超聲波清洗機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)(PLC)-畢業(yè)論文

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第36頁(yè)共36頁(yè)P(yáng)AGEPAGE36目次TOC\o"1-2"\u目次 11緒論 21.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展 21.2超聲波清洗機(jī)的發(fā)展 21.3PLC的發(fā)展現(xiàn)狀 31.4本文的主要工作 32超聲波清洗機(jī)的總體設(shè)計(jì) 42.1超聲波清洗工藝 42.2精密零件清洗機(jī)的基本要求 72.3超聲波清洗機(jī)的工藝流程設(shè)計(jì) 72.4超聲波清洗裝置的設(shè)計(jì) 92.5傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 122.6超聲波清洗機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖 143超聲波清洗機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 163.1超聲波清洗機(jī)電氣原理圖 163.2PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 173.3觸摸屏選型、特點(diǎn)，與PLC連接 243.4觸摸屏操作界面 253.5變頻器的說(shuō)明 273.6本章小結(jié) 274系統(tǒng)運(yùn)行常見(jiàn)問(wèn)題及注意事項(xiàng) 284.1使用設(shè)備前的確認(rèn) 284.2電源投入 284.3關(guān)機(jī)后操作 294.4長(zhǎng)期不使用設(shè)備時(shí)的保養(yǎng) 294.5長(zhǎng)期停用設(shè)備重新開(kāi)機(jī)。 294.6常見(jiàn)故障及其處理方法 304.7保養(yǎng)點(diǎn)檢 315總結(jié) 32致謝 34參考文獻(xiàn) 351緒論1.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展機(jī)電一體化（mechatronics)這一概念是于1971年由日本學(xué)者首次提出來(lái)的，在幾十年的發(fā)展中，其內(nèi)涵在不斷變化更新。起初，機(jī)電一體化主要是指機(jī)械和電子的簡(jiǎn)單結(jié)合，產(chǎn)品也比較簡(jiǎn)單，主要涉及高性能的伺服技術(shù)等。在20世紀(jì)80年代，高性能微處理器在機(jī)電一體化產(chǎn)品中的應(yīng)用，提高了機(jī)電一體化產(chǎn)品否認(rèn)自動(dòng)化和智能化程度，數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等獲得很大發(fā)展。到20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，使機(jī)電一體化成為機(jī)械學(xué)科信息學(xué)科的高度融合。進(jìn)入21世紀(jì)，機(jī)電一體化產(chǎn)品也更加多樣個(gè)性化、柔性化、智能化，應(yīng)用更加廣泛。一方面借助現(xiàn)場(chǎng)的總線等技術(shù)，資源共享，使機(jī)電一體化系統(tǒng)越來(lái)越大，另一方面，通過(guò)機(jī)械和微電子的交叉融合微型性而形成微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）?，F(xiàn)代科技的發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用，其中影響較大的包括微計(jì)算機(jī)、微控制器及數(shù)字信號(hào)處理（DSP），網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)，MEMS技術(shù)等。機(jī)電一體化技術(shù)是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的綜合性高新技術(shù)，是機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。1.2超聲波清洗機(jī)的發(fā)展自1951年第一臺(tái)超聲波清洗機(jī)問(wèn)世以來(lái)，超聲渡清洗技術(shù)作為多種學(xué)科知識(shí)和技術(shù)的綜合，經(jīng)歷了應(yīng)用研究的發(fā)展階段。目前，超聲波清洗已成為國(guó)內(nèi)外最有效的清洗手段，并逐步深人到科技領(lǐng)域的方力面面和多種生產(chǎn)環(huán)節(jié)．特別在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用更為普遍。伴隨應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，超聲波清洗設(shè)備正朝著大規(guī)模高效率和自動(dòng)化的方向發(fā)展。超聲波清洗是一種效果顯著的強(qiáng)化清洗法，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，對(duì)于形狀復(fù)雜和多孔的零件，與其它精洗方法相比有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。隨著生產(chǎn)力的提高、環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)以及人們對(duì)超聲波技術(shù)認(rèn)識(shí)的深化，超聲波清洗的應(yīng)用領(lǐng)域一定會(huì)迅速拓展，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。1.3PLC的發(fā)展現(xiàn)狀上世紀(jì)60年代末PLC產(chǎn)生于美國(guó)馬薩諸塞州，MODICON084是世界上第一種投入生產(chǎn)的PLC。PLC崛起于70年代，首先在汽車(chē)流水線上大量應(yīng)用。80年代PLC走向成熟，全面采用微電子處理器技術(shù)，得到大量推廣應(yīng)用，年銷售始終以高于20％的增長(zhǎng)率上升，奠定了其在工業(yè)控制中不可動(dòng)搖的地位。90年代，隨著工控編程語(yǔ)言IEC61131-3的正式頒布，PLC開(kāi)始了它的第三個(gè)發(fā)展時(shí)期，在技術(shù)上取得新的突破。PLC在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，從傳統(tǒng)的單機(jī)向多CPU和分布式及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)發(fā)展；在編程語(yǔ)言上，圖形化和文本化語(yǔ)言的多樣性，創(chuàng)造了更具表達(dá)控制要求、通信能力和文字處理的編程環(huán)境；從應(yīng)用角度看，除了繼續(xù)發(fā)展機(jī)械加工自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)外，更發(fā)展了以PLC為基礎(chǔ)的DCS系統(tǒng)、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、安全連鎖保護(hù)系統(tǒng)（ESD）等，全方位地提高了PLC的應(yīng)用范圍和水平。1.4本文的主要工作1）超聲波清洗機(jī)的清洗工藝設(shè)計(jì)。2）超聲波清洗機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3）清洗機(jī)的PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。4）觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計(jì)。2超聲波清洗機(jī)的總體設(shè)計(jì)影響精密零件清洗的五個(gè)要素是污染物、零件、清洗介質(zhì)、清洗工藝和清洗設(shè)備。污染物分析具體指分析其具有的性質(zhì)，屬于有機(jī)污染還是無(wú)機(jī)污染，是水溶性的還是油溶性的，是極性污染還是非極性污染；污染物與零件表面粘附的程度是否牢固，是屬于機(jī)械性粘附、物理性粘附還是化學(xué)性粘附等。零件分析具體指分析要清洗的零件的材料，是金屬還是非金屬，是否容易受腐蝕或受溶脹、溶裂，表面的保護(hù)層的特殊要求等。清洗介質(zhì)選擇則是要根據(jù)污染物的性質(zhì)及與零件表面粘附的情況，是用有機(jī)溶劑還是用水基溶劑，極性溶劑還是非極性溶劑，應(yīng)對(duì)清洗介質(zhì)的溶解力、表面活性力、化學(xué)反應(yīng)力、零件材料的腐蝕性、相容性以及對(duì)使用的經(jīng)濟(jì)性、安全性和對(duì)環(huán)境的影響等因素，進(jìn)行綜合分析。清洗工藝指清洗精密零件的工藝方法，使用有機(jī)溶劑、半水溶劑清洗，或水基清洗，用浸洗還是用噴洗、擦洗、刷洗、超聲波清洗或用多種組合清洗，用高壓噴洗還是用低壓噴洗，在清洗過(guò)程中是否需要附加振動(dòng)、抖動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等；需要常溫清洗還是加熱清洗，清洗的工藝流程是分幾次清洗，幾次漂洗；清洗零件的干燥形式等。清洗設(shè)備決定了用批次式清洗還是用通過(guò)式清洗以及零件的傳送機(jī)構(gòu)；用電加熱還是用蒸氣加熱；超聲波清洗參數(shù)；清洗時(shí)零件的機(jī)械力如搖動(dòng)、抖動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等，清洗過(guò)程中清洗介質(zhì)的循環(huán)再生，清洗節(jié)拍的控制，以及采用的安全防護(hù)措施等。作為ODS（破壞臭氧層物質(zhì)）清洗劑替代品之一的碳?xì)淙軇⒅鸩匠蔀楫?dāng)今清洗劑的主流，采用碳?xì)淙軇┣逑磿r(shí)，為提高清洗效果往往需要各種物理清洗手段相配合，超聲波清洗就是最有效的一種。2.1超聲波清洗工藝超聲波是一種頻率超出人類聽(tīng)覺(jué)范圍20kHz以上的聲波。超聲波的傳播要依靠彈性介質(zhì)，在傳播時(shí)使彈性介質(zhì)中的粒子振蕩，并通過(guò)介質(zhì)按超聲波的傳播方向傳遞能量，這種波可分為縱向波和橫向波。在固體內(nèi)，兩者都可以傳送，而在氣體和液體內(nèi)，只有縱向波可以傳送。超聲波在液體中的應(yīng)用機(jī)理主要是聲空化現(xiàn)象，于1894年第一次被O．Reyrolds觀察到。1919年Rayleigh提出聲空化泡理論模型來(lái)預(yù)計(jì)空化泡崩潰時(shí)所產(chǎn)生的壓力。1944年E.N.Hazvey,及其合作者做了重要的研究，確定空化產(chǎn)生所必須的空化核。Noltingk和Neppiras于50年代初在空化理論方面取得重大進(jìn)展，建立了氣泡動(dòng)力學(xué)模型。60年代，H.G.Flynn將超聲空化分為穩(wěn)態(tài)空化和瞬態(tài)空化來(lái)描述。穩(wěn)態(tài)空化和其產(chǎn)生的微聲流可以在工件表面處提供一種溶解機(jī)制而使沾染物溶解，在污染層與工件表面之間形成的穩(wěn)態(tài)空化泡則會(huì)使污層脫落。瞬態(tài)空化則會(huì)產(chǎn)生沖擊波，可以擊碎污物層而將其剝落。Naud和Ellis用高速攝影觀察到液-固相介質(zhì)中，超聲空化泡崩潰時(shí)，向固體表面噴射高速（100m/s）微射流，它能夠除去或削弱邊界污層，腐蝕固體表面，增加攪拌作用，加速可溶性污物的溶解，強(qiáng)化碳?xì)淝逑磩┑那逑醋饔谩３暭夹g(shù)的不斷發(fā)展?jié)B透解決了大量的日常生活和生產(chǎn)技術(shù)中的難題，超聲波清洗正是超聲技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)的重要應(yīng)用之一，在我國(guó)清洗業(yè)正在得到廣泛的應(yīng)用。超聲波清洗的特點(diǎn)是速度快、質(zhì)量高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，特別適合于形狀復(fù)雜的工件，如對(duì)精密零件上的空穴、狹縫、凹槽、微孔及暗洞等處，通常的刷洗難于奏效。因此，超聲波清洗技術(shù)作為一種先進(jìn)、高效、符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的現(xiàn)代清洗技術(shù)，以其具有諸多傳統(tǒng)清洗技術(shù)所不具備的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)己開(kāi)始應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，在未來(lái)的制造業(yè)將得到越來(lái)越更廣泛的應(yīng)用。超聲波清洗裝置主要由超聲波發(fā)生器(包括超聲電源和超聲換能器)和清洗液槽構(gòu)成清洗原理如圖2.1所示。由于超聲波在液體中的縱向傳播，使其傳播時(shí)能使液體出現(xiàn)稀疏狀態(tài)和密集狀態(tài)，在密集狀態(tài)區(qū)、液體承受正壓力，而在稀疏狀態(tài)區(qū)則承受拉力，由于非線性作用，液體會(huì)產(chǎn)生大量的非穩(wěn)態(tài)的微小氣泡和空泡（直徑約50～500μm），圖2.1超聲波清洗原理圖這些氣泡和空泡隨超聲波的振動(dòng)反復(fù)生成，閉合并迅速變大，閉合時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)高達(dá)幾百乃至幾千帕的微激波，因劇烈碰撞導(dǎo)致突然爆裂，使氣泡周?chē)a(chǎn)生上千個(gè)大氣壓力，即超聲空化作用。由于空化作用極易在固體與液體交界面進(jìn)行，并且空化瞬間在局部產(chǎn)生5000K以上的熱點(diǎn)和上千個(gè)大氣壓，一方面破壞污物與清洗件表面的吸附，另一方面也會(huì)引起污物層的破壞而脫離清洗件表面并使它們分散到清洗液中。氣泡的振動(dòng)也能對(duì)固體表面進(jìn)行擦洗。氣泡還能“鉆入"裂縫中做振動(dòng)，使污物脫落。影響精密零件超聲波清洗的因素主要有：1）超聲波的聲壓強(qiáng)度．超聲波清洗的空化作用與其聲壓強(qiáng)度有關(guān)，如果聲壓強(qiáng)度達(dá)不到一定的值，就不能發(fā)生空化作用，這個(gè)值就叫空化閾值。超聲空化閡值隨不同液體而不同；同一種液體，隨溫度、壓力狀態(tài)、含氣量以及空化核半徑的大小和分布的不同而不同。因此，聲壓強(qiáng)度越高，功率密度越大，空化效應(yīng)也越明顯。但是，聲壓強(qiáng)度也不能過(guò)大，否則有可能對(duì)零件表面產(chǎn)生空化腐蝕。一般在超聲清洗槽中的聲強(qiáng)選擇在l～2W／的范圍。2）超聲波頻率超聲波的頻率與空化作用有關(guān)，超聲頻率越高，空化閾值越大，產(chǎn)生空穴所需的聲壓強(qiáng)度也越大。超聲頻率低時(shí)，產(chǎn)生的空穴大而數(shù)量少，爆破力強(qiáng)；超聲頻率增加時(shí)，空穴小而數(shù)量多，爆破力小而范圍廣，清洗比較精細(xì)。但如果頻率增加到超高頻近1000kHz時(shí)將不再產(chǎn)生空化作用，其清洗能量主要是靠加速度的能量，將達(dá)到重力加速度的105倍，用以去除亞微米粒子污染。對(duì)于精密零件的超聲波清洗，超聲波頻率在40-50kHZ。3）清洗液的性質(zhì)清洗劑的選擇要從兩個(gè)方面考慮，一方面從清洗件污物的性質(zhì)來(lái)選擇作用效果好的清洗劑；另一方面要選擇表面張力、蒸氣壓及黏度合適的清洗劑。因?yàn)檫@些特性與超聲空化強(qiáng)弱有關(guān)。液體的表面張力大則不容易產(chǎn)生空化，但是當(dāng)聲強(qiáng)超過(guò)空化閾值時(shí)，空化泡崩潰釋放的能量也大，有利于清洗。同時(shí)，清洗液的溫度對(duì)含氣量和流動(dòng)速度超聲波空化效果有著重要的影響，清洗液溫度升高，對(duì)空化有利，但溫度過(guò)高時(shí)，氣泡中蒸氣壓增大，因此氣泡閉合期增強(qiáng)了緩沖作用而使空化減弱。如果清洗液的流速過(guò)快，有些空化核在沒(méi)有達(dá)到生長(zhǎng)閉合運(yùn)動(dòng)整過(guò)程時(shí)就離開(kāi)聲場(chǎng)，因而使總的空化強(qiáng)度降低。2.2精密零件清洗機(jī)的基本要求設(shè)計(jì)制造精密零件超聲波清洗機(jī)首先要保證以下幾點(diǎn)要求：1）必須滿足清洗的工藝要求，保證零件達(dá)到規(guī)定的清潔度要求。2）必須滿足生產(chǎn)批量和進(jìn)度的要求，具有比較高的清洗效率與質(zhì)量可靠性。3）對(duì)操作者使用比較安全，工作場(chǎng)所容許的氣體濃度符合規(guī)定要求，對(duì)易燃、易爆類溶劑有溫度和濃度等控制，極限情況有報(bào)警和緊急停車(chē)裝置。4）清洗液的排放符合環(huán)境保護(hù)法規(guī)的要求。5）操作簡(jiǎn)單方便，使用成本比較低，經(jīng)濟(jì)合理，性價(jià)比高。2.3超聲波清洗機(jī)的工藝流程設(shè)計(jì)精密馬達(dá)的殼體和轉(zhuǎn)子等精密零部件的盲孔、狹縫之間附著加工粉末、加工油以及工序之間搬運(yùn)和保存時(shí)的粉塵灰和微粒。如果清洗工藝或清洗設(shè)備選擇不當(dāng)，這些油污雜質(zhì)殘留或嚙入轉(zhuǎn)子與狹縫之間，會(huì)對(duì)精密馬達(dá)整機(jī)造成不良影響。碳?xì)淙軇俜菢O性有機(jī)溶劑，對(duì)油污清洗能力強(qiáng)，滲透性好，不會(huì)造成金屬生銹腐蝕，是替代ODS物質(zhì)清洗殼體和轉(zhuǎn)子的理想清洗劑。根據(jù)精密零件清洗機(jī)的基本要求及特點(diǎn)，將零件定量裝入清洗筐中進(jìn)行批次式清洗，為保證零件清潔度要求，確定本設(shè)備的清洗工藝流程為：人工上料→超聲清洗1→超聲清洗2→噴淋漂洗/吹干→浸泡防銹→吹干→人工出料。本設(shè)備的清洗工藝流程如圖2.2所示。圖2.2超聲波清洗機(jī)工藝流程示意圖工件用籃筐盛放，多件一次清洗。帶吊鉤籃筐通過(guò)橫桿懸掛在雙鏈?zhǔn)角逑磦鲃?dòng)鏈上，清洗傳動(dòng)鏈由電動(dòng)機(jī)、減速器、鏈輪、鏈條傳動(dòng)，完成工件在各清洗工作槽間的傳送。清洗完的工件自動(dòng)輸送到烘道傳動(dòng)鏈上，烘干后自動(dòng)輸出。溫?zé)峤床?、超聲粗清洗槽中盛有清洗液，清洗液為循環(huán)式，分別由泵將各自貯液槽中的清洗液經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后由管道送到工作槽中。為使清洗槽液面上的浮動(dòng)油脂和污物排出槽外，清洗槽上部設(shè)有溢流槽，且底部設(shè)有排水坡度。為增加清洗效果，各工作槽底裝有電加熱裝置;使清洗液在一定溫度下完成清洗，溫度由溫度控制器控制并顯示，當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)停止加熱。各清洗工藝說(shuō)明如下：溫?zé)峤垂ぜ?0～60℃清洗液中浸泡完成工件的初洗，其目的是縮短超聲波清洗時(shí)間，提高清洗質(zhì)量。超聲清洗清洗槽底部裝換能器，外接超聲波發(fā)生器，使清洗液在40～50℃下對(duì)工件進(jìn)行超聲清洗。防銹液噴淋清洗泵將噴淋貯液槽內(nèi)的防銹液（70～80℃）抽出，通過(guò)噴嘴噴洗工件，一是去除工件表面的清洗液，二是對(duì)工件進(jìn)行防銹處理。強(qiáng)風(fēng)吹干噴淋清洗后的工件表面有大量水珠，若直接放入烘道烘干，則時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，同時(shí)水珠烘干后在工件表面會(huì)留下水印，因而在吹干槽內(nèi)由風(fēng)機(jī)吹干工件表面水分，再進(jìn)入烘道烘干。烘道烘干烘道內(nèi)設(shè)電加熱管，外敷保溫材料。通過(guò)離心風(fēng)機(jī)底部送風(fēng)，頂部吸風(fēng)，形成熱風(fēng)循環(huán)，使烘道內(nèi)的溫度勻布，溫度30～120℃可調(diào)（根據(jù)工件而定），由溫度控制器自動(dòng)控制。在多步超聲波清洗劑上，工件的上料、下料為手動(dòng)操作，工件在懸掛式傳送鏈上和烘道傳動(dòng)鏈上按一定的生產(chǎn)節(jié)拍在清洗工位間自動(dòng)傳送，由PLC控制完成從清洗到烘干的全過(guò)程。2.4超聲波清洗裝置的設(shè)計(jì)超聲波清洗裝置主要由清洗液槽和超聲波發(fā)生器構(gòu)成。清洗槽分為兩個(gè)超聲波清洗槽和一個(gè)漂洗槽。清洗槽需要采用強(qiáng)度高、能抗一般化學(xué)腐蝕的不銹鋼材料制成，本設(shè)備采用材料0Crl9Ni9(SUS304)，具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強(qiáng)度和機(jī)械性能，沖壓彎曲等熱加工性好，無(wú)熱處理硬化現(xiàn)象，無(wú)磁性。同時(shí)由于超聲空化腐蝕的問(wèn)題，所以超聲槽的槽壁總是或多或少有一定的損耗，雖然這種損耗比較小，但長(zhǎng)期以來(lái)是會(huì)影響超聲波清洗的一些參數(shù)變化，因此在設(shè)計(jì)中選用壁厚為3mm。對(duì)于超聲波清洗槽涉及到超聲波換能器的安裝問(wèn)題。超聲波換能器在清洗槽中的安裝有兩種方式，一種是將單個(gè)換能器固定的粘貼在清洗槽的底部或側(cè)面，這種方式要求與清洗液接觸的槽面要拋光，以減少空化腐蝕；另一種是把多個(gè)換能器共同粘結(jié)在一塊輻射板上，并密封成為一個(gè)外形象盒子的換能器組合體，稱為振子，可以浸入裝有清洗液的清洗槽的任意位置，以取得最佳的清洗效果，這種方式稱沉浸式安裝，此時(shí)換能器是獨(dú)立的一個(gè)部件，沉浸式換能器維修比較方便，能快速更換。因此，在設(shè)計(jì)中采用沉浸式的安裝方式，根據(jù)對(duì)超聲波原理的分析結(jié)果，清洗機(jī)選擇功率1500W，頻率為40KHz的必能信8500超聲波發(fā)生器，每臺(tái)超聲波發(fā)生器各帶有一個(gè)裝有36個(gè)換能器的盒裝振子，如圖2.3所示。圖2.3超聲波換能器振子超聲波清洗槽的結(jié)構(gòu)如圖2.4，超聲波換能器振子安裝在清洗槽的底部。由于堿氧溶劑微帶氣味，為了保持良好的工作環(huán)境，在清洗槽上邊緣設(shè)計(jì)了通風(fēng)槽，并通過(guò)末端通風(fēng)口與清洗機(jī)風(fēng)道相連，以便將空氣中的碳氧溶劑即時(shí)排走。漂洗槽結(jié)構(gòu)與超聲波清沈槽相似，只是由于底部無(wú)超聲波換能器振子而高度減少。2.4超聲波清洗槽結(jié)構(gòu)圖與其他水槽相比，電阻加熱槽具有發(fā)熱部分簡(jiǎn)單、對(duì)槽料種類的限制少、水槽溫控精度高、容易實(shí)現(xiàn)在真空或控制氣氛加熱等特點(diǎn)。2.5超聲波清洗槽電阻加熱管電阻加熱主要是根據(jù)清洗需要，它是由不銹鋼管制成的，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的放置在清洗液體，所以對(duì)結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性比較高，其接口焊接要在水槽的外面，接上電源。本超聲波清洗機(jī)為機(jī)械臂傳動(dòng)的多功能超聲波清洗流水線，設(shè)有1個(gè)超聲粗洗、1個(gè)超聲清洗、1個(gè)噴淋沖洗（吹干）、1個(gè)浸泡脫水防銹共四個(gè)工位。通過(guò)超聲波振蕩原理，在液體中產(chǎn)生空化作用，使浸入超聲清洗區(qū)域內(nèi)的工件與其表面的粘合物剝離。超聲波清洗機(jī)的清洗槽及工位如圖2.5所示。2.6超聲波清洗機(jī)工位圖2.5傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)傳送機(jī)構(gòu)的作用是完成清洗零件在各工位上的運(yùn)送，保障清洗及干燥工藝的順利完成，由于清洗零件裝在清洗筐內(nèi)成批清洗，所以在傳送機(jī)構(gòu)中設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械臂，便于清洗零件的運(yùn)送。為了充分保證清洗機(jī)的安全性，減少安全隱患，工件筐的提升及各個(gè)清洗工位間移動(dòng)是通過(guò)機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)的，機(jī)械臂采用電機(jī)、蝸輪蝸桿減速器通過(guò)錦綸帶傳送方式實(shí)現(xiàn)上下提升運(yùn)動(dòng)，機(jī)械臂采用電機(jī)、減速器、齒輪齒條傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)工件筐在不同工位間的移動(dòng)，機(jī)械臂如圖2.7所示。傳送機(jī)構(gòu)機(jī)械臂平移機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖2.8所示，傳送結(jié)構(gòu)主要由機(jī)械臂、提升電機(jī)、平移電機(jī)、滑塊、減速器、齒輪齒條結(jié)構(gòu)等組成，見(jiàn)圖2.9所示。傳送機(jī)構(gòu)兩側(cè)、上部都與清洗機(jī)機(jī)架螺栓連接，以保持其穩(wěn)定性。2.7清洗機(jī)的機(jī)械臂圖2.8超聲波清洗機(jī)的平移機(jī)構(gòu)圖2.9超聲波清洗機(jī)的傳送機(jī)構(gòu)圖所設(shè)計(jì)的傳送機(jī)構(gòu)根據(jù)精密零件的清洗工藝需求，主要具有以下特點(diǎn)：1）清洗區(qū)機(jī)械臂架采用一體形式，便于對(duì)各清洗槽內(nèi)零件進(jìn)行統(tǒng)一操作；2）進(jìn)給各部均使用線性滑軌，便于生產(chǎn)和安裝；3）各個(gè)部件動(dòng)作統(tǒng)一由PLC進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。機(jī)械臂平移及升降均有PLC控制并經(jīng)觸摸屏交互操作，具體步驟為：輕觸“上升”鍵，按鍵變?yōu)闋顟B(tài)，機(jī)械臂開(kāi)始上升，當(dāng)機(jī)械臂上升到最高位置后，就會(huì)自動(dòng)停止上升；輕觸“下降”鍵，按鍵變?yōu)闋顟B(tài)，機(jī)械臂開(kāi)始下降，當(dāng)機(jī)械臂下降到最低位置后，就會(huì)自動(dòng)停止下降；當(dāng)機(jī)械臂在最高位置時(shí)，輕觸“左移”鍵，按鍵變?yōu)闋顟B(tài)，小車(chē)開(kāi)始左移；輕觸“停止”小車(chē)停止左移，當(dāng)小車(chē)已經(jīng)停在進(jìn)料端時(shí)，請(qǐng)不要再向左移動(dòng)；當(dāng)機(jī)械臂在最高位置時(shí)，輕觸“右移”鍵，按鍵變?yōu)闋顟B(tài)，小車(chē)開(kāi)始右移；輕觸“停止”小車(chē)停止右移，當(dāng)小車(chē)已經(jīng)停在出料端時(shí)，請(qǐng)不要再向右移動(dòng)；當(dāng)機(jī)械臂把清洗物從前一個(gè)工位搬運(yùn)到后一個(gè)工位時(shí)，輕觸“左移脫鉤”鍵，按鍵變?yōu)闋顟B(tài)，小車(chē)開(kāi)始左移；當(dāng)小車(chē)左移到相應(yīng)的位置后，就會(huì)自動(dòng)停止；然后手動(dòng)將機(jī)械臂升起；當(dāng)機(jī)械臂從從前一個(gè)工位搬運(yùn)清洗物到后一個(gè)工位時(shí)，輕觸“右移掛料”鍵，按鍵變?yōu)闋顟B(tài)，小車(chē)開(kāi)始右移；當(dāng)小車(chē)右移到相應(yīng)的位置后，就會(huì)自動(dòng)停止；然后手動(dòng)將機(jī)械臂升起。2.6超聲波清洗機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖本文設(shè)計(jì)的為機(jī)械臂傳動(dòng)多功能超聲波清洗機(jī)，設(shè)有1個(gè)超聲粗洗、1個(gè)超聲清洗、1個(gè)噴淋沖洗（吹干）、1個(gè)浸泡脫水防銹共四個(gè)工位。該設(shè)備清洗速度快，清潔度高，可降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少中間環(huán)節(jié)。其總體結(jié)構(gòu)如圖2.8所示。2.8超聲波清洗機(jī)的總體機(jī)構(gòu)圖該超聲清洗機(jī)有如下特點(diǎn)：1）清洗工件自動(dòng)傳送，采用可變程控制器、變頻器控制運(yùn)行節(jié)拍，清洗運(yùn)行節(jié)拍可調(diào)（時(shí)間設(shè)定在觸摸屏上設(shè)置）；2）超聲波采用底側(cè)輻射式清洗，換能器采用德國(guó)賽瑯泰克的壓電陶瓷晶片（CeramTec），發(fā)生器采用功率模塊電源；3）清洗線上所有清洗槽底做成船形，便于刷洗清底，配有高位溢流、低位自動(dòng)報(bào)警添液裝置；4）超聲、噴淋（吹干）槽配有加熱溫控裝置；5）設(shè)備為敞開(kāi)式結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)保養(yǎng)；6）整套設(shè)備采用MITSUBISHIPLC控制，設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)兩種操作方式，自動(dòng)操作只需合上控制斷路器，按下自動(dòng)運(yùn)行鍵，設(shè)備即按設(shè)定程序運(yùn)行，操作工只需負(fù)責(zé)進(jìn)出料的裝卸工作即可。7）設(shè)備具有故障報(bào)警功能，確保設(shè)備免受損壞和及時(shí)排除故障；在進(jìn)出料端裝有急停按鈕，可在非正常運(yùn)行時(shí)及時(shí)切斷控制回路電源，保護(hù)設(shè)備。3超聲波清洗機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1超聲波清洗機(jī)電氣原理圖超聲波清洗機(jī)是由工業(yè)用電直接接入電路，先接總斷路器，控制整個(gè)電路的通斷，然后接系統(tǒng)的各個(gè)電器，例如超聲波發(fā)生器，加熱管，傳動(dòng)電機(jī)，循環(huán)電機(jī)等，但是為了系統(tǒng)安全每個(gè)電器都要加上必要保護(hù)的斷路器，對(duì)于部分電機(jī)還要加上熔斷器，為了方便PLC控制也要加上必要的交流接觸器。然后根據(jù)不同電器的耗電情況即功耗多少分別用不同規(guī)格的電線接入，為保安全，例如加熱管要用6.0平方的，發(fā)生器要用2.5平方的等等。最后每個(gè)電線都接上一盞工業(yè)小燈，可以很直觀的看清這個(gè)電路的通關(guān)情況。其主電氣原理如圖3.1所示。圖3.1超聲波清洗機(jī)主電氣原理圖控制電路是由主電路加上必要的斷路器接入的，先接的是控制電路的總開(kāi)關(guān)，然后接上料處和小料處的急停開(kāi)關(guān)，這個(gè)是在調(diào)試或者實(shí)際運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障，急停的按鈕，如果放在控制箱里，有可能會(huì)因?yàn)闆](méi)有及時(shí)地停止造生很多的損失。然后接入的是放置在控制柜里的風(fēng)扇，主要是散熱用。然后再是各個(gè)加熱管的溫度控制器。最后是電壓轉(zhuǎn)換器，因?yàn)镻LC只用于24V作業(yè)。圖3.2控制系統(tǒng)電器原理圖3.2PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、PLC的應(yīng)用及特點(diǎn)目前，PLC在國(guó)內(nèi)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、鋼鐵、石油、化工、電力、建材、汽車(chē)、紡織、交通運(yùn)輸、環(huán)保以及文化娛樂(lè)等各行各業(yè)。隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用范圍還將不斷擴(kuò)大。其應(yīng)用大致可歸納為如下幾類。1）順序控制這是PLC最基本、最廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制，PLC用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制。例如，數(shù)控機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)械、電梯和紡織機(jī)械等。2）位置控制大多數(shù)的PLC制造商，目前都提供推動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，這一功能可廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、裝配機(jī)械等。3）模擬量控制PLC通過(guò)模擬量的輸入/輸出模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并對(duì)模擬量進(jìn)行控制，有的還具有PID控制功能。例如，用于鍋爐的水位、壓力和溫度控制。4）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳遞、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，也能完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。5）通信聯(lián)網(wǎng)PLC的通信包括PLC相互之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)、PLC的其他功能智能設(shè)備之間的通信。PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可以直接或通過(guò)通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散管理”的分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的需要。可編程控制器的特點(diǎn)：1）抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高。2）程序簡(jiǎn)單易學(xué)。PLC是面向用戶的設(shè)備，PLC是生產(chǎn)廠家充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員技能和習(xí)慣，采用了梯形圖或面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖很相似，直觀、易懂、易掌握、不需要學(xué)習(xí)專門(mén)的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語(yǔ)言。3）安裝簡(jiǎn)單，維修方便。PLC不需要專門(mén)的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行，使用時(shí)只需要將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。4）體積小，重量輕。5）豐富的I/O接口模塊，擴(kuò)展能力強(qiáng)。PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)（如，交流或者直流開(kāi)關(guān)量或模擬量、電壓或電流、脈沖或點(diǎn)位、強(qiáng)電或弱電等）有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備(如按鈕、執(zhí)行開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、傳感器及變速器、電磁線圈、控制閥等）直接連接。另外，為了提高操作性能，它還有多種人—機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通信聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等。本系統(tǒng)采用的是三菱公司生產(chǎn)的FX1N-60MR，因?yàn)槲以诖髮W(xué)中主要是學(xué)的三菱的，所以只有用三菱的比較習(xí)慣，可以達(dá)到比較好的效果。二、PLC輸入輸出端子分配輸入端輸出端X0―貯液槽1液位開(kāi)關(guān)Y0―超聲1X1―貯液槽2液位開(kāi)關(guān)Y1―超聲2X2―貯液槽3液位開(kāi)關(guān)Y2―加熱1X3―貯液槽4液位開(kāi)關(guān)Y3―加熱2X6―循環(huán)泵1熱保護(hù)Y4―加熱3X7―循環(huán)泵2熱保護(hù)Y5―循環(huán)泵1X10―噴淋泵熱保護(hù)Y6―循環(huán)泵2X11―風(fēng)泵1熱保護(hù)Y7―循環(huán)泵3X12―循環(huán)泵3熱保護(hù)Y10―噴淋泵X13―風(fēng)泵2熱保護(hù)Y11―風(fēng)泵1X14―擺動(dòng)電機(jī)熱保護(hù)Y12―風(fēng)泵2X17―噴淋蓋氣缸前磁開(kāi)關(guān)Y13―擺動(dòng)電機(jī)X20―噴淋蓋氣缸后磁開(kāi)關(guān)Y14―平移X21―噴淋氣缸前磁開(kāi)關(guān)Y15―平移剎車(chē)線圈X22―噴淋氣缸后磁開(kāi)關(guān)Y16―升降X23―吹干氣缸前磁開(kāi)關(guān)Y17―升降剎車(chē)線圈X24―吹干氣缸后磁開(kāi)關(guān)Y21―抽液泵X25―升降上位接近開(kāi)關(guān)Y22―噴淋氣缸伸電閥X26―升降下位接近開(kāi)關(guān)Y23―吹干氣缸伸電閥X27―出料防誤接近開(kāi)關(guān)Y24―左移（提升）X30―平移脫鉤接近開(kāi)關(guān)Y25―右移（下降）X31―上料位接近開(kāi)關(guān)Y26―段速1X32―第1槽位接近開(kāi)關(guān)Y27―段速2X33―第2槽位接近開(kāi)關(guān)Y30―向前（正轉(zhuǎn)）X34―第3槽位接近開(kāi)關(guān)Y31―向后（反轉(zhuǎn)）X35―第4槽位接近開(kāi)關(guān)X36―下料位接近開(kāi)關(guān)PLC控制連線圖如圖3所示。上方主要是由各個(gè)輸入繼電器組成，主要是對(duì)電路起保護(hù)作用和對(duì)電路起運(yùn)行控制作用兩個(gè)方面。例如，貯液槽液位開(kāi)關(guān)，如果系統(tǒng)在水槽中沒(méi)有足夠液體的情況下運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)清洗無(wú)效和水循環(huán)泵壞掉。超聲波清洗槽的液位開(kāi)關(guān)，如果系統(tǒng)在水槽中沒(méi)有足夠液體的情況下運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)清洗無(wú)效和超聲波發(fā)生器壞掉，還有各個(gè)電機(jī)的熱繼電器，主要起到保護(hù)電機(jī)的作用，如果不加會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒掉。還有放在系統(tǒng)各個(gè)位置的接近開(kāi)關(guān)，主要是起到對(duì)機(jī)械手臂的輔助控制作用，如果沒(méi)有機(jī)械手的程序很難編寫(xiě)。下方主要是由各個(gè)輸出繼電器組成，主要是對(duì)電路起控制電器通斷作用和控制運(yùn)行狀態(tài)的作用量個(gè)方面。例如，加熱管，超聲波發(fā)生器，循環(huán)水泵，擺動(dòng)電機(jī)，傳動(dòng)電機(jī)，都要接入的，不然這些電器都無(wú)法運(yùn)行，因?yàn)闆](méi)有誰(shuí)給他控制信號(hào)。還有就是輸出端和變頻器相連主要是對(duì)傳動(dòng)電機(jī)起運(yùn)行控制作用，如果不加，系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)不道，理想的運(yùn)行效果。圖3.3PLC控制系統(tǒng)電器原理圖三、PLC控制程序設(shè)計(jì)本文所設(shè)計(jì)的超聲波清洗機(jī)的總體清洗流程為：人工上料→超聲清洗1→超聲清洗2→噴淋漂洗/吹干→浸泡防銹→吹干→人工出料。其中機(jī)械臂用于工件傳送的控制程序流程見(jiàn)圖3.4所示。機(jī)械臂右平移到4號(hào)槽機(jī)械臂右平移到4號(hào)槽機(jī)械臂左平移到脫鉤處機(jī)械臂左平移到脫鉤處機(jī)械臂下降到下限位機(jī)械臂下降到下限位機(jī)械臂右平移到上料位機(jī)械臂右平移到1號(hào)槽機(jī)械臂右平移到2號(hào)槽機(jī)械臂右平移到3號(hào)槽機(jī)械臂右平移到4號(hào)槽機(jī)械臂右平移到上料位機(jī)械臂右平移到1號(hào)槽機(jī)械臂右平移到2號(hào)槽機(jī)械臂右平移到3號(hào)槽機(jī)械臂右平移到4號(hào)槽機(jī)械臂上升到上限位機(jī)械臂上升到上限位機(jī)械臂右平移到1號(hào)槽機(jī)械臂右平移到2號(hào)槽機(jī)械臂右平移到3號(hào)槽機(jī)械臂右平移到4號(hào)槽機(jī)械臂右平移到下料位機(jī)械臂右平移到1號(hào)槽機(jī)械臂右平移到2號(hào)槽機(jī)械臂右平移到3號(hào)槽機(jī)械臂右平移到4號(hào)槽機(jī)械臂右平移到下料位機(jī)械臂下降到下限位機(jī)械臂下降到下限位機(jī)械臂左平移到脫鉤處機(jī)械臂左平移到脫鉤處機(jī)械臂上升到上限位機(jī)械臂上升到上限位機(jī)械臂右平移到4號(hào)槽機(jī)械臂左平移到2號(hào)槽機(jī)械臂左平移到3號(hào)槽機(jī)械臂右平移上料位機(jī)械臂左平移到1號(hào)槽機(jī)械臂右平移到4號(hào)槽機(jī)械臂左平移到2號(hào)槽機(jī)械臂左平移到3號(hào)槽機(jī)械臂右平移上料位機(jī)械臂左平移到1號(hào)槽圖3.4機(jī)械臂控制程序流程圖機(jī)械臂用于工件傳送的PLC控制程序如圖3.5所示。圖3.5機(jī)械臂PLC控制程序自動(dòng)開(kāi)啟后機(jī)械手臂在上限位右移到4號(hào)槽位置，然后左移到脫鉤位置，機(jī)械手臂停0.5S（因?yàn)槠揭坪蜕挡皇峭粋€(gè)電機(jī)，為了不發(fā)生不必要的錯(cuò)誤，在換運(yùn)方式時(shí)，停頓0.5S時(shí)間）然后開(kāi)始下降到下限位，機(jī)械手臂停0.5S,在右平移到4號(hào)槽的位置，機(jī)械手臂再停0.5S后機(jī)械手勾住網(wǎng)籃上升至上限位，然后等光電防誤開(kāi)關(guān)檢測(cè)無(wú)物體時(shí)（如果下料出有清洗物體的話，會(huì)發(fā)生不必要的事故），停頓預(yù)先在觸摸屏上設(shè)定的時(shí)間后（因?yàn)楣と嗽谔崞鹁W(wǎng)籃的一刻光電開(kāi)關(guān)就檢測(cè)不到物體了，如果工人搬運(yùn)物體慢一些那就一定會(huì)發(fā)生事故，所以要預(yù)先設(shè)定一個(gè)合理的時(shí)間），最后機(jī)械手臂右平移到下料位。3.3觸摸屏選型、特點(diǎn)，與PLC連接該控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件采用三菱公司開(kāi)發(fā)的GOT系列的10寸觸摸屏將用于現(xiàn)場(chǎng)控制的PLC控制系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接起來(lái)。其次，從變量定義和I／0設(shè)備的管理人手，利用GOT多樣化的繪圖工具、強(qiáng)大的腳本語(yǔ)言處理能力和豐富的命令語(yǔ)言函數(shù)開(kāi)發(fā)出生動(dòng)、友好的主監(jiān)控界面，以及含蓋報(bào)警系統(tǒng)、行車(chē)操作，輔助控制等功能齊全的子監(jiān)控界面。經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手動(dòng)操作、故障查找、參數(shù)設(shè)定、自動(dòng)操作等功能。其中還設(shè)有權(quán)限要求，要求操作時(shí)看到按鈕提示文字操作即可保證安全。GOT觸摸屏與PLC通過(guò)RS-422連接器進(jìn)行通信。3.4觸摸屏操作界面觸控屏（Touchpanel）又稱為觸控面板，是個(gè)可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺(jué)反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動(dòng)各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫(huà)面制造出生動(dòng)的影音效果。人們用觸摸屏來(lái)代替鼠標(biāo)或鍵盤(pán)。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來(lái)定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行。超聲波清洗機(jī)操作系統(tǒng)首頁(yè)頁(yè)面如圖3.6。圖3.6操作系統(tǒng)首頁(yè)頁(yè)面操作選擇頁(yè)面如圖3.7所示。圖3.7操作系統(tǒng)選擇頁(yè)面本界面有對(duì)水泵操作、超聲操作、加熱操作、傳動(dòng)操作都只是簡(jiǎn)單的運(yùn)行，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的所有電器進(jìn)行通斷的控制，以觀察電器運(yùn)行的聲音，效果來(lái)辨別電器的好壞。當(dāng)然生產(chǎn)廠家也可以通過(guò)手動(dòng)操作對(duì)一些零件做一些簡(jiǎn)單的清洗。整個(gè)系統(tǒng)不是一開(kāi)始都是成功的，要經(jīng)過(guò)多次的調(diào)試才可以確保這個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。如果要詳細(xì)操作就進(jìn)入手動(dòng)操作頁(yè)面。作為整個(gè)監(jiān)控軟件的主要部分，機(jī)械臂監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)形象地反映了該機(jī)械臂在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程，并且可以通過(guò)對(duì)變量的正確調(diào)用，使主要機(jī)械臂的運(yùn)行狀態(tài)按操作人員的需要在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)準(zhǔn)確、生動(dòng)地展現(xiàn)出來(lái)。管理人員可根據(jù)需要使行車(chē)處于手動(dòng)或自動(dòng)狀態(tài)，甚至可以根據(jù)需求設(shè)定機(jī)械手運(yùn)行的目標(biāo)槽位，通過(guò)機(jī)械手監(jiān)控界面，管理人員還可以方便地進(jìn)入操作，進(jìn)而獲取系統(tǒng)運(yùn)行的詳細(xì)信息。自動(dòng)運(yùn)行界面如圖3.8所示。圖3.8操作系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行頁(yè)面水泵操作頁(yè)面如圖3.9所示。圖3.9水泵操作頁(yè)面3.5變頻器的說(shuō)明變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。它主要由兩部分電路構(gòu)成，一是主電路（整流模塊、電解電容和逆變模塊），二是控制電路（開(kāi)關(guān)電源板、控制電路板）。CPU就安裝在控制電路板上，變頻器的操作軟件燒錄在CPU上，同一型號(hào)的變頻器軟件是固定的，唯一例外的就是三菱變頻器，軟件可根據(jù)使用需求更改。本系統(tǒng)采用變頻器主要是完成一些變頻器本身很簡(jiǎn)單的作用，就是通過(guò)變頻器的變頻作用改變電動(dòng)機(jī)本身的運(yùn)行速度，其方法就是通過(guò)接通變頻器的四個(gè)變頻端子，通過(guò)改變PLC的輸出狀態(tài)來(lái)改變四個(gè)變頻端子的通斷，從而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)變頻。3.6本章小結(jié)本章對(duì)超聲波清洗機(jī)系統(tǒng)控制經(jīng)行綜合性的設(shè)計(jì)，先用AUTOCAD2008制出超聲波清洗機(jī)的裝配圖和超聲波清洗機(jī)中機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)圖以及超聲波清洗機(jī)內(nèi)部振板圖紙。然后繼續(xù)用AUTOCAD2008制出內(nèi)部電路圖紙和PLC連線圖紙，再然后GX_Developer_8.31H編寫(xiě)出程序，最后用信杰觸摸屏軟件畫(huà)出觸摸屏界面來(lái)控制超聲波清洗機(jī)。4系統(tǒng)運(yùn)行常見(jiàn)問(wèn)題及注意事項(xiàng)4.1使用設(shè)備前的確認(rèn)為了更好的保障生產(chǎn)，提高工效。在使用設(shè)備之前對(duì)其進(jìn)行檢查是很有必要的。以下的內(nèi)容請(qǐng)遵照之執(zhí)行。1）檢查各貯液箱的水量是否充足，超聲清洗槽是否有液體，特別是有超聲波振板的清洗槽，嚴(yán)禁在超聲波拓板沒(méi)有完全浸入液體的情況下開(kāi)啟工作；2）檢查各閥門(mén)的狀態(tài)是否符合工作要求（即開(kāi)、關(guān)是否正確）；3）檢查管路是否漏水，氣缸的壓力是否在0.4～0.5Mpa之間；4）檢查傳動(dòng)鏈條（擺動(dòng)電機(jī)）、光軸是否缺油，掛桿螺絲是否松動(dòng)；5）檢查電柜內(nèi)空氣開(kāi)關(guān)是否在通電狀態(tài)，熱繼電器是否保護(hù)；沒(méi)通電的狀態(tài)下，交流接觸器的觸點(diǎn)是否全部彈回；6）用餐巾紙輕輕擦拭“出料光電開(kāi)關(guān)”的發(fā)射面，將其表面的飛塵及液體擦掉，避免誤檢出料口有籃筐未取出。7）檢查氣缸伸縮移動(dòng)速度是否均勻。4.2電源投入1）電源輸入線要求：（三相四線制）16平方，將電柜左側(cè)的空氣開(kāi)關(guān)推上，檢查電源供電是否正常――面板上的相序指示燈是否全亮，若有燈不亮，（假定指示燈完好）說(shuō)明該相電缺失，請(qǐng)停止開(kāi)機(jī)，要求電工檢查電源的輸入線路；2）旋開(kāi)兩個(gè)“急?！保⒐筋^按鈕）按鈕，將“關(guān)??控制?開(kāi)”旋鈕旋至“開(kāi)”位置。此時(shí)觸摸屏得電點(diǎn)亮。3）確認(rèn)清洗槽體、貯液箱無(wú)缺液現(xiàn)象，出料口無(wú)籃筐。4.3關(guān)機(jī)后操作1）停止電源的輸入將電柜左側(cè)的總電源開(kāi)關(guān)（塑殼斷路器）斷開(kāi)2）關(guān)閉自來(lái)水進(jìn)水閥關(guān)閉控制自來(lái)水進(jìn)水閥門(mén)即可。4.4長(zhǎng)期不使用設(shè)備時(shí)的保養(yǎng)1、做好通風(fēng)工作，室內(nèi)濕度不能太大，應(yīng)該符合存放電子產(chǎn)品的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。否則重新開(kāi)啟設(shè)備時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)不能正常運(yùn)行的現(xiàn)象。2、放掉含有清洗劑的槽體內(nèi)的液體（因七天過(guò)后清洗劑可能會(huì)失效，故提前放掉）先將貯液箱內(nèi)的水及贓物全部排除，然后再把貯液箱內(nèi)的水放至貯液箱內(nèi)，沖洗后放掉。4.5長(zhǎng)期停用設(shè)備重新開(kāi)機(jī)。長(zhǎng)期停用設(shè)備，請(qǐng)每隔30天給控制電路（主要是PLC）通電一次，通電時(shí)間為1小時(shí)，防止PLC因長(zhǎng)時(shí)間斷電，程序丟失；重新開(kāi)機(jī)時(shí)你應(yīng)按照首次使用設(shè)備時(shí)的步驟操作。4.6常見(jiàn)故障及其處理方法故障現(xiàn)象故障可能原因處理方法超聲波全部或部份無(wú)法開(kāi)啟主電源沒(méi)有輸入或缺相。請(qǐng)電工檢查輸入電源，無(wú)誤后方可開(kāi)機(jī)?？刂乒駜?nèi)斷路器有一個(gè)或多個(gè)過(guò)載跳閘。檢查斷路器后級(jí)線路無(wú)誤后，合上斷路器便可工作。超聲波發(fā)生器保險(xiǎn)絲燒斷。更換同規(guī)格保險(xiǎn)絲即可。超聲波發(fā)生器燒毀。如自己不能處理，請(qǐng)找專業(yè)人士來(lái)修控制部分無(wú)法開(kāi)啟1、急停按鈕被鎖死。旋開(kāi)（兩個(gè)）急停按鈕。2、控制回路斷路器過(guò)載跳閘；檢查斷路器后級(jí)線路無(wú)誤后，合上斷路器便可工作。3、控制電路中的保險(xiǎn)絲燒斷，詳見(jiàn)電氣原理圖中的“FU”。檢查后級(jí)電路無(wú)誤后，更換同規(guī)格的保險(xiǎn)絲。自動(dòng)開(kāi)啟后，氣缸不能伸縮氣缸氣壓不夠0.4～0.6Mpa；檢查氣源故障限位開(kāi)關(guān)一直損壞；更換限位檢測(cè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)軌卡死檢查引起故障原因PLC故障請(qǐng)找專業(yè)人士來(lái)修循環(huán)泵或噴淋示可以工作，但出水量較小1、水泵電機(jī)與泵體連接處(主軸)漏水，機(jī)械密封已磨損或損壞或使用壽命已到(機(jī)械密封使用壽命為一年)，水位不足或泵內(nèi)空氣未排盡干磨后損壞，或彈簧壓力不足。更換機(jī)械密封圈2、水泵反轉(zhuǎn)；調(diào)換水泵的電源相序；3、管路堵塞；清除管道內(nèi)雜物及污物；4、過(guò)濾器內(nèi)的濾芯太臟；更換同規(guī)格的濾芯；循環(huán)泵或噴淋泵無(wú)法工作1、控制柜內(nèi)斷路器跳閘；檢查后級(jí)電路無(wú)誤后，合上斷路器便可工作。2、熱繼電器保護(hù)檢查過(guò)流原因，將熱繼電器復(fù)位3、貯液箱缺液或液位開(kāi)關(guān)常開(kāi)加液或更換液位開(kāi)關(guān)4、電機(jī)燒壞更換同規(guī)格水泵加熱無(wú)法開(kāi)啟或不正常工作1、貯液槽內(nèi)液位沒(méi)達(dá)到指定位置；向槽內(nèi)加入適量的清洗液；2、控制柜內(nèi)斷路器過(guò)載跳閘；合上空氣開(kāi)關(guān)即可；3、控制電路的保險(xiǎn)絲燒斷；控制部份有器件損壞或有短路現(xiàn)象。更換器件或檢修電路后更換同規(guī)格的保險(xiǎn)絲；4、溫控器損壞更換溫控器5、測(cè)溫PT100合金探頭損壞更換探頭6、加熱管損壞更換加熱管7、溫控顯示其他故障參考溫控表說(shuō)明書(shū)吹干風(fēng)泵不能正常工作1、控制柜內(nèi)斷路器跳閘；檢查后級(jí)電路無(wú)誤后，合上斷路器便可工作。2、熱繼電器保護(hù)檢查過(guò)流原因，將熱繼電器復(fù)位3、風(fēng)泵由于進(jìn)出風(fēng)管堵塞已經(jīng)燒毀；更換同規(guī)格的風(fēng)機(jī)；4.7保養(yǎng)點(diǎn)檢NO.項(xiàng)目點(diǎn)檢部位點(diǎn)檢頻度參考1光軸潤(rùn)滑油1次/周2擺動(dòng)電機(jī)齒輪油1次/半年齒輪油3平移電機(jī)齒輪油1次/半年齒輪油4升降電機(jī)齒輪油1次/半年齒輪油5總結(jié)以上章節(jié)陸續(xù)介紹了超聲波清洗機(jī)的各個(gè)組成部分的原理、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)、工作方式等。本文介紹的超聲波清洗機(jī)在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。超聲清洗時(shí)功率超聲技術(shù)最廣泛也較成熟的一種應(yīng)用，并且日益向各行各業(yè)滲透。然而當(dāng)今市場(chǎng)上銷售的超聲波清洗機(jī)多采用單頻率的清洗方式，（一般來(lái)講工件尺寸大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單選用頻率較低的超聲波清洗機(jī)，尺寸小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易碎、要求清洗潔度高的工件選用頻率較高的超聲波清洗機(jī)），本文對(duì)超聲波清洗機(jī)進(jìn)行了一些有益的探索和實(shí)驗(yàn)，經(jīng)總結(jié)得到如下結(jié)論。1）對(duì)于大型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，不用采用以前的接觸器控制，而是利用PLC控制，使系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單化。2）人機(jī)界面觸摸屏可以減少不必要的按鈕和操作系統(tǒng)空間，使系統(tǒng)更現(xiàn)代化、人性化、標(biāo)準(zhǔn)化。3）運(yùn)用變頻器控制機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)速度可以改善系統(tǒng)的運(yùn)行和穩(wěn)定，如系統(tǒng)更加的智能化。4）運(yùn)用氣動(dòng)裝置做機(jī)械手臂的輕松的掛料和脫鉤，節(jié)省空間，節(jié)省成本。5）運(yùn)用光電傳感器做檢測(cè)機(jī)械手臂運(yùn)行狀態(tài)的裝置比較好，因?yàn)橛|點(diǎn)傳感器會(huì)受到機(jī)械運(yùn)行帶來(lái)的震動(dòng)影響，很容易造成不必要機(jī)械事故，但是光電傳感器的成本比較高，所以魚(yú)和熊掌不可兼得啊。由于本課題研究時(shí)間與實(shí)驗(yàn)條件有限，還有很多方面需要完善。下面提出本課題進(jìn)一步的工作方向：1、本系統(tǒng)中下位機(jī)采用PLCFXlN一24MT是受實(shí)驗(yàn)條件限制，這一型號(hào)的PLC只有Y0和Y1可以發(fā)出脈沖，換言之只能接兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，對(duì)于像本文中涉及到的四自由度機(jī)械手臂需要增加一臺(tái)PLC才能精度控制每一個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角。因此，若有條件將下位機(jī)換成單片機(jī)加運(yùn)動(dòng)控制卡的組合，以降低成本。2、本系統(tǒng)中沒(méi)有采用精準(zhǔn)的伺服電動(dòng)機(jī)，所以系統(tǒng)無(wú)法精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)，從而不能達(dá)到一個(gè)理想的工作狀態(tài)，而且閉環(huán)反饋也是當(dāng)代工業(yè)機(jī)械上運(yùn)用的熱點(diǎn)之一?？傊獙?shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)就運(yùn)用閉環(huán)反饋系統(tǒng)。3、本系統(tǒng)的制作過(guò)程中沒(méi)有完整的材料分配圖，這樣會(huì)造成不必要的浪費(fèi)材料，使制作成本變高，降低了產(chǎn)品的利潤(rùn)。致謝本論文是在我的老師吳迎春的精心指導(dǎo)下完成的。在論文的撰寫(xiě)過(guò)程中，從課題選擇、資料收集、論文結(jié)構(gòu)確定、模型構(gòu)建，到論文的修改和定稿，吳老師都給予了嚴(yán)肅、認(rèn)真的建議和指導(dǎo)。在此向他表示衷心的感謝！兩年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，我心中充滿無(wú)以言表的留戀與感激，這兩年作為我生活和學(xué)習(xí)歷程中的一個(gè)重要片斷，必將永遠(yuǎn)珍藏我心，在人生道路上永遠(yuǎn)溫暖著我，激勵(lì)著我不斷前進(jìn)。同時(shí)，感謝全體給我們教學(xué)的老師，你們辛苦了。我還要深深感謝我的家人和各位同學(xué)，論文得以順利完成與他們關(guān)懷和鼓勵(lì)是分不開(kāi)的，正是他們提供了無(wú)私的理解與支持，才使我全身心地投入到學(xué)習(xí)中，無(wú)論何時(shí)何地，他們的殷切期望都是我求學(xué)道路上不竭的動(dòng)力源泉。最后感謝各位專家老師在百忙之中抽出寶貴時(shí)間對(duì)本論文進(jìn)行評(píng)審，殷切希望能得到你們更多的指導(dǎo)和幫助。參考文獻(xiàn)[1]魏竹波，周紀(jì)偉.金屬清洗技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.[2]郭艷萍.電氣控制與PLC技術(shù)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2007.[3]王炳實(shí).機(jī)床電氣控制[M].北京：機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