氣密機電控系統的研究與設計

何艷芝

（哈爾濱哈飛工業有限責任公司研發中心，黑龍江 哈爾濱 150000）

一前言

隨著國內汽車市場競爭日趨激烈，汽車生產商對其配套的所有產品提出了更高的質量要求。受某車燈供應商委托,我們為其設計并研制了一臺型號為CQJ-1的吹氣式氣密機。它是一臺高精度的測試檢驗設備,可以實現對產品微小泄漏的監測，當車燈的底座涂膠后與燈殼接合，經壓著后，可憑借本機檢驗其密合程度。

該設備的工作原理是：使用壓縮空氣驅動上汽缸，從而使上模具下降前進與下模具合模，同時向下模具上的被測漏加工物施加壓力，以使加工物能密合于下模具，然后啟動氣密測漏機檢測加工物是否有泄漏現象，并加以判定。

二控制系統的硬件組成

本機控制系統的核心部分采用的是日本三菱公司生產的PLC，型號為FX1S30MR,外圍的輸入設備包括按鈕、傳感器；輸出設備包括指示燈、蜂鳴器、電磁閥；氣密檢漏儀采用長野福田公司Fukuda生產的FL-293L-2G型計測器，它與PLC之間的接口即有輸入又有輸出，獨立小巧的操作盒，為用戶提供了極為靈活的操作模式。

圖一 控制系統的組成

三氣密檢漏儀的使用及工作原理

1氣密檢漏儀的工作原理。Fukuda氣密檢漏儀的基本工作原理同天平一樣，一端是標準"砝碼"-基準參考物，另一端是待稱的"藥"-被測工件。但其測量順序與天平正好相反 ，基準物與被測工件兩邊先同時充入相同壓力的空氣，使"天平"-差壓傳感器兩端平衡。如果被測工件有泄漏，即使是微小泄漏，"天平"也將失去平衡，從而檢測出兩端因泄漏而產生的差壓。氣密檢漏儀將根據差壓的變化測出工件的具體泄漏量，然后判斷被測工件是否合格，并將這些信息傳送給操作人員。因為基準物和被測工件形狀、大小都相同；且檢測過程中兩端的外部環境狀態完全一樣，所以這種測試方法可以消除溫度、震動等環境因素的影響，得到高精度的測量結果。

2 氣密檢漏儀的工作過程。在檢漏過程中，操作人員給出啟動信號后，檢漏儀將根據內部設定的時序依次執行下列各個檢測環節，然后做出合格/不合格的判斷。

1）備環節(T1 RDY)待機狀態,等待下一次檢測開始。

2）延遲環節（T2 DLY）啟動檢測后，延遲加壓的時間。

3）充氣環節（T3 CHG）測試壓空氣通過電磁閥SV1，SV2和SV3充入基準物和被測物內。

4）平衡環節（T4 BAL）閥門SV2和SV3關閉，切斷氣源，等待基準物和被測物內空氣趨于穩定，并在該環節判斷是否存在大泄漏。當被測物存在大泄漏時，+NG燈亮，蜂鳴器報警，并直接進入排氣環節。如沒有大泄漏，則繼續進行下一環節-檢測環節。

5）檢測環節（T5 DET）通常在該環節中做出有無微小泄漏的判斷。檢測環節開始時差壓信號自動回零，并開始檢測泄漏引起的差壓變化。

6）排氣環節（T6 EXH）進入排氣環節的瞬間，輸出合格/不合格判定信號，顯示泄漏量或壓差，同時將檢漏儀內部以及被測物和基準物內的空氣排放到大氣中。

7）檢測結果輸出 -NG判定標準：基準物的泄漏量判定值。 +NG判定標準：被測物的泄漏量判定值。 OK判定標準：當實際泄漏值均小于-NG與+NG設定值時，輸出為合格。

四 系統軟件的開發

本系統采用可編程序控制器FX1S30MR為控制核心，選用GX DEVELOPER作為PLC的編程開發環境，利用梯形圖編程語言，實現系統較為復雜的邏輯控制。如在自動非手動方式下，撥動微動啟動開關，氣缸向下運行，當接近開關檢測氣缸處于下限位置時，啟動氣密機運行，作出相應的判定。如果產品合格，蜂鳴器鳴笛一聲，然后，氣缸上升，回到初始位置，即上限位接近開關檢測位置；如果產品不合格，復位燈亮且閃爍，蜂鳴器響，直到按下復位按鈕取消，這時，氣缸上升，回到初始位置；工作中，出現異常或按下急停蘑茹頭按鈕，蜂鳴器報警，所有動作停止，拔出急停按鈕，按下復位按鈕，這時，氣缸上升，回到初始位置。在手動非自動方式下，按寸動前進或寸動后退，方能生效。

五 PLC控制的優勢

一般常規系統的控制方法主要有：繼電器控制、微機控制或PLC控制，如果采用繼電器控制線路復雜、體積大、故障率高、維護困難;如果采用微機控制，系統開發周期長,實現起來難度大,而且系統可靠不高,容易發生故障；PLC自問世以來,以其高可靠的特點在工業自動化領域獲得廣泛的應用。使用PLC作為控制系統，不僅可以實現比較復雜的邏輯控制，控制系統的布線簡化，而且系統自動化程度及可靠性卻大大提高。調試時，硬件接線改動少，只需修改PLC的程序，即可滿足用戶不同的控制要求，增加了系統的靈活性。同時PLC用戶程序可以加密，保護廠方的知識產權和防止用戶擅自對程序進行修改而造成故障。

近年來，隨著超大規模集成電路技術和通信技術的進步,PLC的性能價格比逐年提高,使用PLC控制取代前兩種方案,是一種投資小、見效快、可靠性高的好方法。

結束語

本系統采用PLC作為氣密機設備的控制核心，來控制檢驗車燈產品氣密度的工藝過程,不僅實現了復雜的邏輯控制過程,而且簡化了硬件電路的設計,提高了系統的可靠性,降低了系統的故障率，減少了運行維護費用。并且針對于產品的氣密度檢驗這一測量過程，采用Fuk－ uda的氣密檢漏儀，該產品利用天平原理，同時具有快速充氣功能，高精度的傳感器以及傳感器保護回路，能夠在短時間內檢測出工件的微小泄漏，做到了對產品質量的嚴格把關。具有廣泛的推廣和實用價值。

1.FL293系列氣密機技術資料及使用說明書

2.三菱電機(FX系列)可編程序控制使用手冊

3.三菱電機(FX系列)可編程序控制編程手冊

4.GX Geveloper用戶操作手冊