摘要：針對廢舊油桶人工翻新方法存在浪費資源、污染等缺點, 基于PLC技術(shù)設(shè)計了廢舊油桶翻新生產(chǎn)線中噴砂機(jī)的控制系統(tǒng), 闡述了油桶翻新噴砂機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及噴砂翻新的工藝流程, 給出了PLC控制程序。

在我國, 油品儲存、運輸容器大多采用鋼材制成, 在經(jīng)過長期的使用后, 容器內(nèi)壁會產(chǎn)生污垢和沉積物, 也會產(chǎn)生鐵銹, 在油桶再次投入使用前必須對油桶進(jìn)行清洗;隨著工業(yè)水平的不斷發(fā)展, 機(jī)械設(shè)備已逐步地由手動操作改為自動控制, 設(shè)備本身也發(fā)展成為機(jī)電一體化的綜合體。實際應(yīng)用上雖然存在一些油桶翻新方法, 例如化學(xué)除銹、人工清洗, 但是那些方法不符合安全、綠色生產(chǎn)要求, 或者加工效率低、加工效果參差不齊, 所以需要一種自動化油桶翻新設(shè)備。

這里討論的油桶翻新噴砂機(jī), 是一種對200 L鋼制油桶進(jìn)行翻新加工的機(jī)械裝備, 可以對油桶進(jìn)行噴砂除銹, 是油桶翻新自動化生產(chǎn)線的一個重要組成模塊。噴砂除銹工藝在造船和修船過程中都有著重要的應(yīng)用, 除銹等級可控制在Sa2.5~Sa3之間, 是通過砂丸混合射流磨蝕工件表面, 使其表層產(chǎn)生塑性流動, 細(xì)化表層金屬組織結(jié)構(gòu), 改善表層壓縮應(yīng)力。噴砂時砂丸高速撞擊工件, 通過PLC對噴砂加工進(jìn)行自動化控制, 實現(xiàn)人機(jī)分離、安全操控。

程序設(shè)計上, 將PLC程序模塊化的編寫方法, 可以加快開發(fā)進(jìn)度, 提高項目的開發(fā)效率, 并且有利于查找程序故障和調(diào)試程序[5]。因此, 本文設(shè)計的噴砂機(jī)的控制系統(tǒng)的特點采取基于PLC的集中控制方法, 利用上位機(jī)觸控屏幕對噴砂機(jī)的電氣控制系統(tǒng)和氣、液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制操作, 完成油桶翻新噴砂工藝的實現(xiàn)。本文在分析工藝過程的基礎(chǔ)上將噴砂工藝過程分為七道工序, 利用模塊化程序設(shè)計結(jié)構(gòu), 循環(huán)調(diào)用子程序方式實現(xiàn)自動控制功能, 便于優(yōu)化。

噴砂機(jī)的工作原理是對經(jīng)過熱處理的廢舊油桶桶壁進(jìn)行噴砂打磨, 去除桶壁表面的銹蝕以及廢料殘渣, 實現(xiàn)油桶傳送、油桶轉(zhuǎn)動、輸送及回收鐵砂、噴砂打磨等動作。噴砂機(jī)原理對廢舊油桶桶壁打磨主要依靠提砂機(jī)構(gòu)、噴砂機(jī)構(gòu)、噴砂室機(jī)構(gòu)等三個機(jī)構(gòu)來完成。提砂機(jī)構(gòu)的功用是為噴砂機(jī)提供鐵砂;噴砂機(jī)構(gòu)功能是把鐵砂高速噴出, 對油桶壁進(jìn)行打磨;噴砂室機(jī)構(gòu)的功能是讓油桶在噴砂時進(jìn)行旋轉(zhuǎn), 以確保油桶內(nèi)壁打磨均勻, 同時還要實現(xiàn)廢舊油桶的接收和傳送。三個機(jī)構(gòu)間通過連接配合設(shè)計, 整體結(jié)構(gòu)緊湊而動作完整穩(wěn)定。通過對噴砂工序流程順序以及機(jī)構(gòu)所實現(xiàn)動作進(jìn)行分析, 噴砂機(jī)要依次完成七步工序, 步序流程如表1.

根據(jù)工序控制要求, 七步工序循環(huán)運行, 程序流程圖如圖1所示。檢測程序作用是運行程序之前對系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測, 以保障系統(tǒng)運行的安全有效;排除系統(tǒng)故障后進(jìn)行自動程序運行, 或選擇手動程序?qū)Ω鞴ば蜻M(jìn)行單獨控制。為便于程序的調(diào)整, 本文將程序結(jié)構(gòu)分為:一級為主程序;二級為自動程序、手動程序和檢測程序;為各工序單獨控制程序, 即上桶、關(guān)倉門、噴砂機(jī)揚起、噴砂打磨、噴砂室回位、開倉門和下桶。

通過對工序流程的分析, 本文設(shè)計的噴砂機(jī)控制系統(tǒng)需要7個信號采集點、4個控制按鈕作為PLC的輸入點, 因此分配系統(tǒng)輸入輸出點如表2所示。

噴砂機(jī)系統(tǒng)與PLC的I/O接線 噴砂機(jī)系統(tǒng)與PLC的I/O接線、P LC控制程序：

設(shè)備自動運行是設(shè)計控制系統(tǒng)的目的之一。當(dāng)檢測到噴砂室有桶信號后, 倉門氣缸關(guān)閉、噴砂室揚起, 啟動電機(jī)對油桶進(jìn)行噴砂打磨, 打磨完成后開倉出桶。如圖3所示為部分自動噴砂程序。

本文針對廢舊油桶翻新自動化生產(chǎn)線中的噴砂機(jī)進(jìn)行了機(jī)構(gòu)動作分析與工作流程分析, 設(shè)計了系統(tǒng)的I/O分配點位及程序流程圖, 編寫了PLC控制程序?，F(xiàn)場調(diào)試試驗證明了該控制系統(tǒng)的有效性。

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