气密机电控系统的研究与设计

何艳芝

（哈尔滨哈飞工业有限责任公司研发中心，黑龙江 哈尔滨 150000）

一前言

随着国内汽车市场竞争日趋激烈，汽车生产商对其配套的所有产品提出了更高的质量要求。受某车灯供应商委托,我们为其设计并研制了一台型号为CQJ-1的吹气式气密机。它是一台高精度的测试检验设备,可以实现对产品微小泄漏的监测，当车灯的底座涂胶后与灯壳接合，经压著后，可凭借本机检验其密合程度。

该设备的工作原理是：使用压缩空气驱动上汽缸，从而使上模具下降前进与下模具合模，同时向下模具上的被测漏加工物施加压力，以使加工物能密合于下模具，然后启动气密测漏机检测加工物是否有泄漏现象，并加以判定。

二控制系统的硬件组成

本机控制系统的核心部分采用的是日本三菱公司生产的PLC，型号为FX1S30MR,外围的输入设备包括按钮、传感器；输出设备包括指示灯、蜂鸣器、电磁阀；气密检漏仪采用长野福田公司Fukuda生产的FL-293L-2G型计测器，它与PLC之间的接口即有输入又有输出，独立小巧的操作盒，为用户提供了极为灵活的操作模式。

图一 控制系统的组成

三气密检漏仪的使用及工作原理

1气密检漏仪的工作原理。Fukuda气密检漏仪的基本工作原理同天平一样，一端是标准"砝码"-基准参考物，另一端是待称的"药"-被测工件。但其测量顺序与天平正好相反 ，基准物与被测工件两边先同时充入相同压力的空气，使"天平"-差压传感器两端平衡。如果被测工件有泄漏，即使是微小泄漏，"天平"也将失去平衡，从而检测出两端因泄漏而产生的差压。气密检漏仪将根据差压的变化测出工件的具体泄漏量，然后判断被测工件是否合格，并将这些信息传送给操作人员。因为基准物和被测工件形状、大小都相同；且检测过程中两端的外部环境状态完全一样，所以这种测试方法可以消除温度、震动等环境因素的影响，得到高精度的测量结果。

2 气密检漏仪的工作过程。在检漏过程中，操作人员给出启动信号后，检漏仪将根据内部设定的时序依次执行下列各个检测环节，然后做出合格/不合格的判断。

1）备环节(T1 RDY)待机状态,等待下一次检测开始。

2）延迟环节（T2 DLY）启动检测后，延迟加压的时间。

3）充气环节（T3 CHG）测试压空气通过电磁阀SV1，SV2和SV3充入基准物和被测物内。

4）平衡环节（T4 BAL）阀门SV2和SV3关闭，切断气源，等待基准物和被测物内空气趋于稳定，并在该环节判断是否存在大泄漏。当被测物存在大泄漏时，+NG灯亮，蜂鸣器报警，并直接进入排气环节。如没有大泄漏，则继续进行下一环节-检测环节。

5）检测环节（T5 DET）通常在该环节中做出有无微小泄漏的判断。检测环节开始时差压信号自动回零，并开始检测泄漏引起的差压变化。

6）排气环节（T6 EXH）进入排气环节的瞬间，输出合格/不合格判定信号，显示泄漏量或压差，同时将检漏仪内部以及被测物和基准物内的空气排放到大气中。

7）检测结果输出 -NG判定标准：基准物的泄漏量判定值。 +NG判定标准：被测物的泄漏量判定值。 OK判定标准：当实际泄漏值均小于-NG与+NG设定值时，输出为合格。

四 系统软件的开发

本系统采用可编程序控制器FX1S30MR为控制核心，选用GX DEVELOPER作为PLC的编程开发环境，利用梯形图编程语言，实现系统较为复杂的逻辑控制。如在自动非手动方式下，拨动微动启动开关，气缸向下运行，当接近开关检测气缸处于下限位置时，启动气密机运行，作出相应的判定。如果产品合格，蜂鸣器鸣笛一声，然后，气缸上升，回到初始位置，即上限位接近开关检测位置；如果产品不合格，复位灯亮且闪烁，蜂鸣器响，直到按下复位按钮取消，这时，气缸上升，回到初始位置；工作中，出现异常或按下急停蘑茹头按钮，蜂鸣器报警，所有动作停止，拔出急停按钮，按下复位按钮，这时，气缸上升，回到初始位置。在手动非自动方式下，按寸动前进或寸动后退，方能生效。

五 PLC控制的优势

一般常规系统的控制方法主要有：继电器控制、微机控制或PLC控制，如果采用继电器控制线路复杂、体积大、故障率高、维护困难;如果采用微机控制，系统开发周期长,实现起来难度大,而且系统可靠不高,容易发生故障；PLC自问世以来,以其高可靠的特点在工业自动化领域获得广泛的应用。使用PLC作为控制系统，不仅可以实现比较复杂的逻辑控制，控制系统的布线简化，而且系统自动化程度及可靠性却大大提高。调试时，硬件接线改动少，只需修改PLC的程序，即可满足用户不同的控制要求，增加了系统的灵活性。同时PLC用户程序可以加密，保护厂方的知识产权和防止用户擅自对程序进行修改而造成故障。

近年来，随着超大规模集成电路技术和通信技术的进步,PLC的性能价格比逐年提高,使用PLC控制取代前两种方案,是一种投资小、见效快、可靠性高的好方法。

结束语

本系统采用PLC作为气密机设备的控制核心，来控制检验车灯产品气密度的工艺过程,不仅实现了复杂的逻辑控制过程,而且简化了硬件电路的设计,提高了系统的可靠性,降低了系统的故障率，减少了运行维护费用。并且针对于产品的气密度检验这一测量过程，采用Fuk－ uda的气密检漏仪，该产品利用天平原理，同时具有快速充气功能，高精度的传感器以及传感器保护回路，能够在短时间内检测出工件的微小泄漏，做到了对产品质量的严格把关。具有广泛的推广和实用价值。

1.FL293系列气密机技术资料及使用说明书

2.三菱电机(FX系列)可编程序控制使用手册

3.三菱电机(FX系列)可编程序控制编程手册

4.GX Geveloper用户操作手册