基于PLC的噴砂室刮板回收系統(tǒng)設(shè)計

欒先玉， 劉宏楠

（遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院a.實習(xí)實訓(xùn)中心；b.機械工程學(xué)院，沈陽110164）

0 引言

隨著我國裝備制造業(yè)的不斷發(fā)展，噴砂室已在表面處理領(lǐng)域得到了廣泛普及。丸料回收系統(tǒng)作為噴砂室的重要組成部分，起到舉足輕重的作用。

現(xiàn)在我國普遍使用氣力式回收系統(tǒng)［1］與機械式回收系統(tǒng)［2－3］，本文介紹一種新型的丸料回收系統(tǒng)——刮板式回收系統(tǒng)。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的回收系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點：1）不易積砂，不磨料，回收效率高；2）地基施工量小，采用壓縮空氣，節(jié)省成本；3）結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。

為實現(xiàn)該系統(tǒng)的功能，并達到高度自動化，引入了PLC的信號控制，可節(jié)省勞動力，提高效率。

1 機械系統(tǒng)設(shè)計

刮板式回收系統(tǒng)的機械系統(tǒng)（見圖1）主要由縱向刮板、橫向刮板、氣缸、平車軌道、料斗等組成。矩形刮板是由等距連接的橫向刮板以及結(jié)構(gòu)連接桿組成。橫向刮板在氣缸的推動下往復(fù)運動，將落入矩形刮板內(nèi)的丸料推到縱向刮板內(nèi)，縱向刮板安裝在橫向刮板的下方，在氣缸的推動下將丸料推到料斗中，再由提升裝置將料斗內(nèi)的丸料提升到儲料倉中循環(huán)利用。本系統(tǒng)設(shè)有平板車軌道，方便平板車出入噴砂室。

矩形刮板系統(tǒng)的關(guān)鍵部分為刮板（見圖2），刮板系統(tǒng)由刮板、圓軸、刮板框架、連接螺栓、刮板擋板等組成。刮板具有單向翻轉(zhuǎn)、反向刮砂功能，使丸料向指定的方向輸送。刮板1被連接螺栓4連接在圓軸2上，當(dāng)矩形刮板向右運動時，使刮板1在地面丸料反作用力的作用下繞圓軸2旋轉(zhuǎn)。當(dāng)矩形刮板向左運動時，刮板受自身重力下墜（如圖2所示），刮板擋板5阻止刮板旋轉(zhuǎn)，刮板將地面上的丸料推向下一級刮板。

圖1 平面布置圖

為了使橫向刮板中的丸料推向縱向刮板中，橫向刮板兩端的刮板安裝方向要相反。刮板的間距需小于氣缸的行程，這樣才能將地面上的丸料一級一級地推到指定的位置。

矩形刮板在氣缸的推動下可往復(fù)運動，故刮板框架的兩端安裝了數(shù)個十字交叉的軸承，分別起承載矩形刮板的重量與導(dǎo)向的作用。如圖3所示，該部分是由導(dǎo)向軸承、槽鋼、角鋼、承重軸承、刮板等組成。兩個軸承均有雙密封環(huán)，對軸承起保護作用；軸承軸焊接在固定于側(cè)壁的槽鋼上，槽鋼與地面有一定的距離，可以防止丸料堆積在軸承附近，延長軸承的使用壽命及減小運動的阻力。

1.刮板2.圓軸3.刮板框架4.連接螺栓5.刮板擋板6.地面鐵板

2 氣動系統(tǒng)設(shè)計

每個矩形刮板由1個氣缸驅(qū)動，氣缸的型號規(guī)格可根據(jù)噴砂量及壓縮空氣的壓強進行計算選取，氣缸的行程要與刮板的間隔相匹配。每個氣缸由一個中壓式三位五通雙向電磁閥控制，用戶可根據(jù)需求在電磁閥與氣缸之間安裝手動調(diào)速閥，調(diào)節(jié)刮板移動的速度、頻率。電磁閥由PLC進行控制，獨立工作，無相互干擾，氣缸兩端各設(shè)有一個接近開關(guān)，控制氣缸的行程。氣動系統(tǒng)原理如圖4所示。

1.導(dǎo)向軸承2.槽鋼3.角鋼4.承重軸承5.刮板

圖4 氣動原理圖

3 電氣系統(tǒng)設(shè)計

3.1 可編程控制器選型

根據(jù)系統(tǒng)所需的輸入輸出點，采用三菱FX1S-20MR型PLC，該產(chǎn)品價格低廉，功能強大，在解決用戶工業(yè)自動化問題時，具有很強的適用性。PLC的I/O分配表如表1，其外部接線圖如圖5所示。

表1 PLC的I/O分配表

圖5 電氣控制原理圖

圖6 PLC工作流程圖

3.2 PLC程序設(shè)計

PLC是控制系統(tǒng)的核心。該程序設(shè)計是根據(jù)自動線的控制要求和I/O點的各種信號，依據(jù)I/O變量的邏輯關(guān)系，編制PLC的控制程序。根據(jù)工作需要，本程序的工作過程為自動運行，4個氣缸初始狀態(tài)為同時伸出，氣缸通過接近開關(guān)進行換向，并獨立互不影響工作。自動運行功能工作流程如圖6所示。該流程圖說明，系統(tǒng)得電啟動，通過氣缸伸縮及刮板運動，將丸料推入料斗；通過氣缸運行時間檢測，分析刮板系統(tǒng)有無超時故障，如無故障，系統(tǒng)將循環(huán)運行。

4 結(jié)語

該系統(tǒng)結(jié)合了我國丸料回收系統(tǒng)的優(yōu)點，設(shè)計了一種效率高、成本低、維修方便的刮板式回收系統(tǒng)，并通過PLC強大的控制能力，實現(xiàn)了刮板的自動運行，可廣泛用于大中型噴砂室。通過實踐應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有推廣應(yīng)用價值。

［1］ 王雪芳.氣力式噴砂系統(tǒng)分析［J］.電力機車與城軌車輛，2003，26（2）：30－32.

［2］ 王永利.通過式拋丸清理機在涂裝線中的應(yīng)用實例［J］.現(xiàn)代涂裝，2013，16（3）：27－33.

［3］ 劉福貴.丸料螺旋輸送機的研制［J］.鐵道機車車輛工人，2001（11）：9－11.