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关于发动机曲轴清洗设备控制系统的研究

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李利民

摘要：采用清洗设备控制系统，可实现发动机曲轴的自动化清洗控制，对发动机整体性能的提升起着重要的作用。对发动机曲轴清洗设备控制系统的原理、工艺流程等进行了分析，并对发动机曲轴清洗设备控制的系统设计、PLC设计和系统界面设计等进行了介绍，以期为有关人员提供参考。

关键词：发动机；曲轴；清洗设备；控制系统

：TK428：ADOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.113

在发动机曲轴制作的过程中，加工环境、加工处理方式和其他人为的因素都会给曲轴质量造成影响，导致曲轴生锈、不配套等问题出现，进而对曲轴的使用寿命造成影响、对购买者造成巨大的经济损失。同时，曲轴表面的干净度在一定程度上决定了曲轴的运行质量和使用寿命，采用清洗设备控制系统能提升曲轴表面的干净度。因此，加强对发动机曲轴清洗设备控制系统的研究具有重要的现实意义。

1发动机曲轴清洗设备工作的流程和原理

发动机工作性能受曲轴的影响很大，曲轴的形位精度、尺寸和轴颈硬度等是主要的影响因素。同时，曲轴表面的清洁度也会对发动机整体的性能造成很大的影响。本文介绍了一种基于PLC的可编程控制系统，可对发动机曲轴清洗设备进行有效控制，避免因曲轴清洁度不高而造成曲轴运动受阻，进而影响发动机的正常工作。

发动机曲轴清洗设备包括三大功能模块，即防腐处理、清洗系统和送料系统。其中，清洗系统是整个功能模块的核心，包括高压水射流系统、高温蒸汽系统和喷淋清洗系统。图1为曲轴清洗工艺流程图。

根据图1所示的清洗工艺流程和清洗系统包含的设备，曲轴清洗设备控制系统需要满足以下4个方面的条件：①控制系统需具备自检、初始化和紧急停止等功能，以保证系统的正常运行；②根据不同清洗模式下的具体要求，需要在控制系统中设置自动和手动两种模式，且自动清洗模式下还需要设计轻度、标准和强度清洗3种具体模式，以满足不同的清洗要求；③根据具体的清洗要求，可在控制系统中设置清洗时间、清洗流量和压强等具体的高压水射喷头参数；④为了提高曲轴清洗的质量，需要在控制系统中对清洗温度、清洗液位置和污染程度等进行监控，同时，设置调节系统，对超过范围的参数进行自动调整。

2发动机曲轴清洗设备控制系统设计

发动机清洗设备控制系统包括2个主要的部分，即上位机触摸屏和下位机PLC。其中，在PLC的输入端包括液位传感器、温度传感器和水质检测传感器等，通过这些传感器能实现对清洗溶液池中液位、水质和蒸汽等的实时监控，并可采集相关的模拟参数。在PLC输出端，主要与空气压缩泵、进步式电机、变频器、电阻丝相连，可实现对执行设备的有效控制，在PLC输入端，主要与喷淋按钮、开机按钮、停机按钮、进水旋钮和排水旋钮等相连，并对这些数字开关相关信号进行采集。

模拟量的输入主要包括位移传感器、温度传感器、液位传感器和水质监测传感器等，输出主要包括电机、水泵、电阻丝、变频器和引风机等。开关量的输入主要依靠各个控制旋钮，输出主要为水池水泵、喷淋水泵和水封阀，从而为水路循环提供畅行。在系统中，变频器、交流接触器与断路器等共同组成完整的动力回路，对失压、过载和短路等进行有效保护，从而为引风机和水泵的正常运行提供安全保障。

3发动机曲轴清洗设备控制系统中的PLC设计

PLC是可编程逻辑控制器的简称，与个人电脑上的CPU类似，属于某一类系统上进行数据采集处理的核心，但使用范围、作用与一般CPU不同，且PLC是一种控制系统，具有自己的CPU，同时，配置了各种功能面板和I/O口，可通过I/O采集模拟量、开关量等进行处理。同时，具有强大的可编程能力，一般利用梯形图程序中提供的各种软继电器即可实现一些复杂的逻辑控制，省去了传统的硬件式继电器复杂的接线和经济成本。

曲轴清洗设备控制系统的功能包括紧急停运、设置参数和选择合理的清洗模式。其中，选择手动清洗模式时可对设备各个作业区的工作状态进行检查，可及时发现并解决问题。图2为发动机曲轴清洗设备控制系统PLC程序图。

4控制系统触摸屏界面的设计

随着科技水平的进步，曲轴清洗设备自动控制系统的控制和操作界面逐渐实现了触摸屏式，采用实时多任务操作和嵌入式组态王模式，包括1个主界面和4个分界面，分界面分别为实时监控界面、帮助界面、清洗模式界面和参数设置界面。

本文介绍的触摸屏界面有5个特点：①界面简练、直观，仅具有1个主界面和4个分界面，为用户操作提供了较大的便利；②在清洗模式界面中，仅保留了手工清洗和自动清洗两种模式，能供用户自由选择，可在利用手动清洗模式的同时，实现对清洗设备各个工作区的检查功能；③在实时监控界面中，主要分为4个监控区域，包括待包装区域、防腐处理区域、清洗区以及上料区，能实现对各个区域的实时监控，为系统的正常运行提供保障；④在每个