一種基于PLC控制的脫模系統(tǒng)

李 斌，曾慶林

（中國航天科技集團公司 四院四十二所，湖北 襄陽 441003）

0 引言

在火化工產(chǎn)品和固體推進劑產(chǎn)品中，某些發(fā)動機根據(jù)設(shè)計要求，澆注過程中需要預(yù)置芯模，待發(fā)動機固化完成后，進行脫模工序?qū)⑿灸７蛛x。在脫模過程中，芯模與藥體分離的瞬間存在著爆炸的可能。目前國內(nèi)大部分生產(chǎn)單位的脫模工序仍然采用人工、面對面的工作方式，存在著嚴(yán)重的安全隱患。為此，本文設(shè)計了一種基于PLC控制的脫模系統(tǒng)，實現(xiàn)了發(fā)動機脫模過程的遠程隔離操作，減少了安全隱患。

1 脫模系統(tǒng)組成和工作原理

脫模系統(tǒng)主要由脫模機（包含升降油缸、油缸座、工作平臺、連接立柱、底座）、壓力監(jiān)測系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、監(jiān)視和控制系統(tǒng)等部分組成，如圖1所示。

圖1 脫模機結(jié)構(gòu)示意圖

將固化后的發(fā)動機，利用鎖緊裝置垂直固定在脫模系統(tǒng)工作平臺臺面上，手動卸去芯模底部螺母后，人員撤離脫模現(xiàn)場。然后，在控制室進行遠程操作，通過脫模系統(tǒng)升降油缸的活塞桿上升，將發(fā)動機的芯模向上頂動，達到芯模預(yù)松效果，然后人工將芯模取出。

油缸活塞桿在向上頂升時分為快速運動和慢速運動兩個行程，在活塞桿從頂出初始位置到接近芯模行程的過程中，活塞桿以0.8 m／min速度快速接近芯模，安裝在平臺底部的防爆光電傳感器實時檢測活塞桿位置，當(dāng)活塞桿靠近芯模時，活塞桿的運動速度降低至0.1 m／min，活塞桿頂部的芯模工裝緩慢地接近并頂動發(fā)動機芯模，使芯模與藥體在較低的速度下發(fā)生少量位移，實現(xiàn)芯模的預(yù)松。

油缸與油缸座之間通過導(dǎo)銷連接，使油缸的活塞桿只能夠沿軸向上下運動。在油缸的底部安裝有稱重傳感器，當(dāng)油缸的活塞桿上升接觸到芯模并推動芯模的同時，稱重傳感器將油缸的反作用力產(chǎn)生的壓力變化信號傳送給PLC，實現(xiàn)工作壓力值的實時監(jiān)測，并對工作壓力值設(shè)置超壓報警和急停保護功能。

2 脫?？刂葡到y(tǒng)

控制系統(tǒng)是脫模系統(tǒng)的組織、指揮部分。其功能包括：操作脫模機動力設(shè)備——液壓系統(tǒng)；脫模速度控制；現(xiàn)場工作壓力檢測、顯示和超壓報警；工房監(jiān)視；緊急停車等。

控制系統(tǒng)以西門子小型PLC（擬選用CPU224）為核心，現(xiàn)場工作壓力檢測采用西門子高精度本安稱重傳感器（EEx ibⅡCT6），選用SIWAREX IS Ex接口模塊對現(xiàn)場信號進行本安隔離，選用SIWAREX MS稱重模塊將工作壓力信號讀入PLC，從而使CPU可以直接處理工作壓力值；工作壓力顯示采用小型觸摸屏TP177micro，觸摸屏畫面具備顯示重量、清零、去皮、設(shè)置極限點等功能，觸摸屏與CPU通過通訊方式連接；脫模速度采用模擬量輸出模塊EM232輸出的電流或電壓信號控制；具有現(xiàn)場操作和遠程操作兩路控制；具備工作壓力超壓報警和急停等保護功能。

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

控制系統(tǒng)采用TP177micro作為操作界面，TP177micro是5.7英寸STN像素圖形顯示屏，分辨率（寬×高）為320×240像素，顏色為籃屏，4級灰度顯示，背光平均亮度壽命為50 000 h，是西門子S7－200CPU專用的性價比較高的一款觸摸屏。通過軟件組態(tài)，觸摸屏畫面具備顯示頂壓重量、清零、去皮、設(shè)置極限點等功能，觸摸屏與CPU通過通訊方式連接，數(shù)據(jù)采集快速、可靠。

視頻監(jiān)視系統(tǒng)采用防爆電動云臺帶動防爆攝像頭，對油缸活塞桿頂升時快、慢速度轉(zhuǎn)換和脫模工房現(xiàn)場情況進行監(jiān)視。

3 結(jié)束語

通過調(diào)試，此脫模系統(tǒng)已在使用方正常使用，不僅自動化程度高，而且實現(xiàn)了發(fā)動機脫模過程的遠程隔離操作，最大程度地減小了安全隱患，改善了作業(yè)環(huán)境。

［1］ 向曉漢.西門子PLC S7－200／300／400／1200應(yīng)用案例精講［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［2］ 西門子（中國）有限公司.深入淺出西門子S7－200PLC［M］.第3版.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

［3］ 蔡杏山.零起步輕松學(xué)西門子S7－200 PLC技術(shù)［M］.北京：人民郵電出版社，2010.