基于PLC的高壓測漏機控制系統設計與分析

王曉磊，李曉丹

(遼寧工業大學機械工程與自動化學院，遼寧錦州121001)

充氣式減振器是20世紀60年代發展起來的一種新型減振器，廣泛應用在轎車懸架系統中。由于在減振器內部充有2～3 MPa的氮氣，因此檢測減振器缸筒是否存在砂眼、裂縫等缺陷至關重要。為此，需要開發一臺高壓高效的測漏機。由于PLC 具有可靠性高、編程和使用方便、接線簡單等特點，在工業化自動生產領域得到廣泛應用。因此，測漏機以PLC 作為控制器，實現自動檢測過程。

1 工作原理

高壓測漏機總體結構如圖1所示。

圖1 總體結構

將檢測工件放到測漏機托盤上，密封氣缸帶動密封裝置將工件夾緊，同時密封。密封結束，升降氣缸將工件密封裝置和夾緊氣缸一起浸入水箱中。下降到指定位置，打開壓縮空氣控制閥向工件內充入高壓氣體，延時30 s，若水箱中無氣泡產生，則認為質量完好，否則存在質量缺陷。延時時間到，升降氣缸上升，上升到指定位置，打開泄壓閥，工件腔內泄壓，當泄壓到設定值時，密封氣缸帶動密封裝置與工件分離，接著人工卸件，單次檢驗結束[1]。

2 氣壓系統設計

測漏機的氣壓系統如圖2所示。

圖2 氣壓系統原理圖

由于從空氣壓縮機出來的氣源壓力較低，所以采用了增壓泵來獲得高壓氣體，將其存儲到儲氣罐中。系統中的氣缸均采用可調緩沖氣缸，并配有磁性開關，使系統更加簡潔。壓力傳感器主要為系統提供是否已充入高壓氣體的反饋信號，控制增壓泵是否工作[2]。

3 控制系統分析設計

根據測漏機的控制要求，選擇S7-200 CPU 224 PLC 作為控制器。PLC控制器的輸入輸出地址分配如表1所示。控制系統接線圖如圖3所示。下面根據控制系統接線來分析各動作過程。

表1 輸入輸出地址分配

圖3 控制原理接線圖

系統控制包括手動單步控制和自動控制。當SB1位于Ⅰ位置時處于手動狀態，主要用于設備的調試和故障時的單步操作，自動操作模式自動完成一個循環過程。按下啟動按鈕時，系統便進入連續動作的一個工作循環。無論在自動模式還是在手動模式下，系統一旦運行，4YA得電空氣增壓系統工作，調整壓力繼電器使空氣增壓系統輸出氣壓達到2 MPa，使儲氣罐保持在2 MPa，由壓力繼電器發出反饋信號，4YA斷電。下面根據控制系統接線來分析自動控制的各動作過程[3]。

(1)操作者將工件放在工位上。按下啟動按鈕SB2 設備正常工作。3YA得電，1YA、2YA、5YA斷電，密封氣缸工作，密封頭將測漏工件密封，延時約1 s 后，5YA得電。工件充入高壓氣體。

(2)2YA得電，下壓氣缸工作，測漏工件進入水槽，延時30 s，同時2YA斷電，1YA得電，下壓氣缸工作將測漏工件提起。

(3)1YA、2YA、3YA、5YA斷電，密封氣缸工作將測漏工件松開，測漏工件排氣，操做者卸下工件。

(4)其中HL1為增壓泵達滿指示燈，當到工作壓力時指示燈亮。HL2為設備的上電指示燈，系統運行時該指示燈亮。HZ為報警蜂鳴器，通過對PLC軟件的編程使它在工作中起到提示和報警的作用。按鈕SB3為緊急停止按鈕，當設備在工作過程中遇到異常狀況時按下，使整個設備輸出斷電。

4 控制系統軟件設計

通過上面的分析，可以編制出相應的軟件。軟件的主順序功能圖如圖4所示。在程序初始化過程中首先應使各氣缸處于復位狀態;而且必須使高壓儲氣罐達到工作壓力，然后才能選擇手動或自動[4]。軟件的自動控制功能圖如圖5所示。

圖4 主程序功能圖

圖5 單循環的自動流程圖

5 結束語

采用PLC 作主控元件，實現了檢測過程的自動化控制，而且連線簡單、抗干擾能力強。經某企業實際應用表明:該系統性能穩定，操作簡單，維護方便，效果好，同時為其他測漏機的開發提供了參考。

【1】龍飛，刑武.氣密性檢測分析[J].液壓氣動與密封，2000(5):21－25.

【2】李解，魏曉譞.基于PLCS7-300 電磁閥氣密性檢測平臺設計[J].流體傳動與控制，2011(4):35－37.

【3】肖艷軍，李磊，周婧，等.基于PLC的自動續料機械手[J].機械設計與制造，2011(2):152－153.

【4】向曉漢.西門子PLC 高級應用實例精解[M].北京:機械業出版社，2010.

【5】鐘麗瓊，胡浩，楊明華.一種基于STC 單片機的正負壓測漏系統設計[J].機床與液壓，2012，40(2):62－64.

【6】王明武.基于PLC的全自動鋁錠碼垛機設計[J].機床與液壓，2012，40(2):62－64.

【7】詹長書，李軍，楊慶俊，等.汽車燃油系統測漏儀的研制及其應用[J].機床與液壓，2004(2):105－106.

【8】朱凌宏.基于PLC的液壓驅動式機械手動作設計[J].機床與液壓，2011，39(6):79－80.