基于PLC控制清洗机加热系统改造

谢邦榆，吴柳宁

（东风柳州汽车有限公司，广西柳州 545005）

基于PLC控制清洗机加热系统改造

谢邦榆，吴柳宁

（东风柳州汽车有限公司，广西柳州 545005）

发动机缸体最终清洗机的蒸汽加热系统改进。给出电加热系统技术方案，程序设计注意事项和实施效果。

清洗机；加热系统；清洁度

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.52

1 问题

柳州汽车有限公司的发动机缸体线最终清洗机于2005年投入生产，使用超过10 a，清洗液加热方式为蒸汽加热。现在因为生产车间无蒸汽供应，导致清洗机无法加热清洗液，清洗液温度为常温，而液温过低会降低清洗机清洗能力，导致缸体清洗效果降低，偶尔有缸体清洁度超标情况发生。因为该设备为发动机缸体的最终清洗机，所以必须对其进行改造，以保证成品缸体的清洁度和外观合格。

2 加热系统

2.1 技术方案

经论证后，确定技术方案：①拆除原蒸汽加热系统，改为加热棒电加热方式；②加热时间满足1 h内达到设定温度的要求；③能设定加热数值30～50℃可调，具备到达温度后自动断开功能；④加热系统具有温度检测、液位检测、自动断开功能。

控制流程如图1所示，硬件配置见表1。

图1 控制流程图

表1 硬件配置表

2.2 改造实施

人机界面和PLC系统采用西门子12英寸KP1200系列按键式屏幕，如图2所示，可进行温度设定和显示，可显示加热状态、系统故障、水箱实际温度等，还有手动操作加热功能等。PLC的CPU采用原设备自带S7-300系列PLC控制，硬件主要增加模拟量输入模块和数字量输入输出模块SM321，SM322进行控制：模拟量模块采集液位和液温传感器传送的信号，根据信号值控制加热系统通断；数字量输入输出模块采集加热系统过载、过流、通断控制信号。

图2 人机界面和PLC系统屏幕

2.2.1 程序设计

程序设计时需注意5个事项：①电气操作箱界面有旋钮选择开关，在界面有功能开启功能，两者需同时开启才能启动加热系统，防止误操作开启加热系统；②系统开启后在界面和操作箱面板上有显示状态的信号灯，并显示水温和设置水温，水温有最高和最低值显示；③程序对实时采集的温度进行对比，到达设定温度后控制加热系统自动断开；④水箱液面温度过低时，程序能可自动断开加热功能；⑤在满足使用功能前提下，程序设计应保证安全使用设备。

2.2.2 程序设计加热方式

以电加热管的方式加热清洗剂：①清洗剂有腐蚀性，采用不锈钢材料的电加热管；②由于加热管发热量较大，接头采用全铜接头，每根加热管分3组加热棒，接头绝缘良好，带防护，杜绝安全隐患；③加热管安装方式选择顶部安装可方便更换，如采用水箱侧面安装需排空水箱，不方便维护；④因水箱上部无水，为防止上部加热管干烧，加热管采用只有底部有加热功能的L形加热管（该管需根据水箱高度定做）；⑤根据水箱容积3300 L和加热时间为1 h内达到40℃，加热管功率为100 kW，采用10根加热管，每根10 kW，每组5根、分两组加热；⑥电气控制系统采用施耐德空开、接触器等原件控制。

2.2.3 液位检测功能

采用IFM品牌LK7023液位传感器实时监控液位高度，可实时显示液位高度，具有水位低位、水位下限、水位高位、水位上限的警示功能，并有PLC程序根据液位高度进行控制加热系统。温度检测则采用上海徕赛的热电偶检测并输送给PLC模拟量输入模块处理（PLC模拟量模块与原系统PLC程序兼容）,当液位低于加热棒加热高度时，禁止加热或断开加热功能可起到安全防护作用。

3 改造效果

经过改造，设备可在1 h内加热温度达到40℃，实时显示液箱温度和液位高度，并能自动断开控制。抽查缸体清洁度合格，表面无油痕，达到工艺要求，保证产品质量。

TM921.51

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〔编辑 吴建卿〕