基于三菱PLC控制的超聲波清洗機應用

張永奇

摘要：由于汽車零部件的復雜性及切削液的強附性，常規清洗效果不理想。目前利用超聲波清洗已成為國內外最有效的清洗手段，并逐步深入到科技領域的方方面面和多種生產環節，特別在汽車工業領域的應用更為普遍。當今市場上已有一些采用超聲波原理的清洗設備，但清洗過程中出現水漬導致清潔無法滿足要求的情況時有發生。為此，在借鑒原有超聲波技術的基礎上增加移動噴淋、超聲波次數、清洗（漂洗）以及移動風切等工序，研制了新型超聲波清洗機，旨在實現汽車零部件清洗的機械化、自動化。

關鍵詞：PLC;編程;控制

引言

在機械制造工業中，零件在裝配之前需進行清洗，以除去表面油污等雜質，達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重要工序，清洗質量直接影響到機械產品的加工性能和整體性能。超聲波清洗作為一種先進、高效的現代清洗技術，在機械行業中的應用越來越廣泛。

1工藝順序及控制要求

超聲波清洗機的任務是把清洗框中（經過檢驗員檢測完成）的零部件通過傳動電機運送至不同的清洗池中，通過噴淋、超聲波清洗、漂洗以及鼓泡等步驟去除零部件表面污漬，然后通過烘干使其表面干燥光潔，達到零部件使用的要求。該超聲波清洗機系統由自動加熱、循環系統和搬運傳送3部分組成。設備在調試或出現故障時，可通過手動方式實現單步動作或返回設備到原始狀態工作位置。

超聲波清洗機是一種典型的順序控制方式，其工藝流程：人工上料——移動噴淋——超聲波清洗——超聲波漂洗——純水超聲漂洗——移動風切劈水——轉移輸送——熱風烘干——風吹冷卻——人工下料。

2超聲波清洗機工藝流程及主要結構

2.1工藝流程

其工作流程為：在上料區，人工將盛放被洗零件的籃筐放到上料軌道上，由上料軌道自動將籃筐帶入上料室，上料室內設置一接近開關，其感應清洗傳送鏈上的橫桿后，清洗傳送自動停止，帶吊鉤籃筐自動上掛到清洗傳動鏈上，延長一段時間后（生產節拍設定時間3min，可調），清洗傳動自動啟動，籃筐被送到熱浸鼓泡槽，清洗傳送自動停止，溫熱浸洗3min后，清洗傳動再次啟動，籃筐被送到超聲粗洗槽后，清洗傳送又自動停止，超聲清洗3min后，清洗傳動再次啟動，就這樣，籃筐接著依次進入超聲精洗槽、噴淋沖洗槽、強風吹干槽，接著，清洗籃筐從清洗傳送鏈下掛，自動進入烘道傳送鏈，烘道傳送啟動，籃筐在烘道上前進一工位，烘道傳送停止，3min后，烘道傳送再次啟動，籃筐在烘道上又前進一工位，就這樣，籃筐在烘道里斷續前進，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鏈上按一定的生產節拍在工位間自動傳送，完成從清洗到烘干的全過程。

2.2超聲波清洗機結構

（1）機架及外殼。清洗機機架采用A3方管焊接成形，并用膨脹螺栓固定于地面，外封板采用優質冷軋板，正面上半部分開設玻璃窗，以便于自動工作時的觀察，設備下半部分外封采用檢修門形式，以方便檢修。

（2）工作槽。設有熱浸鼓泡槽、超聲粗洗槽、超聲精洗槽、噴淋沖洗槽、強風吹干槽5個清洗槽和烘道。其中前4個工作槽的清洗液都配有各自循環過濾系統，保證清洗液循環使用，達到節約目的。每個工作槽主要由清洗槽、貯液槽、過濾泵、過濾器和球閥開關等組成，有兩級單獨排污，一級是將清洗液排至貯液槽循環利用，循環液采用粗、細過濾兩道工序，過濾掉雜質，過濾精度30μm～5μm;另一級是在清洗槽底部設有放水閥，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以及比較臟的污液。為增強清洗效果，除強風吹干槽外，各工作槽都裝有電加熱裝置，由溫控器自動控制溫度并顯示溫度。另烘道通過離心風機的吸與排形成熱風循環，使烘道內的溫度勻布，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PLC控制系統實現

根據超聲波清洗機的工藝要求及控制需要，清洗機有如下主要設備：水槽循環泵3臺;上料電機、下料電機、輸送電機各1臺;提升電機1臺;噴淋水泵1臺;攪拌風機1臺;電動滾筒4個;風冷風扇6個;烘道風切電機1臺;3臺超聲波;5臺電加熱。8個雙線圈電磁閥負責8個氣缸的動作;3個單線圈電磁閥負責上下風刀劈水和純水漂洗槽的鼓泡。對I/O做如下分配。

（1）輸入端

啟動/緊急停止按鈕，3點;電機運行狀態及保護，24點;超聲波運行狀態，3點;電加熱運行及保護，13點;機構限位及氣缸到位，20點;光電傳感器，5點;低液位保護，7點;上下風刀及鼓泡狀態，3點;照明狀態，1點，以上輸入共計79點。

（2）輸出端

系統運行狀態及報警，4點;氣缸運行控制，19點;超聲波運行控制，3點;電加熱控制，10點;電機控制，13點，照明，1點，以上輸出共計50點。

根據客戶對品牌要求以及性價比，選擇日本三菱FX3U系列可編程序控制器作為超聲波清洗機的中央處理單元。結合輸入/出的點數數量，在考慮20%的備用量基礎上，該系統選用三菱FX3U系列FX3U-128MR/ES可編程序控制器作為主控制模塊，2塊FX2N-16EX模塊作為數字量輸入的擴展模塊。

結語

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點，對具有不規則表面、夾縫、細孔、溝槽之類的零件特別有效。該超聲波工業清洗機采用雙鏈傳動吊籃形式，傳動平穩，定位可靠，電氣控制由可編程控制器自動控制，完成零件從浸洗、粗洗、精洗、沖洗、強風吹到烘干的全過程，大大提高了設備的自動化程度;另增加人機界面，可方便修改工藝參數，且顯示直觀，操作簡易，并有故障提示功能，為設備調整及維護提供便利。機器清洗效果好，生產效率高，除人工上下料外，實現了自動化，大大減輕了工人的勞動強度，滿足批量化生產要求，通過修改控制參數或更換清洗液，可用于清洗如液壓元件、油泵油嘴、軸承零件、汽車零部件等。

參考文獻

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