PLC在輪船曲軸探傷機(jī)上的應(yīng)用.doc

國(guó)家職業(yè)資格全?。ɑ蚴校┙y(tǒng)一鑒定維修電工論文（國(guó)家職業(yè)資格級(jí)）論文題目：PLC在輪船曲軸探傷機(jī)上的應(yīng)用姓 名： 顧 少 柏 身份證號(hào)：準(zhǔn)考證號(hào)： 所在省市： 江蘇省鹽城市 所在單位： 鹽城市射陽(yáng)鹽場(chǎng) PLC在輪船曲軸探傷機(jī)上的應(yīng)用顧少柏摘要：PLC控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)具有領(lǐng)先地位的新型輪船曲軸探傷機(jī)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：探傷機(jī)可編程控制應(yīng)用輪船曲軸是大型船舶動(dòng)力機(jī)械的重要部件，它的裂紋多數(shù)是在運(yùn)行過(guò)程中受外載交變應(yīng)力而產(chǎn)生。金屬疲勞會(huì)使這些裂紋逐漸擴(kuò)大，這種裂紋很隱蔽，具有很大危險(xiǎn)性。由于大型船舶的曲軸個(gè)大、體重，以前沒(méi)有專用設(shè)備對(duì)其進(jìn)行全方位探傷檢查，各檢修部門(mén)多數(shù)采用馬蹄探傷儀且以目視為準(zhǔn)。勞動(dòng)強(qiáng)度高、人為誤判率、漏檢率高，且需用專用行吊配合方能有效探傷，探傷成本昂貴，無(wú)法完成國(guó)家安監(jiān)委航運(yùn)部門(mén)下達(dá)的對(duì)大型船舶動(dòng)力重要部件“全面探傷檢查”的生產(chǎn)任務(wù)。基于上述原因，筆者以前所在的工作單位：“江蘇射陽(yáng)無(wú)損檢測(cè)研究所”研制了LC4000型多用磁粉探傷機(jī)這一可靠的檢測(cè)設(shè)備。它具有探傷靈敏度高、自動(dòng)化程度大的特點(diǎn)。該機(jī)通過(guò)了鐵道部運(yùn)輸局技術(shù)評(píng)審，經(jīng)專家現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試主要技術(shù)指標(biāo)符合JB/T8290一1998磁粉探傷標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)上具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，并獲得了國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品證書(shū)。該產(chǎn)品要求用PLC程序控制器來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的操作流程：如工件的軸向移動(dòng)、夾緊、轉(zhuǎn)動(dòng)、噴灑磁懸液、沖磁、退磁、松夾等，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程全部都由PLC控制相應(yīng)的伺服機(jī)構(gòu)自動(dòng)完成。1電氣部分主要技術(shù)參數(shù)：1.1輸出電流：周向AC：0一3000AT，連續(xù)可調(diào)，帶斷電相位控制；縱向AC：0一18000AT，連續(xù)可調(diào)，帶斷電相位控制；1.2磁化方式：周向、縱向、復(fù)合磁化；1.3暫載率：25%；1.4充磁時(shí)間：2S；1.5氣源壓力：0.5 Mpa；1.6休機(jī)時(shí)間：18S；1.7 退磁時(shí)間：6S；1.8 退磁效果：0.5mT（試件）；1.9 靈敏度：AL型試片15/50，清晰顯示；1.10 電源：三相四線：380V、50HZ，約150A；1.11 使用環(huán)境：一10一40；1.12 相對(duì)濕度：85%；2設(shè)計(jì)方案21總體方案擬定根據(jù)曲軸檢測(cè)工藝及檢修工序的要求來(lái)完成承載小車、夾持裝置、傳輸裝置、磁化噴淋系統(tǒng)、機(jī)械及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造。2.1.1探傷機(jī)的結(jié)構(gòu)和探傷工藝流程要求該機(jī)由上（下）料臺(tái)、磁化（噴淋）機(jī)、清洗機(jī)、烘干機(jī)等機(jī)臺(tái)組成，傳動(dòng)臺(tái)車兼有夾持工件、翻轉(zhuǎn)工件。向工件和多匝線圈導(dǎo)入周向電流和縱向電流進(jìn)行磁化的功能。探傷工件由吊車吊放在臺(tái)車上，夾持裝置電動(dòng)推進(jìn)（進(jìn)料），達(dá)到主機(jī)中的預(yù)定位置后自動(dòng)停下，彈性電刷自動(dòng)接通電極（夾緊）。此時(shí)通電磁化（充磁），同時(shí)噴灑磁懸液（噴液）、磁化結(jié)束，臺(tái)車退出磁化裝置。達(dá)到預(yù)定位置自動(dòng)停下；電動(dòng)翻轉(zhuǎn)工件（轉(zhuǎn)動(dòng)），便于全面觀察檢查；檢查完畢重復(fù)磁化前動(dòng)作（夾緊）進(jìn)行退磁（退磁），退磁后將工件傳動(dòng)至吊裝位置，由吊車將探傷完畢的工件吊走，進(jìn)人下一個(gè)工序循環(huán)作業(yè)。2.1.2周向磁化從曲軸兩邊夾持通電進(jìn)行周向磁化，使磁場(chǎng)強(qiáng)度在曲軸中段外表面達(dá)到磁化標(biāo)準(zhǔn)2400A/m的要求。2.1.3縱向磁化利用開(kāi)合線圈通電后產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)曲軸的縱向進(jìn)行磁化，以使其達(dá)到18000AT的磁化要求。2.2電路構(gòu)成該電器部分主要由主電路、控制電路、觸發(fā)電路組成。2.2.1主電路該機(jī)主電路由周向電流發(fā)生器和縱向電流發(fā)生器為核心的兩套電路組成，用來(lái)為探傷機(jī)提供磁化電流。三相380V電源的AC相接周向磁化電源變壓器；BC相接縱向磁化變壓器。周向、縱向磁化電流的調(diào)整，分別由兩只KP系列可控硅完成。改變串接在主變壓器初級(jí)回路中的可控硅的導(dǎo)通角即可改變主變壓器初級(jí)的電壓幅值，從而改變變壓器次級(jí)輸出電壓的幅值，達(dá)到調(diào)整電流的目的。見(jiàn)圖1、圖2。圖1探傷機(jī)主電路電路圖 圖2電流發(fā)生器電路2.2.2控制電路控制電路由1臺(tái)JH120一40可編程控制器（PLC）及外圍元件組成。電路控制方式簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠。用PLC程序控制，設(shè)備功耗小，程序可塑性大?？刂齐娐啡鐖D3所示：圖3探傷機(jī)控制電路原理圖2.2.3觸發(fā)電路 圖4探傷機(jī)觸發(fā)電路圖5 磁化、退磁曲線該設(shè)備可控硅移相觸發(fā)電路采用新研制開(kāi)發(fā)的較先進(jìn)的PLC移相技術(shù)，使該電路具有移相范圍寬，鋸齒波線性好，控制方式簡(jiǎn)單，有失效保護(hù)，觸發(fā)輸出電流大，脈沖寬度可調(diào)等一系列優(yōu)點(diǎn)，在一塊高性能專用TCA785觸發(fā)模塊上將探傷機(jī)功能集成一體，使可控硅觸發(fā)更為可靠。除具有充磁、退磁外，采用電流跟蹤設(shè)計(jì)，欠流報(bào)警輸出，并具有交流斷電相位控制、休機(jī)時(shí)間控制功能。圖4中CON,COM之間電壓的控制由PLC根據(jù)程序自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)依賴于PLC的模擬量輸人、輸出模塊。PLC可控硅觸發(fā)電路原理圖中用的是雙路輸人單路輸出的模擬量模塊。其中一個(gè)模塊的兩個(gè)輸入口分別接至周向、縱向變壓器輸出端的電流傳感器的輸出端上取實(shí)時(shí)返回的電流信號(hào)。兩個(gè)模塊上的各一個(gè)輸出端分別接周向、縱向移相觸發(fā)模塊的CON與COM端。這樣就構(gòu)成了完整的觸發(fā)可控硅的電路。可控硅電流觸發(fā)的軟件編程思路是：根據(jù)設(shè)定的磁化電流值及磁化時(shí)間、退磁時(shí)間要實(shí)現(xiàn)如圖2的磁化、退磁電流曲線。在磁化時(shí)要在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)將磁化電流升到設(shè)定值，然后保持一定時(shí)間，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)關(guān)斷，達(dá)到磁化的效果。這個(gè)設(shè)定值可以幾百安培到數(shù)千安培，而磁化的時(shí)間一般只有13S。這里的一個(gè)難點(diǎn)就是要在短時(shí)間內(nèi)將電流調(diào)到一個(gè)較大值，而又不能出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象，然后將電流在設(shè)定點(diǎn)穩(wěn)定并在設(shè)定時(shí)間到達(dá)后關(guān)斷，不能出現(xiàn)電流波動(dòng)和超調(diào)現(xiàn)象。一個(gè)優(yōu)秀的磁化觸發(fā)電路要實(shí)現(xiàn)良好磁化效果，就要盡量的使觸發(fā)可控硅生成的磁化曲線達(dá)到或近似圖5的磁化曲線。3、程序軟件3.1 PLC端口號(hào)命名3.2 PLC線圈號(hào)含義表-1PLC線圈號(hào)端口功能端口功能端口功能端口功能端口功能端口功能400啟動(dòng)406工控500正轉(zhuǎn)506充磁430進(jìn)料線圈437反轉(zhuǎn)線圈401暫停407進(jìn)料501反轉(zhuǎn)507退料431出料線圈530電極線圈402復(fù)位410電極夾緊502停止轉(zhuǎn)動(dòng)510出料432緩沖線圈534左噴線圈403輪壓開(kāi)關(guān)411電極返回503閉合到位511門(mén)簾正轉(zhuǎn)433噴液線圈535右噴線圈404手動(dòng)412線圈閉合504噴液512門(mén)簾反轉(zhuǎn)434磁化線圈405自動(dòng)413返回線圈505停噴513返回到位436正轉(zhuǎn)線圈3.3控制要求控制要求見(jiàn)2.1。3.4 PLC程序表（見(jiàn)表2）表-2：LC4000型輪對(duì)磁粉探傷機(jī)控制指令表（節(jié)選）行號(hào)指令行號(hào)指令行號(hào)指令行號(hào)指令行號(hào)指令行號(hào)指令1LD7126563051OUT43276LD551015627126OUT4512OUT67127STL63052OUT43677S607102n.627127K1.53K60128OL T43053OUT43778STL607103OUT430128LD4514OUT67229OUT43154OUT5379OUT430104OUT432129NOP5K62030OUT5055K580OUT432105OUT437130C6136OUT67031K656LD5381OUT436106OUT434131STL6137K10332LD5057S60582OUT437107OUT650132OUT4308s60033S60258STL60583OUT530108KK20133OUT4329LD40534STL60259OUT43084OUT56109LD650134OUT43610PLS10335OUT43060OUT43285K1.5110S611135OUT45211LD40436OUT5161OUT43686LD56111STL611136K212OR40137K362NOP87S624112OUT430137LD45213CJP70038LD5163OUT43788STL624113OUT432138S61414LD10339S60364OUT53089OUT430114OUT436139STL.61415S60040STL60365OUT54ooOUT552115OUT437以下略16ST60041OUT43066K1.591K2116OUT45017LD40042OUT43267LD5492LD552117K1518PLS10043OUT43468S60693S610118LD45019LD10044OUT43769STL60694STL610119S61220S60145OUT5270OUT43095OUT430120STL.61221STL60146K2071OUT43296OUT434121OUT43022OUT53747LD5272OUT43697OUT433122OUT43223OUT55248S60473OUT43798OUT57