废旧油桶翻新喷砂机控制系统设计

2018-01-15解俊强王仲民邓三鹏

装备制造技术 2017年11期

解俊强，王仲民，邓三鹏

0 引言

在我国，油品储存、运输容器大多采用钢材制成，在经过长期的使用后，容器内壁会产生污垢和沉积物，也会产生铁锈，在油桶再次投入使用前必须对油桶进行清洗[1]；随着工业水平的不断发展，机械设备已逐步地由手动操作改为自动控制，设备本身也发展成为机电一体化的综合体[2]。实际应用上虽然存在一些油桶翻新方法，例如化学除锈、人工清洗，但是那些方法不符合安全、绿色生产要求，或者加工效率低、加工效果参差不齐，所以需要一种自动化油桶翻新设备。

1 油桶翻新喷砂工艺及喷砂机基本控制方法

这里讨论的油桶翻新喷砂机，是一种对200 L钢制油桶进行翻新加工的机械装备，可以对油桶进行喷砂除锈，是油桶翻新自动化生产线的一个重要组成模块。喷砂除锈工艺在造船和修船过程中都有着重要的应用，除锈等级可控制在Sa2.5~Sa3之间[3]，是通过砂丸混合射流磨蚀工件表面，使其表层产生塑性流动，细化表层金属组织结构，改善表层残余压缩应力[4]。喷砂时砂丸高速撞击工件，通过PLC对喷砂加工进行自动化控制，实现人机分离、安全操控。

程序设计上，将PLC程序模块化的编写方法，可以加快开发进度，提高项目的开发效率，并且有利于查找程序故障和调试程序[5]。因此，本文设计的喷砂机的控制系统的特点采取基于PLC的集中控制方法，利用上位机触控屏幕对喷砂机的电气控制系统和气、液压系统进行控制操作，完成油桶翻新喷砂工艺的实现。本文在分析工艺过程的基础上将喷砂工艺过程分为七道工序，利用模块化程序设计结构，循环调用子程序方式实现自动控制功能，便于维护优化。

2 喷砂机工作原理及系统组成

喷砂机的工作原理是对经过热处理的废旧油桶桶壁进行喷砂打磨，去除桶壁表面的锈蚀以及废料残渣，实现油桶传送、油桶转动、输送及回收铁砂、喷砂打磨等动作。对废旧油桶桶壁打磨主要依靠提砂机构、喷砂机构、喷砂室机构等三个机构来完成。提砂机构的功用是为喷砂机提供铁砂；喷砂机构功能是把铁砂高速喷出，对油桶壁进行打磨；喷砂室机构的功能是让油桶在喷砂时进行旋转，以确保油桶内壁打磨均匀，同时还要实现废旧油桶的接收和传送。三个机构间通过连接配合设计，保证整体结构紧凑而动作完整稳定。通过对喷砂工序流程顺序以及机构所实现动作进行分析，喷砂机要依次完成七步工序，步序流程如表1.

表1 步序流程表

3 PLC控制程序设计

3.1 程序流程图

根据工序控制要求，七步工序循环运行，程序流程图如图1所示。检测程序作用是运行程序之前对系统进行故障检测，以保障系统运行的安全有效；排除系统故障后进行自动程序运行，或选择手动程序对各工序进行单独控制。为便于程序的调整，本文将程序结构分为三级：一级为主程序；二级为自动程序、手动程序和检测程序；三级为各工序单独控制程序，即上桶、关仓门、喷砂机扬起、喷砂打磨、喷砂室回位、开仓门和下桶。