【摘 要】我国电镀行业高速发展的同时，出现了工人生产安全得不到保障、易发生安全事故、产品质量不稳定、高能耗高污染等一系列问题。文章主要针对目前电镀行业生产过程中存在的诸多问题阐述电镀行业自动化生产控制系统研发的必要性，以及该系统的技术方案等方面的内容，说明该系统在电镀生产行业起到了改善问题的作用。

【关键词】电镀行业；自动化控制系统；技术

【中图分类号】TQ153 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）06-0021-03

当今，我国已成为世界公认的制造大国，制造业水平高速发展。其中，电镀行业凭借其良好的功能性和通用性取得飞速发展，现已成为推动我国制造业不断发展的强劲动力。目前，国内大大小小的电镀企业已超过4万家，从事电镀生产人员达上百万人，具有合格生产能力的生产线超过5 000条，电镀行业年产值高达数百亿元。然而，在电镀行业快速发展的过程中，出现了一些不容忽视的问题。

1 电镀行业发展存在的問题

（1）在电镀生产过程中，工人会接触到氰化物、有机溶剂、酸雾、铬雾等有毒物质。这些有毒物质对人体的伤害非常大，如果不做好通风和个体防护工作，很容易引起急性中毒，长期吸入也会导致慢性中毒。据新闻报道，浙江省曾有家电镀企业发生一起严重的检修人员中毒事故。事后调查得知，事故发生的原因是该公司检修人员在对废水处理设施进行检修时未采取任何防护措施，直接进入深达4.5 m的还原反应池内，吸入大量有毒气体，结果发生中毒，先后有5人在不清楚还原反应池内的情况下进行盲目施救，最终造成4人死亡、1人受伤的重大事故。

在高温的生产车间内，工人需要持续数个小时的作业，在这些不良条件下高强度的作业会导致人的机体发生体温调节障碍、代谢平衡紊乱、心率加快、心脏负担增加等不良反应，对人体的血循环系统、消化系统、神经系统造成不同程度的损害。这时，作业人员会产生很多的不适感，随之而来的就是工作效率下降，动作协调性差，这种情况下极易发生误操作，也易于发生中暑事故。此外，若蒸汽炉、热水管道和设备缺少隔热层或工人防护措施不当都会导致工人直接接触高温的金属，溶液、蒸汽均可引起烫伤。

（2）电镀厂在喷漆等涂装作业时如果未能将有机溶剂挥发出来的易燃、易爆气体及时排出，很可能发生火灾爆炸事故。电解除油和铬槽电镀反应会放出大量氢气，氢气与空气混合后会形成爆炸性混合气体，如遇电火花，后果不堪设想。氢气产生的原因还包括电镀作业时电流过大，镀槽液面泡沫过多等。电镀厂的蒸汽锅炉在运行过程中，炉内温度极高且压力大，若锅炉管路堵塞或安全装置不正常极有可能因压力过大而爆炸，导致人员伤亡和财产损失。

据统计，2016年以来，温州地区就发生了22起有影响的电镀厂火灾事故，在查明的事故原因中，90%以上是由电气线路、电器设备故障引发，生产作业不慎引发火灾只占极少数。

（3）当前，大部分电镀生产企业工业管理体系不健全，而且缺乏镀液分析和镀层检测仪器和技术力量，而电镀零件质量得以保证的前提是车间内严格的质量管理。多数电镀企业没有充足的资金或对职工的专业培训不重视，导致生产工人缺乏专业生产训练和岗位培训，电镀企业严重缺乏专业技术人员。职工素质不高是生产事故发生和产品质量低劣的重要原因。在电镀生产过程中，由于人为失误、机器故障等原因，导致各种有害杂质进入电镀液的情况屡见不鲜。杂质包括金属杂质、金属氧化物、非金属杂质和各种有机杂质等。这些混入电镀液的杂质或多或少都会影响电镀产品的最终质量。

电镀生产所需要的工艺条件和技术力量不是每个企业都拥有的，这就导致当前许多电镀企业生产的产品质量不稳定。加上不健全的工业管理体系，工人素质不高，生产操作不当的情况时有发生，产品质量难以保证。

（4）电镀生产造成的污染主要以污水中重金属污染为主，电镀工业使用了强酸、强碱、重金属溶液，包括氰化物、铬酐等有毒有害化学品，其中六价铬为吞入性毒物，吸入性极毒物，皮肤接触可能导致过敏，吸入可能致癌，甚至造成遗传性基因缺陷。如果这些有毒、有害物质未通过处理、净化，直接随废水和废渣排入环境，将会对环境造成污染，影响动植物生存和人民生活，因此电镀行业成为重污染行业之一。

中国大多数电镀企业的规模普遍较小，年生产能力超过10万m2的生产企业不足500家，且专业化程度低，环保意识不强，没有充足的资金或对投资环保污染治理的积极性不高。具有较完善治理设施的电镀企业约60%，尽管如此，许多企业的治理设施时开时停，城市企业1/3左右的设备正常运转，乡镇企业则更低，远远不能达到排放标准。对企业来讲，对污染物的治理只有投资没有收益，尽管监管部门对此制定许多政策，也投入大量的人力、物力，但是收效甚微。

2 电镀行业自动化生产控制系统的设计

针对以上存在的问题，我们认为可以通过以下技术方案研发电镀行业自动化生产控制系统。

（1）以镀锡线生产工艺为例，为实现镀锡线生产工艺控制系统，采用了基于CS结构，用DELPHI7编程语言、SQL2005数据库工具来实现自动化控制。

首先，为防止手工录入出错，采用扫描枪扫描的方式，保证原料在投入前被录入正确的卷号。由于生产管理系统是通过现有第三方提供，系统根据EDI数据交换标准，制定标准的接口和握手规则，通过中间数据库交换数据，实现工艺控制信息与生产信息的衔接，把生产信息写入到生产工艺控制系统里对应PLC控制站的约定存储区。同时，系统通过建立工艺参数库（包括电镀PASS投切工艺数据库、软溶投切及力率计算工艺数据库、挤边机投切工艺数据库及其他工艺设备的预设数据库等），并根据不同的原料信息和要求生成指导机器设备动作的指令；在此基础上，建立与机器设备通信的网络，使系统能够跟踪机器设备的状态，主要通过以太网将具备以太网功能的PLC连接，且对没有以太网的设备通过以太网网关转接后接入以太网，建立统一的网络连接，并保证PLC网络与办公网络隔离。

（2）通过从投料到电镀和软溶及分割等各工序接頭位置的精确跟踪，从而准确获得在不同设备处的换卷信息，自动生产切换；并可根据工艺要求分割成1-n卷成品卷，系统跟踪接头的位置以及切刀的动作生成与原料卷对应的成品卷号，保证系统能准确地区分不同的产品。系统实时跟踪记录卷取长，记录针孔、X光测厚仪等重要质量参数图像，同时记录下电流、温度等重要的生产参数，并将各时间段的参数对应到相应的卷长位置，以便于工艺人员、质检人员、管理人员查询和跟踪。同时，建立一套集成的统计和查询系统，按原料或按分割统计产量并生成报表，可以根据成品或原料卷号查询不同卷不同长度位置甚至对应长度截面的数据记录和图像曲线。

可见，该系统能把原料信息、工艺指导信息与生产设备的自动控制相结合，通过精确跟踪板带熔接头信息，实现电镀、软熔、换卷等镀锡线生产的全线自动化；通过将普通的管理系统与工厂的全部控制设备联系起来，实现工艺参数直接指令自动化设备及全线的自动精确控制。

3 自动化生产控制系统的具体实现

（1）在人力操控的电镀生产线上，工人必须时时监控，精确控制时间，以防出差错和发生事故。工人工作强度大不言而喻，而且还不能保证能做到安全、高质量生产。在实现生产控制自动化后，工人可以利用自动生产线的自动保护、自动报警功能减轻工作强度，且能有效地保证安全生产，也有利于降低人力成本。

（2）通过自动化控制系统可以实现电镀、软熔、换卷等镀锡线生产的全线自动化，有效地减少人为操作不当引起的安全事故。通过自动规划控制系统能严格监督生产设备运行的情况，对设备产生的易燃、易爆的气体及液体实时监测，做到防患于未然，有效地减少安全事故的发生。

（3）电镀工艺的参数（如温度、时间、电流等）是影响电镀产品质量的重要因素。自动化控制系统不仅能高效地控制电镀工艺的主要参数，而且还可以在编制程序时对行车行程控制设置多种可变功能，如跳位、延时、暂停、生产时间变更、预动作选择等，用户可以设置这些可变的功能，不断创新生产工艺，提高电镀产品的质量，丰富产品的功能性。

（4）电镀生产线的电能绝大部分是在电镀过程中消耗的，电能消耗一直不能合理地控制。生产线实现自动化控制后，控制系统可以实时监控电解液浓度、温度、电极距离等参数，随即对电源的电流、电压输出进行合理的配置，使电镀生产过程符合产品生产工艺要求，也能进一步减少人为因素对产品生产过程的干扰。电能的优化配置可以让电镀生产线处于一个最佳的运行状态，在资源合理利用、节约电能的同时，也达到提高产品质量的效果。

（5）自动规划控制系统能从生产源头进行全过程的污染物检测，废气、废水的产生、净化到最后的排放，严格监控各种废气、废水处理设备运行的情况。利用这些净化措施有效降低了污染治理成本，对于资金不足的电镀企业来说也极大地提高了它们对废气、废水、废渣治理的积极性，降低了电镀生产对环境的污染，电镀厂生产环境和周围生态环境也会得到有效改善。

（6）自动化控制系统能将当前生产线上的电解液浓度、电流值、电压值、温度值、电镀槽的电镀时间、各条生产线的运行状态等参数通过控制界面显示给用户。为满足不同产品的生产需求，用户可以直接通过控制界面修改电镀参数或调用不同的工艺方案。为了生产质量更好的产品，企业的生产工艺需要不断地改进和创新，自动化控制系统可以将整个电镀生产过程进行保留，为新技术的创新提供技术方案借鉴。

参 考 文 献

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[3]刘莹.浅谈电镀企业如何应对危险化学品环境管理登记[J].广东化工，2015（12）.

[4]王文慧.加快建设电镀园区的实践与思考[J].电镀与环保，2010（4）.

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[责任编辑：钟声贤]