一种基于PLC控制的脱模系统

李 斌，曾庆林

（中国航天科技集团公司 四院四十二所，湖北 襄阳 441003）

0 引言

在火化工产品和固体推进剂产品中，某些发动机根据设计要求，浇注过程中需要预置芯模，待发动机固化完成后，进行脱模工序将芯模分离。在脱模过程中，芯模与药体分离的瞬间存在着爆炸的可能。目前国内大部分生产单位的脱模工序仍然采用人工、面对面的工作方式，存在着严重的安全隐患。为此，本文设计了一种基于PLC控制的脱模系统，实现了发动机脱模过程的远程隔离操作，减少了安全隐患。

1 脱模系统组成和工作原理

脱模系统主要由脱模机（包含升降油缸、油缸座、工作平台、连接立柱、底座）、压力监测系统、液压系统、监视和控制系统等部分组成，如图1所示。

图1 脱模机结构示意图

将固化后的发动机，利用锁紧装置垂直固定在脱模系统工作平台台面上，手动卸去芯模底部螺母后，人员撤离脱模现场。然后，在控制室进行远程操作，通过脱模系统升降油缸的活塞杆上升，将发动机的芯模向上顶动，达到芯模预松效果，然后人工将芯模取出。

油缸活塞杆在向上顶升时分为快速运动和慢速运动两个行程，在活塞杆从顶出初始位置到接近芯模行程的过程中，活塞杆以0.8 m／min速度快速接近芯模，安装在平台底部的防爆光电传感器实时检测活塞杆位置，当活塞杆靠近芯模时，活塞杆的运动速度降低至0.1 m／min，活塞杆顶部的芯模工装缓慢地接近并顶动发动机芯模，使芯模与药体在较低的速度下发生少量位移，实现芯模的预松。

油缸与油缸座之间通过导销连接，使油缸的活塞杆只能够沿轴向上下运动。在油缸的底部安装有称重传感器，当油缸的活塞杆上升接触到芯模并推动芯模的同时，称重传感器将油缸的反作用力产生的压力变化信号传送给PLC，实现工作压力值的实时监测，并对工作压力值设置超压报警和急停保护功能。

2 脱模控制系统

控制系统是脱模系统的组织、指挥部分。其功能包括：操作脱模机动力设备——液压系统；脱模速度控制；现场工作压力检测、显示和超压报警；工房监视；紧急停车等。

控制系统以西门子小型PLC（拟选用CPU224）为核心，现场工作压力检测采用西门子高精度本安称重传感器（EEx ibⅡCT6），选用SIWAREX IS Ex接口模块对现场信号进行本安隔离，选用SIWAREX MS称重模块将工作压力信号读入PLC，从而使CPU可以直接处理工作压力值；工作压力显示采用小型触摸屏TP177micro，触摸屏画面具备显示重量、清零、去皮、设置极限点等功能，触摸屏与CPU通过通讯方式连接；脱模速度采用模拟量输出模块EM232输出的电流或电压信号控制；具有现场操作和远程操作两路控制；具备工作压力超压报警和急停等保护功能。

控制系统结构示意图如图2所示。

图2 控制系统结构示意图

控制系统采用TP177micro作为操作界面，TP177micro是5.7英寸STN像素图形显示屏，分辨率（宽×高）为320×240像素，颜色为篮屏，4级灰度显示，背光平均亮度寿命为50 000 h，是西门子S7－200CPU专用的性价比较高的一款触摸屏。通过软件组态，触摸屏画面具备显示顶压重量、清零、去皮、设置极限点等功能，触摸屏与CPU通过通讯方式连接，数据采集快速、可靠。

视频监视系统采用防爆电动云台带动防爆摄像头，对油缸活塞杆顶升时快、慢速度转换和脱模工房现场情况进行监视。

3 结束语

通过调试，此脱模系统已在使用方正常使用，不仅自动化程度高，而且实现了发动机脱模过程的远程隔离操作，最大程度地减小了安全隐患，改善了作业环境。

［1］ 向晓汉.西门子PLC S7－200／300／400／1200应用案例精讲［M］.北京：化学工业出版社，2011.

［2］ 西门子（中国）有限公司.深入浅出西门子S7－200PLC［M］.第3版.北京：北京航空航天大学出版社，2007.

［3］ 蔡杏山.零起步轻松学西门子S7－200 PLC技术［M］.北京：人民邮电出版社，2010.