蔡丽娟
【摘 要】为改善喷涂工人的恶劣工作环境,采用自动喷涂涂料设备和工艺.控制系统是全自动喷涂的关键,采用西门子可编程控制器,将其与编码器结合控制喷嘴的喷涂运动轨迹,采用西门子触摸屏显示喷嘴运行轨迹和设备运行状态,从而实现全自动喷涂. 【期刊名称】《柴油机设计与制造》
【年(卷),期】2008(015)002
关于依法保障律师执业权利的规定【总页数】5页(P38-42)
【关键词】全自动;喷涂;可编程控制器
【作 者】蔡丽娟
【作者单位】上海西重所重型机械成套有限公司,上海,201900
【正文语种】中 文
【中图分类】国培计划2012TK4谭功炎
有些喷涂能使产品防锈、防腐并保持美观，有些喷涂使零部件表面具有某种特殊性能如耐温、耐磨等。手工喷涂对人体有害，劳动强度大，而且较难保证喷涂均匀。实现全自动化，不仅使工人远离有毒有害物质，而且涂层均匀，质量保证，效率高，涂料不浪费。
通过对储存罐内壁喷涂实现全自动化的例子，着重介绍控制系统是如何使自动化喷涂机实现全自动喷涂，如何保证喷涂质量。该自动化喷涂机的自动控制原理和方法，可供各行各业从事喷涂的技术人员在实现全自动化喷涂实践中借鉴和参考。
2.1 喷涂零件
在储存高温熔液或有腐蚀性的溶液时，要求对储存罐内壁喷涂耐高温涂料或抗腐蚀涂料。以前通常是采用人工涂刷或人工拿喷喷涂。这些涂料都含有一些有毒有害物质，严重危害作业工人的身体健康。采用全自动喷涂机对储存罐内壁进行自动喷涂，就不需要工人进入工作现场，大大减少有毒有害物质对工人的危害。
2.2 喷涂设备构成
喷涂机由混料部分和行走部分组成。混料部分由料仓、干料输送机构、混料搅拌机构、涂料输送机构、料斗震动机构、气压调整机构、水流量调整机构组成；行走部分由大车行走机构、小车行走机构、喷嘴升降机构（喷杆）、喷嘴旋转机构和喷嘴摆动机构组成，见图1。 3.1 喷涂机工艺流程
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混料部分是把干的原料与水混合搅拌成涂料，见图2混料工艺流程图。这部分的关键是水流量和气压的调整。由于不同原材料的吸水性和表面的吸附力不同，不能自动控制进水量和气压，只能根据原材料参数和实际情况手动调整。
行走部分功能是把涂料均匀地涂到储存罐内表面，见图3行走机构工艺流程图。因涂料输送管道直接连接在喷头上，喷头旋转时管道绕在用于固定喷头的喷杆上，为了不影响喷涂料输送和管道寿命，喷头旋转角度考虑小于360°，这增加了设计控制方案的难度。行走机构自动喷涂运行轨迹设计成一圈顺时针喷涂，喷头从起点运行一圈回到起点顺时针旋转360°；
另一圈逆时针喷涂，喷头从起点运行一圈回到起点逆时针旋转360°。输送管道在喷杆上缠绕不超过一周，保证送料通畅。行走部分是自动控制系统的主要控制对象。
3.2 运行模型
喷涂机工作过程比较复杂，必须根据所需喷涂零件的形状进行调整。以储存罐为例，阐述自动喷涂过程中计算行走机构的行走距离和每圈的调整距离。储存罐内壁是四棱锥体，尺寸是上口长11 m，下口长9 m，上口宽2.5 m，下底宽1 m，高3 m。侧壁面喷涂过程是从上往下喷涂22圈，大车行走距离每圈减少Δl1=0.455 m（上口长11 m-下底长9 m）/喷涂圈数22）/2，小车行走距离每圈减少Δl2=0.341 m（上口宽2.5 m-下底宽1 m）/喷涂圈数22）/2)，喷杆每喷一圈下降Δl3=0.136 m（总高3 m/喷涂圈数22）；侧壁喷涂完成后喷底部，喷底部时喷嘴向下，大车行走距离不变，底部喷涂往复10次，每次小车行走距离为1.0 m/10道=0.10 m。
这些计算数据很重要，为行走机构建立了运行模型。
3.3 确定运行轨迹
根据建立的运行模型，确定运行轨迹。以第1圈为例叙述运动轨迹：从起点开始→喷头在最高位→喷嘴口面向所喷的侧壁，小车从位置1向位置2移动→涂料均匀地喷在储存罐内表面→小车移动2.5 m距离停止→喷嘴顺时针旋转90°→大车从位置3移到位置4，即11 m距离停止→第2面喷涂完成→喷嘴顺时针旋转90°→小车从位置4移动到位置5，即移动2.5 m距离停止→喷嘴顺时针旋转90°→大车从位置6移动到位置7，即移动11 m距离停止。第一圈喷涂完成。此过程见图4自动喷涂轨迹。
第2圈喷涂开始前，调整起点位置，大车后退Δl1距离，小车后退Δl2距离，喷杆下降Δl3距离。喷涂从位置7开始，大车从位置7移动到位置6，移动距离为11-2 Δl1（m），喷嘴逆时针旋转90°；小车从位置5移动到位置4，移动距离位2.5-2 Δl2（m），喷嘴逆时针旋转90°；依次大车移动、小车移动直至位置1结束。
第3圈开始前和第2圈一样，先把大车、小车、喷杆调整到工作位，才能开始喷涂，喷涂的轨迹以顺时针旋转。
在大车行走、小车行走和喷杆升降装置上安装增量型编码器，用编码器检测和控制机构位移量。
喷涂机控制方式有手动控制方式和自动控制方式。
4.1 手动控制方式
水土保持研究手动控制方式用于设备调试、检修，表面的局部补喷涂。
4.2 自动控制方式
自动控制方式包含涂料自动混料输送过程和自动喷涂运行过程。
4.2.1 涂料自动混料输送过程
干料仓的料经螺旋输送机送料，进水口接入螺旋输送机末端，螺旋搅拌机送料过程中完成混料，混合的湿料储存在湿料仓，再由螺旋泵压出经输送管道到达喷嘴。干料仓的低料位信号与水系统连锁，当干料仓料位低到一定位置时，自动停止供水并发报警信号提示加料。当湿料仓的料位高时，停止混料；当湿料仓的料位低到一定位置时，就停止喷涂。图5为涂料自动混料输送控制流程图。喷涂工作完成后，需手动清洗混料机构、湿料仓、输送管道和喷嘴，因为喷涂材料在30 min内会凝固。
罗辑课4.2.2 喷涂自动运行过程
1）连锁条件：涂料自动混料输送过程和喷涂自动运行过程是2个独立的子程序，2个过程唯一的连锁信号是湿料仓内有否喷涂料。湿料仓低料位时有报警信号输出，一旦出现报警信号，喷涂自动运行过程停止。因为湿料仓料位低时，连接在湿料仓底部的喷涂输送管道内就会出现没有涂料或可能混入空气，那么喷出的涂料不均匀，甚至在某一区域会没有喷上涂料，所以必须停止喷涂自动运行过程。
2）工艺参数设定：对不同涂料和不同的喷涂零件，需在触摸屏上设定工艺参数：（1）固定模式（以储存罐为例：侧面从上往下喷涂22圈，底面10次），这模式的数据在程序编制时已固定，操作工不需设定；（2）设置模式，任意设定侧面喷涂圈数，底面喷涂次数。设定完成，进入自动工作准备状态。设定的工艺参数储存在断电记忆数据区，系统断电后，重新开机时工艺参数仍保留。
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