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我与自动化之缘

2014-4-22 20:15| 编辑:电工学习网| 查看: 3413| 评论: 0|原作者: 时空

    还是在2003年年初,我第一次走出农村,走进企业车间。尽管自己读了高中,自认很有“学识”,结果当我走进工厂,走进那个自动化电镀车间,我被惊呆了,所有的“主观能动性”全部变成了零。还好,自己是那种做事情很踏实的人,被我们车间领导看上了!经过一次书面测试,我被提到了电镀线的技术工人,终于开始正式认识这个“古怪的怪物”——自动化电镀生产线。这条四层镍套铬自动化生产线主要是由无锡出新环保设备有限公司制造的,外围还有过滤机(三川宏及另外一个台湾品牌)、整流器(不清楚什么品牌)。在这条生产线上,我的主要任务是加药水和产品的前处理、电镀质量控制。因为所有的操作都必须在生产线正常运行的情况下操作,所以我们必须对电镀行车运行流程非常熟悉。起初没有电镀工艺知识,只能死记行车的运行流程,这个过程是痛苦的,总共有33缸,6台行车,要记好每台行车的运行步骤,与其他相邻行车的配合等等。还好,大概一个月时间吧,我就能很自如地在生产线上工作了。从此以后,除了主学电镀工艺外,我对这个“怪物”很感兴趣!每次开机、关机,我都对电气柜尤其那个plc控制柜充满无限的兴趣!看那里面那些东西,有种说不清的感觉,常想自己要能驾驭这些东西多好!随着我对车间生产线的电镀工艺的逐步了解,我越来越渴望学习那个PLC柜里面的东西,因为生产效率、工件电镀质量的好坏,几乎与他有很大很大的关系。大概半年以后吧,也就是2003年的夏天开始,每当他们保全的师傅过来,我总会讨教一番。加上我是做电镀的,一方面与他们没有竞争关系,另一方面我懂得多他们也省心。所以每次,他们都会比较耐心的讲解!遗憾的是,我当时没有一点电气基础(这个大概又是中国基础教育的不足——没有一点的基本技能知识),稍微有点专业的东西都是一头雾水!当然,不管怎么样,我知道了那个柜里最核心的东西叫PLC,三菱的,我们天天该参数换模式的那个屏幕叫触摸屏,还有几个奇怪东西能控制行车运行快慢的叫变频器。再后来,我到了另一家公司,依然做电镀生产线上的那个工作。这一次,让我彻底的明白:机器的好坏对产品质量、生产效率影响之大,是很难用词语来表述的。其中的核心就是,对同样的生产工艺采用什么样的编程思想产生的结果完全是天地之别。好的设备能让操作工省心方便,而且工件镀出来好,差的设备一句话“麻烦,垃圾!”。也是从这个时候起,我有学自动化的念头,希望自己有一天能做出一流的产品设备,能与生产工艺高度融合,最好是真正意义上的“无人自动化”!
    谁也没有想到,自己报的的那个专业志愿并不是自己想学的专业。还记得录取我的那个学校,我填报的第一专业是数控技术与计算机网络技术,第二专业才是电气自动化技术与计算机网络技术。或许是天意吧,我想学的正是电气自动化,而非数控技术,巧的是,我高考少考了10分,没有被数控技术专业录取,被调剂到了电气自动化专业!记得被电气自动化专业录取时,有点失落。一直以来,我一直认为那条电镀自动化生产线属于数控技术,现在倒好没机会学这个东西了!随着高考后三个月的暑假结束,自己也变得无所谓了,感觉自动化也不错啊,尽管还不知道具体学些什么东西。后来到学校报道,听很多学长说电气自动化专业课程很杂乱,学的东西很多!自己心里当时并没有什么特别的感觉,心想多就多呗,管它呢!可谁也没有想到,当我学习第一门课:电工基础时,我知道了,这个专业很可能就是我想学的那个“数控技术”。随着课程的逐步深入,很多老师向我们介绍了这个专业要学的大概课程。当我听到老师提到“PLC”时,我的老爷啊,怎么会是这样,原来这不是“数控技术”,是名副其实的“电气自动化”,那个电镀自动化生产线不属于数控技术专业,而是真正的电气自动化技术的工程应用!用“歪打正着”在切合不过了,自己想学的,因为对专业的不了解,没有填报在第一志愿。又因为自己少考了10分,被调剂到了自己做梦都想学专业,这不是歪打正着是什么呢?自己常想,可能这世界真的有上苍,当你努力去做一件事情时,终究会感动上苍,他定会给你机会,让你实现你的期望!每当想到此时,我会更加坚定地走自己的路,因为胜利就在前方!之所以没有看到曙光,一是时机未到,二是自己努力还不够!我也始终相信,歪打正着的事情会一直伴随着我,直到生命的结束!
    做电镀的时候,3年中一直有个问题纠结着自己:那个整流器怎么就能把三相交流电变成一条直线的直流电呢?在高中物理课上,记得老师说过一句话:二极管具有单向导电性。依照这个原理基础,三四年来,我怎么放二极管都得不到那条直线般的直流电!可是非常确定的是,那个整流器就是用二极管把交流电变成电镀用的直流电的。带着这个疑问,直到大一第二学期的课程:模拟电子技术!当时因为大一第一学期结束离春节时间还很长,所以在农历春节前就开始了第二学期的课程了!模电课程开始无非是PN结,二极管(普通二极管、发光二极管、稳压二极管),三极管,功率放大器,射级输出器之类。当老师加到二极管时,似乎是无意强调讲解了后面桥式整流电路的内容。讲解时首先画出了桥式整流电路的原理图如下:当时老师讲了一下原理,我陡然明白,原来真的可以将那正弦交流电的下半周期翻上来,尽管还是得不到那个一条直线的直流电!可是已经离那个直流电不远了,跨出了最关键的一步!原来二极管真的能做到整流!整个讲解过程不到十分钟,可是这个问题整整困扰我3年多了!我一直问自己,我什么之前一直没有想到这样的电路呢!为什么只想到一个二极管正反接入,两个二极管全正并联接入,两个二极管正反并联接入呢?为什么想不到这样的桥式电路!说真的,我真的无法原谅自己,这么简单的东西,居然三四年时间没有弄明白!恍然大悟后,自然是继续追索!桥式整流过后还不是一条直线的直流电,那该怎么办呢?看看下面图1:图1桥式整流电路电感滤波电感滤波电路利用电感器两端的电流不能突变的特点,把电感器与负载串联起来,以达到使输出电流平滑的目的。从能量的观点看,当电源提供的电流增大(由电源电压增加引起)时,电感器L把能量存储起来;而当电流减小时,又把能量释放出来,使负载电流平滑,所以电感L有平波作用。这不,那个曲线不是平滑了吗!尽管依然不是一条直线!再看看这个图2图2桥式整流电容滤波电容滤波电路利用电容的充、放电作用,使输出电压趋于平滑。容充电时间常数为rDC,因为二极管的rD很小,所以充电时间常数小,充电速度快;RLC为放电时间常数,因为RL较大,放电时间常数远大于充电时间常数,因此,滤波效果取决于放电时间常数,电容C愈大,负载电阻RL愈大,滤波后输出电压愈平滑,并且其平均值愈大。这不,曲线不是也平滑了吗!然而,不管是电容滤波器也好,还是电感滤波器也好,都有各自的优点及不足。当单用电容或电感进行滤波难以满足要求时,为了进一步减小负载电压中的脉动成分(纹波),采用复式滤波电路。见图3:图3看到LC滤波时,我就知道电镀上的那个整流器肯定是它了,一扎一扎的铜排线圈,不就是L嘛!那个电容就不用说了,而且电镀上的电流确实很大,专有名词叫“低压高流”,5V的电压,电流可以达到1500A!负载变动也是很大的,因为不同工件那个电阻差别很大的,有时还会空载!
    到了我们大二第二学期时,终于迎来了我们专业的最核心课程——可编程控制器原理与控制技术。很幸运,系里为我们班配备了一位这门课最实力的老师,汪老师。听说,汪老师本是常州戚机厂电气方面的工程师,后来转制来到了我们学校。也听很多学长说过,汪老师至今依然在做工程应用。这些听说都是后来的事儿,在汪老师执教之初,我对他还是没多少了解的,只知道他上的课我理解的很顺畅,或许与自己前两个学期就开始学习这门课程有关吧!应该和其他所有的老师一样,汪老师plc编程的讲解首先是从传统的接触器系统讲解引入的,比方说:电机起保停接触器控制与PLC控制、电机正反转接触器控制与PLC控制。随着讲解的升入,会介绍PLC里的软时间继电器T,计数器C,辅助继电器(类似于中间继电器)M,还有寄存器D等等,到了课程的最后主要讲两个稍微复杂的控制程序:交通灯控制程序、产品分拣程序、五层楼电梯程序等等。这样,这门课的考试内容全部结束了!然而,汪老师的课程稍微讲解了一些功能指令、扩展模块,其实在前面基础部分就讲解了很多常用功能指令像:ZRST、CJ、CALL、EI、WDT、FOR、CMP、ZCP、ADD、ROR等等很多了。和大家不一样的是,我的问题是很多的!整个课程的学习就是我对那条电镀生产线电气系统的反推过程,而且巧的是,那条生产线正是使用三菱plc做的系统,我们学的也是三菱。第一个疑问就是,电镀流程的控制。讲到流程控制,汪老师比较兴奋,说以前在企业做工程时很少使用步进指令,基本上都是用经验设计法,有些复杂的逻辑搞得脑子都想疼了,现在用步进指令加经验设计法,很多工艺控制变得很方便了!于是,电镀流程控制我请教过汪老师很多次,因为流程控制“似乎”很死,比如中间暂停,还有进入手动并且能返回接着原来的进程继续运行!这些疑问,汪老师给了很多方法参考,尽管当时还不太明白!在PLC课程上,有个让我记忆深刻的一个知识点是:电镀线上工件出缸沥水时间的控制。课程上只讲过使用T的指令是这样用的:OUT TO K100,表示T0计时到10S时T0的触点动作。而实际上沥水时间可以通过触摸屏改变的啊!我问汪老师可不可以这样使用:OUT T0 D0?汪老师说:当然可以了!紧接着,汪老师就在课堂上补充讲解了内容。是啊,没有做个,不知道什么样是对的,什么样是错的,只知道,使用中的一些现象表现,而利用这个现象表现去反推编程很够劲哦!可编程控制器原理与应用技术课程还包含一周的PLC实训,这个实训主要使用三菱的模拟软件,模拟一些产品的分拣程序,交通灯程序等等,还有一些指令的训练。实训中汪老师进一步讲解了基本编程方法、步进指令及个别功能指令(如ZRST、CMP)的使用。经过这样的学习,我基本上具备一定的编程能力了,只是心里没有底!紧接着在那个暑假我参加了高级电工培训,其中PLC部分又是三菱机型,拿到培训教材,《可编程控制器应用技术》就知道这个教材要比我们平时的教材更加深入。果不其然,就是一本精简的三菱PLC编程手册。因为时间很多,我把整本书通读了一遍,发现很多疑问!这些疑问我看了很多遍相关的章节,有的自己弄明白了,另外一些怎么都不明白。于是在大三开学时,我开始不时去汪老师那,请教各种问题,主要是功能指令和几个流程特殊编程方法。汪老师讲解了很多,其实有些在大二时已经讲过,只是自己一直弄不明白。最终毫无疑问解决了一些,还有很多依然不明白。(这些疑问随着那个学期的单片机学习,最终得到了根本解决)真正的“质”的变化,还是大三最后的欧姆龙自动化培训。很幸运,依然是汪老师执教,那个培训实验室因为是新建的,所以比起三菱实验室要全面的多,很多实验已经不是模拟,而是实实在在的拖动电机运转,驱动指示灯,驱动变频器运行啊!期间还有个小插曲,我的实验台上的三相电机转的很没有“力量”,而且用手拨一下就反转了,我是摸不着头脑的对于这个实实在在的问题,汪老师过来说不可能的,我于是就示范给他看了一下。(http://www.diangon.com/ 版权所有)汪老师知道是有问题的,他拿万用表量了一下PLC输出,24伏电源等等,好像都没有问题,结果最后发现是电机的电源线接触不良,三相缺相了!因为没有负载,所以还能转起来。从这个插曲中,我第一次明白,如何检查故障,真的受益匪浅!这个培训还学会了如何设定变频器,如何用PLC控制变频器实现多段调速!经过最后一个乒乓球质量检测程序编制、调试,这个培训就正式结束了。而这个乒乓球检测程序的编写、调试结束后,我正式有了底,就像汪老师所说:“如果你这个程序真的自己做出来了,你完全具备现场调试编程能力了,开关量方面。”我确实很幸运,能碰上汪老师这样的实力派老师,而且那么清晰、细致地回答大家的疑问更是难得!
    大三的第一学期,传说中的课程开始了。单片机,自从学了电气自动化就听说了,两个个学年过去了,现在终于开始上这个传奇的课程!其实单片机最核心大概是如何处理各种数据了,涉及的数据主要是二进制和十六进制!而对这些数据的运算、转换、调整就是各种命令,还有就是这些数据在寄存器中怎样变化的。还好,教我们这门课的又是一位系里实力派老师,陈老师!陈老师对数据的转换、运算、指令使用等讲解是入木三分的,足见其这方面功底不一般,不像其他老师讲的很模棱两口。第一个简单知识点,EEH,转换成二进制怎么转换?不知道什么逻辑过程,但我上了单片机后知道:每个十六进制数据的一位代表4个位二进制数据。EEH中,第一个E转换为二进制为1110,第二个E也为1110,从高位到低位排列为8位二进制数为11101110,这个就是EEH转换为二进制的数,把它们转换为十进制数都为238。一个“张冠李戴”,这个我倒不怎么会在单片机中使用,却在PLC数据处理中运用的淋漓尽致!第二个知识点,一个字是多位。一个字为十六位,51单片机为8位存储器,一个存储器存储一个字节的数据,4位为半个字节。这个在PLC课程中怎么也没弄明白,那个D为一个字的寄存器为十六位,就是不明白,里面的数据怎么个放法!学了单片机,知道了,8位就是每一位可以存储1或0,8个组合起来可以存入一个8位存储器里面。同样的道理,可以把16个0或1组成的数据存储到一个D寄存器里。这样就不难理解MOVP K4X0 DO的指令含义了,一下子就明白DO里的数据是什么了!二个“张冠李戴”。第三个知识点,不管是二进制、十进制、十六进制,这些数据的运算怎么运行的呢?单片机中的数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、 控制转移类指令、位操作类指令几乎与PLC的数据处理功能指令如出一辙。不同的是,单片机中的这些数据,都要你去“算清楚”,每一步你都得搞清楚,运算后是什么数据、数值。相比PLC功能指令,就方便多了,你不必考虑那么多的过,只需选择什么指令和结果就是了。可是为什么PLC课上弄不明白呢?主要因为我们根本不理解那些数据是怎么变化的,到底是怎么个一回事儿!单片机好了,把这个问题彻底玩没了!爽,真爽!三个“张冠李戴”。其实,不管说多少,单片机课程给了我们一种处理数据的思想,一种虚拟存储空间存储方式,让我们能够想向出这个数据的一个变化转换过程。而在PLC课程中更注重应用,没有详细讲述这些数据、存储空间的问题。或许,无论是单片机,还是PLC都是数字式控制器,他们的根本原理毫无疑问是相通的,然而在实际教与学中,有很多问题让人摸不着头脑,就像我到现在还不明INTEL CORE I3里面的电路,存储器是怎么回事那样!但是,这个“张冠李戴”的意义在于,如果你想真正理解PLC里的数据方面的操作,不妨从51单片机学起!
    我的三本案头书:《新编实用电工线路500》福建科学技术出版社《维修电工(技师、高级技师)》机械工业出版社《可编程控制器应用技术》化学工业出版社大概是2008年初,我在学校图书馆借阅到了一本非常好的书叫《新编实用电工线路500》。我一口气看完了它,感觉是一本不可多得的工厂车间电气维修设计参考书(见图1)。图1:《新编实用电工线路500》福建科学技术出版社 很想留住这本书,可是是图书馆的,不好留住的。于是我在常州、南京好多书店寻找这本书,就是没有找到!最后在百度里搜了一下,中国科技金书网有销售这本书的,而且是货到付款,于是我一点没有犹豫买了这本书。一周后我这本书如期而至,心里那喜滋滋的感觉,真是难以言表!下面是本书的内容简介:本书根据有关资料和多年工作实践及教学经验编写而成,内容包括灯光线路、电动机控制线路、常用电气设备控制线路、自动控制线路、电气保护线路、常用仪表测量线路、其他实用线路。书中以一线路一图一讲解的形式,通俗易懂的描述,介绍了500个电工经常会接触到的线路,其中既有强电的,也有弱电的,还有强电与弱电相结合的。对这些实用线路的深入了解,有助于提高工作效率和激发创新思维。看过电工线路类书籍不是一本,所以当我看到这本书的内容时,发现这本书非常适合车间电气维修设计。记得在电镀生产线时,对很多控制,像过滤机的启停控制,行车挂钩的上升下降、前后运行都很不理解,而我们上的电机与电气控制课程,基本是理论与零散的知识点,没有系统应用性。看了这本书以后,解除了很多脑中的疑云!工作以后,在一家民营企业上班,公司里的电气方面比较杂乱,各种电气符号、标注、绘图及现场接线都很不规范,自己自然没有什么参考参照了,于是很想找个这方面的书籍来看看。一个偶然的机会,想考个技师,就在金书网买了本这方面的教材——《维修电工(技师、高级技师)》见图2。翻看此书,一看不得了,这不正是当前我需要的吗!图2:《维修电工(技师、高级技师)》机械工业出版社看看这本书德内容简介:本书是依据《国家职业标准》维修电工技师和高级技师的知识要求和技能要求,按照岗位培训需要的原则编写的。本书的主要内容包括:电气传动与自动控制、可编程序控制器应用、复杂机械设备的电气测绘与设计、复杂机械设备电气控制电路故障检修、新技术应用、电气设备的计划管理及大修工艺编制、论文答辩及培训指导。书末附有与之配套的试题库和答案,以便于企业培训、考核鉴定和读者自测自查。本书主要用作企业培训部门、职业技能鉴定机构的教材,也可作为高级技校、技师学院、高职、各种短训班的教学用书。怎么样,够劲吧!肯定是你工作中的得力工具书!《可编程控制器应用技术》是我高级电工培训时的教材,因为是我第一本通读的PLC应用书籍,所以感觉不错!比较薄的一本书,但基本上常用的东西都一一收录,还有很多实际工程应用案例,值的一看!
    记得第一次到攀峰的装配车间,看到很多纺机,尽管不至于像6年前那样彻底蒙了,可总的来说还是有点蒙的感觉。经过3年的专业学习,对很多电气元器件、控制系统,多多少少都有个较为系统的认识!很别人交流起来,起码给人的感觉是内行!然而,琳琅满目的大千世界,我又能见过多少呢?看着喷气织机的电气控制柜,自己还真的有点犯难!不过还好,拿来图纸,可以一一对照控制线路查看原理。来攀峰的第一周,生产科的老大问我能不能接个控制柜,我说有图纸就可以(说句心里话,心里当时是有点虚的,因为的攀峰的电气原理图与学校学的有一定差别,很多符号和代号不一样)。还好,这次接线,没有图纸,是王口头说明一下让我做的。当时,我也顺水说了一下,不懂的地方再去问你。这样的话,我可以将明白的地方先做好,不明白的再一个一个问,逐一解决。大概花了4天时间完成了第一个电气控制柜,尽管在学校做过很多小的控制线路,可这个不同,完完整整的一个控制功能柜子啊!对我来说,不知机会还是倒霉的开始!从完成那个电气柜以后,这样那样的杂活都找我来做,主要是我没有图纸,口头讲一下就可以干了!更要命的是,第二个月就把我安排为值班电工,厂里的说明车床、磨床、刨床、铣床都来找我维修了!很是要命,这些机器我拿不到电气控制原理图,线号模糊或没有,年代久远(有的比我年龄还大),以前乱起八糟维修N次了,说真的,我真倒霉!这些机器不是我修不了,只是这种状况,给谁都犯难,除非你天天修,知道那几个地方常坏!大概三四个月后,车间里的布机、倒线机、管件机械,没有不能做的了。因为两个老师傅经常出差,加上我这么“能干”,车间的里里外外,形成习惯性动作了:小付,把我那机器修一下。甚至他们连是不是电路有问题,就来找我了,结果我晃悠了一圈,回来让机修工过去搞了!很多时候,很没办法,初来乍到,就是让人使唤的,加上那些老员工除了有些经验,没有一点理论基础,我真是有苦不能叫。一台机器,出来,不是爱怎么操作就怎么操作的,得去好好按照说明去操作保养,这样才能让机器长期运行平稳、可靠!有时,真想:给他们进行一次基本的系统培训,该多好!事情或许都是这样的,当你乍到一个新的环境,会有很多“蒙”的感觉,慢慢当你适应时,又会发现,这些人怎么这么笨呢!可细细想想,想想自己做电镀的时候,有多少是真正的十拿九稳的逻辑推理呢?不都是凭着感觉,去试吗?难道不是吗?就像这词——“经验”,一个中国很有味道的名词!

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