PLC 在軸承零件酸洗自動化改造中的應(yīng)用

黎軍仕

（瓦房店軸承集團有限公司，遼寧瓦房店 116300）

0 引言

軸承酸洗作業(yè)環(huán)境中的酸霧等具有很強的腐蝕性，對作業(yè)區(qū)空氣環(huán)境造成很大的污染。過去由工人手動操作電動葫蘆完成工件的酸洗工作，對人身造成的危害很大，嚴(yán)重影響工人的身體健康。由于人為工藝過程的改變，影響了工件的清洗效果，而且效率低下。用PLC 對酸洗電動葫蘆進行自動化改造，不僅實現(xiàn)了工件酸洗工作的自動化，提高了酸洗工作的效率和工件酸洗的效果，而且大大改善了工人的工作環(huán)境。

1 軸承零件酸洗的工藝流程

酸洗工藝過程是許多機加工零件所要求的，軸承零件的酸洗工藝流程為：上料位置→①超聲波脫脂→②熱水漂洗→③流水漂洗→④浸漬酸洗→⑤流水漂洗→⑥堿性明化→⑦流水漂洗→⑧酸性明化→⑨流水漂洗→⑩中和→防銹→下料。上述①～的每一過程均對應(yīng)一個槽，槽中裝有相應(yīng)的清洗液，蓄液槽泵電機通過液位開關(guān)的控制自動啟停，控制每個蓄液槽中的清洗液保持在一定的高度。①、②、槽中的清洗液通過溫控器自動控溫，使槽中液體的溫度在50～80℃可調(diào)。

軸承零部件在酸洗時，要求工件的清洗從第①槽開始，依次進行，直到最后第槽，之后返回到初始上料位置。另外，為了保證清洗效果，要求工件在每個槽中均要停留一定的時間：在④、⑥、⑧槽中停留5～40 s，在其余槽中停留60～120 s。

2 控制系統(tǒng)硬件

根據(jù)上述酸洗工藝過程和要求，按照輸入信號和輸出信號的數(shù)量，選用三菱公司的FX2N-48MR 可編程控制器來完成對酸洗過程的自動控制。該PLC 具有24 點輸出和24 點輸入，其中輸出為繼電器輸出形式。為了使在每一槽中停留的時間在要求的范圍內(nèi)可調(diào)，選用兩個外接時間繼電器，通過可編程控制器在相應(yīng)過程的輸出控制其通電延時，這樣就很方便通過調(diào)節(jié)時間繼電器的延時時間，對在相應(yīng)槽中的停留時間進行調(diào)節(jié)。由于FX2N-48MR 可編程控制器的輸出繼電器接點容量較小，對運行電機和升降電機的控制需要采用PLC 的輸出控制接觸器，接觸器再控制電機的方式。接觸器線圈等電感元件的兩端要接RC（電阻—電容）吸收裝置（對線圈為交流的接觸器）或接反向二極管（對線圈為直流的接觸器），以保護PLC 的輸出接點，延長其使用壽命。

3 控制系統(tǒng)PLC 軟件的編制

根據(jù)酸洗工藝過程的要求，在每個酸洗槽的酸洗過程中，電動葫蘆執(zhí)行的動作均相同，即在每個槽位運行電機和升降電機執(zhí)行相同的動作（圖1）。

圖1 酸洗動作流程

從圖1 可以看出，從上料位置開始，運行電機前行，到相應(yīng)的槽位壓到槽位行程開關(guān)后，運行電機停止，接著升降電機下降運行，下降到位后升降電機停止，開始延時，到要求的延時時間后，升降電機上升運行，上升到位后升降電機停止，完成一個槽位的清洗工作，之后運行電機前行，到下一個槽位執(zhí)行上述相同的動作，直到最后一個槽位的清洗工作完成后，運行電機返回到上料位置停止，卸掉已清洗好的零件，完成一個酸洗循環(huán)過程，再次裝上要清洗的零件，執(zhí)行下一次清洗循環(huán)。在PLC 程序中，用兩個輸出繼電器線圈來控制運行電機和升將電機，從上述循環(huán)過程中可以看出，運行電機運行到每個槽位，升將電機都要執(zhí)行下降、延時后上升的動作，除了延時時間不同外，其他都完全相同。在編制PLC 控制程序時，按照PLC編程規(guī)則的要求，不允許有重復(fù)的位輸出，否則，PLC 在執(zhí)行編譯時會出現(xiàn)錯誤提示，中斷PLC 程序的執(zhí)行。針對上述要求和控制過程，如果采用常用的編程方法，用基本邏輯指令等來編寫PLC 應(yīng)用程序就顯得很困難。使用PLC的STL（Step Ladder Instruction，步進梯形指令）編程，在同一時間內(nèi)只能有一個活動步，在不同狀態(tài)步中的程序允許有重復(fù)的位輸出，因此采用步進梯形指令STL 來編寫控制程序，不僅解決了上述問題，而且使編寫控制程序變得簡單、易行，程序邏輯清晰易懂。下面對此做詳細介紹。

三菱公司的FX2N-48MR 可編程控制器，可用于STL 的狀態(tài)寄存器有1000 個，從S0 到S999，其中S0 到S499 共500 個為非掉電保持狀態(tài)寄存器。STL 觸點一般是與左側(cè)母線相連的常開觸點，當(dāng)某一步為活動步時，對應(yīng)的STL 觸點接通，它右邊的邏輯電路被執(zhí)行處理，直到下一步被激活。STL 程序區(qū)內(nèi)可以使用標(biāo)準(zhǔn)梯形圖的絕大多數(shù)指令和結(jié)構(gòu)，包括應(yīng)用指令。某一STL 觸點閉合后，該步的負載線圈被驅(qū)動。當(dāng)該步后面的轉(zhuǎn)換條件滿足時，轉(zhuǎn)換實現(xiàn)，即后續(xù)步對應(yīng)的狀態(tài)繼電器被SET 或OUT 指令置位，后續(xù)步變?yōu)榛顒硬剑瑫r與原活動步對應(yīng)的狀態(tài)繼電器被系統(tǒng)程序自動復(fù)位，原活動步對應(yīng)的STL 觸點斷開。根據(jù)上述STL 的功能，選用S0 為初始狀態(tài)寄存器，用S21到S31 狀態(tài)寄存器分別對應(yīng)①槽～槽、共15 個槽位的狀態(tài)過程，S10 用于電動葫蘆返回狀態(tài)寄存器。STL 實現(xiàn)電動葫蘆自動控制的順序控制程序的功能如圖2 所示。

圖2 STL 順序控制示意

在原始位置上，原位開關(guān)X15 被壓合，S0 步被激活，在初始狀態(tài)寄存器S0 步不執(zhí)行任何動作，電動葫蘆處于運行準(zhǔn)備狀態(tài)。電動葫蘆在原始位置裝上軸承零件后，按壓起動按鈕，S21 狀態(tài)步被激活，同時S0 狀態(tài)步被復(fù)位，這時開始執(zhí)行S21 狀態(tài)步的程序動作，電動葫蘆開始自動酸洗工作，即Y1 輸出繼電器接通，運行電機向前運行。當(dāng)一槽位限位開關(guān)X0 被壓合后，Y1 輸出繼電器斷開，運行電機停止，Y4 輸出繼電器接通，升降電機向下運行，當(dāng)下限位開關(guān)X17 壓合后，Y4 輸出繼電器斷開，升降電機停止，Y21 輸出繼電器接通，開始酸洗延時，延時時間到后，Y3 輸出繼電器接通，升降電機向上提升運行，當(dāng)上升到上限位開關(guān)壓合后，Y3 輸出繼電器斷開，升降電機停止上升運行，此時滿足S22 狀態(tài)寄存器激活條件，S22 狀態(tài)步被激活，開始執(zhí)行S22 狀態(tài)步的動作程序，執(zhí)行同S21 狀態(tài)步同樣的順序動作，同時S21 狀態(tài)寄存器被復(fù)位，S21 狀態(tài)步的順序控制程序無效。如此順序執(zhí)行，直到S31 狀態(tài)步的順序控制程序執(zhí)行完成，滿足S10 狀態(tài)寄存器的激活條件，激活S10 狀態(tài)步，同時自動復(fù)位S31 狀態(tài)寄存器，Y2 輸出繼電器接通，運行電機后退運行，壓合X15 原位開關(guān)后，激活S0 原始位置狀態(tài)寄存器，自動復(fù)位S10 狀態(tài)寄存器，運行電機后退停止，完成一次酸洗循環(huán)動作，系統(tǒng)進入原始位置，等待執(zhí)行下一次的酸洗循環(huán)。

4 結(jié)束語

綜上所述，用STL 編制PLC 控制程序，解決了PLC 編程指令不能有重復(fù)位輸出的問題，使編制控制程序由復(fù)雜變得簡便。采用PLC 實現(xiàn)軸承零件酸洗過程的自動化改造，不僅實現(xiàn)了酸洗過程的自動控制，提高了酸洗的工作效率和效果，而且還避免了酸洗環(huán)境對工人健康造成的危害。