摘要：針對(duì)廢舊油桶人工翻新方法存在浪費(fèi)資源、污染等缺點(diǎn), 基于PLC技術(shù)設(shè)計(jì)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(guó), 油品儲(chǔ)存、運(yùn)輸容器大多采用鋼材制成, 在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用后, 容器內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生污垢和沉積物, 也會(huì)產(chǎn)生鐵銹, 在油桶再次投入使用前必須對(duì)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(dòng)操作改為自動(dòng)控制, 設(shè)備本身也發(fā)展成為機(jī)電一體化的綜合體。實(shí)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(dòng)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(duì)200 L鋼制油桶進(jìn)行翻新加工的機(jī)械裝備, 可以對(duì)油桶進(jìn)行噴砂除銹, 是油桶翻新自動(dòng)化生產(chǎn)線的一個(gè)重要組成模塊。噴砂除銹工藝在造船和修船過(guò)程中都有著重要的應(yīng)用, 除銹等級(jí)可控制在Sa2.5~Sa3之間, 是通過(guò)砂丸混合射流磨蝕工件表面, 使其表層產(chǎn)生塑性流動(dòng), 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(shí)砂丸高速撞擊工件, 通過(guò)PLC對(duì)噴砂加工進(jìn)行自動(dòng)化控制, 實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離、安全操控。

程序設(shè)計(jì)上, 將PLC程序模塊化的編寫(xiě)方法, 可以加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度, 提高項(xiàng)目的開(kāi)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(jì)的噴砂機(jī)的控制系統(tǒng)的特點(diǎn)采取基于PLC的集中控制方法, 利用上位機(jī)觸控屏幕對(duì)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(shí)現(xiàn)。本文在分析工藝過(guò)程的基礎(chǔ)上將噴砂工藝過(guò)程分為七道工序, 利用模塊化程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu), 循環(huán)調(diào)用子程序方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能, 便于優(yōu)化。

噴砂機(jī)的工作原理是對(duì)經(jīng)過(guò)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?jiān)? 實(shí)現(xiàn)油桶傳送、油桶轉(zhuǎn)動(dòng)、輸送及回收鐵砂、噴砂打磨等動(dòng)作。噴砂機(jī)原理對(duì)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(gè)機(jī)構(gòu)來(lái)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(duì)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(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn), 以確保油桶內(nèi)壁打磨均勻, 同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)廢舊油桶的接收和傳送。三個(gè)機(jī)構(gòu)間通過(guò)連接配合設(shè)計(jì), 整體結(jié)構(gòu)緊湊而動(dòng)作完整穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)噴砂工序流程順序以及機(jī)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)動(dòng)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(yùn)行, 程序流程圖如圖1所示。檢測(cè)程序作用是運(yùn)行程序之前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè), 以保障系統(tǒng)運(yùn)行的安全有效;排除系統(tǒng)故障后進(jìn)行自動(dòng)程序運(yùn)行, 或選擇手動(dòng)程序?qū)Ω鞴ば蜻M(jìn)行單獨(dú)控制。為便于程序的調(diào)整, 本文將程序結(jié)構(gòu)分為:一級(jí)為主程序;二級(jí)為自動(dòng)程序、手動(dòng)程序和檢測(cè)程序;為各工序單獨(dú)控制程序, 即上桶、關(guān)倉(cāng)門、噴砂機(jī)揚(yáng)起、噴砂打磨、噴砂室回位、開(kāi)倉(cāng)門和下桶。

通過(guò)對(duì)工序流程的分析, 本文設(shè)計(jì)的噴砂機(jī)控制系統(tǒng)需要7個(gè)信號(hào)采集點(diǎn)、4個(gè)控制按鈕作為PLC的輸入點(diǎn), 因此分配系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)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(dòng)運(yùn)行是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的目的之一。當(dāng)檢測(cè)到噴砂室有桶信號(hào)后, 倉(cāng)門氣缸關(guān)閉、噴砂室揚(yáng)起, 啟動(dòng)電機(jī)對(duì)油桶進(jìn)行噴砂打磨, 打磨完成后開(kāi)倉(cāng)出桶。如圖3所示為部分自動(dòng)噴砂程序。

本文針對(duì)廢舊油桶翻新自動(dòng)化生產(chǎn)線中的噴砂機(jī)進(jìn)行了機(jī)構(gòu)動(dòng)作分析與工作流程分析, 設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的I/O分配點(diǎn)位及程序流程圖, 編寫(xiě)了PLC控制程序?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試試驗(yàn)證明了該控制系統(tǒng)的有效性。

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