台湾固纬电子    

双钩电镀线的 PLC 程序设计中，安全措施是核心环节，需覆盖人员安全、设备安全、工艺安全三大维度，避免因机械碰撞、误操作、电气故障等导致事故。以下是必须考虑的关键安全措施及 PLC 程序实现逻辑：

一、人员安全防护（避免机械伤害与触电）

1. 急停与紧急停机机制

• 硬件基础：在操作区、设备周边设置常闭急停按钮（串联接入 PLC 输入点，如 X6），确保任何位置可快速停机。

• PLC 程序逻辑：

  plaintext

• // 急停触发后立即切断所有输出，禁止任何动作
  LD  NOT X6       // 急停按钮按下（常闭断开，X6=OFF）
  SET M100         // 急停标志位置位
  OUT Y10          // 报警灯（红）亮
  RST Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5  // 切断主钩/副钩升降、行车移动输出
  RST Y6 Y7        // 切断搅拌、加热等辅助输出
  // 急停复位后需手动重启，防止误启动
  LD  M100
  AND X102         // 急停复位按钮（X102=ON）
  RST M100         // 清除急停标志
  RST Y10          // 关闭报警灯

  核心：急停信号需 “优先于所有控制逻辑”，且复位后必须手动触发启动，禁止自动恢复运行。

2. 安全门与区域防护

• 硬件基础：在行车移动区域、挂钩作业区设置安全光栅或防护门（接入 PLC 输入点，如 X20 = 安全门关闭）。

• PLC 程序逻辑：

  plaintext

• // 安全门未关闭时，禁止所有移动动作
  LD  NOT X20      // 安全门打开（X20=OFF）
  SET M101         // 安全门异常标志
  OUT Y10          // 报警
  ANDF M101        // 安全门正常时，允许动作输出
  LD  Y0           // 主钩上升输出需与安全门正常联动
  OUT Y0

  扩展：若安全门在运行中被打开，立即触发 “减速→停止”（而非急停，避免机械冲击），程序中通过定时器实现缓冲：

  plaintext

• LD  M101         // 安全门打开
  ANI T20          // 未超过缓冲时间
  OUT Y40          // 行车减速输出（变频电机降速）
  OUT T20 K200     // 2秒缓冲时间
  LD  T20          // 缓冲结束
  RST Y0-Y5        // 停止所有动作

二、设备安全防护（防止机械碰撞与损坏）

1. 限位与超程保护

双钩电镀线的行车移动、挂钩升降必须设置硬限位（机械挡块）+ 软限位（PLC 程序）双重保护：

• 行车左右限位（如 X4 = 左极限，X5 = 右极限）：

  plaintext

• // 行车左移时，左极限触发则立即停止
  LD  Y4           // 行车左移输出
  AND X4           // 左极限触发（X4=ON）
  RST Y4           // 停止左移
  SET M102         // 左超程报警标志
  OUT Y10          // 报警

• 挂钩升降限位（如 X0 = 主钩上极限，X1 = 主钩下极限）：

  plaintext

• // 主钩下降时，下极限触发则停止并报警
  LD  Y1           // 主钩下降输出
  AND X1           // 下极限触发
  RST Y1           // 停止下降
  SET M103         // 主钩下超程报警

  补充：设置 “软限位提前减速”（如距硬限位 50cm 时减速），减少机械冲击，通过位置检测开关（如 X15 = 左减速点）实现。

2. 双钩防碰撞保护

双钩交替作业时，需避免主钩与副钩在同一区域碰撞，核心是实时监控间距并互锁：

• 硬件基础：通过行车编码器或槽体到位开关获取双钩位置（如主钩位置存 D0，副钩位置存 D1）。

• PLC 程序逻辑：

  plaintext

• // 计算双钩间距（绝对值）
  ABS D0 D2        // 主钩绝对位置
  ABS D1 D3        // 副钩绝对位置
  SUB D2 D3 D4     // 位置差
  ABS D4 D5        // 间距（cm）
  // 间距＜100cm时触发互锁
  LD  CMP D5 K100  // 比较指令：间距＜100cm
  OUT M104         // 间距过近标志
  // 主钩移动时，若间距过近则禁止副钩移动
  LD  M104
  RST Y2 Y3        // 禁止副钩升降
  RST Y4 Y5        // 禁止行车移动（副钩相关）
  OUT Y10          // 报警

  特殊场景：当双钩需交叉作业（如主钩在槽 3，副钩在槽 1），需预设 “安全路径”，程序中通过逻辑判断允许特定间距内的动作。

3. 电机与执行器过载保护

• 硬件基础：电机回路串联热继电器（接入 PLC 输入点，如 X30 = 主钩电机过载）。

• PLC 程序逻辑：

  plaintext

• LD  X30          // 主钩电机过载（热继动作，X30=ON）
  SET M105         // 过载标志
  RST Y0 Y1        // 切断主钩升降输出
  OUT Y10          // 报警
  // 过载复位需手动确认（防止故障未排除时重启）
  LD  M105
  AND X103         // 过载复位按钮
  RST M105

三、工艺安全防护（避免电镀质量事故与环境风险）

1. 浸槽超时与异常保护

电镀工艺对浸槽时间要求严格（如超时可能导致工件腐蚀），需设置超时报警并自动处理：

plaintext

// 主钩在除油槽浸槽超时（设定时间D10=60s，超时10s报警）
LD  S4           // 主钩浸槽状态
TON T10 D10      // 正常计时（D10=60s）
TON T11 D11      // 超时计时（D11=70s，即10s超时）
LD  T11          // 超时触发
SET M106         // 浸槽超时标志
OUT Y10          // 报警
SET S5           // 强制进入下一步（上升离开槽体）

2. 槽体液位与温度异常保护

• 电镀槽液位过低可能导致工件处理不均，加热槽超温可能引发火灾，需联动 PLC 控制：

  plaintext

• // 液位检测（X40=液位正常，模拟量输入D20=温度值）
  LD  NOT X40      // 液位过低
  OR  CMP D20 K90  // 温度＞90℃（超上限）
  SET M107         // 槽体异常标志
  RST Y7          // 切断加热输出
  RST Y1 Y3       // 禁止挂钩下降（避免干烧）
  OUT Y10          // 报警

3. 误操作防护

• 模式互锁：手动 / 自动模式通过硬开关或 HMI 权限控制，避免误触自动启动：

  plaintext

• LD  X7           // X7=ON为自动模式，X7=OFF为手动模式
  ANI M100         // 无急停
  OUT M108         // 允许自动运行标志
  // 自动状态下禁止手动按钮生效
  LD  M108
  RST X100 X101    // 屏蔽手动上升/下降按钮信号

• 上料 / 下料确认：挂钩动作前需确认工件已挂好 / 卸下，避免空钩运行或工件坠落：

  plaintext

• // 主钩上料确认
  LD  S0           // 初始状态（上料区）
  AND X50          // X50=工件检测（有料）
  AND X104         // X104=上料完成按钮
  SET S1           // 允许进入下一步（上升）

四、报警与追溯机制（安全事件的记录与响应）

1. 多级报警与提示

• 按严重程度划分报警等级（如急停 = 最高级，液位低 = 中级），通过声光报警区分：

  plaintext

• // 急停报警（最高级，红灯+蜂鸣）
  LD  M100
  OUT Y10          // 红灯
  OUT Y12          // 蜂鸣器
  // 液位低报警（中级，黄灯）
  LD  M107
  AND NOT M100     // 非急停状态
  OUT Y11          // 黄灯

2. 安全事件记录

• 将报警时间、类型、处理结果存入 PLC 寄存器或 SD 卡，便于追溯：

  plaintext

• // 报警触发时记录时间（假设D100=年，D101=月，D102=日，D103=时，D104=分）
  LD  M100         // 急停报警
  PLS M200         // 上升沿触发
  LD  M200
  MOV D100 D200    // 存储年
  MOV D101 D201    // 存储月
  ...
  MOV K1 D205      // 报警代码（1=急停）

五、关键原则总结

1. “或逻辑” 触发安全动作：任何安全信号（急停、限位、过载）触发时，均需立即停止相关动作，避免遗漏；

2. “与逻辑” 允许危险动作：危险动作（如挂钩下降、行车移动）必须满足 “安全门关闭 + 无报警 + 模式正确” 等所有条件；

3. 硬件优先于软件：限位开关、急停按钮等核心安全元件需采用 “常闭信号”（断线即触发报警），避免 PLC 程序故障导致失效；

4. 故障不扩散：单一设备（如主钩）故障时，程序需隔离故障范围，允许副钩在安全区域继续作业（如回原点）。

通过以上措施，可最大限度降低双钩电镀线的安全风险，确保符合工业安全标准（如 ISO 13849）。实际编程中需结合设备布局、工艺特性细化逻辑，必要时通过安全 PLC（如三菱 Q 系列带安全模块）提升防护等级。