PLC工件自動清洗裝置及其電氣控制

夏宇寧

（華東理工大學(xué)，上海 200237）

PLC是一種基于數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，是工業(yè)化環(huán)境設(shè)計(jì)當(dāng)中，具備自動化功能控制的工業(yè)化裝置。PLC工件自動清洗裝置及其電氣控制，從實(shí)踐應(yīng)用價值分析來看，工件清洗裝置設(shè)計(jì)具備結(jié)構(gòu)簡單、高自動化程度、低碳環(huán)保作用，同時具備提升資源利用率和減少工件損失率等特征，具備遠(yuǎn)期意義價值。工業(yè)控制系統(tǒng)整體PLC裝置與其外圍設(shè)備的編程存儲器運(yùn)算、計(jì)時和計(jì)數(shù)指令發(fā)揮，有必要在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，才能最大限度的實(shí)現(xiàn)工件自動清洗裝置的系統(tǒng)化設(shè)定研究，并可最大限度的確保清洗裝置滿足環(huán)保和現(xiàn)代化應(yīng)用需求。

1 傳統(tǒng)工件清洗裝置控制環(huán)境分析

傳統(tǒng)工件清洗裝置完全依賴人工，從自動化控制程序的獨(dú)立面和環(huán)保健康考慮，不具備保障工人安全的作用。且清洗裝置增加了操作工人的勞動強(qiáng)度，嚴(yán)重阻礙工業(yè)化裝置對現(xiàn)代工業(yè)的作用，使得生產(chǎn)效率和生產(chǎn)結(jié)果滿足不了人們?nèi)找嬖鲩L的自動化、智能化和系統(tǒng)化需要。在清洗槽中加入清洗液浸漬清洗，為常規(guī)清洗工藝，且在技術(shù)成熟度和節(jié)點(diǎn)要求中，主要依靠化學(xué)作用進(jìn)行直接程度的清洗，從作用能力來講，耗時長且循環(huán)清洗液應(yīng)用量大。從清潔方式來講，在清洗槽內(nèi)安裝噴氣管（多個吸管），用“汽化清洗方”及其工件表面上液體和固體的污染物清洗設(shè)備壓力為20kg/cm2的方法，一度在工業(yè)企業(yè)廣為應(yīng)用。

2 PLC工件自動清洗裝置及其電氣控制

（1）清潔效果。工件表面上液體和固體污染物，損壞了工件表面的潔凈程度。清洗的主環(huán)節(jié)控制中，清洗介質(zhì)、污染物、工件表面具備復(fù)雜的物理、化學(xué)關(guān)系。而從清潔效果來看，污染物的性質(zhì)、種類、形態(tài)以及粘附的程度及其清洗介質(zhì)的理化性質(zhì)、清洗設(shè)備清洗性能、工件材質(zhì)、表面狀態(tài)的關(guān)聯(lián)度密切相關(guān)。而從遠(yuǎn)期清潔條件作用分析來看，溫度、壓力以及附加的超聲振動、機(jī)械外力等因素直接關(guān)乎裝置的效果，PLC工件自動清洗裝置的清洗，具有自動清洗完畢后自動停止刷洗的全方位優(yōu)勢。

（2）控制系統(tǒng)功能原理。基于PLC在工件自動清洗裝置及其電氣控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行研究中，實(shí)現(xiàn)“自動化、一體化”工件清除。從控制程序中樞來看，具備從初始化狀態(tài)，聯(lián)動系統(tǒng)復(fù)位邏輯，而后以自動/手動下運(yùn)行控制系統(tǒng)進(jìn)行邏輯定位，系統(tǒng)在運(yùn)行中自動對故障進(jìn)行管理，遴選的工作泵和備用泵之間的切換邏輯和啟動控制邏輯，依托備用泵、先關(guān)工具組建和排氣閥及其補(bǔ)氣閥的邏輯、完成對工件的自動清洗。

3 網(wǎng)版自動清洗裝置設(shè)計(jì)研究

（1）設(shè)計(jì)應(yīng)用。從發(fā)明公開價值機(jī)制考慮，實(shí)現(xiàn)自動清洗裝置的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)運(yùn)行研究，主特征表現(xiàn)在于以可拆卸清洗部、擋板連接；主要清洗內(nèi)容涵蓋底座與所述底座滑動連接的支架、支架連接的清洗刷、清洗刷兩側(cè)的刮刀板、3個分別用于驅(qū)動清洗刷和刮刀板的氣缸。裝置設(shè)置初始化環(huán)節(jié)階段，實(shí)現(xiàn)清洗刷、刮刀板分別與3個氣缸連接三部分的自動化清洗，從清洗細(xì)節(jié)來看，具備清洗裝置和清洗工件的安全清洗。

（2）設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)勢分析。本研究實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)研究對象主要價值優(yōu)勢在于以提供一種可以在印刷機(jī)上清洗網(wǎng)版的網(wǎng)版自動清洗裝置，來達(dá)到目標(biāo)化和價值化需求，從而在能動性舞臺上，實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案的優(yōu)選。優(yōu)勢特征主要表現(xiàn)在所述底座為與網(wǎng)版的邊框可拆卸連接、所述支架為L形支架、所述L形支架的一邊位于底座的外側(cè)并與底座滑動連接、所述L形支架的另一邊位于底座上方并與清洗刷、刮刀板連接，L形支架頂部氣缸的活塞桿穿過L形支架與清洗刷、刮刀板連接，其清洗刷為長條形清洗刷，所述刮刀板為長條形刮刀板。

（3）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)思路。PLC可編程控制器控制操作，具備設(shè)計(jì)上的獨(dú)立配電柜，即可實(shí)現(xiàn)對工件自動清洗，且手動檔環(huán)節(jié)同樣具備可操作性。在相應(yīng)的操作界面，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)觸摸屏對接。從操作工作流程的節(jié)點(diǎn)控制研究中，操作者的進(jìn)料和清洗鉆頭工件的自動盤轉(zhuǎn)，具備可調(diào)度性，從而在運(yùn)行速率和運(yùn)行價值環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)即刻性變更。

（4）控制裝置流程。①鉆頭產(chǎn)品零件油污清洗。工件自動清洗裝置對鉆頭產(chǎn)品零件油污自動清洗過程的PLC微型芯片控制。由人工將需要清洗的工件裝入工裝籃，以操作系統(tǒng)和組織塊為例，傳輸FBI和FC3，最終實(shí)現(xiàn)工件清洗的拋動、漂洗風(fēng)切干燥、熱風(fēng)干燥及自動出料等。PLC工件自動清洗裝置及其電氣控制具體工藝流程涵蓋進(jìn)料、輸送和清掃環(huán)節(jié)的階段性控制把握。具體工藝流程為系統(tǒng)啟動，透氣閥和進(jìn)料閥、喂料機(jī)開關(guān)及其設(shè)定、除塵器和出料閥控制，出料閥循環(huán)控制和系統(tǒng)停止。電氣控制系統(tǒng)滿足直觀顯示狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，緊急停車按鈕和獨(dú)立的設(shè)門鎖電控柜，形成一整體功能分塊，維護(hù)保養(yǎng)便捷，安全性要求中要具備良好的接地。②飲料行業(yè)CIP清洗。PLC工件自動清洗裝置設(shè)計(jì)性能參數(shù)：時間3～5min，溫度設(shè)定常溫或60℃以上熱水；堿洗5～10分鐘，1%～2%溶液，60～80℃，中間洗滌5～10分鐘，60℃以下的清水，殺菌10～20分鐘，90℃以上的熱水。主要技術(shù)規(guī)格要求：《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（1998年修訂版）》及其《鋼制焊接常壓容器（JB/T4735-1997）》。程序主要控制手段，手動控制、半自動控制、全自動控制CIP結(jié)構(gòu)，具備高溫、高濃度的洗凈液，對設(shè)備裝置加以強(qiáng)力作用，把與食品的接觸面洗凈,對衛(wèi)生級別要求較嚴(yán)格的生產(chǎn)設(shè)備的清洗、凈化。

（5）控制裝置系統(tǒng)模塊程序控制基本要求。PLC自動清洗裝置測控系統(tǒng)軟件,主要功能模塊涵蓋系統(tǒng)自檢、測控、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)幫助模塊四種。其中系統(tǒng)測控模塊組為控制程序的中樞環(huán)節(jié)，涵蓋內(nèi)容和運(yùn)行條件及其更換洗滌作用和運(yùn)行方式的階段性轉(zhuǎn)換，明確面對實(shí)現(xiàn)測控技術(shù)的工況切換、儲液槽選擇、顯示參數(shù)選擇及其數(shù)據(jù)的授權(quán)管理，具備以模塊化促進(jìn)智能化管理的科學(xué)優(yōu)勢，從組態(tài)價值和特性分析中，最終為用戶提供便捷和科學(xué)化的優(yōu)勢。PROFACE觸摸屏為人機(jī)界面的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對交流接觸器、電磁閥、加熱器等執(zhí)行器件的控制，可以自動完成清洗液加熱，自動補(bǔ)水，高壓噴淋，烘干等清洗工藝。

（6）應(yīng)用績效評價。工件清洗裝置的滾輪、支承軸座設(shè)置及其每條立柱之間，具備遠(yuǎn)期價值上的控制優(yōu)勢，且具備遠(yuǎn)期績效價值評判上的黃金標(biāo)準(zhǔn)。PLC模式控制理論界定層面，實(shí)施工件裝置水平驅(qū)動裝置系列驅(qū)動連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)期價值應(yīng)用上的潛力化優(yōu)勢。傳統(tǒng)工件清洗裝置使用后，為提升產(chǎn)品質(zhì)量，必須把粘貼在上面的錫膏或者紅膠以及其它污損清洗掉，避免下一批次使用時工件受到污染?，F(xiàn)有PLC網(wǎng)版清洗機(jī),在人工清洗界面，為提升清洗效率，實(shí)現(xiàn)以整個機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)成長時間清洗的作用。從技術(shù)方案優(yōu)選價值來看，本研究所要解決的基礎(chǔ)技術(shù)問題，是將部分水源循環(huán)使用，提高產(chǎn)品的合格率、減少工件的流失量?；谝环N循環(huán)式工件清洗裝置，升降驅(qū)動裝置聯(lián)動設(shè)計(jì)，是本研究的重點(diǎn)內(nèi)容，從價值分析和實(shí)踐驅(qū)動的整體效能來看，具備機(jī)架、升降架、導(dǎo)向槽、循環(huán)吊空鏈條、水平驅(qū)動裝置的一體化運(yùn)行設(shè)計(jì)要求。

（7）應(yīng)用實(shí)證分析。浦東新區(qū)冷凝器小球清洗裝置專業(yè)公司生產(chǎn)的PLC智能控制箱設(shè)置清洗頻率，達(dá)到自動在線清洗功能，始終保持冷凝器內(nèi)壁潔凈，換熱效率最高，冷水機(jī)組制冷效率最高。以汽車自動清洗裝置PLC控制分析為例，在實(shí)現(xiàn)對工件的自動清洗中，主控制策略啟動按鈕、清洗機(jī)向前移動并同時打開噴淋閥門、汽車檢測位置進(jìn)入到洗刷位置、啟動刷子電動機(jī)對汽車進(jìn)行清洗；到汽車檢測位置為例，具備往復(fù)式優(yōu)勢。選項(xiàng)按鈕包括泡沫清洗（用MC1驅(qū)動）；清水沖洗（用MC2驅(qū)動）；風(fēng)干（用MC3驅(qū)動）等。依照設(shè)計(jì)要求配合系統(tǒng)電氣線路原理圖編寫 PLC控制梯形圖和指令語句表。實(shí)施編程研究前，綜合使用S7-200的指令系統(tǒng)，熟練掌握編程器的使用方法以及STEPMICRO/WIN32編程軟件。運(yùn)行調(diào)試環(huán)節(jié)，把所有的硬件接線電路圖和所編寫的程序經(jīng)過認(rèn)真的分析研究，經(jīng)老師檢查確認(rèn)無誤后方可輸入。并在計(jì)算機(jī)上對控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，以確認(rèn)所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)和編寫軟件的正確性。關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)把握中，對于需要通電調(diào)試的硬件部分，在通電前，應(yīng)用萬用表檢查電源輸入/輸出端有無短路，合閘時按先后順序逐級調(diào)試，使各種動作功能協(xié)調(diào)完成，滿足設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制要求。

4 結(jié)語

從PLC工件自動清洗裝置的設(shè)計(jì)研究中，可以以實(shí)驗(yàn)和建模體現(xiàn)出主機(jī)程系統(tǒng)運(yùn)用PLC的優(yōu)勢。在實(shí)現(xiàn)自動化控制的同時，具備靈活性強(qiáng)、可靠性高、擴(kuò)展簡單、維護(hù)維修方便且節(jié)省時間的優(yōu)勢，還可以提高作業(yè)的安全使用效率。在實(shí)踐中，自動清洗裝置電氣控制系統(tǒng)可節(jié)省成本，提高后期的經(jīng)濟(jì)效益。本研究通過對其系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，除了技術(shù)上的優(yōu)勢外，還具有遠(yuǎn)期目標(biāo)價值上的推廣作用。

[1]殷忠玲,孫榮軍.基于PLC工件自動清洗裝置的電氣控制研究[J].福建質(zhì)量管理,2016,(10):105,104.

[2]殷忠玲,孫榮軍.基于PLC工件自動清洗裝置的設(shè)計(jì)[J].自動化與儀器儀表,2016,(7):235-237.