氣密機(jī)電控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

何艷芝

（哈爾濱哈飛工業(yè)有限責(zé)任公司研發(fā)中心，黑龍江 哈爾濱 150000）

一前言

隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，汽車(chē)生產(chǎn)商對(duì)其配套的所有產(chǎn)品提出了更高的質(zhì)量要求。受某車(chē)燈供應(yīng)商委托,我們?yōu)槠湓O(shè)計(jì)并研制了一臺(tái)型號(hào)為CQJ-1的吹氣式氣密機(jī)。它是一臺(tái)高精度的測(cè)試檢驗(yàn)設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品微小泄漏的監(jiān)測(cè)，當(dāng)車(chē)燈的底座涂膠后與燈殼接合，經(jīng)壓著后，可憑借本機(jī)檢驗(yàn)其密合程度。

該設(shè)備的工作原理是：使用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)上汽缸，從而使上模具下降前進(jìn)與下模具合模，同時(shí)向下模具上的被測(cè)漏加工物施加壓力，以使加工物能密合于下模具，然后啟動(dòng)氣密測(cè)漏機(jī)檢測(cè)加工物是否有泄漏現(xiàn)象，并加以判定。

二控制系統(tǒng)的硬件組成

本機(jī)控制系統(tǒng)的核心部分采用的是日本三菱公司生產(chǎn)的PLC，型號(hào)為FX1S30MR,外圍的輸入設(shè)備包括按鈕、傳感器；輸出設(shè)備包括指示燈、蜂鳴器、電磁閥；氣密檢漏儀采用長(zhǎng)野福田公司Fukuda生產(chǎn)的FL-293L-2G型計(jì)測(cè)器，它與PLC之間的接口即有輸入又有輸出，獨(dú)立小巧的操作盒，為用戶(hù)提供了極為靈活的操作模式。

圖一 控制系統(tǒng)的組成

三氣密檢漏儀的使用及工作原理

1氣密檢漏儀的工作原理。Fukuda氣密檢漏儀的基本工作原理同天平一樣，一端是標(biāo)準(zhǔn)"砝碼"-基準(zhǔn)參考物，另一端是待稱(chēng)的"藥"-被測(cè)工件。但其測(cè)量順序與天平正好相反 ，基準(zhǔn)物與被測(cè)工件兩邊先同時(shí)充入相同壓力的空氣，使"天平"-差壓傳感器兩端平衡。如果被測(cè)工件有泄漏，即使是微小泄漏，"天平"也將失去平衡，從而檢測(cè)出兩端因泄漏而產(chǎn)生的差壓。氣密檢漏儀將根據(jù)差壓的變化測(cè)出工件的具體泄漏量，然后判斷被測(cè)工件是否合格，并將這些信息傳送給操作人員。因?yàn)榛鶞?zhǔn)物和被測(cè)工件形狀、大小都相同；且檢測(cè)過(guò)程中兩端的外部環(huán)境狀態(tài)完全一樣，所以這種測(cè)試方法可以消除溫度、震動(dòng)等環(huán)境因素的影響，得到高精度的測(cè)量結(jié)果。

2 氣密檢漏儀的工作過(guò)程。在檢漏過(guò)程中，操作人員給出啟動(dòng)信號(hào)后，檢漏儀將根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的時(shí)序依次執(zhí)行下列各個(gè)檢測(cè)環(huán)節(jié)，然后做出合格/不合格的判斷。

1）備環(huán)節(jié)(T1 RDY)待機(jī)狀態(tài),等待下一次檢測(cè)開(kāi)始。

2）延遲環(huán)節(jié)（T2 DLY）啟動(dòng)檢測(cè)后，延遲加壓的時(shí)間。

3）充氣環(huán)節(jié)（T3 CHG）測(cè)試壓空氣通過(guò)電磁閥SV1，SV2和SV3充入基準(zhǔn)物和被測(cè)物內(nèi)。

4）平衡環(huán)節(jié)（T4 BAL）閥門(mén)SV2和SV3關(guān)閉，切斷氣源，等待基準(zhǔn)物和被測(cè)物內(nèi)空氣趨于穩(wěn)定，并在該環(huán)節(jié)判斷是否存在大泄漏。當(dāng)被測(cè)物存在大泄漏時(shí)，+NG燈亮，蜂鳴器報(bào)警，并直接進(jìn)入排氣環(huán)節(jié)。如沒(méi)有大泄漏，則繼續(xù)進(jìn)行下一環(huán)節(jié)-檢測(cè)環(huán)節(jié)。

5）檢測(cè)環(huán)節(jié)（T5 DET）通常在該環(huán)節(jié)中做出有無(wú)微小泄漏的判斷。檢測(cè)環(huán)節(jié)開(kāi)始時(shí)差壓信號(hào)自動(dòng)回零，并開(kāi)始檢測(cè)泄漏引起的差壓變化。

6）排氣環(huán)節(jié)（T6 EXH）進(jìn)入排氣環(huán)節(jié)的瞬間，輸出合格/不合格判定信號(hào)，顯示泄漏量或壓差，同時(shí)將檢漏儀內(nèi)部以及被測(cè)物和基準(zhǔn)物內(nèi)的空氣排放到大氣中。

7）檢測(cè)結(jié)果輸出 -NG判定標(biāo)準(zhǔn)：基準(zhǔn)物的泄漏量判定值。 +NG判定標(biāo)準(zhǔn)：被測(cè)物的泄漏量判定值。 OK判定標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)實(shí)際泄漏值均小于-NG與+NG設(shè)定值時(shí)，輸出為合格。

四 系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)

本系統(tǒng)采用可編程序控制器FX1S30MR為控制核心，選用GX DEVELOPER作為PLC的編程開(kāi)發(fā)環(huán)境，利用梯形圖編程語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)較為復(fù)雜的邏輯控制。如在自動(dòng)非手動(dòng)方式下，撥動(dòng)微動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，氣缸向下運(yùn)行，當(dāng)接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)氣缸處于下限位置時(shí)，啟動(dòng)氣密機(jī)運(yùn)行，作出相應(yīng)的判定。如果產(chǎn)品合格，蜂鳴器鳴笛一聲，然后，氣缸上升，回到初始位置，即上限位接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)位置；如果產(chǎn)品不合格，復(fù)位燈亮且閃爍，蜂鳴器響，直到按下復(fù)位按鈕取消，這時(shí)，氣缸上升，回到初始位置；工作中，出現(xiàn)異?；虬聪录蓖Ｄ⑷泐^按鈕，蜂鳴器報(bào)警，所有動(dòng)作停止，拔出急停按鈕，按下復(fù)位按鈕，這時(shí)，氣缸上升，回到初始位置。在手動(dòng)非自動(dòng)方式下，按寸動(dòng)前進(jìn)或寸動(dòng)后退，方能生效。

五 PLC控制的優(yōu)勢(shì)

一般常規(guī)系統(tǒng)的控制方法主要有：繼電器控制、微機(jī)控制或PLC控制，如果采用繼電器控制線(xiàn)路復(fù)雜、體積大、故障率高、維護(hù)困難;如果采用微機(jī)控制，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度大,而且系統(tǒng)可靠不高,容易發(fā)生故障；PLC自問(wèn)世以來(lái),以其高可靠的特點(diǎn)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。使用PLC作為控制系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的邏輯控制，控制系統(tǒng)的布線(xiàn)簡(jiǎn)化，而且系統(tǒng)自動(dòng)化程度及可靠性卻大大提高。調(diào)試時(shí)，硬件接線(xiàn)改動(dòng)少，只需修改PLC的程序，即可滿(mǎn)足用戶(hù)不同的控制要求，增加了系統(tǒng)的靈活性。同時(shí)PLC用戶(hù)程序可以加密，保護(hù)廠(chǎng)方的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和防止用戶(hù)擅自對(duì)程序進(jìn)行修改而造成故障。

近年來(lái)，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)和通信技術(shù)的進(jìn)步,PLC的性能價(jià)格比逐年提高,使用PLC控制取代前兩種方案,是一種投資小、見(jiàn)效快、可靠性高的好方法。

結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)采用PLC作為氣密機(jī)設(shè)備的控制核心，來(lái)控制檢驗(yàn)車(chē)燈產(chǎn)品氣密度的工藝過(guò)程,不僅實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的邏輯控制過(guò)程,而且簡(jiǎn)化了硬件電路的設(shè)計(jì),提高了系統(tǒng)的可靠性,降低了系統(tǒng)的故障率，減少了運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。并且針對(duì)于產(chǎn)品的氣密度檢驗(yàn)這一測(cè)量過(guò)程，采用Fuk－ uda的氣密檢漏儀，該產(chǎn)品利用天平原理，同時(shí)具有快速充氣功能，高精度的傳感器以及傳感器保護(hù)回路，能夠在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出工件的微小泄漏，做到了對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的嚴(yán)格把關(guān)。具有廣泛的推廣和實(shí)用價(jià)值。

1.FL293系列氣密機(jī)技術(shù)資料及使用說(shuō)明書(shū)

2.三菱電機(jī)(FX系列)可編程序控制使用手冊(cè)

3.三菱電機(jī)(FX系列)可編程序控制編程手冊(cè)

4.GX Geveloper用戶(hù)操作手冊(cè)