關于發動機曲軸清洗設備控制系統的研究

李利民

摘 要：采用清洗設備控制系統，可實現發動機曲軸的自動化清洗控制，對發動機整體性能的提升起著重要的作用。對發動機曲軸清洗設備控制系統的原理、工藝流程等進行了分析，并對發動機曲軸清洗設備控制的系統設計、PLC設計和系統界面設計等進行了介紹，以期為有關人員提供參考。

關鍵詞：發動機；曲軸；清洗設備；控制系統

中圖分類號：TK428 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.113

在發動機曲軸制作的過程中，加工環境、加工處理方式和其他人為的因素都會給曲軸質量造成影響，導致曲軸生銹、不配套等問題出現，進而對曲軸的使用壽命造成影響、對購買者造成巨大的經濟損失。同時，曲軸表面的干凈度在一定程度上決定了曲軸的運行質量和使用壽命，采用清洗設備控制系統能提升曲軸表面的干凈度。因此，加強對發動機曲軸清洗設備控制系統的研究具有重要的現實意義。

1 發動機曲軸清洗設備工作的流程和原理

發動機工作性能受曲軸的影響很大，曲軸的形位精度、尺寸和軸頸硬度等是主要的影響因素。同時，曲軸表面的清潔度也會對發動機整體的性能造成很大的影響。本文介紹了一種基于PLC的可編程控制系統，可對發動機曲軸清洗設備進行有效控制，避免因曲軸清潔度不高而造成曲軸運動受阻，進而影響發動機的正常工作。

發動機曲軸清洗設備包括三大功能模塊，即防腐處理、清洗系統和送料系統。其中，清洗系統是整個功能模塊的核心，包括高壓水射流系統、高溫蒸汽系統和噴淋清洗系統。圖1為曲軸清洗工藝流程圖。

根據圖1所示的清洗工藝流程和清洗系統包含的設備，曲軸清洗設備控制系統需要滿足以下4個方面的條件：①控制系統需具備自檢、初始化和緊急停止等功能，以保證系統的正常運行；②根據不同清洗模式下的具體要求，需要在控制系統中設置自動和手動兩種模式，且自動清洗模式下還需要設計輕度、標準和強度清洗3種具體模式，以滿足不同的清洗要求；③根據具體的清洗要求，可在控制系統中設置清洗時間、清洗流量和壓強等具體的高壓水射噴頭參數；④為了提高曲軸清洗的質量，需要在控制系統中對清洗溫度、清洗液位置和污染程度等進行監控，同時，設置調節系統，對超過范圍的參數進行自動調整。

2 發動機曲軸清洗設備控制系統設計

發動機清洗設備控制系統包括2個主要的部分，即上位機觸摸屏和下位機PLC。其中，在PLC的輸入端包括液位傳感器、溫度傳感器和水質檢測傳感器等，通過這些傳感器能實現對清洗溶液池中液位、水質和蒸汽等的實時監控，并可采集相關的模擬參數。在PLC輸出端，主要與空氣壓縮泵、進步式電機、變頻器、電阻絲相連，可實現對執行設備的有效控制，在PLC輸入端，主要與噴淋按鈕、開機按鈕、停機按鈕、進水旋鈕和排水旋鈕等相連，并對這些數字開關相關信號進行采集。

模擬量的輸入主要包括位移傳感器、溫度傳感器、液位傳感器和水質監測傳感器等，輸出主要包括電機、水泵、電阻絲、變頻器和引風機等。開關量的輸入主要依靠各個控制旋鈕，輸出主要為水池水泵、噴淋水泵和水封閥，從而為水路循環提供暢行。在系統中，變頻器、交流接觸器與斷路器等共同組成完整的動力回路，對失壓、過載和短路等進行有效保護，從而為引風機和水泵的正常運行提供安全保障。

3 發動機曲軸清洗設備控制系統中的PLC設計

PLC是可編程邏輯控制器的簡稱，與個人電腦上的CPU類似，屬于某一類系統上進行數據采集處理的核心，但使用范圍、作用與一般CPU不同，且PLC是一種控制系統，具有自己的CPU，同時，配置了各種功能面板和 I/O 口，可通過 I/O 采集模擬量、開關量等進行處理。同時，具有強大的可編程能力，一般利用梯形圖程序中提供的各種軟繼電器即可實現一些復雜的邏輯控制，省去了傳統的硬件式繼電器復雜的接線和經濟成本。

曲軸清洗設備控制系統的功能包括緊急停運、設置參數和選擇合理的清洗模式。其中，選擇手動清洗模式時可對設備各個作業區的工作狀態進行檢查，可及時發現并解決問題。圖2為發動機曲軸清洗設備控制系統PLC程序圖。

4 控制系統觸摸屏界面的設計

隨著科技水平的進步，曲軸清洗設備自動控制系統的控制和操作界面逐漸實現了觸摸屏式，采用實時多任務操作和嵌入式組態王模式，包括1個主界面和4個分界面，分界面分別為實時監控界面、幫助界面、清洗模式界面和參數設置界面。

本文介紹的觸摸屏界面有5個特點：①界面簡練、直觀，僅具有1個主界面和4個分界面，為用戶操作提供了較大的便利；②在清洗模式界面中，僅保留了手工清洗和自動清洗兩種模式，能供用戶自由選擇，可在利用手動清洗模式的同時，實現對清洗設備各個工作區的檢查功能；③在實時監控界面中，主要分為4個監控區域，包括待包裝區域、防腐處理區域、清洗區以及上料區，能實現對各個區域的實時監控，為系統的正常運行提供保障；④在每個界面的右下角都設置了快捷鍵，點擊快捷鍵可返回上一個界面；⑤在幫助界面中，可以實現對設備故障的實時報警，在觸摸屏中會顯示故障，并發出報警聲。此外，通過觸摸屏能對歷史報警進行查詢，實現對相關故障的反饋，從而為用戶維修管理系統提供參考。

5 結束語

經過近2年的使用和測試發現，本文中提到的發動機曲軸清洗設備自動控制系統具有很強的穩定性，基本實現了自動化控制。此外，采用這套控制系統能大大縮短曲軸清洗的時間、提高清洗效率，在極短的時間內達到企業對曲軸清洗的標準。同時，在發動機廠房中大規模的應用這種清洗設備控制系統，能提高廠房的整體效率，為廠家節約大量的成本，具有較高的經濟效益，值得大力推廣和使用。

參考文獻

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[2]周鑫.汽車發動機連桿自動清洗機控制系統研究[J].廣東工業大學，2013，32（8）：99-100.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： Cleaning equipment control system， enabling the engine crankshaft automated cleaning control； to enhance overall engine performance plays an important role. Crank the engine control system of the principles of cleaning equipment， processes were analyzed， and the engine crankshaft cleaning equipment control system design， PLC design and interface of the system were introduced in order to provide a reference for the person concerned.

Key words： engine； crankshaft； cleaning equipment； control system