關(guān)于發(fā)動機(jī)曲軸清洗設(shè)備控制系統(tǒng)的研究

李利民

摘 要：采用清洗設(shè)備控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)曲軸的自動化清洗控制，對發(fā)動機(jī)整體性能的提升起著重要的作用。對發(fā)動機(jī)曲軸清洗設(shè)備控制系統(tǒng)的原理、工藝流程等進(jìn)行了分析，并對發(fā)動機(jī)曲軸清洗設(shè)備控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、PLC設(shè)計(jì)和系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)等進(jìn)行了介紹，以期為有關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)；曲軸；清洗設(shè)備；控制系統(tǒng)

中圖分類號：TK428 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.113

在發(fā)動機(jī)曲軸制作的過程中，加工環(huán)境、加工處理方式和其他人為的因素都會給曲軸質(zhì)量造成影響，導(dǎo)致曲軸生銹、不配套等問題出現(xiàn)，進(jìn)而對曲軸的使用壽命造成影響、對購買者造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。同時，曲軸表面的干凈度在一定程度上決定了曲軸的運(yùn)行質(zhì)量和使用壽命，采用清洗設(shè)備控制系統(tǒng)能提升曲軸表面的干凈度。因此，加強(qiáng)對發(fā)動機(jī)曲軸清洗設(shè)備控制系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 發(fā)動機(jī)曲軸清洗設(shè)備工作的流程和原理

發(fā)動機(jī)工作性能受曲軸的影響很大，曲軸的形位精度、尺寸和軸頸硬度等是主要的影響因素。同時，曲軸表面的清潔度也會對發(fā)動機(jī)整體的性能造成很大的影響。本文介紹了一種基于PLC的可編程控制系統(tǒng)，可對發(fā)動機(jī)曲軸清洗設(shè)備進(jìn)行有效控制，避免因曲軸清潔度不高而造成曲軸運(yùn)動受阻，進(jìn)而影響發(fā)動機(jī)的正常工作。

發(fā)動機(jī)曲軸清洗設(shè)備包括三大功能模塊，即防腐處理、清洗系統(tǒng)和送料系統(tǒng)。其中，清洗系統(tǒng)是整個功能模塊的核心，包括高壓水射流系統(tǒng)、高溫蒸汽系統(tǒng)和噴淋清洗系統(tǒng)。圖1為曲軸清洗工藝流程圖。

根據(jù)圖1所示的清洗工藝流程和清洗系統(tǒng)包含的設(shè)備，曲軸清洗設(shè)備控制系統(tǒng)需要滿足以下4個方面的條件：①控制系統(tǒng)需具備自檢、初始化和緊急停止等功能，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行；②根據(jù)不同清洗模式下的具體要求，需要在控制系統(tǒng)中設(shè)置自動和手動兩種模式，且自動清洗模式下還需要設(shè)計(jì)輕度、標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)度清洗3種具體模式，以滿足不同的清洗要求；③根據(jù)具體的清洗要求，可在控制系統(tǒng)中設(shè)置清洗時間、清洗流量和壓強(qiáng)等具體的高壓水射噴頭參數(shù)；④為了提高曲軸清洗的質(zhì)量，需要在控制系統(tǒng)中對清洗溫度、清洗液位置和污染程度等進(jìn)行監(jiān)控，同時，設(shè)置調(diào)節(jié)系統(tǒng)，對超過范圍的參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)整。

2 發(fā)動機(jī)曲軸清洗設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

發(fā)動機(jī)清洗設(shè)備控制系統(tǒng)包括2個主要的部分，即上位機(jī)觸摸屏和下位機(jī)PLC。其中，在PLC的輸入端包括液位傳感器、溫度傳感器和水質(zhì)檢測傳感器等，通過這些傳感器能實(shí)現(xiàn)對清洗溶液池中液位、水質(zhì)和蒸汽等的實(shí)時監(jiān)控，并可采集相關(guān)的模擬參數(shù)。在PLC輸出端，主要與空氣壓縮泵、進(jìn)步式電機(jī)、變頻器、電阻絲相連，可實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行設(shè)備的有效控制，在PLC輸入端，主要與噴淋按鈕、開機(jī)按鈕、停機(jī)按鈕、進(jìn)水旋鈕和排水旋鈕等相連，并對這些數(shù)字開關(guān)相關(guān)信號進(jìn)行采集。

模擬量的輸入主要包括位移傳感器、溫度傳感器、液位傳感器和水質(zhì)監(jiān)測傳感器等，輸出主要包括電機(jī)、水泵、電阻絲、變頻器和引風(fēng)機(jī)等。開關(guān)量的輸入主要依靠各個控制旋鈕，輸出主要為水池水泵、噴淋水泵和水封閥，從而為水路循環(huán)提供暢行。在系統(tǒng)中，變頻器、交流接觸器與斷路器等共同組成完整的動力回路，對失壓、過載和短路等進(jìn)行有效保護(hù)，從而為引風(fēng)機(jī)和水泵的正常運(yùn)行提供安全保障。

3 發(fā)動機(jī)曲軸清洗設(shè)備控制系統(tǒng)中的PLC設(shè)計(jì)

PLC是可編程邏輯控制器的簡稱，與個人電腦上的CPU類似，屬于某一類系統(tǒng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理的核心，但使用范圍、作用與一般CPU不同，且PLC是一種控制系統(tǒng)，具有自己的CPU，同時，配置了各種功能面板和 I/O 口，可通過 I/O 采集模擬量、開關(guān)量等進(jìn)行處理。同時，具有強(qiáng)大的可編程能力，一般利用梯形圖程序中提供的各種軟繼電器即可實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的邏輯控制，省去了傳統(tǒng)的硬件式繼電器復(fù)雜的接線和經(jīng)濟(jì)成本。

曲軸清洗設(shè)備控制系統(tǒng)的功能包括緊急停運(yùn)、設(shè)置參數(shù)和選擇合理的清洗模式。其中，選擇手動清洗模式時可對設(shè)備各個作業(yè)區(qū)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，可及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。圖2為發(fā)動機(jī)曲軸清洗設(shè)備控制系統(tǒng)PLC程序圖。

4 控制系統(tǒng)觸摸屏界面的設(shè)計(jì)

隨著科技水平的進(jìn)步，曲軸清洗設(shè)備自動控制系統(tǒng)的控制和操作界面逐漸實(shí)現(xiàn)了觸摸屏式，采用實(shí)時多任務(wù)操作和嵌入式組態(tài)王模式，包括1個主界面和4個分界面，分界面分別為實(shí)時監(jiān)控界面、幫助界面、清洗模式界面和參數(shù)設(shè)置界面。

本文介紹的觸摸屏界面有5個特點(diǎn)：①界面簡練、直觀，僅具有1個主界面和4個分界面，為用戶操作提供了較大的便利；②在清洗模式界面中，僅保留了手工清洗和自動清洗兩種模式，能供用戶自由選擇，可在利用手動清洗模式的同時，實(shí)現(xiàn)對清洗設(shè)備各個工作區(qū)的檢查功能；③在實(shí)時監(jiān)控界面中，主要分為4個監(jiān)控區(qū)域，包括待包裝區(qū)域、防腐處理區(qū)域、清洗區(qū)以及上料區(qū)，能實(shí)現(xiàn)對各個區(qū)域的實(shí)時監(jiān)控，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保障；④在每個界面的右下角都設(shè)置了快捷鍵，點(diǎn)擊快捷鍵可返回上一個界面；⑤在幫助界面中，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備故障的實(shí)時報(bào)警，在觸摸屏中會顯示故障，并發(fā)出報(bào)警聲。此外，通過觸摸屏能對歷史報(bào)警進(jìn)行查詢，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)故障的反饋，從而為用戶維修管理系統(tǒng)提供參考。

5 結(jié)束語

經(jīng)過近2年的使用和測試發(fā)現(xiàn)，本文中提到的發(fā)動機(jī)曲軸清洗設(shè)備自動控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，基本實(shí)現(xiàn)了自動化控制。此外，采用這套控制系統(tǒng)能大大縮短曲軸清洗的時間、提高清洗效率，在極短的時間內(nèi)達(dá)到企業(yè)對曲軸清洗的標(biāo)準(zhǔn)。同時，在發(fā)動機(jī)廠房中大規(guī)模的應(yīng)用這種清洗設(shè)備控制系統(tǒng)，能提高廠房的整體效率，為廠家節(jié)約大量的成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，值得大力推廣和使用。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕

Abstract： Cleaning equipment control system， enabling the engine crankshaft automated cleaning control； to enhance overall engine performance plays an important role. Crank the engine control system of the principles of cleaning equipment， processes were analyzed， and the engine crankshaft cleaning equipment control system design， PLC design and interface of the system were introduced in order to provide a reference for the person concerned.

Key words： engine； crankshaft； cleaning equipment； control system