文章摘要：本文介紹利用以臺達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用。按照客戶的工藝要求，此項目需要下帶8顆伺服電機，分別控制水平、上升、旋轉、偏角、小車行走等方向的運動，并且需要幾個伺服軸的聯(lián)動。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)場操作時調用。臺達的自動化產(chǎn)品線很全面，因而可設計出符合用戶需求的整合方案，且效率和成本都有改進。

1行業(yè)背景

近些年來，伴隨著社會中各個行業(yè)的發(fā)展，國家對各行業(yè)的產(chǎn)品質量標準要求逐漸提高。許多行業(yè)的產(chǎn)品多需要在出廠前預先進行質量檢測以達到質量標準。以前的人工檢測現(xiàn)在已經(jīng)難以達到質量標準，另外一點是人工效率偏低。越來越多的企業(yè)已經(jīng)開始使用自動化檢測設備。

無損探傷檢測技術在這一領域得到廣泛應用。此類X光射線檢測設備在國防、航空、航天、造船、汽車配件、電子器件、石油管道、化工、機械、冶金等行業(yè)已經(jīng)有了大量的應用。目前，此類無損探傷檢測設備具有自動化程度高、檢測效率高、檢測成本低、靈敏度高等特點，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)的探傷檢測設備上PLC的應用大部分為多軸的運動控制，一般是PLC下帶多顆伺服電機。按照客戶的工藝要求，此次項目需要下帶8顆伺服電機，分別控制水平、上升、旋轉、偏角、小車行走等方向的運動，并且需要幾個伺服軸的聯(lián)動。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)場操作時調用?？蛻艚o提供的原始設計配置為，三菱Q系列的中型機，搭配三菱的伺服電機以及觸摸屏，PLC與伺服電機走常規(guī)通訊。按此配置，我們給提供了一套臺達的配置的整合方案：AH500主機、AH20MC運動控制模塊、DOP-B10E615觸摸屏以及A2-F系列伺服電機，走臺達DMCNET總線通訊，并且搭配一個5口的DVS工業(yè)網(wǎng)絡交換機。

與之前配置相比，臺達整套系統(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。同時解決之前客戶焊線纜麻煩的問題，也方便客戶排查故障點，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間的使用對A2系列伺服電機的品質也更為信賴。

系統(tǒng)框圖如圖1

4設備工藝

整個系統(tǒng)的自動化部分主要包括鋼瓶在線檢測的工位控制，運輸及電氣控制；將鋼瓶從運輸線上一端裝載運輸?shù)街付ㄎ恢?，然后對鋼瓶進行兩環(huán)縫一縱縫的X射線探傷檢測，檢測完畢將鋼瓶運輸?shù)竭\輸線的另外一端并卸載。如果檢測結果不合格，則將鋼瓶退回進行返修。在整個設備工藝的設計過程中，需要考慮各個伺服運動軸的安全性，工作時不應有機械碰撞發(fā)生。所以要在各個工位加上限位開關。

此設備所檢測內(nèi)容為鋼瓶的一條縱形焊縫和兩條環(huán)形焊縫，通過AH20MC運動模塊搭配A2-F伺服電機可以精準定位幾處焊縫的位置，然后進行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)場操作人員調用。

為了方便現(xiàn)場操作人員快速掌握設備的使用方法，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調試中遇到的問題

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

(2)在調試過程中，由于AH20MC的韌體版本不兼容問題，一時導致伺服無法工作，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)在與上位機成像部分通訊時，由于之前的設備中上位機是與三菱通訊，上位機部分沿用了之前三菱的方式通訊，但是跟臺達通訊不上。后來開發(fā)上位機的人員協(xié)助通過DMT2.2開發(fā)包開發(fā)出來個臺達的驅動，使用MODBUS-TCP協(xié)議便通訊上了，省掉了不少麻煩。

(4)調試中整體工作的動作都可以實現(xiàn)后，還需要在程序中完善很多保護動作，避免現(xiàn)場工人操作不當對人體的傷害和對設備的損壞。例如：鋼瓶運行到指定檢測置后，進出口的鉛門必須在關閉后才可以進行X光射線檢測，防止射線照射到鉛房外的人；各個工位的限位信號，鉛房內(nèi)運輸鋼瓶的小車要頻繁往返鋼瓶進出口，在小車行走的軌道上加入限位開關，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、各個在、運動軸之前都加入限位信號以作保護，防止碰撞的發(fā)生。

另外在與上位機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觸摸屏手動調節(jié)伺服軸的畫面

圖6電控柜內(nèi)的AH500

6臺達解決方案優(yōu)勢

首先，臺達的自動化產(chǎn)品線很全面，從控制到傳動等等，所以臺達非常明顯的優(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伺服電機的精準定位，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)絡交換機的使用等，這些產(chǎn)品整合到一起都無疑讓客戶在實際設計、調試以及現(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)均使用的臺達產(chǎn)品，各個產(chǎn)品之間的兼容性都表現(xiàn)的很好。

7總結

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，客戶對臺達產(chǎn)品又有了進一步的認識，了解了臺達的中型PLC以及DMCNET總線的應用。

另外一點，值得稱贊的是，因為AH500中型PLC作為新推出的高端產(chǎn)品，在實際應用方面大家都還處在摸索過程。但是在此次調試過程中，臺達技術支援方面給予了很大的支持，強力配合我方在客戶現(xiàn)場在調試階段解決出現(xiàn)的各種棘手問題，這才讓調試進度有條不紊的進行下去。截止到本篇征文截稿時，設備的調試工作基本已經(jīng)完成。

從整套方案表現(xiàn)上看，確實照比之前三菱系統(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主機的高處理速度以及AH20MC定位8個伺服電機，都讓整個系統(tǒng)的工作效率有所提高,也應了臺達“綠色環(huán)保愛地球”的主題。客戶對整套系統(tǒng)搭配及表現(xiàn)也較為滿意。