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一、电镀生产简介
电镀是一种比较重要的工艺，产品经过电镀工艺处理后，不仅产品质量获得提高，产品性能也会大幅度提高，同时延长了产品的使用时间。电镀生产线是指按一定的电镀生产工艺要求,将有关的各种电镀处理槽、电镀行车运动装置、电源设备、循环过滤装置、检测仪器、加热装置、空气搅拌装置、排水排水及污染处理装置等组合起来，是一个由电气控制系统协调控制的完整系统。自动电镀生产线降低了物量消耗量，减轻了人的劳动强度与减少人和化学污染的接触，同时提高了生产效率和质量，并有利于设备与生产流程的数字化集中化管理。行车的运行与电镀系统温度直接影响着产品质量和效率，核心控制方案采用禾川基于CODESYS软件开发的Q系列高级运动控制器，并且结合禾川X3EB EtherCAT伺服系统可以实现高速、高精度、灵活地带动各镀件走位，同时通过PID算法实现对系统温度控制的快速响应，稳定而可靠。
图1 电镀控制系统框架
二、电镀生产线的基本工作流程
图2 电镀生产工艺流程
电镀自动生产线生产环节一般分为三个阶段：镀前处理阶段、电镀过程阶段和镀后处理阶段。镀前处理是电镀的预处理环节，它是在工件电镀前将其表面进行一些准备处理工作，主要是除去工件表面的金属氧化层或油渍，这样在电镀时可以减少许多杂质，以保证镀层质量。一般情况下，镀前处理工艺主要经过脱脂，电解去油，电抛光，电腐蚀，活化，水洗等。电镀过程就是把工件放入镀槽里进行电镀，最重要的是控制好镀液的温度、电压、电流方以及电镀时间，电镀时间可能要几个小时。镀后处理主要经过含铬冲洗，保证电镀的质量。
图3 电镀生产线现场示意图
图4 电镀生产线的人机可视化界面
三、电镀生产线的电气配置与控制说明
电气配置如图5所示，行车主要是伺服电机带动工件上下运动的升降伺服与控制工件左右运动的平移伺服，主要通过CODESYS提供MC_MoveAbsolute绝对定位功能实现伺服的走位。根据工艺要求，伺服带动机构分别在清洗池完成清洗，电镀池完成电镀各个工位完整组合，最终完成工件的电镀工艺。
图5 电镀生产设备现场系统拓扑
系统分为手动控制和自动控制两种方式，自动又分为单周期与连续控制，采用子程序编写，主程序完成系统初始化设置及子程序调用。电镀、回收、清洗的时间在触摸屏上根据工件不同和环境温度不同，进行设置、修改，达到最佳控制效果，保证了产品质量，提升了工作效率。
四、电镀生产线PID温度控制工艺
PID控制以不需要被控对象的数学模型、结构简单、容易实现、有较强的灵活性和适应性以及使用方便等优点，被广泛使用在闭环控制制系统中。而对镀槽液温度的控制，首先要求克服对象特性的多变性、非线性、噪声、不对称增益特性、较大的纯滞后等因素的影响，实现较精确的温度控制。电镀过程中镀槽液温度应控制在一定范围内，镀层结晶才会细致均匀。因此，本例中采用PID控制维持被控对象稳定温度，以满足生产工艺的要求，保证电镀质量。用禾川基于 CODESYS 软件平台开发的Q0 PAC对模拟量进行PID控制时，可用 CODESYS 提供系统功能块实现。
图6 电镀生产线人机操作界面
图7 PID控制原理图
图8 电镀槽温度控制示意图
图9 PID温控实现程序
PID(比例、积分、微分)控制具有鲁棒性好、易实现、算法简单、较强的灵活性和较高的准确性等特点，因此在温度控制方面应用十分广泛。PID有比例系数KP、积分系数KI、微分系数KD三个关键参数。在 PID 控制算法中，比例(P)控制是最简单的控制方式，控制器的输出与输入偏差值成比例关系(KP)。系统一旦出现偏差，比例调节立即产生调节作用以减少偏差。积分(I)环节主要是用来消除静差，所谓静差，就是系统稳定后输出值和设定值之间的差值，积分环节实际上就是偏差累计的过程，把累计的误差加到原有系统上以抵消系统造成的静差。微分参数：微分信号则反应了偏差信号的变化规律，或者说是变化趋势，根据偏差信号的变化趋势来进行超前调节，从而增加了系统的快速响应性。
五、结语
随着自动化技术与产业的发展，工业设备越来越先进和智能化，电镀设备产线也伴随着上下游产业链与市场的需求发展，不断创新走向一个新的阶段。运动控制产业的成熟与性价比的凸显使得伺服电机在各种设备上应用越来越多，结构紧凑、高速高精度、易于技术人员开发设计、适应性强让伺服控制系统与传统产业正在深化融合发展，并赋能传统设备走向智能化升级。对于电镀工业场景来说，现场环境比较恶劣，存在着各种对人体有害的化学物质，而设备的智能化以及全产线生产流程的无人化避免了人直接与危险环境的接触，且高度的自动化提高了产品的质量与生产系统效率并极大地降低了原材料的损耗，实现生产提质增效降本并促进人的健康发展。
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