PLC在散热器片密封性检测方面的应用.pdf

务I 訇 似 P L C 在散热器片密封性检测方面的应用 PL C t i gh t n es s t es t i ng o f t he r adi at or 岳 文 闻 YUE W e n ． we n 江西机电职业技术学院，南昌3 3 0 0 1 3 摘要随着科学技术的不断发展，自动化数控技术的应用越来越广泛，其中P L O 由于可靠性高、操作 简单、维护方便等优点被广泛应用在工业生产的各个领域。因此本文对PL O 在散热器片密封性 检测方面的应用进行探讨。 关键词PL O；散热器片；密封性；检测 中图分类号T H 3 9 文献标识码A 文章编号1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 2 0 7 上 一 O 1 5 1 0 3 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． i s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4 ． 2 0 1 2 ． 7 上 ． 4 6 1 散热器片密封性的检测 散热器片密封性的好坏直接关 系到散热器能 否正常投入使用，因此在产 品成型后需要对其进 行密封性检测。现阶段 国内一些散热器的生产厂 商 对于其 密封性 的检测技术人就是用的是人工水 槽检测法，但是从 以往 的检测效果来看 ，这种人 工水槽检测法不仅劳动量大而且检 测精度低 、工 艺性差 ，直接影响到 了散热器批量化生产的效率 ， 鉴于这种情况本文主要研究 P L C技术在散热器片 密封性检测方面的应用。 P L C控制系统又称为可编程逻辑控制器 ，是 由摸仿原继 电器 的控制原理发展而来 的，它是实 现 工业以及制造 业全 自动一体化生产的重要技术 保证 。而 P L C在散 热器 片密封性检测方面的应用 主要是通过对气路、水路以及油路 电磁 阀的控制 ， 在 需要检 测的散热器 片 内充 入一定压 力的气体 ， 然后进行延 时观察检 测散热器片的密封性是否 良 好 ，然后通过 P L C系统相应的功能键进行有效地 控 制。伴随着计 算机技 术的不 断进步，P L C散热 器 片密封性检 测系统 的功能也在不断完善 ，而且 由于 P L C散热器片密封性检测系统还具有很强的 抗干扰 能力，操作 以及编程简单 ，系统性 价比高 以及运行 可靠性好 等优点 ，目前已经在散 热器 片 检验以及加工制造业 当中大量推广应用 。 2 P L C 散热器片密封性的工作原理 P L C控制 系统 对散热器 片执行气密性 检测是 根据散热器片生产厂商事先将气密性 检测过程 的 一 些工艺要 求编制到 控制程序里 然后存入 P L散 热器片密封性检测 C控制 系统的用户程序存储器 当中，然后对安装在气缸连 接杆端 的压力封堵头 进行调整控制来 实现 的。具体操作 的是控制提供 散热器片密封性检测水箱的内部水位 的升降过程 ， 并且在准备检测 的散热器片内部充入一定压力的 气体，所有这 些操作都是 P L C散热器片密封性检 测系统内部各个对应的电磁 阀按照生产厂商事先 编制的程序执行 的，当气体 充入完毕后开始进入 散热器片的气密性检 测环节。P L C散热器片密封 性检测控制系统工作原理如图 l 所示。 图1 P L C 散热器片密封性检 测控制 系统工作原理图 由图可知 ，在 P L C散热器片密封性检测控制 系统 当 中的 1 、2 、4 、5 、6 、1 2 、1 3 、1 4分 别代 表不 同功能的电磁阀门，3代表准备测试的散热器 片，7为储蓄水箱 ，8为散热器 片的夹具 支架 ，9 是密封测试水箱 ，l 0和 1 1 分别指油路测试封堵头 以及油路测试运动气缸 ，1 5 、1 6分 别代表气路测 试封堵头 和气路 测试运动气缸。在进行水路和油 收稿日期2 0 1 2 - 0 3 - 2 1 作者简介岳文闻 1 9 6 9 一，男，河南桐柏人，副教授 ，硕士，研究方向为机电一体化。 第3 4 卷第7 期2 0 1 2 ～ 7 上 [ 1 5 1 ] 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 务l 匐 出 路密封性检测过程时具体的操作步骤如下 首先控制水路检测气缸部位 1 6 向下运动使 水路密封性检 测气缸的上端 口与压力封堵头 1 5 相连接并且压紧散热 器片，在此过程 中需 要通过 压力继 电器对散 热器 片与压力封堵头之 间的紧密 程度进行 ，在确保封堵头确实压紧后才能 执行下 一 步操作。 然后移动左 侧的 油路检测气缸 1 1 向右运 动使 油路密封性检测气缸的左端 口与压力封堵 头 1 0 相连接并且压紧散热器片、此过程 同样需要 通过 压力继 电器对散热器片与压 力封堵头之间的 紧密程度进行，在确保封堵头确实压紧后才能执 行下一步操作。给蓄水箱 9 通气 ，装置散热器 片的水箱水位开始上升 ，等到 达检 测水位线时开 始进入正式检测阶段。 进入检测环节时储蓄水箱 9 立即终止通气， 给散热器片检测 口充入一定压力气体并且保压延 迟 2 0 s 的时 间，并且进入保压待 测状 态。在此过 程 中检查散热器片密封性效果，观察水箱内是否 存在气泡 。依据待 测谁 想的泄漏量情况 ，仪器面 板上可显示测试数据或者进行声 光报警。散 热器 片的密封效果可 以用泄露量来衡 量，本系统 中将 散热器 片密封性分为大漏 、不合 格、合格三种情 况。如果在检测过程 中出现 大量气泡，即散热器 片的泄 露量太大时 ，其内部 的充气气压无法达到 预定值 ，此时 P L C系统会直接提示警报。而当散 热器的泄漏量小于或者等于 7 mm ／ mi n时才能满足 实际使 用要求 ，此时 P L C系统提示合格。在此过 程 中对泄露量的控制是决定散热器片密封性 的关 键 ，即通过压 差决定散热器片的合格与否。如果 初始压差值的设定偏小，则在散 热器片密封性检 测过程 中会大量合格 品视为不合格 ，但是如果将 压差值的设定过大，在进行散热器片密封性检 测 时 ，导致部分不合格 的产品被 归为合格一类 ，从 而影响了 P L C散热器片密封性检测的可信度以及 投入使用散热器片的质量。 为 了更加 精确 的进 行散热 器片密封性 检测 ， 在确定压差值时需要建立一个模型 ，假定散热 器 片内部存在一个微细小孔 ，依据散热器片的实际 使 用情况 ，计算 出不泄露条件下微细小孔的最大 直径 。当散热器片在实际检测过程 中，在散热器 片内部 冲入一定压力的空气作可逆 绝热流动 ，所 以散热器 片内部分的最大泄漏量是估算散热器片 [ 1 5 2 1 第3 4 卷第7 期2 o 1 2 7 上 报警界限值 的先决条件。 由此可知，根据散热器 片高度，冷却水凭借毛细管表面张力的作用，在 微细小孔处的压力保持平衡时 ，即散热器 片不漏 水 ，由此估算 出散热器片不泄露时反映散热器 片 壁内外压力差值 P 0 ． 1 7 7～0 ． 2 1 MP a 。 散热器片密封性检测状态下 ，散热器 片内部 容积 以及充满一定压力的空气，并且 此时在散热 器 片内部作可逆绝热流动，此时假设散热器片有 半径为 R的微细小孔 ，检测的延迟时间 t 2 0 s ，则 散热器片内外压力差 P 0 ． 1 7 7 - 0 ． 2 1 MP a 的情况下 ， 气体压 力变化量可 以用 △P表示 ，此时的压差值 计算公式如下所示 A P 4 zra 2 瓜 寿] 上式中 0 【 代表毛细管表面张力系数、C P代表 定压 比热常数 ，2 8 ． 9 、T O是温度散热器片密封性 检测温度。根据上式求 出散 热器片气 密性 的压差 值 AP为 2 6 ． 5～4 2 ． 6 P a之间，由于不 同的散热器 片容积 V1 、检测时间以及散热器 片内外压力差平 方 P 2存在一定差异 ，具体情况 以实际测量的散热 器片为准。 散热器片的密封性检测完毕后 ，储蓄水箱 9 放气 ，装置散热器片水箱的水位下降直到最低点水 位 时，储蓄水箱 9 停止放气，水路检测气缸向 上运动到初始点位 ，油路检测气缸向左运动到初始 点位 ，然后停止工作准备进入下一个循环 当中。 散热 器 片密封 性 检 测的操 作 人 员可 以通 过 P L C控制 系统 上的各 个 功能按键 执行 以上 操作 ， 通过观察装置在储蓄水箱 内的散热器 片的泄漏状 况来确定密封性 的好坏 ，如果一旦存在泄露严重 的散热器片 ，警报 响起后操作人员应该立刻停止 按钮 ，具体操作顺序是首先应该立刻终 止给散热 器 片内部继续充气的按钮，使水储蓄箱放气。等 到下降到一定水位后 ，水路 、油路检测压 力气缸 分别运动到各 自初始点位后停止 检测工作 ，经不 合格产品取 出。 3 P L C 散热器片密封性检测的设计 为了实现对散热器 片密封性检测进行全 自动 控制 ，需要对 P L C散热器片密封性检测系统的输 入端 1 2个 点位 以及输 出端 l 0个点位分配各 自的 地址 ，各控制元件之 间的转换是通过 I ／ 0模块接线 进行并联。具体分配情况如表 1 所示。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 务I 訇 化 表1 P L C 散热器片密封性检测系统各元件分配表 输入元件地址分配 输 出元件地址分配 控制元件 编程地址 控制元件 编程地址 左极限开关 0 0 l 1 水位下降控制继电器 l 1 0 1 上极限开关 0 0 1 O 水位上升控制 继电器 l 1 0 0 低水位触点 0 0 0 9 油路检测控制继电器 l 0 0 7 高水位触点 0 0 0 8 水路检测控制继 电器 1 0 0 6 油路压力触点 0 0 0 7 油路密封控制继电器 1 0 0 5 水路压力触点 0 0 0 6 水 路密封 控制继 电器 1 0 0 4 油路延时触点 0 0 0 5 向右压 紧控制继 电器 l 0 0 3 水路延时触点 0 0 0 4 向左松开控制继 电器 1 0 0 2 水路检测按钮 0 0 0 3 向下压 紧控制继 电器 1 O 0 1 油路检测按钮 0 0 0 2 向上松开控制继 电器 l 0 0 0 连续检测按钮 0 0 0 1 停止检测按钮 0 0 0 0 图 2是 P L C散热器片密封性检测系统试验功 能硬件配置 图，当 P L C散热器片密封性检测 系统 正常运行时，运行 ／ 试验功能的转换按钮 S 接通 1 3 触电，各试验按年不齐作 用，检测所需要的控制 反馈信号输给 P L C输入端 ；当 P L C散热器片密封 性检测系统处于试验状态时，运行 ／ 试验功能的转 换旋转按钮 S接通 1 2触电，各监测控制输入信号 不起作用 ，此时可以用相应的试验按钮 代替各种 位置控制信号传输给 P L C控制 系统的输入端 ，检 验动作程序的合理性 以及维修状况 。 图2 P L C 散热器 片密封性检测 系统试验功能硬件配置 图 整个 P L C散热器片密封性检测系统软件采用 模块式设计 ，可分为数 据采集程序 、打印驱动程 序，充放气流程以及始终 读写控制程序。打开仪 器 电源，P L C散 热器片 密封性检 测 系统 初始化 ， 分别读取初始设置中存储的保压时间和检测时间， 然后查询启测开关 ，进入 充气子程序 ，按 照各 电 磁 阀开 闭时序顺次 打开，当气压达到 预定值后 ， 依据仪器的初始设定保压并进入数据采集子程序。 此时检测情况 由面板显示并存入数据存储器，同 时进入放气子程序 。 4 结束语 综上所述 ，P L C自动控制生产 系统是专 门为 工业生产的环境下设计 的，其显著 特点就是可靠 性 高、操 作 简 单、维 护 方便 。P L C电子 设 备 在 软硬件上都具有一定 的抗干扰措施，不仅提高工 作效率的同时也降低了故障 的发生概率。因此在 工业生产中尤其是散热器片的密封性检 测方面有 着非常广泛 的发展和应用前景。本文主要介绍 了 P L C在散热器片密封性检测方面的应用，对其功 能模块以及运 用环境进行 了细致的分 析研 究，从 而能 够满足 散热器 生 产商对 P L C散热器 片密 封 性检测系统 在安全性 以及可靠性方面的需求 ，为 P L C在散热器片密封性检测方面 的应用提供重要 的技术支持。 参考文献 [ 1 ]徐春忠． P L C在散热器片密封性检测方面的应用[ J ] ． 机 械工程师， 2 0 0 7 ， 0 9 ． 【 2 】寇磊， 廖胜明， 刘玉涵． 百叶窗翅片传热特性的数值模拟[ J ] ． 建筑热能通风空调， 2 0 0 9 ， 0 1 ． [ 3 ]3 鲁红亮． 平行流冷凝器的热分布特性和流量分配特性研 究[ D] ． 华中科技 大学， 2 0 1 0 ． f 4 ]陈小康． 基于微通道换热器的中央空调的研究【 D ] ． 华南 理工大学， 2 0 1 0 ． [ 5 ]纪翠娟． 平面热源 低温差散 热的数值模拟研究[ D】 ． 浙江 大学， 2 0 1 1 ． 第3 4 卷第7 期2 0 1 2 7 上 1 1 5 3 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m