PLC在电镀电流分段自动调节中的应用(一)

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论文题目：PLC在电镀电流分段自动调节中的应用

摘要：针对我国目前电镀用整流电源未能满足自动“阶梯式给电”的现状，本人以PLC为主件，设计制作了一种自动化装置，并取得了满意的效果。

关 键 词：PLC分段自动调节电镀电流

一、引言

1．电镀电流对电镀质量的影响

在电镀中电流是影响镀层质量的一个重要因素。电镀中对电流的考虑主要着眼于三个方面，一是电流密度的大小；二是电流作用持续的时间，即电镀从开始到结束的整个时间；三是在电镀过程中根据镀膜形成的规律，适时改变电流的方向和密度。从电镀工艺学中我们可以看到，对于不同材料制造的工件，在进行电镀时有一套完整的选择电流大小、电镀时间、电流作用过程的工艺。如对于合金钢件镀铬，工艺学中是这样阐述的：

“合金钢件（特别是含镍、铬的合金钢件），其表面极易形成一层既薄而又致密的氧化膜。在这层薄膜上镀铬时，很难得到结合力良好的镀层，甚至镀不上去，因此，必须采取措施将膜除去。首先，将镀件放入镀铬液中进行阳极浸蚀，而后，将零件转到阴极，加以较小的电流密度，使电极上仅进行析氢反应：

2H ++2e=2H=H2↑

由于阳极浸蚀时有氧气析出，表面有氧化膜生成，阴极反应生成的新生态氢原子有很强的还原能力，可将薄的氧化膜还原为金属，其反应为

MｅO +2H=Mｅ +H2 O

从而使镀件表面处于活化状态。然后，逐步升高电流密度至正常工艺条件。上述工艺叫‘ 阶梯式给电’ 法，该法可以获得结合力良好的铬镀层。”

这些工艺过程的实现，都是借助于整流电源来完成的。

我公司用于制造彩管玻壳关键工序——成型工序的模具，就是由镍、铬合金钢材料制成的。对模具使用一段时间拆下修整后，和新加工出的模具都要进行表面镀硬铬处理。镀层质量的好坏直接影响到模具的使用寿命。

2．我公司现在的整流器及使用情况

我公司现在使用的整流器能正反向稳压稳流。整流器主回路有12只可控硅，每6只为一组，组成正反极性输出的六相整流。可控硅触发脉冲发生器为一块电子电路板。在过去的使用中每镀一工件，首先进行一、二分钟的反镀，即进行阳极浸蚀，然后再转为正镀。正镀的持续时间根据模具的规格选择在40～60分钟之间。在正镀过程中，因为整流器不具备自动调流功能，仅在开始几分钟由人工掌握调节电位器，使电流由小到大逐步升高，增大至一定的密度后则保持到电镀结束。

3．问题的提出

显然我们现在的工艺并不理想。今年初主管电镀工艺的技术人员，用手工调节电流方式进行了多次试验，证实采用“阶梯式给电”法能明显提高电镀质量。因此他们迫切要求更新整流器。公司对此事亦很重视，把这项工作定为今年冷修期间必须完成的一个技改项目。模具维修工段的电气设备属于本人主管，因而本人自然成了该项目的主要负责人。负责该项目的还有电镀主管、项目主管一共5个人。然而，在以后落实设备的工作中，去了几家电镀设备专业生产公司，均说从未生产过这种设备。询问国内同行也无这种设备。从有关资料上我们也了解到：

机械工业部制定的电镀用整流设备标准（JB／T1504—93），对我国设计和生产的整流设备的型号、基本技术参数和技术要求已有明确规定。其中按电气功能可分为四种。

（1）．简单型·仅具有手动调压的设备。

（2）．通用型·具有稳压稳流特性的设备。

（3）．稳电流密度型·具有稳压、稳流和稳电流密度特性的设备。

（4）．换向型·前述三种型式同时具有输出极性可以转换的设备。

以上四种整流器实际代表了我国目前电镀整流设备的技术状况。也是我们所能在市场上买到或与整流器生产厂家订做到的。我公司现在使用的整流器已属于第四类，算最先进的了。

既然无法买到，就只能自己想办法改制了。

二、可能实现“阶梯式给电”的几种方法探讨

1．人工操作方法

安排操作人员在电镀过程中，每隔几分钟过来调一下电位器。这就意味着必须设专人监控。我公司现共有镀铬槽3个，退镀槽2个，因模具维修量很大，一直都是3班倒使用的。若设专人监控，按我公司现行的四班三运转制度，每班由2人监控5只槽子，再加上顶病事假、探亲假等假的2名，就需要安排10个人在这个岗位，而且工艺指标的执行还受工人情绪和技术素质的影响。另外这样的一种生产模式也显得太原始，与现代技术格格不入。

2．自动控制方法

从目前的电气技术条件来看，笔者认为下列三种方式都是有可能的。

（1）．在每个梯级设置一个时间继电器，用时间继电器的辅助触点，控制整流器触发脉冲发生单元的给定电压，这样只要我们预调好各梯级时间继电器的时间，及给定电压电位器的位置，另通过几个辅助继电器与原整流器电路