基于PLC的喷砂室刮板回收系统设计

栾先玉， 刘宏楠

（辽宁装备制造职业技术学院a.实习实训中心；b.机械工程学院，沈阳110164）

0 引言

随着我国装备制造业的不断发展，喷砂室已在表面处理领域得到了广泛普及。丸料回收系统作为喷砂室的重要组成部分，起到举足轻重的作用。

现在我国普遍使用气力式回收系统［1］与机械式回收系统［2－3］，本文介绍一种新型的丸料回收系统——刮板式回收系统。该系统与传统的回收系统相比具有以下优点：1）不易积砂，不磨料，回收效率高；2）地基施工量小，采用压缩空气，节省成本；3）结构简单，维修方便。

为实现该系统的功能，并达到高度自动化，引入了PLC的信号控制，可节省劳动力，提高效率。

1 机械系统设计

刮板式回收系统的机械系统（见图1）主要由纵向刮板、横向刮板、气缸、平车轨道、料斗等组成。矩形刮板是由等距连接的横向刮板以及结构连接杆组成。横向刮板在气缸的推动下往复运动，将落入矩形刮板内的丸料推到纵向刮板内，纵向刮板安装在横向刮板的下方，在气缸的推动下将丸料推到料斗中，再由提升装置将料斗内的丸料提升到储料仓中循环利用。本系统设有平板车轨道，方便平板车出入喷砂室。

矩形刮板系统的关键部分为刮板（见图2），刮板系统由刮板、圆轴、刮板框架、连接螺栓、刮板挡板等组成。刮板具有单向翻转、反向刮砂功能，使丸料向指定的方向输送。刮板1被连接螺栓4连接在圆轴2上，当矩形刮板向右运动时，使刮板1在地面丸料反作用力的作用下绕圆轴2旋转。当矩形刮板向左运动时，刮板受自身重力下坠（如图2所示），刮板挡板5阻止刮板旋转，刮板将地面上的丸料推向下一级刮板。

图1 平面布置图

为了使横向刮板中的丸料推向纵向刮板中，横向刮板两端的刮板安装方向要相反。刮板的间距需小于气缸的行程，这样才能将地面上的丸料一级一级地推到指定的位置。

矩形刮板在气缸的推动下可往复运动，故刮板框架的两端安装了数个十字交叉的轴承，分别起承载矩形刮板的重量与导向的作用。如图3所示，该部分是由导向轴承、槽钢、角钢、承重轴承、刮板等组成。两个轴承均有双密封环，对轴承起保护作用；轴承轴焊接在固定于侧壁的槽钢上，槽钢与地面有一定的距离，可以防止丸料堆积在轴承附近，延长轴承的使用寿命及减小运动的阻力。

1.刮板2.圆轴3.刮板框架4.连接螺栓5.刮板挡板6.地面铁板

2 气动系统设计

每个矩形刮板由1个气缸驱动，气缸的型号规格可根据喷砂量及压缩空气的压强进行计算选取，气缸的行程要与刮板的间隔相匹配。每个气缸由一个中压式三位五通双向电磁阀控制，用户可根据需求在电磁阀与气缸之间安装手动调速阀，调节刮板移动的速度、频率。电磁阀由PLC进行控制，独立工作，无相互干扰，气缸两端各设有一个接近开关，控制气缸的行程。气动系统原理如图4所示。

1.导向轴承2.槽钢3.角钢4.承重轴承5.刮板

图4 气动原理图

3 电气系统设计

3.1 可编程控制器选型

根据系统所需的输入输出点，采用三菱FX1S-20MR型PLC，该产品价格低廉，功能强大，在解决用户工业自动化问题时，具有很强的适用性。PLC的I/O分配表如表1，其外部接线图如图5所示。

表1 PLC的I/O分配表

图5 电气控制原理图

图6 PLC工作流程图

3.2 PLC程序设计

PLC是控制系统的核心。该程序设计是根据自动线的控制要求和I/O点的各种信号，依据I/O变量的逻辑关系，编制PLC的控制程序。根据工作需要，本程序的工作过程为自动运行，4个气缸初始状态为同时伸出，气缸通过接近开关进行换向，并独立互不影响工作。自动运行功能工作流程如图6所示。该流程图说明，系统得电启动，通过气缸伸缩及刮板运动，将丸料推入料斗；通过气缸运行时间检测，分析刮板系统有无超时故障，如无故障，系统将循环运行。

4 结语

该系统结合了我国丸料回收系统的优点，设计了一种效率高、成本低、维修方便的刮板式回收系统，并通过PLC强大的控制能力，实现了刮板的自动运行，可广泛用于大中型喷砂室。通过实践应用表明，该系统具有推广应用价值。

［1］ 王雪芳.气力式喷砂系统分析［J］.电力机车与城轨车辆，2003，26（2）：30－32.

［2］ 王永利.通过式抛丸清理机在涂装线中的应用实例［J］.现代涂装，2013，16（3）：27－33.

［3］ 刘福贵.丸料螺旋输送机的研制［J］.铁道机车车辆工人，2001（11）：9－11.