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1、 国家职业资格全省（或市）统一鉴定 维修电工论文 （国家职业资格Ⅰ级） 论文题目：PLC在轮船曲轴探伤机上的应用 姓 名： 顾 少 柏 身份证号： 320924196403158913 准考证号： 所在省市： 江苏省盐城市 所在单位： 盐城市射阳盐场 PLC在轮船曲轴探伤机上的应用 顾少柏 摘要：PLC控制系统在国内具有领先地位的新型轮船曲轴探伤机中的应用。 关
2、键词：探伤机 可编程控制 应用 轮船曲轴是大型船舶动力机械的重要部件，它的裂纹多数是在运行过程中受外载交变应力而产生。金属疲劳会使这些裂纹逐渐扩大，这种裂纹很隐蔽，具有很大危险性。由于大型船舶的曲轴个大、体重，以前没有专用设备对其进行全方位探伤检查，各检修部门多数采用马蹄探伤仪且以目视为准。劳动强度高、人为误判率、漏检率高，且需用专用行吊配合方能有效探伤，探伤成本昂贵，无法完成国家安监委航运部门下达的对大型船舶动力重要部件“全面探伤检查”的生产任务。基于上述原因，笔者以前所在的工作单位：“江苏射阳无损检测研究所”研制了LC—4000型多用磁粉探伤机这一可靠的检测设备。它具有探伤灵敏度高、
3、自动化程度大的特点。该机通过了铁道部运输局技术评审，经专家现场测试主要技术指标符合JB/T8290一1998《磁粉探伤》标准，技术上具有国内先进水平，并获得了国家级新产品证书。该产品要求用PLC程序控制器来控制整个系统的操作流程：如工件的轴向移动、夹紧、转动、喷洒磁悬液、冲磁、退磁、松夹等，整个检测过程全部都由PLC控制相应的伺服机构自动完成。 1．电气部分主要技术参数： 1.1 输出电流：周向AC：0一3000AT，连续可调，带断电相位控制； 纵向AC：0一18000AT，连续可调，带断电相位控制； 1.2 磁化方式：周向、纵向、复合磁化； 1.3 暂载率：≥25%； 1.4 充
4、磁时间：≥2S； 1.5 气源压力：≥0.5 Mpa； 1.6 休机时间：≤18S； 1.7 退磁时间：6S； 1.8 退磁效果：≤0.5mT（试件）； 1.9 灵敏度：AL型试片15/50，清晰显示； 1.10 电源：三相四线：380V、50HZ，约150A； 1.11 使用环境：一10℃一＋40℃； 1.12 相对湿度：≤85%； 2．设计方案 2．1总体方案拟定 根据曲轴检测工艺及检修工序的要求来完成承载小车、夹持装置、传输装置、磁化喷淋系统、机械及控制系统的设计和制造。 2.1.1 探伤机的结构和探伤工艺流程要求 该机由上（下）料台、磁化（喷淋）机、清洗
5、机、烘干机等机台组成，传动台车兼有夹持工件、翻转工件。向工件和多匝线圈导入周向电流和纵向电流进行磁化的功能。探伤工件由吊车吊放在台车上，夹持装置电动推进（进料），达到主机中的预定位置后自动停下，弹性电刷自动接通电极（夹紧）。此时通电磁化（充磁），同时喷洒磁悬液（喷液）、磁化结束，台车退出磁化装置。达到预定位置自动停下；电动翻转工件（转动），便于全面观察检查；检查完毕重复磁化前动作（夹紧）进行退磁（退磁），退磁后将工件传动至吊装位置，由吊车将探伤完毕的工件吊走，进人下一个工序循环作业。 2.1.2 周向磁化 从曲轴两边夹持通电进行周向磁化，使磁场强度在曲轴中段外表面达到磁化标准2400A/m
6、的要求。 2.1.3 纵向磁化 利用开合线圈通电后产生的磁场对曲轴的纵向进行磁化，以使其达到18000AT的磁化要求。 2.2 电路构成 该电器部分主要由主电路、控制电路、触发电路组成。 2.2.1 主电路 该机主电路由周向电流发生器和纵向电流发生器为核心的两套电路组成，用来为探伤机提供磁化电流。三相380V电源的AC相接周向磁化电源变压器；BC相接纵向磁化变压器。周向、纵向磁化电流的调整，分别由两只KP系列可控硅完成。改变串接在主变压器初级回路中的可控硅的导通角即可改变主变压器初级的电压幅值，从而改变变压器次级输出电压的幅值，达到调整电流的目的。见图1、图2。
7、 图1 探伤机主电路电路图 图2 电流发生器电路 2.2.2控制电路 控制电路由1台JH120一40可编程控制器（PLC）及外围元件组成。电路控制方式简单，动作可靠。用PLC程序控制，设备功耗小，程序可塑性大。控制电路如图3所示： 图3 探伤机控制电路原理图 2.2.3触发电路 图4 探伤机触发电路 图5 磁化、退磁曲线 该设备可控硅移相触发电路采用新研制开发的较先进的PLC移相技术，使该电路具有移相范围宽，锯齿波线性好，控制方式简单，有失效保护，触发输出电流大，脉冲宽
8、度可调等一系列优点，在一块高性能专用TCA785触发模块上将探伤机功能集成一体，使可控硅触发更为可靠。除具有充磁、退磁外，采用电流跟踪设计，欠流报警输出，并具有交流断电相位控制、休机时间控制功能。 图4中CON,COM之间电压的控制由PLC根据程序自动实现，具体实现依赖于PLC的模拟量输人、输出模块。PLC可控硅触发电路原理图中用的是双路输人单路输出的模拟量模块。其中一个模块的两个输入口分别接至周向、纵向变压器输出端的电流传感器的输出端上取实时返回的电流信号。两个模块上的各一个输出端分别接周向、纵向移相触发模块的CON与COM端。这样就构成了完整的触发可控硅的电路。 可控硅电流触发的软件编
9、程思路是：根据设定的磁化电流值及磁化时间、退磁时间要实现如图2的磁化、退磁电流曲线。在磁化时要在一个短时间内将磁化电流升到设定值，然后保持一定时间，在设定的时间内关断，达到磁化的效果。这个设定值可以几百安培到数千安培，而磁化的时间一般只有1—3S。这里的一个难点就是要在短时间内将电流调到一个较大值，而又不能出现超调现象，然后将电流在设定点稳定并在设定时间到达后关断，不能出现电流波动和超调现象。一个优秀的磁化触发电路要实现良好磁化效果，就要尽量的使触发可控硅生成的磁化曲线达到或近似图5的磁化曲线。 3、程序软件 3.1 PLC端口号命名 3.2 PLC线圈号含义 表-1PLC线圈号
10、 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 启动 406 工控 500 正转 506 充磁 430 进料线圈 437 反转线圈 401 暂停 407 进料 501 反转 507 退料 431 出料线圈 530 电极线圈 402 复位 410 电极夹紧 502 停止转动 510 出料 432 缓冲线圈 534 左喷线圈 403 轮压开关 411 电极返回 503 闭合到位 511 门帘正转 433 喷液线圈 535 右喷线圈 404
11、手动 412 线圈闭合 504 喷液 512 门帘反转 434 磁化线圈 405 自动 413 返回线圈 505 停喷 513 返回到位 436 正转线圈 3.3 控制要求控制要求见2.1。 3.4 PLC程序表（见表2） 表-2：LC—4000型轮对磁粉探伤机控制指令表（节选） 行号 指令 行号 指令 行号 指令 行号 指令 行号 指令 行号 指令 1 LD71 26 5630 51 OUT432 76 LD55 101 5627 126 OUT451 2 OUT671 27
12、 STL630 52 OUT436 77 S607 102 n.627 127 K1.5 3 K601 28 OL T430 53 OUT437 78 STL607 103 OUT430 128 LD451 4 OUT672 29 OUT431 54 OUT53 79 OUT430 104 OUT432 129 NOP 5 K620 30 OUT50 55 K5 80 OUT432 105 OUT437 130C 613 6 OUT670 31 K6 56 LD53 81 OUT436
13、106 OUT434 131 STL613 7 K103 32 LD50 57 S605 82 OUT437 107 OUT650 132 OUT430 8 s600 33 S602 58 STL605 83 OUT530 108 KK20 133 OUT432 9 LD405 34 STL602 59 OUT430 84 OUT56 109 LD650 134 OUT436 10 PLS103 35 OUT430 60 OUT432 85 K1.5 110 S611 135 OUT452
14、11 LD404 36 OUT51 61 OUT436 86 LD56 111 STL611 136 K2 12 OR401 37 K3 62 NOP 87 S624 112 OUT430 137 LD452 13 CJP700 38 LD51 63 OUT437 88 STL624 113 OUT432 138 S614 14 LD103 39 S603 64 OUT530 89 OUT430 114 OUT436 139 STL.614 15 S600 40 STL603 65 OUT
15、54 oo OUT552 115 OUT437 以下略 16 ST600 41 OUT430 66 K1.5 91 K2 116 OUT450 17 LD400 42 OUT432 67 LD54 92 LD552 117 K15 18 PLS100 43 OUT434 68 S606 93 S610 118 LD450 19 LD100 44 OUT437 69 STL606 94 STL610 119 S612 20 S601 45 OUT52 70 O
16、UT430 95 OUT430 120 STL.612 21 STL601 46 K20 71 OUT432 96 OUT434 121 OUT430 22 OUT537 47 LD52 72 OUT436 97 OUT433 122 OUT432 23 OUT552 48 S604 73 OUT437 98 OUT57 123 OUT436 以上略 24 K8 49 STL604 74 OUT55 99 K20 124 OUT437 304 EJP701 25 LD552 50 OUT430 75 K2 100 LD57 125 OUT530 305 END000 参考文献：《可编程控制器原理及应用》 王冬青 人民邮电出版社 2002 《可编程控制器应用指南》许以徐 宫淑珍 电子工业出版社 2008 《西门子PLC应用指南》 胡建 机械工业出版社 2010.1
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