黎軍仕

（瓦房店軸承集團(tuán)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(qiáng)的腐蝕性，對(duì)作業(yè)區(qū)空氣環(huán)境造成很大的污染。過(guò)去由工人手動(dòng)操作電動(dòng)葫蘆完成工件的酸洗工作，對(duì)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(guò)程的改變，影響了工件的清洗效果，而且效率低下。用PLC 對(duì)酸洗電動(dòng)葫蘆進(jìn)行自動(dòng)化改造，不僅實(shí)現(xiàn)了工件酸洗工作的自動(dòng)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(guò)程是許多機(jī)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(guò)程均對(duì)應(yīng)一個(gè)槽，槽中裝有相應(yīng)的清洗液，蓄液槽泵電機(jī)通過(guò)液位開(kāi)關(guān)的控制自動(dòng)啟停，控制每個(gè)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(guò)溫控器自動(dòng)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(shí)，要求工件的清洗從第①槽開(kāi)始，依次進(jìn)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(gè)槽中均要停留一定的時(shí)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(guò)程和要求，按照輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的數(shù)量，選用三菱公司的FX2N-48MR 可編程控制器來(lái)完成對(duì)酸洗過(guò)程的自動(dòng)控制。該P(yáng)LC 具有24 點(diǎn)輸出和24 點(diǎn)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(shí)間在要求的范圍內(nèi)可調(diào)，選用兩個(gè)外接時(shí)間繼電器，通過(guò)可編程控制器在相應(yīng)過(guò)程的輸出控制其通電延時(shí)，這樣就很方便通過(guò)調(diào)節(jié)時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間，對(duì)在相應(yīng)槽中的停留時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于FX2N-48MR 可編程控制器的輸出繼電器接點(diǎn)容量較小，對(duì)運(yùn)行電機(jī)和升降電機(jī)的控制需要采用PLC 的輸出控制接觸器，接觸器再控制電機(jī)的方式。接觸器線(xiàn)圈等電感元件的兩端要接RC（電阻—電容）吸收裝置（對(duì)線(xiàn)圈為交流的接觸器）或接反向二極管（對(duì)線(xiàn)圈為直流的接觸器），以保護(hù)PLC 的輸出接點(diǎn)，延長(zhǎng)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(guò)程的要求，在每個(gè)酸洗槽的酸洗過(guò)程中，電動(dòng)葫蘆執(zhí)行的動(dòng)作均相同，即在每個(gè)槽位運(yùn)行電機(jī)和升降電機(jī)執(zhí)行相同的動(dòng)作（圖1）。

圖1 酸洗動(dòng)作流程

從圖1 可以看出，從上料位置開(kāi)始，運(yùn)行電機(jī)前行，到相應(yīng)的槽位壓到槽位行程開(kāi)關(guān)后，運(yùn)行電機(jī)停止，接著升降電機(jī)下降運(yùn)行，下降到位后升降電機(jī)停止，開(kāi)始延時(shí)，到要求的延時(shí)時(shí)間后，升降電機(jī)上升運(yùn)行，上升到位后升降電機(jī)停止，完成一個(gè)槽位的清洗工作，之后運(yùn)行電機(jī)前行，到下一個(gè)槽位執(zhí)行上述相同的動(dòng)作，直到最后一個(gè)槽位的清洗工作完成后，運(yùn)行電機(jī)返回到上料位置停止，卸掉已清洗好的零件，完成一個(gè)酸洗循環(huán)過(guò)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(gè)輸出繼電器線(xiàn)圈來(lái)控制運(yùn)行電機(jī)和升將電機(jī)，從上述循環(huán)過(guò)程中可以看出，運(yùn)行電機(jī)運(yùn)行到每個(gè)槽位，升將電機(jī)都要執(zhí)行下降、延時(shí)后上升的動(dòng)作，除了延時(shí)時(shí)間不同外，其他都完全相同。在編制PLC 控制程序時(shí)，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(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，中斷PLC 程序的執(zhí)行。針對(duì)上述要求和控制過(guò)程，如果采用常用的編程方法，用基本邏輯指令等來(lái)編寫(xiě)PLC 應(yīng)用程序就顯得很困難。使用PLC的STL（Step Ladder Instruction，步進(jìn)梯形指令）編程，在同一時(shí)間內(nèi)只能有一個(gè)活動(dòng)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(jìn)梯形指令STL 來(lái)編寫(xiě)控制程序，不僅解決了上述問(wèn)題，而且使編寫(xiě)控制程序變得簡(jiǎn)單、易行，程序邏輯清晰易懂。下面對(duì)此做詳細(xì)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(gè)，從S0 到S999，其中S0 到S499 共500 個(gè)為非掉電保持狀態(tài)寄存器。STL 觸點(diǎn)一般是與左側(cè)母線(xiàn)相連的常開(kāi)觸點(diǎn)，當(dāng)某一步為活動(dòng)步時(shí)，對(duì)應(yīng)的STL 觸點(diǎn)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(diǎn)閉合后，該步的負(fù)載線(xiàn)圈被驅(qū)動(dòng)。當(dāng)該步后面的轉(zhuǎn)換條件滿(mǎn)足時(shí)，轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)，即后續(xù)步對(duì)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?dòng)步，同時(shí)與原活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)繼電器被系統(tǒng)程序自動(dòng)復(fù)位，原活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的STL 觸點(diǎn)斷開(kāi)。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(duì)應(yīng)①槽～槽、共15 個(gè)槽位的狀態(tài)過(guò)程，S10 用于電動(dòng)葫蘆返回狀態(tài)寄存器。STL 實(shí)現(xiàn)電動(dòng)葫蘆自動(dòng)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(kāi)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(dòng)作，電動(dòng)葫蘆處于運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)。電動(dòng)葫蘆在原始位置裝上軸承零件后，按壓起動(dòng)按鈕，S21 狀態(tài)步被激活，同時(shí)S0 狀態(tài)步被復(fù)位，這時(shí)開(kāi)始執(zhí)行S21 狀態(tài)步的程序動(dòng)作，電動(dòng)葫蘆開(kāi)始自動(dòng)酸洗工作，即Y1 輸出繼電器接通，運(yùn)行電機(jī)向前運(yùn)行。當(dāng)一槽位限位開(kāi)關(guān)X0 被壓合后，Y1 輸出繼電器斷開(kāi)，運(yùn)行電機(jī)停止，Y4 輸出繼電器接通，升降電機(jī)向下運(yùn)行，當(dāng)下限位開(kāi)關(guān)X17 壓合后，Y4 輸出繼電器斷開(kāi)，升降電機(jī)停止，Y21 輸出繼電器接通，開(kāi)始酸洗延時(shí)，延時(shí)時(shí)間到后，Y3 輸出繼電器接通，升降電機(jī)向上提升運(yùn)行，當(dāng)上升到上限位開(kāi)關(guān)壓合后，Y3 輸出繼電器斷開(kāi)，升降電機(jī)停止上升運(yùn)行，此時(shí)滿(mǎn)足S22 狀態(tài)寄存器激活條件，S22 狀態(tài)步被激活，開(kāi)始執(zhí)行S22 狀態(tài)步的動(dòng)作程序，執(zhí)行同S21 狀態(tài)步同樣的順序動(dòng)作，同時(shí)S21 狀態(tài)寄存器被復(fù)位，S21 狀態(tài)步的順序控制程序無(wú)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(mǎn)足S10 狀態(tài)寄存器的激活條件，激活S10 狀態(tài)步，同時(shí)自動(dòng)復(fù)位S31 狀態(tài)寄存器，Y2 輸出繼電器接通，運(yùn)行電機(jī)后退運(yùn)行，壓合X15 原位開(kāi)關(guān)后，激活S0 原始位置狀態(tài)寄存器，自動(dòng)復(fù)位S10 狀態(tài)寄存器，運(yùn)行電機(jī)后退停止，完成一次酸洗循環(huán)動(dòng)作，系統(tǒng)進(jìn)入原始位置，等待執(zhí)行下一次的酸洗循環(huán)。

4 結(jié)束語(yǔ)

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(wèn)題，使編制控制程序由復(fù)雜變得簡(jiǎn)便。采用PLC 實(shí)現(xiàn)軸承零件酸洗過(guò)程的自動(dòng)化改造，不僅實(shí)現(xiàn)了酸洗過(guò)程的自動(dòng)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(duì)工人健康造成的危害。