伺服電機(jī)。按照客戶的工藝要求，此次項(xiàng)目需要下帶8顆伺服電機(jī)，分別控制水平、上升、旋轉(zhuǎn)、偏角、小車行走等方向的運(yùn)動(dòng)，并且需要幾個(gè)伺服軸的聯(lián)動(dòng)。另外還在觸摸屏上做出各種規(guī)格鋼瓶的配方參數(shù)以方便工作人員現(xiàn)場操作時(shí)調(diào)用。客戶給提供的原始設(shè)計(jì)配置為，三菱Q系列的中型機(jī)，搭配三菱的伺服電機(jī)以及觸摸屏，PLC與伺服電機(jī)走常規(guī)通訊。按此配置，我們給提供了一套臺(tái)達(dá)的配置的整合方案：AH500主機(jī)、AH20MC運(yùn)動(dòng)控制模塊、DOP-B10E615觸摸屏以及A2-F系列伺服電機(jī)，走臺(tái)達(dá)DMCNET總線通訊，并且搭配一個(gè)5口的DVS工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

與之前配置相比，臺(tái)達(dá)整套系統(tǒng)更加優(yōu)化，優(yōu)勢很明顯。通訊方面比之前有很大提升，通訊速度提高更加穩(wěn)定。同時(shí)解決之前客戶焊線纜麻煩的問題，也方便客戶排查故障點(diǎn)，為客戶節(jié)省了很多瑣碎的工作。做到節(jié)能高效。伺服方面，客戶通過之前一段時(shí)間的使用對A2系列伺服電機(jī)的品質(zhì)也更為信賴。

系統(tǒng)框圖如圖1

4設(shè)備工藝

整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化部分主要包括鋼瓶在線檢測的工位控制，運(yùn)輸及電氣控制；將鋼瓶從運(yùn)輸線上一端裝載運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢?，然后對鋼瓶進(jìn)行兩環(huán)縫一縱縫的X射線探傷檢測，檢測完畢將鋼瓶運(yùn)輸?shù)竭\(yùn)輸線的另外一端并卸載。如果檢測結(jié)果不合格，則將鋼瓶退回進(jìn)行返修。在整個(gè)設(shè)備工藝的設(shè)計(jì)過程中，需要考慮各個(gè)伺服運(yùn)動(dòng)軸的安全性，工作時(shí)不應(yīng)有機(jī)械碰撞發(fā)生。所以要在各個(gè)工位加上限位開關(guān)。

此設(shè)備所檢測內(nèi)容為鋼瓶的一條縱形焊縫和兩條環(huán)形焊縫，通過AH20MC運(yùn)動(dòng)模塊搭配A2-F伺服電機(jī)可以精準(zhǔn)定位幾處焊縫的位置，然后進(jìn)行X光探傷檢測。由于現(xiàn)場每批次檢測的鋼瓶規(guī)格可能不同，因此需要在觸摸屏內(nèi)預(yù)先規(guī)劃出多種規(guī)格鋼瓶的配方參數(shù)以方便現(xiàn)場操作人員調(diào)用。

為了方便現(xiàn)場操作人員快速掌握設(shè)備的使用方法，因此在程序中加入了示教模式功能，這樣更為容易上手操作，畫面做的簡單明了，如圖2、圖3所示。

圖2電控柜中的AH500

圖3內(nèi)部檢測環(huán)境

5調(diào)試中遇到的問題

(1)根據(jù)客戶要求，設(shè)備的整個(gè)工作流程要求做出手動(dòng)模式(主要用于系統(tǒng)檢修以及故障檢查排除使用)、示教模式(當(dāng)有新型鋼瓶需要檢測時(shí)，需用此功能進(jìn)行模板的制作并且方便現(xiàn)場操作人員學(xué)習(xí))、全自動(dòng)模式(鋼瓶從輸送線送到入瓶口，然后進(jìn)行自動(dòng)檢測流程，檢測完畢再由下一段輸送線將鋼瓶送出出瓶口)。并且需要預(yù)先與上位機(jī)成像部分還有X光射線機(jī)、探測器等交接信號做出通訊。

(2)在調(diào)試過程中，由于AH20MC的韌體版本不兼容問題，一時(shí)導(dǎo)致伺服無法工作，后續(xù)在電話咨詢后重新刷了幾次韌體,問題得以解決。AH500主機(jī)也發(fā)生了一次版本升級，升級后，問題也解決了。

(3)在與上位機(jī)成像部分通訊時(shí)，由于之前的設(shè)備中上位機(jī)是與三菱通訊，上位機(jī)部分沿用了之前三菱的方式通訊，但是跟臺(tái)達(dá)通訊不上。后來開發(fā)上位機(jī)的人員協(xié)助通過DMT2.2開發(fā)包開發(fā)出來個(gè)臺(tái)達(dá)的驅(qū)動(dòng)，使用MODBUS-TCP協(xié)議便通訊上了，省掉了不少麻煩。

(4)調(diào)試中整體工作的動(dòng)作都可以實(shí)現(xiàn)后，還需要在程序中完善很多保護(hù)動(dòng)作，避免現(xiàn)場工人操作不當(dāng)對人體的傷害和對設(shè)備的損壞。例如：鋼瓶運(yùn)行到指定檢測置后，進(jìn)出口的鉛門必須在關(guān)閉后才可以進(jìn)行X光射線檢測，防止射線照射到鉛房外的人；各個(gè)工位的限位信號，鉛房內(nèi)運(yùn)輸鋼瓶的小車要頻繁往返鋼瓶進(jìn)出口，在小車行走的軌道上加入限位開關(guān)，防止小車發(fā)生碰撞。同理，在射線發(fā)射管與鋼瓶間、探測器與鋼瓶間、各個(gè)在、運(yùn)動(dòng)軸之前都加入限位信號以作保護(hù)，防止碰撞的發(fā)生。

另外在與上位機(jī)信號的交接的過程中，對接了大量的地址數(shù)據(jù)，過程比較繁瑣，如圖4、圖5、圖6所示。

圖4觸摸屏操作畫面

圖5觸摸屏手動(dòng)調(diào)節(jié)伺服軸的畫面

圖6電控柜內(nèi)的AH500

6臺(tái)達(dá)解決方案優(yōu)勢

首先，臺(tái)達(dá)的自動(dòng)化產(chǎn)品線很全面，從控制到傳動(dòng)等等，所以臺(tái)達(dá)非常明顯的優(yōu)勢在于整套系統(tǒng)方案的整合，在此次案例中也得以表現(xiàn)。AH500中型PLC的高速處理速度，A2-F伺服電機(jī)的精準(zhǔn)定位，DMCNET總線的便捷、也比之前的普通通訊抗干擾性好，以及DVS網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的使用等，這些產(chǎn)品整合到一起都無疑讓客戶在實(shí)際設(shè)計(jì)、調(diào)試以及現(xiàn)場工作起來都更為方便省事。與之前三菱方案相比，首先客戶在成本的投入方面得到了一些實(shí)惠，節(jié)省了不少成本，功能上可以做到之前的功能要求，并且在效率上要超過之前的系統(tǒng)。由于全套系統(tǒng)均使用的臺(tái)達(dá)產(chǎn)品，各個(gè)產(chǎn)品之間的兼容性都表現(xiàn)的很好。

7總結(jié)

在此次案例中，為客戶選用的這套系統(tǒng)，對于客戶來說是完全新穎的東西，是客戶之前從來沒有接觸過的。通過這次案例，客戶對臺(tái)達(dá)產(chǎn)品又有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，了解了臺(tái)達(dá)的中型PLC以及DMCNET總線的應(yīng)用。

另外一點(diǎn)，值得稱贊的是，因?yàn)锳H500中型PLC作為新推出的高端產(chǎn)品，在實(shí)際應(yīng)用方面大家都還處在摸索過程。但是在此次調(diào)試過程中，臺(tái)達(dá)技術(shù)支援方面給予了很大的支持，強(qiáng)力配合我方在客戶現(xiàn)場在調(diào)試階段解決出現(xiàn)的各種棘手問題，這才讓調(diào)試進(jìn)度有條不紊的進(jìn)行下去。截止到本篇征文截稿時(shí)，設(shè)備的調(diào)試工作基本已經(jīng)完成。

從整套方案表現(xiàn)上看，確實(shí)照比之前三菱系統(tǒng)有很大提升和改良。尤其是通訊走的DMCNET總線給客戶提供了很多方便。AH500主機(jī)的高處理速度以及AH20MC定位8個(gè)伺服電機(jī)，都讓整個(gè)系統(tǒng)的工作效率有所提高,也應(yīng)了臺(tái)達(dá)“綠色環(huán)保愛地球”的主題?？蛻魧φ紫到y(tǒng)搭配及表現(xiàn)也較為滿意。