PLC控制的消声器检测设备.pdf

汽车制造技术A u l0 M a n u fa c I i g T e c h n 。 I。 g y P L C控制的消 声器检测设备 蒋玲 张超② ①芜湖职业技术学院电气系， 安徽 芜湖 2 4 1 0 0 6 ； ②芜湖恒耀汽车零部件有限公司， 安徽 芜湖 2 4 1 0 0 0 摘要 介绍了消声器走向及气密检测设备的设计过程。通过对生产工艺要求和现有检测设备存在 问题的 分析 ， 将气密检测与走 向检测融合为一体 ， 重新设计了气动系统和以 F X 1 S 一 2 0 MR为控制器的 P L C 控制系统 ， 经过优化功能组合和程序设计 ， 该设备具有检测方便， 劳动强度低， 检测效率高等特点。 关键词 消声器走向及气密检测设备气动系统F X1 S 一 2 0 MR可编程控制器 中图分类号 T P 2 9 文献标 识码 A Th e Ch e c k - o u t F a c i l i t y f o r Mu ff l e r Co n t r o l l e d b y P L C J I ANG L i n ① ， Z HANG Ch a o ② D e p a r t m e n t o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， Wu h u I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y， W u h u 2 4 1 0 0 6 ， C H N； Wu h u E v e r s h i n e A u t o m o t i v e C o mp o n e n t C o ． ， L t d ． ， Wu h u 2 4 1 0 0 0 ， C HN Ab s t r a c t Th i s a r t i c l e de s c rib e s t h e mu f f l e r ’ S d i r e c t i o n a n d t h e d e s i g n p r o c e s s o f t he a i r t i g h t n e s s c h e c k o u t f a c i l i t y ．Th r o u g h t h e t e c h n i q u e o f t he pr o d uc t i o n p r o c e s s r e q u i r e me n t s a n d t h e c h e c k o ut f a c i l i t y e x i s t e n c e q u e s t i o n S a n a l y s i s ，a i rti g h t d e t e c t i o n a nd d i r e c t i o n d e t e c t i o n a r e f us e d a s a wh o l e，r e d e s i g n e d p n e u ma t i c s y s t e m a n d PLC c o n t r o l s y s t e m u s i n g F X1 S 2 0MR a s t h e c o n t r o l l e r t h r o ug h o p t i mi z e d c o mb i n a t i o n o f f u n c t i o n s a n d p r o c e d u r e s d e s i g n，t h e d e v i c e h a s c ha r a c t e ris t i c s s u c h a s d e t e c t e d c o n v e n i e n t ，l o w l a b o r i n t e ns i t y a n d de t e c t i o n e ffi c i e nc y ． Ke y wo r ds Mu f fle r ；Mo v e s T o wa r d a n d t h e Ai r Ti g h t ne s s Ch e c k-o u t Fa c i l i t y；Pn e u ma t i c S y s t e m ；F X1 S-2 0MR PT ． 随着汽车工业的迅速发展 ， 汽车噪声控制法规也 越来越严格。发动机排气噪声是汽车的主要噪声源 ， 采用结构合理的排气消声器是降低整车车外噪声最简 单 、 最有效的途径。而生产 出质量合格的消声器需经 过严格的走向和气密检测。目前普遍是将弯管工件的 走 向检测和气密检测分开进行 ， 这是因为走 向检测的 法兰挡块和气密 的堵头集于一点 ， 不易同时满足走向 检测和气密检测要求。所以常常先进行工件的走向和 螺栓孔径的检测 ， 再搬运到气密 的检测设备上进行检 测 ， 但是当大批量生产时常常引起误工 、 误时， 效率低 下 ， 不利于产品快速流动， 牛产线上的产品积压现象较 为严重， 使用价格较高的测漏仪 还提高 了生产成本。 本设计需要解决的问题是提供一种弯管走向、 气 密检 测设备 以达到弯管 的走 向和气密 同时进行检测 的 目 的 实用新型 专利 专利号 2 0 9 2 0 1 4 3 2 2 2 ． 3 1 工艺过程与控制要求 1 ． 1 消声器走 向、 气密检测设备 消声器走 向、 气密检测设备包括检测台， 待测管 件 ， 伸缩气缸 ， 压紧气缸 图 1 。操作盘面上设置有接 通或断开 P L C电源的开关 ， 启 动／ 停 止开关 、 复位 按 钮 、 压力显示屏 、 流量显示屏 、 合格显示灯及不合格显 示灯。其特征在于所述 的检测台上设有 滑轨 ， 走 向检 测块和孑 L 径检测块通过待测管件与滑轨连接 ， 待测管 件与快充 阀门和漏气阀门连接， 漏气 阀门与流量传感 器连接 ， 快充阀门与压力传感器连接 ， 滑轨分别与伸缩 气缸和压紧气缸相连接 ， 伸缩气缸与压紧气缸垂直设 置。由于气密检测与走 向检测融为一体 ， 使得检测方 便， 节省成本， 提高了检测效率。 1 ． 2 工艺过程 等 、t ，一 ⋯ll十 ‘ 消声器的走向、 气密检测设备 ， 将待测消声器放置 在检测台上 ， 把两法兰检测块推到进 、 出气法兰面检测 进 、 出气法兰面平面度 以及总成走向是 否符合标准要 求 ， 走向检测完成后把 两法兰检测块拉 回原位 。对走 向检测合格的消声器再进行气密检测 ， 按下启动按钮 ， 气缸将滑轨上的两法兰检测块推开 ， 并把检测气密的 两堵头推到法兰面， 然后两垂直滑轨的气缸将两堵头 推进使法兰面堵住法兰孑 L 。检测消声器的气 密性 时， 先打开快充 阀， 在消声器 中迅速 建立起 3 0 k P a的压 力， 压力由压力传感器显示 ， 达到设定的压力值后快充 阀关闭 ， 测漏 阀打 开， 使得测试管件 中的压力维持在 3 0 k P a ， 同时流量传感器工作 ， 检测测漏 阀经流量传感 器通过的气流量 ， 当压力恒定在设定值 ， 此时测得 的流 量为管件的泄漏量。气密检测结 束后 ， 按 回原点按钮 使设备 回到原位。 A ulo M a n u fa c fu rin g Te c h n 。 I。 g y 汽车制造技术 气 ； 测试结束后 自动 回原点。在操作面板上有合格指 示 、 不合格指示 、 启动按钮 、 急停按钮 、 回原点按钮。 2 气 动系统 设计 消声器走向、 气密检测设备 的气动驱动系统是消 声器检测驱动执行机构运动的动力装置 ， 主要实现滑 轨上的走 向检测块 和气密堵头前后动作 ， 以及在做气 密检测时堵头夹紧与松开的动作 ， 另外就是在气密检 测时对消声器进行充气 。 气动原理如图 2所示 ， 工作过程为 压缩空气经气 源后分为 4路 ， 一路到控制滑轨上滑块前后滑动的控 制气缸 ； 一路到控制气密堵头夹紧与松开的控制气缸 ； 一 路到给消声器快充 的电磁阀； 最后一路到给消声器 慢充的电磁阀。测试结束后排气 电磁阀打开， 排出消 声器 内测试气体。 1 一流量开关；2 一快充阀 门；3 一漏气 阀门 ；4 ，6 一电磁阀 5 一流量传感器 ；7 一压力传感器。 图2气动原理图 1 一检测台； 2 ～伸缩气缸； 3 一压紧气缸； 4 一孔径检测块； 5 一走向检测块 。 图 消 声 器走 向 、 气密 检 测 设 备基 本 结构 3 P L C控制 系统设计 1 ． 3 控 制 要求 在进行走向检测时， 按任何按钮设备都不工作 ， 气 密试验是将消声器 的进气端与空气压缩机连接 ， 然后 将消声器 出气端堵住。将压缩空气的压力调至设计所 需压力值 ， 在试验压力为 0 ． 3 5 1 0 5 P a下 ， 稳定后在流 量计上读 出流量值 ， 该流量值即为消声器在该压力 的 漏气量。按下启动按钮 ， 滑轨上的滑块被气缸推动 ， 走 向检测块推走 ， 气密堵头推到原走 向检测位 ， 垂直于滑 轨的气缸将两气密堵头堵住两法兰孔 。快充阀打开， 如果在快充达到 1 0 s 试验压力没有达到 0 ． 3 5 1 0 5 P a 就判定为不合格件 ， 不合格指示灯亮 ， 并打开排气阀排 气； 如果在快 充达到 1 0 S 试 验压力 达到 0 ． 3 5 1 0 5 P a 后， 快充阀关闭 ， 慢充 阀打开 ， 若流量超过规定标 准值 就判定为不合格件 ， 不合格指示灯亮 ， 并打开排气阀排 气 ； 只有在快充达到 1 0 S ， 试验压力达到 0 ． 3 5 1 0 5 P a 后， 快 充 阀关 闭 ， 慢 充 阀 打 开， 且 试 验 压 力 维 持 在 0 ． 3 5 1 0 5 P a的时间为 2 0 S内流量不超过规定标准值 才能判定为合格件 ， 合格指示灯亮 ， 并打开排 气 阀排 3 ． 1 I ／ O地址分配及 P L C的选型 在 P L C系统设计时 ， 首先确定控制方案 ， 下一步 就是 P L C工程设计选 型。工艺流程的特点 和应用要 求是设计选型的主要依据 ， 在工程设计选型和估算时 ， 应详细分析工艺过程的特点 、 控制要求 ， 明确控制任务 和范围以确定所需的操作 和动作 ， 然后根据控制要求 估算输人／ 输 出点数 、 所需存储器容量 、 确定 P L C的功 能 、 外部设备特性等 ， 最后选 择有较高性价 比的 P L C 和设计相应的控制系统。根据设计要求和操作盘面的 设置， 用于接通或断开 P L C电源的开关 不 占输入端 子 ； 启动开关 占 1个输人端 子 ； 复位按钮 占 1个 输入端子 ， 若停机时设备不在原位 ， 再开机时要进行 复位 ； 急停开关 占 1 个输入端子 ； 压力开关 占 1个 输入端子 ； 流量开关 占 1个输入端子 ； 除了操作盘 上介绍的输入元件外， 走向检测结束后用 2个限位开 关检测两走向检测块是否回到原位。因此需要 7个输 入端子。输 出有滑块前后 滑动气缸 电磁阀 ； 气密堵头 夹紧与松开电磁阀； 快充 电磁 阀； 慢充电磁阀； 排气 电 汽车制造技术 A u l0 M a n u fa c {u rin g T e c h n 0 1。 g y 磁阀； 合格指示灯 ； 不合格指示灯 。因此需要 7个输出 端子。I ／ O点数估算时 由于需考虑适 当的余 量， 在根 据统计而得 的输入／ 输 出点数基础上 ， 再增加 了 1 0 ％ ～ 2 0 ％的可扩展余量 ， 得 出输入／ 输出点数估算数据。 通过计算 ， 控制系统外部输入点数 I N P U T 为 7点， 控 制输出点 数 O U T P U T 为 7点。由于三菱 F X系列 P L C应用较普遍 ， 价格也比较合理， 因此选用三菱 F X 系列 F X1 S 一 2 0 MR 机 型 ， 该 机 型 共 I N P U T 2 4 V D C 7 m A 1 2点 ， O U T P U T 2 4 V D C ／ 2 5 0 V A C 2 A 8点 ， 能满足 系统控制要求 ， 且具有较高的性价 比。P L C的 I ／ O端 子接线如图3所示。 ～ 22OV FU PE 2 4 v 开关 广 ． _ 电源 l o v 启动开关 回原点开关 急停开关 左 限位开关 右 限位开关 压力开关 流量开关 图3 P L C 的I ／ O 端子接线图 开关 电源 _ 一 [ 二 开关 电源 - [ 二] 1 _ 开荧 电源 开关 电源 3 ． 2 控制 程序设计 控制程序是消声器走 向、 气密检测设备设计 的核 心 ， 程序设计 的好坏关系到机器使用性能和操作方便 性 ， 同时须考虑程序的工作效率 。因此， 该设备控制程 序设计为 复位操作 ， 单周期等组成环节。各控制环节 程序相互融合 ， 设计精巧。各环节程序控制原理如下。 回原点操作 为了确保机器从正确的初始位置开 始工作 ， 开机时首先要进行初始化操作 ， 否则设备不能 被启动运行 。 单周期工作 1 按 下启动按钮 后 ， 伸缩 气缸顶 出， 延时 2 S 后 或者用限位开关 ， 压紧气缸顶出， 延 时 2 S 后 或者用限位开关 ， 快充阀打开 ， 对消声包内 腔进行快速充气 。若快充 1 0 S ， 压力开关不动作 ， 则可 判定此消声包泄漏严重， 即为不合格产品， 不必进行下 一 步检验 。 2 若快充1 0 s ， 压力 开关 动作 ， 还要进行 流量检验 ， 即关闭快充 阀， 打开慢充 阀， 慢充 1 5 S 后 ， 只有在流量开关不动作而且压力开关保持动作时 ， 才 可判定此消声包为合格产 品； 如果流量开关动作或压 力开关不动作 ， 都判定此消声包为不合格产品。 3 产品合格应有合格指示 绿灯 并进行排气 ， 不合格应 有不合格指示 红灯 并进行排气 ， 判断出产品是否合 格之后 ， 按下停止按钮 ， 压紧气缸缩回， 延时 2 s 后 或 者用限位开关 ， 伸缩气缸缩回， 延时 2 S 后 或者用限 位开关 ， 系统停在初始位置 ， 等待下一消声包的检测 启动。 4 上述过 中， 按下急停按钮 ， 系统立 即停止， 并有急停指示 ， 等到按下 回原点按钮 ， 急停指示灯灭。 5 应有短路保护。 6 按下回原点按钮 ， 系统 自动 向 原点回归。 4 结语 该消声器走向、 气密检测设备 ， 采用 P L C控制 ， 具 有以下特点 1 充分发挥 了 P L C自动控制系统运行可靠 、 控 制灵活 、 维护方便等优点。系统从投 产以来 ， 运行稳 定 ， 完全能满足生产工艺的要求。 2 操作方便 ， 稳定可靠。该设备采用 P L C控制 ， 大大提高了系统工作可靠性 、 柔性 ， 运行更加稳定 ； 操 作面板简洁， 操作使用方便可靠 ， 显示直观。 3 控制 回路 简单 ， 经济适 用。气动驱动 回路简 单 ， 并用 P L C控制 ， 驱动控制系统成本相对较低 ， 能适 应单件和大批量生产。能很好地满足中小规模生产厂 家检测需要 ， 由于气密检测与走向检测融为一体 ， 检测 方便 ， 节省成本 ， 减轻了劳动强度 ， 提高了检测效率。 参考文献 [ 1 ] 廖常初． P L C基础及应用 [ M] ． 2版． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 7 ． [ 2] 三菱 电机． F X 1 S， F X1 N， F X 2 N， F X 2 N C编程手册 ． 2 0 0 2 ． [ 3 ] 罗文， 周欢喜 ， 易江义 ， 等． 电器控制 与 P L C技术[ M] ． 西安西安电子 科技大学 出版社 ， 2 0 0 8 ． 第一作者 蒋玲 ， 女 ， 1 9 7 4年 生， 硕 士研 究生， 讲 师， 工程师 ， 从 事 P L C及 自动控 制方面的教 学和研 究 工作 ， 已发论 文 9篇 。 编辑余捷 收稿 日期 2 0 1 0 0 7 1 3 文章编号 1 1 0 2 4 5 如果您想发表对本文的看法。 请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。 书讯 齿轮加工速查手册张宝珠主编 ， 2 0 1 0年 1 月出版 邮购价 5 8 ． 8 0元 本书是一本齿轮加工速查工具书。其主要内容包括 齿轮加工基础数据 、 圆柱齿轮计算、 锥齿轮计算 、 圆柱齿轮加工、 锥齿轮加 工 、 圆柱直齿渐开线花键、 齿轮测量与检验。本书内容全面， 实用性强； 书中的技术数据主要以表格形式给出， 并在附录中列出了全 书图表一览， 便于读者查阅。 来款请寄 北京市朝阳区望京路4号， 机床杂志社收， 邮编 1 0 0 1 0 2 。 。 等 源 卜 源 卜 源 凿 黼 开 一 开 一 开