摘 要： 南鋼中厚板卷廠(chǎng)拋丸機作為機電一體化產(chǎn)品由德國迪砂公司引進(jìn)，為該廠(chǎng)正火-回火熱處理生產(chǎn)線(xiàn)的重要配套設備。本文結合工藝流程介紹了拋丸機具體設備，并對系統軟硬件結構進(jìn)行了詳細描述，針對現場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題給出了具體解決方案。

　　關(guān)鍵詞： 拋丸機； 拋丸流程； 星-三角； 安全聯(lián)鎖； 測厚儀； 傳輸系統
　　中圖分類(lèi)號： TP273 文獻標識碼： A 文章編號： 1009-8631（2012）09-0048-02
　　引言
　　利用拋丸技術(shù)清理零件表面氧化皮及銹蝕是一種較為先進(jìn)的表面清理方法，它具有一次性投資少， 成本低， 無(wú)污染， 效率高和質(zhì)量可靠等特點(diǎn)[1]。我廠(chǎng)的拋丸機主要用來(lái)對鋼板進(jìn)行入熱處理爐前的表面處理和檢查，以防氧化鐵皮帶入爐內造成爐底輥結瘤，劃傷鋼板表面。
　　1工藝總體簡(jiǎn)介
　　1.1設備描述
　　拋丸機組主要包括拋丸機輥道及本體焊接結構、丸料篩選裝置、若干個(gè)丸料分配與輸送裝置、8臺上下布置與水平線(xiàn)成45°的拋丸器、可升/降的丸料收集刮板和清掃毛刷、斗式提升機、氣動(dòng)給料閥門(mén)控制機構，以及丸料的凈化及除塵設備等。拋丸機設備如圖1所示。
　　1.2工藝流程
　　總體來(lái)說(shuō)，拋丸機的工藝流程主要分為3大部分：
　　啟動(dòng)—>拋丸—>停機
　　在開(kāi)機前需確認以下幾點(diǎn)：
　　1.拋頭蓋關(guān)上；2.料斗內丸料充足；3.急停按鈕關(guān)閉；4.維修門(mén)關(guān)閉并鎖上；5.壓縮空氣連接良好。
　　啟動(dòng)設備可自/手動(dòng)，順序如下：
　　先啟動(dòng)除塵設備，而后是斗提機及篩選裝置，接著(zhù)由下至上依次啟動(dòng)各個(gè)螺旋輸送器，較后是吹掃風(fēng)機。完成后丸料循環(huán)系統開(kāi)始運行，可以進(jìn)鋼板了。停機時(shí)順序與之相反。
　　拋丸時(shí)在手動(dòng)模式下，輥道傳送與拋頭開(kāi)閉，及提升裝置的位置需人工設定。其余同自動(dòng)模式。工藝流程如圖2所示。
　　在自動(dòng)生產(chǎn)模式下，鋼板沿圖中方向以設定好的速度穿過(guò)整個(gè)拋丸機組；在入口處裝有測厚儀記錄鋼板實(shí)時(shí)厚度，在鋼板到達拋頭區域時(shí)，程序控制給料氣動(dòng)閥打開(kāi)，丸料即由拋丸器的葉片帶動(dòng)以極高的速度打向鋼板，給其表面進(jìn)行拋光。鋼板經(jīng)過(guò)拋丸區后繼續前進(jìn)，刮板和清掃裝置根據先前記錄的實(shí)時(shí)厚度，提升到相應位置對鋼板進(jìn)行清掃，較后將其送出拋丸機。
　　拋丸后的丸料及雜物，靠自重落入下部的丸糟中，通過(guò)螺旋輸送器送到丸料提升機的地坑里，丸料經(jīng)提升機皮帶上的刮斗提升到機組上方，再輸送到篩選裝置將大的氧化鐵皮及其雜物篩選出來(lái)，丸料及粉塵從篩子上落下，此處由于抽風(fēng)機的作用，將丸料中的碎丸粒子粉塵隨風(fēng)帶走，正常丸料又回到丸料分配倉內繼續循環(huán)使用。
　　2 控制系統設計與具體解決方案
　　2.1硬件組態(tài)
　　拋丸機的電氣控制系統由1套S7-300PLC及遠程I/O、MP277操作面板、PC上位機，1臺西門(mén)子變頻器及相應的強電控制回路組成。PLC采用STEP7 V5.3軟件進(jìn)行編程， 上位機和操作面板分別采用Wincc6.2和Winccflexible2004進(jìn)行人機界面編程。PLC控制柜在操作室旁，操作面板、變頻器及遠程I/O則在現場(chǎng)。系統組態(tài)如圖3所示：
　　PLC采用CPU314作為中央處理單元，電源模塊采用PS3075A電源， I/O模塊為3塊SM321-1BL數字輸入模塊和1塊SM322-1BL數字輸出模塊，CPU除處理器外附加1塊24位數字輸入/12位輸出模塊和1塊模擬量5路輸入/2路輸出模塊。
　　2.2拋丸機電機控制設計
　　拋丸器電機為8臺AC37kW電機，采用繼電器控制回路，啟動(dòng)方式為星-三角，啟動(dòng)信號由程序給出。拋頭在工作時(shí)長(cháng)期開(kāi)啟，保證砂料供應。其它如提升機電機、分離器電機、螺旋輸送器電機的控制為直接啟動(dòng)控制，由于這些電機停止都會(huì )造成砂料堵塞，所以在電機轉軸上都設立一個(gè)接近開(kāi)關(guān)檢測電機是否正常運轉，一旦檢測到停轉則將整個(gè)拋丸機系統停止，保護設備不受損壞[2]。
　　2.3系統安全聯(lián)鎖設計
　　在PLC控制柜中，有2個(gè)專(zhuān)用于急?？刂频睦^電器用來(lái)保護人身和設備的安全。安全控制回路所有信號都由硬線(xiàn)串聯(lián)，回路中主要接入了現場(chǎng)和操作臺的急停按鈕和安全門(mén)信號。安全門(mén)分為檢修安全門(mén)和控制防護門(mén)，檢修安全門(mén)位于拋丸室本體兩側，檢修安全門(mén)上側限位開(kāi)關(guān)在工作中必須關(guān)閉到位；控制防護門(mén)為拋頭電機端蓋，在此處同樣裝有限位開(kāi)關(guān)以檢測是否關(guān)閉防止鐵沙礫飛濺傷人。一旦這些信號消失，安全回路將立即切斷PLC控制電壓，并發(fā)出報警。
　　2.4測厚裝置與鋼板傳輸系統設計
　　在鋼板入口處裝有對射式掃描測厚裝置，原理如下圖：
　　如圖，該裝置其實(shí)是一種特殊的光電傳感儀器，發(fā)送端發(fā)射數道平行光線(xiàn)至接收端，鋼板在經(jīng)過(guò)光柵時(shí)，會(huì )擋住一部分光線(xiàn)，信號經(jīng)處理器光電轉換后送入PLC作為開(kāi)關(guān)量輸入；若厚度不同，則輸入也不同，程序對輸入狀態(tài)字編碼后即為實(shí)際厚度。
　　本項目的鋼板傳輸系統非常有特色，系統將工作區域平行分為一個(gè)個(gè)間隔（從圖2可見(jiàn)），在拋丸機輥道上安裝有編碼計數器；每轉1/5周計數器就會(huì )發(fā)出一個(gè)脈沖信號，畫(huà)面跟蹤前移一格，因此根據輥徑計算得出每個(gè)間隔距離為138mm。在程序中設有兩個(gè)寄存器，分別為高度寄存器和位移寄存器，每當跟蹤前移一格，程序就向高度寄存器和位移寄存器中同時(shí)寫(xiě)入數據，工作流程如下圖：
　　由上圖可見(jiàn)，通過(guò)輥道計數器，跟蹤模型有機地將鋼板的厚度和位移結合起來(lái)，將一塊完整的鋼板看作為一塊塊厚度不同的局部組合，較大程度地模擬了真實(shí)工況，提高了操作精度（跟蹤只在向前轉時(shí)有效）。此外在拋丸后用刮板和清掃裝置清除鋼板表面丸料時(shí)，還可根據厚度的變化來(lái)動(dòng)態(tài)調整裝置高度，不但可以獲得更好的拋丸質(zhì)量，而且也起到了保護設備的作用。
　　3 結語(yǔ)
　　拋丸機自投入運行以來(lái)，該系統電氣系統設計合理，PLC系統運行穩定，安全可靠，故障率低；減輕了工人勞動(dòng)強度，提高了生產(chǎn)效率，保障了熱處理線(xiàn)的連續生產(chǎn)，具有廣闊的推廣應用前景。
　　參考文獻：
　　[1] 盧永平.拋丸工藝及其管理. 汽車(chē)工藝與材料，2008，8（9）；25-28.
　　[2] 徐雙文，魏世川.自動(dòng)控制技術(shù)在拋丸機中的應用.一重技術(shù)，2006，5（2）；49-50.
　　[3] 陸偉斐，王全先.西門(mén)子S7300PLC在火車(chē)輪拋丸機控制系統中的應用[J].機電工程，2008，25（8）；102-104.