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爆炸喷涂技术在被喻为飞机心脏的航空发动的制造和维修中发挥着关键性作用。该技术制备的涂层结合强度高、孔隙率低、耐磨性高、硬度高、厚度稳定。早期,由于爆炸喷涂设备的开发技术难度大且具有一定的风险性,我国在航空工业中采用的爆炸喷涂设备主要引进自乌克兰。中国人民解放军第5719厂使用的爆炸喷涂设备也是乌克兰研制的。该设备的控制系统故障率高,维修不方便,影响正常工作生产。本文根据爆炸喷涂的工艺要求,针对爆炸喷涂设备的操作流程,采用可编程逻辑控制器(PLC)技术对该设备的控制系统进行改造。经过设计、安装、调试三大阶段,基于PLc的爆炸喷涂自动控制系统完全能够达到对喷涂设备的控制要求,实现整个爆炸喷涂工艺流程,控制效果良好,制备的涂层性能优越。
改进爆炸喷涂设备的控制系统,研制以PLC为核心的控制系统主要做了以下几个方面的工作:
1.回顾爆炸喷涂技术与PLC自动控制技术的发展和应用历程,提出将PLC自动控制技术融合到爆炸喷涂控制中是可靠的、可行的。
2.采用西门子S7-200系列微型PLC作为控制核心。
硬件部分:根据电气控制原理,结合该型PLC的功能特点设计出控制系统的电气控制部分;根据气动原理,结合爆炸喷涂工艺要求设计出气路控制部分。电气控制部分通过控制爆炸喷涂设备的开关量装置实现自动进气、自动进粉、自动抬枪以及按设定频率和设定次数进行自动喷涂。气路控制部分采用西门子压力传感器测量气体压力,采用质量流量计采集气体流量信息,采用减压阀减小并稳定气体压力,采用针阀进行流量调节。
软件部分:结合爆炸喷涂系统功能要求,采用S7-200专用编程软件STEP7 Micro/Win V4.0编写爆炸喷涂过程控制、爆炸喷涂设备位置调整等控制程序。
3.采用西门子人机交互装置TPl70A,结合Protool组态技术,实现用户与PLC的信息交互。用户可以在触摸装置上设定喷涂的工艺参数,监控喷涂过程。人机交互页面的设计语言采用中文,与原系统的俄文操作界面相比较,具有直观简单的优势,操作项目明了,提高用户操作的可靠性。
4.完成爆炸喷涂设备PLC控制系统的现场安装、调试、喷涂测试工作。特别在调试过程中解决了乌克兰设备的控制信号的大小与国际通用标准不匹配的问题,确定了控制信号电位;采用实测法解决了原未知流量单位“格”与国际流量单位的换算问题。通过流量计的现场对比标定,完成各气体流量的工艺设计。