PLC在曲軸箱吹氣機中應用實例

黃淇

（華意壓縮機股份有限公司 江西景德鎮(zhèn) 333001）

1 引言

壓縮機機加車間曲軸箱生產(chǎn)線上有一工位，工作時員工需全副武裝——戴口罩、帽子、工作服等，特別是在夏季，身上又熱又悶，勞動強度大且環(huán)境較臟，許多員工都對此崗位避而遠之。再加上該工序吹出曲軸箱高低壓腔的鐵屑四處飛濺，也影響了車間的環(huán)境衛(wèi)生。為此，筆者接到制造一臺由PLC控制的曲軸箱吹氣機的任務(wù)。

該吹氣機主要功能是吹掉粘在曲軸箱，高低壓腔四個孔內(nèi)的鐵屑。從經(jīng)濟效益和技術(shù)效益角度考慮，我們利用了可編程序控制器(PLC)的電氣控制系統(tǒng)和氣壓傳動系統(tǒng)制造出曲軸箱吹氣機。具體是利用廢舊導軌作為吹氣裝置的滑臺；利用曲軸箱活塞孔和一個螺紋孔作為兩孔定位孔來設(shè)計曲軸箱定位夾具；通過對傳統(tǒng)的繼電器控制與PLC控制進行充分地技術(shù)經(jīng)濟方面比較。最終確定選用16點的三菱PLC控制系統(tǒng)的控制方式，提高系統(tǒng)的整體性能。

2 吹氣機PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 工藝過程分析

圖1所示是吹氣機的系統(tǒng)工作原理圖，用來將夾具上的曲軸箱高低壓腔孔的鐵屑吹掉。夾具與導軌，氣缸都固定支架上，在支架下方裝一個接鐵屑箱子，在支架上方用大長方體蓋把其罩住。機床前面左側(cè)裝一扇可開啟的門，加工時，關(guān)上門便會自動吹屑，這樣鐵屑不會被吹到外面來，門右邊一半擋板是固住。在機床后面安裝固定電氣控制箱，上面安裝自動與手動轉(zhuǎn)換三檔旋鈕和一個工作完成指示燈，三個按鈕分別為氣缸向前，氣缸向后，閥吹氣按鈕。

吹氣機工作過程如下：

當把料放在夾具上，關(guān)門SQ0信號，電磁閥YVO通電，工作臺氣缸向前。

當工作臺前進L位，位置傳感器SQ1接通，接著氣閥YV2得電開始吹氣，吹氣2秒，YV1得電工作臺向后，向后到達R位，SQ2位置傳感器接通，YV2斷電完成了一個工作循環(huán)。工作指示燈亮。操作工開門取料再放料開始下一工作循環(huán)作準備。

2.2 控制系統(tǒng)的組成

在吹氣機控制系統(tǒng)設(shè)計中，以操作員指令信號和檢測氣缸運動到位的反饋信號作為PLC的輸入，用PLC的輸出信號控制換向閥的電磁鐵，進而控制管路中氣流的方向，去控制氣缸活塞進行伸出與縮回運動。另在電磁換向閥與氣缸之間的氣路上串聯(lián)單向調(diào)速閥，調(diào)節(jié)氣缸活塞桿伸出與縮回運動速度，進而控制工作臺移動速度。

PLC控制系統(tǒng)的方框圖如2所示。

PLC增加一個工作完成指示燈，以提示操作工可以開門卸料。另外，在操作面板上配置一個帶自鎖的急停，便于出現(xiàn)緊急情況下拍急停即關(guān)掉PLC220V供電電源。增加了手動方式，可以點動使氣缸向前、向后，氣閥吹氣，以便維修調(diào)試用。

2.3 PLC的選型和I/O分配

系統(tǒng)輸入信號有：點動按鈕3個，位置傳感器3個。三點輸入型轉(zhuǎn)換開關(guān)1個，共8個輸入信號。系統(tǒng)輸出信號有：控制滑臺向前，向后，氣閥吹氣的繼電器3個，指示燈信號1個，共4個輸出點?？紤]到車間使用較多三菱PLC，此系統(tǒng)備件較充分，以及留有一些點作為備用，確定選用日本MELSEC公司的FX2N-16MR型PLC，它有8個輸入點，8個輸出點，完全滿足控制要求如圖1所示。

3 吹氣機PLC控制程序（梯形圖）設(shè)計

如圖3所示，旋鈕開關(guān)撥至自動狀態(tài)X003得電其對應常開觸點閉合，門關(guān)上使其傳感器接通，使其常開觸點X000閉合接通，MO得電氣缸推動滑臺處在R位，退到位SQ2傳感器便X002接通，Y000接通，其對應外部中間繼電器吸合，電磁閥YV0得電氣缸向前，滑臺移到L位，前進到位檢測傳感器SQ1使X001觸點接通，Y001接通，其對應外部中間繼電器得電且使YV1得電吹氣2秒后，Y002得電，其對應的外部中間繼電器接通電磁閥YV2使氣缸向后，滑臺返回到位SQ2傳感器使其常閉觸點X002斷電，滑臺不再向后移動；Y003工作完成指示HL燈亮，操作工可以開門卸料，為下一步循環(huán)作準備。

如是機床出現(xiàn)故障，操作員或維修人員可以將工作方式旋鈕開關(guān)撥到手動方式，此時X004得電，按“氣缸進”或“氣缸退”按鈕便能使X005或X006常開觸點接通，滑臺向前或向后移動，當氣缸前進到位此時按氣閥按鈕便可使X007常開觸點接通”閥吹氣”Y002得電，進行對曲軸箱高壓腔孔吹氣。

4 總結(jié)

在曲軸箱吹氣機改造中用PLC控制系統(tǒng)有許多其他優(yōu)點：一是大大減小操作工的勞動強度；二是PLC具有體積小重量輕反應敏捷的特點比傳統(tǒng)的繼電器控制性能好，使用和維護方便，PLC控制動能完善易于實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備自動化和機電氣一體化。

經(jīng)改造后的曲軸箱吹氣機PLC半自動控制系統(tǒng)，通過現(xiàn)場安裝調(diào)試運行情況良好，達到了預期的目標充分發(fā)揮了PLC控制系統(tǒng)運行可靠，控制靈活，維護方便經(jīng)濟實用等優(yōu)點，它的成功應用，說明PLC在傳統(tǒng)行業(yè)技術(shù)改造中具有重要的實用意義和推廣價值。

表1

[1] 沙啟榮.維修電工（技師技能高級技師技能）.北京.中國勞動社會保障出版社.2010年5月

[2] 高欽和.可編程控制器應用技術(shù)與設(shè)計實例[M].北京.人民郵電出版.2004年7月

[3] 三菱可編程控制器培訓教材