后橋油管氣密性檢測站PLC 控制設計

陳翰雯，覃京翎，王莉莉，鄭志明，曾慶文，林峻鋒

（1.柳州城市職業學院，廣西 柳州 545036；2.柳州五菱汽車工業有限公司，廣西 柳州 545007）

0 引 言

隨著時代日新月異的發展，當代社會對檢測的要求不斷提高，且在自動化檢測上提出了更高要求。在汽車零部件生產中，對于油管的泄露測試有較高的技術要求。在能進行氣密性檢測的情況下，要求向智能化、在線化方向發展。因此，從PLC的I/O控制接口和PLC程序兩個方向，研究后橋油管氣密性檢測站如何通過可編程控制器實現功能運轉，達到檢測后橋油管氣密性目的，從而實現后橋油管工業生產的智能化控制，確保供應產品的質量。

1 后橋油管總體結構設計

后橋油管氣密性檢測將被測物（工件）內充入空氣，來測量其內部壓力變化以檢測期是否有泄漏。第一，準備好無泄漏的標準品，給被測物和標準品同時抽出調壓后的空氣。第二，停止抽氣，通過高靈敏度差壓傳感器（DPS）測出因泄漏導致的內部壓力變化，即被測物與標準品之間的差壓，利用氣體流量公式，通過測量容器內壓力的變化計算泄漏量[1]，設計如圖1所示。

設備為雙工位結構（共兩套正壓壓檢測功能），每個工位單獨檢測，互不干涉、影響。它整體由壓差檢測儀器、正壓檢測系統和工控一體機等結構構成，兩工位共用同一個機架和PLC控制系統[2]。當裝配線上正壓檢測系統檢測出產品質量不合格時，進行下線檢測復查，利用人工對產品進行肥皂水處理。工作時利用氣缸向后橋油管充氣，使用COSMO進行檢測，通過NI數據卡和PLC之間的端口進行通信，采集產品的時實狀況，反饋到工控一體機中進行記錄，可以為產品的后續質量檢驗和工藝優化提供確切的數據支持，確保供應產品的質量。同時，該設備可根據檢測產品的不同，通過儀器設定檢測行程的時間。檢測一件產品需要時間一般不大于37 s，節拍達到70 JPH以上，能滿足生產線對生產節拍高于60 JPH的要求。

圖1 氣密性檢測原理

2 后橋油管硬件I/O控制接口

該設計以PLC為控制核心。根據實際要求，選擇西門子CPU1215C型號的PLC。然后，根據實際的輸入、輸出控制要求，對I/O進行分配接線，如圖2所示。

每個工位相互不干涉，所以兩個工位都需要實現人工控制啟動、復位、充氣和急停4個核心功能，共占用8個I/O端口。在面板操作上，考慮面板界面節簡性，1號工位具備完整4個功能，2號工位只具備啟動、復位功能，所以在面板上控制共占用6個I/O端口。根據不同的信號輸出，會有多個報警燈對工作情況進行預警，分別用紅、黃、綠3個顏色燈表示，2個工位獨立燈信號，占用6個I/O端口。后橋油管氣密性檢測站使用COSMO儀器和氣罐共同工作對零件進行充氣檢測，通過COSMO儀器與PLC、數據采集卡的通信連接實時監測產品，并在工控一體機上動態顯示記錄數據。所以，設置3個采集卡端口，占用3個I/O端口。

在后橋油管氣密性檢測站啟動后，有多種運行可能性。所以，需要使用PLC的拓展模塊，對PLC拓展模塊的I/O端口進行詳細設計，如圖3所示。

圖2 后橋油管氣密性監測站PLC接線圖

圖3 后橋油管氣密性監測站拓展模塊I/O接線圖

在拓展模塊設計中，工位1和工位2能實現的功能完全一致。所以，工位1和工位2在PLC的I/O端口設計上是一樣的，都能對產品的質量按照行程規劃進行檢測，并且判斷產品是否合格。

3 軟件設計

該設計軟件部分PLC程序使用西門子PLC編程軟件博圖作為編程環境來監控設計。主控核心是可編程控制器PLC和COSMO檢測儀器。PLC通信端口與COSMO檢測儀器的模擬量輸出端口連接。所以，設計程序時，啟動PLC程序控制檢測被測物體是否被夾緊密封，并且輸入啟動信號；開始充氣流程，充氣前先用互鎖程序截止側漏儀內部的排氣閥，再打開充氣閥和控制閥，使得被測物體和標準體同時被施加壓力；達到一定時，截止測漏儀器的充氣閥，測出被測物和標準品之間的壓差，利用傳感器測出最大泄漏行程；截止控制閥，利用壓差傳感器測出最小泄露值；最后，輸出判斷信號，排出被測物內的氣體，同時清潔側漏儀中的空氣回路。完整操作流程，如圖4所示。

圖4 工作流程

4 結 語

后橋油管氣密性檢測站中，采用COSMO檢測儀對其氣密性進行動態檢測，實時掌握產品質量。該設計利用PLC進行控制，運行結果表明該檢測系統操作簡單、使用方便，為產品的后續質量檢驗和工藝優化提供了確切的數據支持。它的研究經驗可以應用于汽車、裝配等工業行業，為產品質量的保障提供技術借鑒。