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汽车零部件自动清洗机PLC控制系统的设计-自动化

2013-07-07 01:44

 

【摘要】介绍了自动清洗机的总体构造，工况要求，讲述了该系统的硬件实现，程序设计思路。说明了如何利用PLC功能达到清洗机的自动定位，自动过行程保护等的自动化过程，列出部分重要程序。

1．引言自动清洗机是本公司各生产线上重要的后道工序处理设备，公司主要生产汽车发动机内部产品，产品在经过车，铣，钻等多道工序后，表面附着大量的切削液铝屑等脏物，这类脏物须清理干净后才能组装和包装，如果利用人工清理会产生效率低，劳动强度大，不能实现自动化生产，以及产品划伤，甚至报废等。由于公司的清洗机属于专用机床，市场上没有现成品可买，如设备厂定做，将出现交货时间长，影响新产品投放市场，价格高，不能很好满足工况要求等限制，在以上种种条件制约下决定自己制造自动清洗机。2. 自动清洗机总体结构自动清洗清机总体结构：行走系统（行走电机，传动装置，输送位置确定的定位装置，输送装置等），喷水系统，喷气系统，电气控制系统。总体结构如图1所示，
 
 

3.硬件部分1） 行走系统行走系统是自动清洗机的关键部分，它的稳定性直接影响到整个设备运转的可靠性和连续性。由于考虑到成本问题，行走电机不用步进电机，运用了北仑调速电机厂生产的三相异步电动机，该电机带有断电刹车和减速箱装置，性能可靠，输入功率小，输出力矩大等优点。。产品输送带采用不锈钢链条，在两根传送链上固定产品放置架，在单根链条中固定原位感应块（1块），过极限感应块（2块），产品输送位置确认及定位是在传动轴上按装一计数齿轮，该齿轮齿距刚好与一节传输链的节距相等2） 喷水，喷气系统自动清洗机利用前，后门把整个清洗箱隔为喷气箱和喷水箱，喷水系统包括水箱，水泵，喷头等，喷气部分包括喷头，控制阀，高压气源等。硬件的动作过程为，产品放在产品架上，按下启动按钮，电机开始正转，当产品进入喷水箱后时，门关闭，喷水水泵起动，水清洗计时开始，电机反转，输送带退三个链距后，电机正转，输送带进三个链距，就这样反复来回走动，水清洗时间到时，门打开，电机反转产品架进入喷气箱，门关闭，喷气阀打开，喷气开始计时，输送带重复水清洗时的反复动作，喷气时间到，门打开，输送带后退，直到原位，整个过程结束，过程工况如图（2）。

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整个控制系统有手动自动两个状态，可随时通过手动/自动转换开关来切换，在手动状态下可以实现各过程的单步运行（其中喷水、喷气时门必须关上，输送带行走时门必须打开）这种状态适用于对自动清洗机各部分进行调试，故障检修和每次开关电源后手动回原位操作等情况，在正常生产情况下只使用自动方式，整个清洗过程均由PLC控制系统自动控制。4、PLC控制系统的设计1）PLC控制系统正得到日益广泛的应用，与传统的接触器----继电器控制系统相比。PLC控制系统具有控制灵活，抗干扰能力强，工作稳定可靠，维护方便等优点。当产品转型或工艺要求改变时PLC控制系统的改变比较容易实现。能交好地适应市场的变化需求。三菱公司生产的PLC具有体积小，控制灵活，性价比高等优点。可与普通电脑编程通信等。本控制系统选用三菱FX2N--60MR型可编程控制器。2）自动请洗机PLC控制系统的I/O电路如图3所示,由于篇幅有限这里只列出说明一部分I/O的功能，输入X0为输送带原位确认的接近开关信号，X1为输送带位置确认和行走定位的接近开关信号，它是通过检测记数齿轮转过的齿数来得到输送带位置. X2为输送带硬极限确认信号。X3为自动启动按钮信号。X4--X7分别为前门后门 开关确认号。X10-，X11分别为喷水喷气时间到信号，它们分别由操作面板上的喷水喷气时间继电器控制。可以根据需要调整喷水喷气时间。输出Y0--Y4分别通过中间继电器控制准备完了指示灯，自动状态指示灯，自动运转中指示灯，全原位指示灯，异常报警声光指示。通过各种指示可随时了解设备运行状态。Y5，Y6分别通过接触器控制行走电机正反转控制输送带前进后退。3）PLC的程序是PLC控制系统中一个重要的组成部分，它就象人的大脑一样，如果没有它就什么也干不成，由于篇幅有限不能把所有的程序都列出，这里只列出我个人认为重要的一部分加以叙述。为了输送带准确定位，这里我运用了PLC中的断电保持双向记数器C220，图4是自动启动后产品进入喷水箱的定位控制程序。它的工作原理是：X1上记的数反映到C220上，通过MOV指令把C220的数值送入数据记存器D0中。用CMP指令把D0中数值与我们设定值进行比较，（这里产品从原位到水清洗位置是70个记数齿轮齿数）当D0〈70时M110导通则Y5接通，电机正转输送带前进，当D0=70时M111导通水清洗定位结束进入下一工况，当D0〉70时M112导通则Y6接通电机反转输送带后退，这样就可以使清洗初始位置定位在我们预定位置了，

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为了防止由于机械惯性或行走电机刹车失灵等因素，导致输送带运转时超过行程范围损坏设备现象产生，我们在控制系统中设置了软极限和硬极限两套过行程保护系统。PLC控制程序如图5，它的工作原理如下：产品进入工作最前端时，如果输送带再向前走2个有效链距时，或向后后退到原位再向后退2个有效链距时，就会使M122或M130接通，若软极限失控时，硬极限X17信号一产生使M21导通，M122，M130，M21中只要有一个接通，M22马上导通并产生过极限报警，设备马上停止所有运转工作并发出声光警示。
 
 
5．结束语该自动清洗机PLC自动控制系统经过现场安装调试，运行情况良好，基本达到预期要求。本系统充分发挥了PLC自动控制系统运行可靠，控制灵活，维护方便等优点。由于时间仓促，水平有限，该系统必然还存在好多不足之处要靠我们日后完善。参考文献1． 三菱公司。 三菱FX可编程控制器编程手册。2． 周恩涛。 可编程控制器原理及在液压系统中的运用。