基于三菱PLC控制的超聲波清洗機(jī)應(yīng)用

張永奇

摘要：由于汽車(chē)零部件的復(fù)雜性及切削液的強(qiáng)附性，常規(guī)清洗效果不理想。目前利用超聲波清洗已成為國(guó)內(nèi)外最有效的清洗手段，并逐步深入到科技領(lǐng)域的方方面面和多種生產(chǎn)環(huán)節(jié)，特別在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用更為普遍。當(dāng)今市場(chǎng)上已有一些采用超聲波原理的清洗設(shè)備，但清洗過(guò)程中出現(xiàn)水漬導(dǎo)致清潔無(wú)法滿足要求的情況時(shí)有發(fā)生。為此，在借鑒原有超聲波技術(shù)的基礎(chǔ)上增加移動(dòng)噴淋、超聲波次數(shù)、清洗（漂洗）以及移動(dòng)風(fēng)切等工序，研制了新型超聲波清洗機(jī)，旨在實(shí)現(xiàn)汽車(chē)零部件清洗的機(jī)械化、自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：PLC;編程;控制

引言

在機(jī)械制造工業(yè)中，零件在裝配之前需進(jìn)行清洗，以除去表面油污等雜質(zhì)，達(dá)到一定的潔凈度要求，清洗也是油漆、電鍍、熱處理等工藝前的一項(xiàng)重要工序，清洗質(zhì)量直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的加工性能和整體性能。超聲波清洗作為一種先進(jìn)、高效的現(xiàn)代清洗技術(shù)，在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

1工藝順序及控制要求

超聲波清洗機(jī)的任務(wù)是把清洗框中（經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)員檢測(cè)完成）的零部件通過(guò)傳動(dòng)電機(jī)運(yùn)送至不同的清洗池中，通過(guò)噴淋、超聲波清洗、漂洗以及鼓泡等步驟去除零部件表面污漬，然后通過(guò)烘干使其表面干燥光潔，達(dá)到零部件使用的要求。該超聲波清洗機(jī)系統(tǒng)由自動(dòng)加熱、循環(huán)系統(tǒng)和搬運(yùn)傳送3部分組成。設(shè)備在調(diào)試或出現(xiàn)故障時(shí)，可通過(guò)手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)單步動(dòng)作或返回設(shè)備到原始狀態(tài)工作位置。

超聲波清洗機(jī)是一種典型的順序控制方式，其工藝流程：人工上料——移動(dòng)噴淋——超聲波清洗——超聲波漂洗——純水超聲漂洗——移動(dòng)風(fēng)切劈水——轉(zhuǎn)移輸送——熱風(fēng)烘干——風(fēng)吹冷卻——人工下料。

2超聲波清洗機(jī)工藝流程及主要結(jié)構(gòu)

2.1工藝流程

其工作流程為：在上料區(qū)，人工將盛放被洗零件的籃筐放到上料軌道上，由上料軌道自動(dòng)將籃筐帶入上料室，上料室內(nèi)設(shè)置一接近開(kāi)關(guān)，其感應(yīng)清洗傳送鏈上的橫桿后，清洗傳送自動(dòng)停止，帶吊鉤籃筐自動(dòng)上掛到清洗傳動(dòng)鏈上，延長(zhǎng)一段時(shí)間后（生產(chǎn)節(jié)拍設(shè)定時(shí)間3min，可調(diào)），清洗傳動(dòng)自動(dòng)啟動(dòng)，籃筐被送到熱浸鼓泡槽，清洗傳送自動(dòng)停止，溫?zé)峤?min后，清洗傳動(dòng)再次啟動(dòng)，籃筐被送到超聲粗洗槽后，清洗傳送又自動(dòng)停止，超聲清洗3min后，清洗傳動(dòng)再次啟動(dòng)，就這樣，籃筐接著依次進(jìn)入超聲精洗槽、噴淋沖洗槽、強(qiáng)風(fēng)吹干槽，接著，清洗籃筐從清洗傳送鏈下掛，自動(dòng)進(jìn)入烘道傳送鏈，烘道傳送啟動(dòng)，籃筐在烘道上前進(jìn)一工位，烘道傳送停止，3min后，烘道傳送再次啟動(dòng)，籃筐在烘道上又前進(jìn)一工位，就這樣，籃筐在烘道里斷續(xù)前進(jìn)，最后，從烘道出口送出，由人工卸下。零件在清洗傳送鏈上和烘道傳動(dòng)鏈上按一定的生產(chǎn)節(jié)拍在工位間自動(dòng)傳送，完成從清洗到烘干的全過(guò)程。

2.2超聲波清洗機(jī)結(jié)構(gòu)

（1）機(jī)架及外殼。清洗機(jī)機(jī)架采用A3方管焊接成形，并用膨脹螺栓固定于地面，外封板采用優(yōu)質(zhì)冷軋板，正面上半部分開(kāi)設(shè)玻璃窗，以便于自動(dòng)工作時(shí)的觀察，設(shè)備下半部分外封采用檢修門(mén)形式，以方便檢修。

（2）工作槽。設(shè)有熱浸鼓泡槽、超聲粗洗槽、超聲精洗槽、噴淋沖洗槽、強(qiáng)風(fēng)吹干槽5個(gè)清洗槽和烘道。其中前4個(gè)工作槽的清洗液都配有各自循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)，保證清洗液循環(huán)使用，達(dá)到節(jié)約目的。每個(gè)工作槽主要由清洗槽、貯液槽、過(guò)濾泵、過(guò)濾器和球閥開(kāi)關(guān)等組成，有兩級(jí)單獨(dú)排污，一級(jí)是將清洗液排至貯液槽循環(huán)利用，循環(huán)液采用粗、細(xì)過(guò)濾兩道工序，過(guò)濾掉雜質(zhì)，過(guò)濾精度30μm～5μm;另一級(jí)是在清洗槽底部設(shè)有放水閥，將污水直接排至排污管道中，適合定期排除槽底的切屑等雜質(zhì)以及比較臟的污液。為增強(qiáng)清洗效果，除強(qiáng)風(fēng)吹干槽外，各工作槽都裝有電加熱裝置，由溫控器自動(dòng)控制溫度并顯示溫度。另烘道通過(guò)離心風(fēng)機(jī)的吸與排形成熱風(fēng)循環(huán)，使烘道內(nèi)的溫度勻布，烘道外敷保溫材料。工作槽體材料為304不銹鋼。

3超聲波清洗機(jī)PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)超聲波清洗機(jī)的工藝要求及控制需要，清洗機(jī)有如下主要設(shè)備：水槽循環(huán)泵3臺(tái);上料電機(jī)、下料電機(jī)、輸送電機(jī)各1臺(tái);提升電機(jī)1臺(tái);噴淋水泵1臺(tái);攪拌風(fēng)機(jī)1臺(tái);電動(dòng)滾筒4個(gè);風(fēng)冷風(fēng)扇6個(gè);烘道風(fēng)切電機(jī)1臺(tái);3臺(tái)超聲波;5臺(tái)電加熱。8個(gè)雙線圈電磁閥負(fù)責(zé)8個(gè)氣缸的動(dòng)作;3個(gè)單線圈電磁閥負(fù)責(zé)上下風(fēng)刀劈水和純水漂洗槽的鼓泡。對(duì)I/O做如下分配。

（1）輸入端

啟動(dòng)/緊急停止按鈕，3點(diǎn);電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及保護(hù)，24點(diǎn);超聲波運(yùn)行狀態(tài)，3點(diǎn);電加熱運(yùn)行及保護(hù)，13點(diǎn);機(jī)構(gòu)限位及氣缸到位，20點(diǎn);光電傳感器，5點(diǎn);低液位保護(hù)，7點(diǎn);上下風(fēng)刀及鼓泡狀態(tài)，3點(diǎn);照明狀態(tài)，1點(diǎn)，以上輸入共計(jì)79點(diǎn)。

（2）輸出端

系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警，4點(diǎn);氣缸運(yùn)行控制，19點(diǎn);超聲波運(yùn)行控制，3點(diǎn);電加熱控制，10點(diǎn);電機(jī)控制，13點(diǎn)，照明，1點(diǎn)，以上輸出共計(jì)50點(diǎn)。

根據(jù)客戶對(duì)品牌要求以及性價(jià)比，選擇日本三菱FX3U系列可編程序控制器作為超聲波清洗機(jī)的中央處理單元。結(jié)合輸入/出的點(diǎn)數(shù)數(shù)量，在考慮20%的備用量基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)選用三菱FX3U系列FX3U-128MR/ES可編程序控制器作為主控制模塊，2塊FX2N-16EX模塊作為數(shù)字量輸入的擴(kuò)展模塊。

結(jié)語(yǔ)

與其他清洗方式相比，超聲波清洗具有清潔度高且一致好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)具有不規(guī)則表面、夾縫、細(xì)孔、溝槽之類的零件特別有效。該超聲波工業(yè)清洗機(jī)采用雙鏈傳動(dòng)吊籃形式，傳動(dòng)平穩(wěn)，定位可靠，電氣控制由可編程控制器自動(dòng)控制，完成零件從浸洗、粗洗、精洗、沖洗、強(qiáng)風(fēng)吹到烘干的全過(guò)程，大大提高了設(shè)備的自動(dòng)化程度;另增加人機(jī)界面，可方便修改工藝參數(shù)，且顯示直觀，操作簡(jiǎn)易，并有故障提示功能，為設(shè)備調(diào)整及維護(hù)提供便利。機(jī)器清洗效果好，生產(chǎn)效率高，除人工上下料外，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，滿足批量化生產(chǎn)要求，通過(guò)修改控制參數(shù)或更換清洗液，可用于清洗如液壓元件、油泵油嘴、軸承零件、汽車(chē)零部件等。

參考文獻(xiàn)

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