基于PLC的超声波自动探伤系统

　　0　引言

　　可编程序控制器(programmable logic controller, PLC)是以微处理机为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置,是专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统。它可以取代传统的继电器完成开关量的控制,其按钮开关、行程开关或敏感元件可以作为输入信号,输出信号可以控制开关、电磁阀和步进电机等执行机构。它采用可编程序的存储器,在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令,通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程实现自动化。

　　1　自动超探机控制系统组成

　　超声波自动探伤机是用来检测机车车辆上车轴中的伤损和疲劳裂纹的检测设备,它由机械、液压、电气控制、计算机控制和超声波探伤等子系统组成。它的控制部分涉及机械制造、电子技术、微机控制、超声波检测和人工智能等学科领域,是一台典型的机电一体化超声波检测设备。超声波自动探伤机的控制系统包括机械动作控制系统和计算机控制系统两大部分。机械动作控制系统的主要作用是PLC控制机械装置按工作流程顺序依次动作,如轮对超声波探头夹持、探头与所探测轮轴的密贴、探头移动、轮对转动和供给探测过程中所需的耦合液、以及探测结束后的机械复位、轮对推出等。计算机控制系统的主要作用首先是计算机通过I/O板控制PLC保持探测轮对工作状态,同时切换探头将数字式超探仪的超声信号传送给计算机,再通过A/D转换,由计算机对超声波形信号进行分析、判断,不停地循环切换探头、采样、分析和判断,直至探测结束或发现轮对缺陷,最后打印存储波形并输出。其控制系统框图如图1所示。

　　2　自动超探机控制电路设计

　　本系统可以采用日本三菱公司生产的FX2N—64MR型PLC控制器,通过硬件连接,软件编程,参数设定来实现整机安全有效地运行。自动超探机的输入信号包括控制按钮和接近开关到位信号,共设置有21个输入点,并且设置有手动/自动选择开关;自动超探机的输出信号直接控制着强电拖动部分和电磁阀控制部分,共有21个输出点。其部分I/O分配情况:X3~X7为手动控制按钮,X10~X13为自动控制按钮,用来控制探头的移动和轮对的正反转。X15为“启动”,当有信号输入时, PLC按设定的控制程序开始工作,机械装置开始动作; X0为“停止”,当有信号输入时, PLC按设定的控制程序停止工作,机械装置立即停止动作。判断轮对是否到位使用电感式接近开关,其输入点地址为X16~X24。Y2~Y17的输出信号控制电磁阀的动作,Y20~Y22的输出信号控制轮对的正反转和探头移动。