后桥油管气密性检测站PLC 控制设计
2018-11-19陈翰雯覃京翎王莉莉郑志明曾庆文林峻锋
陈翰雯,覃京翎,王莉莉,郑志明,曾庆文,林峻锋
(1.柳州城市职业学院,广西 柳州 545036;2.柳州五菱汽车工业有限公司,广西 柳州 545007)
0 引 言
随着时代日新月异的发展,当代社会对检测的要求不断提高,且在自动化检测上提出了更高要求。在汽车零部件生产中,对于油管的泄露测试有较高的技术要求。在能进行气密性检测的情况下,要求向智能化、在线化方向发展。因此,从PLC的I/O控制接口和PLC程序两个方向,研究后桥油管气密性检测站如何通过可编程控制器实现功能运转,达到检测后桥油管气密性目的,从而实现后桥油管工业生产的智能化控制,确保供应产品的质量。
1 后桥油管总体结构设计
后桥油管气密性检测将被测物(工件)内充入空气,来测量其内部压力变化以检测期是否有泄漏。第一,准备好无泄漏的标准品,给被测物和标准品同时抽出调压后的空气。第二,停止抽气,通过高灵敏度差压传感器(DPS)测出因泄漏导致的内部压力变化,即被测物与标准品之间的差压,利用气体流量公式,通过测量容器内压力的变化计算泄漏量[1],设计如图1所示。
设备为双工位结构(共两套正压压检测功能),每个工位单独检测,互不干涉、影响。它整体由压差检测仪器、正压检测系统和工控一体机等结构构成,两工位共用同一个机架和PLC控制系统[2]。当装配线上正压检测系统检测出产品质量不合格时,进行下线检测复查,利用人工对产品进行肥皂水处理。工作时利用气缸向后桥油管充气,使用COSMO进行检测,通过NI数据卡和PLC之间的端口进行通信,采集产品的时实状况,反馈到工控一体机中进行记录,可以为产品的后续质量检验和工艺优化提供确切的数据支持,确保供应产品的质量。同时,该设备可根据检测产品的不同,通过仪器设定检测行程的时间。检测一件产品需要时间一般不大于37 s,节拍达到70 JPH以上,能满足生产线对生产节拍高于60 JPH的要求。
图1 气密性检测原理
2 后桥油管硬件I/O控制接口
该设计以PLC为控制核心。根据实际要求,选择西门子CPU1215C型号的PLC。然后,根据实际的输入、输出控制要求,对I/O进行分配接线,如图2所示。
每个工位相互不干涉,所以两个工位都需要实现人工控制启动、复位、充气和急停4个核心功能,共占用8个I/O端口。在面板操作上,考虑面板界面节简性,1号工位具备完整4个功能,2号工位只具备启动、复位功能,所以在面板上控制共占用6个I/O端口。根据不同的信号输出,会有多个报警灯对工作情况进行预警,分别用红、黄、绿3个颜色灯表示,2个工位独立灯信号,占用6个I/O端口。后桥油管气密性检测站使用COSMO仪器和气罐共同工作对零件进行充气检测,通过COSMO仪器与PLC、数据采集卡的通信连接实时监测产品,并在工控一体机上动态显示记录数据。所以,设置3个采集卡端口,占用3个I/O端口。
在后桥油管气密性检测站启动后,有多种运行可能性。所以,需要使用PLC的拓展模块,对PLC拓展模块的I/O端口进行详细设计,如图3所示。
图2 后桥油管气密性监测站PLC接线图
图3 后桥油管气密性监测站拓展模块I/O接线图
在拓展模块设计中,工位1和工位2能实现的功能完全一致。所以,工位1和工位2在PLC的I/O端口设计上是一样的,都能对产品的质量按照行程规划进行检测,并且判断产品是否合格。
3 软件设计
该设计软件部分PLC程序使用西门子PLC编程软件博图作为编程环境来监控设计。主控核心是可编程控制器PLC和COSMO检测仪器。PLC通信端口与COSMO检测仪器的模拟量输出端口连接。所以,设计程序时,启动PLC程序控制检测被测物体是否被夹紧密封,并且输入启动信号;开始充气流程,充气前先用互锁程序截止侧漏仪内部的排气阀,再打开充气阀和控制阀,使得被测物体和标准体同时被施加压力;达到一定时,截止测漏仪器的充气阀,测出被测物和标准品之间的压差,利用传感器测出最大泄漏行程;截止控制阀,利用压差传感器测出最小泄露值;最后,输出判断信号,排出被测物内的气体,同时清洁侧漏仪中的空气回路。完整操作流程,如图4所示。
图4 工作流程
4 结 语
后桥油管气密性检测站中,采用COSMO检测仪对其气密性进行动态检测,实时掌握产品质量。该设计利用PLC进行控制,运行结果表明该检测系统操作简单、使用方便,为产品的后续质量检验和工艺优化提供了确切的数据支持。它的研究经验可以应用于汽车、装配等工业行业,为产品质量的保障提供技术借鉴。