基于三菱PLC控制的超声波清洗机应用

张永奇

摘要：由于汽车零部件的复杂性及切削液的强附性，常规清洗效果不理想。目前利用超声波清洗已成为国内外最有效的清洗手段，并逐步深入到科技领域的方方面面和多种生产环节，特别在汽车工业领域的应用更为普遍。当今市场上已有一些采用超声波原理的清洗设备，但清洗过程中出现水渍导致清洁无法满足要求的情况时有发生。为此，在借鉴原有超声波技术的基础上增加移动喷淋、超声波次数、清洗（漂洗）以及移动风切等工序，研制了新型超声波清洗机，旨在实现汽车零部件清洗的机械化、自动化。

关键词：PLC;编程;控制

引言

在机械制造工业中，零件在装配之前需进行清洗，以除去表面油污等杂质，达到一定的洁净度要求，清洗也是油漆、电镀、热处理等工艺前的一项重要工序，清洗质量直接影响到机械产品的加工性能和整体性能。超声波清洗作为一种先进、高效的现代清洗技术，在机械行业中的应用越来越广泛。

1工艺顺序及控制要求

超声波清洗机的任务是把清洗框中（经过检验员检测完成）的零部件通过传动电机运送至不同的清洗池中，通过喷淋、超声波清洗、漂洗以及鼓泡等步骤去除零部件表面污渍，然后通过烘干使其表面干燥光洁，达到零部件使用的要求。该超声波清洗机系统由自动加热、循环系统和搬运传送3部分组成。设备在调试或出现故障时，可通过手动方式实现单步动作或返回设备到原始状态工作位置。

超声波清洗机是一种典型的顺序控制方式，其工艺流程：人工上料——移动喷淋——超声波清洗——超声波漂洗——纯水超声漂洗——移动风切劈水——转移输送——热风烘干——风吹冷却——人工下料。

2超声波清洗机工艺流程及主要结构

2.1工艺流程

其工作流程为：在上料区，人工将盛放被洗零件的篮筐放到上料轨道上，由上料轨道自动将篮筐带入上料室，上料室内设置一接近开关，其感应清洗传送链上的横杆后，清洗传送自动停止，带吊钩篮筐自动上挂到清洗传动链上，延长一段时间后（生产节拍设定时间3min，可调），清洗传动自动启动，篮筐被送到热浸鼓泡槽，清洗传送自动停止，温热浸洗3min后，清洗传动再次启动，篮筐被送到超声粗洗槽后，清洗传送又自动停止，超声清洗3min后，清洗传动再次启动，就这样，篮筐接着依次进入超声精洗槽、喷淋冲洗槽、强风吹干槽，接着，清洗篮筐从清洗传送链下挂，自动进入烘道传送链，烘道传送启动，篮筐在烘道上前进一工位，烘道傳送停止，3min后，烘道传送再次启动，篮筐在烘道上又前进一工位，就这样，篮筐在烘道里断续前进，最后，从烘道出口送出，由人工卸下。零件在清洗传送链上和烘道传动链上按一定的生产节拍在工位间自动传送，完成从清洗到烘干的全过程。

2.2超声波清洗机结构

（1）机架及外壳。清洗机机架采用A3方管焊接成形，并用膨胀螺栓固定于地面，外封板采用优质冷轧板，正面上半部分开设玻璃窗，以便于自动工作时的观察，设备下半部分外封采用检修门形式，以方便检修。

（2）工作槽。设有热浸鼓泡槽、超声粗洗槽、超声精洗槽、喷淋冲洗槽、强风吹干槽5个清洗槽和烘道。其中前4个工作槽的清洗液都配有各自循环过滤系统，保证清洗液循环使用，达到节约目的。每个工作槽主要由清洗槽、贮液槽、过滤泵、过滤器和球阀开关等组成，有两级单独排污，一级是将清洗液排至贮液槽循环利用，循环液采用粗、细过滤两道工序，过滤掉杂质，过滤精度30μm～5μm;另一级是在清洗槽底部设有放水阀，将污水直接排至排污管道中，适合定期排除槽底的切屑等杂质以及比较脏的污液。为增强清洗效果，除强风吹干槽外，各工作槽都装有电加热装置，由温控器自动控制温度并显示温度。另烘道通过离心风机的吸与排形成热风循环，使烘道内的温度匀布，烘道外敷保温材料。工作槽体材料为304不锈钢。

3超声波清洗机PLC控制系统实现

根据超声波清洗机的工艺要求及控制需要，清洗机有如下主要设备：水槽循环泵3台;上料电机、下料电机、输送电机各1台;提升电机1台;喷淋水泵1台;搅拌风机1台;电动滚筒4个;风冷风扇6个;烘道风切电机1台;3台超声波;5台电加热。8个双线圈电磁阀负责8个气缸的动作;3个单线圈电磁阀负责上下风刀劈水和纯水漂洗槽的鼓泡。对I/O做如下分配。

（1）输入端

启动/紧急停止按钮，3点;电机运行状态及保护，24点;超声波运行状态，3点;电加热运行及保护，13点;机构限位及气缸到位，20点;光电传感器，5点;低液位保护，7点;上下风刀及鼓泡状态，3点;照明状态，1点，以上输入共计79点。

（2）输出端

系统运行状态及报警，4点;气缸运行控制，19点;超声波运行控制，3点;电加热控制，10点;电机控制，13点，照明，1点，以上输出共计50点。

根据客户对品牌要求以及性价比，选择日本三菱FX3U系列可编程序控制器作为超声波清洗机的中央处理单元。结合输入/出的点数数量，在考虑20%的备用量基础上，该系统选用三菱FX3U系列FX3U-128MR/ES可编程序控制器作为主控制模块，2块FX2N-16EX模块作为数字量输入的扩展模块。

结语

与其他清洗方式相比，超声波清洗具有清洁度高且一致好等优点，对具有不规则表面、夹缝、细孔、沟槽之类的零件特别有效。该超声波工业清洗机采用双链传动吊篮形式，传动平稳，定位可靠，电气控制由可编程控制器自动控制，完成零件从浸洗、粗洗、精洗、冲洗、强风吹到烘干的全过程，大大提高了设备的自动化程度;另增加人机界面，可方便修改工艺参数，且显示直观，操作简易，并有故障提示功能，为设备调整及维护提供便利。机器清洗效果好，生产效率高，除人工上下料外，实现了自动化，大大减轻了工人的劳动强度，满足批量化生产要求，通过修改控制参数或更换清洗液，可用于清洗如液压元件、油泵油嘴、轴承零件、汽车零部件等。

参考文献

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[2]夏江涛.汽车零部件全自动超声波清洗机[J].自动化与信息工程，2007，（1）：44-46.

[3]李丙才，傅建青，蒋铭潮.超声波清洗机的自动化控制[J].制造技术与机床，2006（8）：52-53.

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