气瓶智能检测流水线方案

目录1 、概述22 、总的设计原则 23、气瓶检测流水线的检测内容和主要功能 24、智能气瓶检测流水线的组成 34.1、检测流水线概述 34.2、流水线结构 34.3 流水线工位节拍说明 55、控制系统的结构和配置 96、系统的性能特点 117、系统界区 128、气瓶检测流水线主要技术参数 139、气瓶检验设备的执行标准 131 、概述本方案是根据国标气瓶水压试验、气瓶气密性试验、气瓶爆破试验 的要求，为满足气瓶企业的生产需求而编写。设计每八小时的产能为 1200-1500 只，且尽可能地采用自动化的方法，设备要具有耐用、可靠、稳定的特点。本方 案是针对检测设备的机械部分的具体要求而特别编写。2 、总的设计原则气瓶检测设备的机械部分尽可能地采用国内较成熟的流水线结构，流水线机 械部分的控制满足自动化控制的整体要求，实现统一控制，整个流水线与自动化 系统配套使用，构成一个完整体系，具有检测、记录、存储、打印，及远传等功 能。流水线的节拍、动作由自动化系统统一控制，不设置多级控制，具体细节如 下。3、气瓶检测流水线的检测内容和主要功能3.1、检测气瓶的容积、净重、宏观变形；3.2、气瓶的气瓶水压试验：升压、保压；3.3、气瓶的气密性试验：检漏；，3.4、气瓶检测的其他功能：卸压、翻转倒水；3.5、气瓶批号录入与跟踪，以及气瓶力学性能试验用瓶和水压爆破试验用 瓶的抽检；3.6、气瓶批号的打码；3.7、气瓶检测报告，包括：1）检验合格瓶批序号、瓶重、容积；2）检验不合格瓶批序号、不合格项目；3）试验压力、水温、保压时间及保压曲线；4）力学性能试验用瓶和水压爆破试验用瓶的批序号；5）气瓶检测数据和流水线的检测视屏上传；6）检测气瓶的远程查询、跟踪、统计等功能。7）检验人员、检验责任工程师签字.4、智能气瓶检测流水线的组成4.1、检测流水线概述整个系统由计算机系统、流水线输送机构、管路系统、电路检测和控制系 统、以及执行机构组成。计算机系统部分由工业控制计算机系统、采集模块、驱 动模块、保护电路模块和显示、以及报警指示部分组成，电路系统大部分内容组 装在一个机柜之中；流水线输送机构由流水线架构、不同功能的工位、输送带、 输送电机组成；管路部分由管道、量筒、进出水阀、排气阀组成；电路检测与执 行机构由称重传感器、漏压传感器、温度传感器、力矩传感器、压力调节阀、电 控气动阀、限位开关、气瓶定位机构、气瓶翻转机构、连接机械手、打码机等组 成。4.2、流水线结构流水线由直线工位和转盘工位组成，如下图 1。直线工位由 Z1-Z7 组成，每 个工位完成不同的功能，工位的设备不动只有气瓶随工位移动，其中 Z1 为上线 工位，Z2、Z5为称重测量工位，Z3、Z4为注水工位，Z6为打码工位，Z7为直线 流水线到转盘流水线的变线工位。转盘工位由 1#-16#组成，每个工位都完成相同的功能，工位上的测量设备随 工位一起转动，只是在不同的工位号上的时间段完成不同的测量功能，就如同在 不同的工位完成不同的功能一样。以下将系统的各部分作一详细介绍：图 1：流水线工位示意图4.2.1、直线工位1）上线工位：直线工位的Z1为气瓶上线工位。2）称重工位：直线工位的 Z2、Z5 为气瓶称重工位。此工位完成气瓶的净重 称重，当气瓶移动到此工位时，工位下方的汽缸将气瓶托起，使气瓶脱离流水线， 并由托起气瓶的称重传感器完成对气瓶的重量测量。3）注水工位：直线工位的 Z3、Z4 为气瓶注水工位。此工位完成气瓶容积 100% 的注水，当气瓶移动到此工位时，工位上方的汽缸将瓶阀与气瓶连接，之后由计 算机控制给气瓶注水。4）打码工位：直线工位的 Z6 为气瓶打码工位。在此位置计算机对新瓶的打 印批序号、净重、容积,若为返修瓶则人工输入批号。5）变线工位：Z7为直线流水线去转盘流水线的变线工位。4.2.2、转盘工位1）上线位置：转盘工位的 1#位置为气瓶上线工位，气瓶在此位置从直线工 位转到转盘工位。同时在此工位将管路与气瓶连接。2）检测位置：转盘工位的 2#-15#位置为气瓶的生压、保压、翻转、倒水、 翻转归位工位。3）下线位置：转盘工位的 16#为下线工位。此工位脱开气瓶连接阀，之后气 瓶的在此位置计算机通过声、光和显示指出气瓶的合格或不合格情况，以及需进 行其它检测的要求。4.3 流水线工位节拍说明流水线的直线工位采用间歇运动方式，走 3 秒停 17 秒每20 秒走一个工位， 平均每20 秒向旋转工位输送一个检测气瓶。流水线为连续旋转方式，平均每20 秒接受一个检测气瓶，且每 20 秒完成一个气瓶的检测并分类下线。每个气瓶需5.3 分种走完旋转工位。直线和旋转流水线密切配合，共设工位 23个，每小时可 检测气瓶 180 只气瓶。 8 小时可测 1440 只气瓶。4.3.1、称重工位称重工位的主要功能是对流水线上的空瓶进行称重，由 PLC 的开关量输入 输出模块、模拟量输入模块、称重传感器和气瓶托举机构组成。托举机构由气压 机构完成；当气瓶到达称重工位后，计算机发出称重命令，气瓶托举机构将气瓶 升起全部重量压在称重传感器上，由称重传感器完成称重操作后，将气瓶放回流 水线，完成称重操作。测量框图如下：称重信号压缩空气电气信号：DI：工位到位、托举上限位、托举下限位;DO：托举气缸输出；AI：称重信号。AO：无。4.3.2、注水工位直线工位的Z3、Z4为气瓶注水工位。此工位完成气瓶容积100%的注水，当气瓶移动到此工位时，工位上方的汽缸将瓶阀与气瓶连接，之后由计算机控制给气瓶注水。框图如下：F24F23F27汽缸气瓶F29F21F22下行连接机构1#水箱2#水箱排气F29F25F26压缩空气注水泵气动阀压缩空气电气信号：DI：气瓶定位信号、气瓶连接好信号、气瓶连接脱开信号；DO：气瓶阀连接输出、注水打开信号、阀门开关信号；AI：无；AO：无。4.3.3、打码工位打码工位的主要功能是完成被检气瓶的净重、容积、编号的记录和打印。 主要由打码机构、定位机构和 PLC 等模块组成。 PLC 完成计算和控制，打码机 构在瓶的围栏上打码。框图如下：打吗机构气瓶固定机构固定机构电气信号：DI :气瓶定位好信号；DO：打码启动信号、定位脱开信号;AI：无；AO：打码输出。4.3.4、旋转工位旋转工位是一个多功能工位，它完成升压、保压、捡漏、倒水及烘干等工 作。它由高压泵、管路、高压控制阀、气瓶连接器、定位机构、气瓶翻转机构、 管路、低压控制阀、气控元件、温度传感器、压力传感器、检漏传感器和 PLC 等组成。当气瓶到达该工位后，计算机控制启动高压泵，打开相应的升压阀门，同 时对气瓶进行升压，并监视升压的温度和压力，正常情况下升压的过程会按固定 曲线升压，若到达某一压力时升压过程不能正常进行，说明有泄漏现象，气瓶不 能正常升压为不合格气瓶，当气瓶正常升压到设定压力值时，关闭升压阀，开启 保压阀，同时关闭高压泵，气瓶进入保压过程。继续检测气瓶的压力，并通过捡 漏传感器对气瓶进行检测，若气瓶有微弱泄露时，此工位的泄露传感器可测出气 瓶的卸漏情况。若气瓶在规定的保压时间内无任何卸压和泄露，说明气瓶的水压 试验合格，且无泄露，否则为不合格气瓶。期间记录气瓶的升压、保压、卸压曲 线。当气瓶测试完成后，控制将气瓶倒置，加压将水排除，同时对气瓶内部进行 吹扫，达到内部烘干的目的，最后按合格、不合格、及抽检气瓶，对气瓶给予相 应的指示，并将气瓶分类推出。电气信号：DI：气瓶夹紧信号、气瓶翻转限位信号、气瓶阀连接到位和脱位信号、加 压泵运行和故障信号、流水线运行和故障信号、阀门开关信号等；DO：气瓶固定信号、气瓶翻转信号、气瓶阀连接信号、加压泵启动信号、流水线启停信号、阀门信号等AI：温度信号、压力信号、捡漏信号；AO：打码输出。其他电气信号：DI：注水泵和加压泵的启停和连锁信号、流水线的的启停和连锁信号、执行机构的启停和连锁信号、流水线运行和故障信号、阀门开关信号等；DO：注水泵和加压泵的启停信号、流水线的的启停信号、执行机构的启停 信号、气瓶阀连接信号、阀门信号等；AI：；AO：。5、控制系统的结构和配置整个系统由称重检测模块、压力检测模块、温度检测模块、驱动与执行模块， 显示与报警模块，采集与转换模块、打码系统、视屏监视系统，以及自我诊断和 保护模块几部分组成。该系统内部控制电路增加了系统自检电路，测量校准与修 正电路，测量控制闭锁电路和电源监控保护电路，传感器控制保护电路等，提高 了测量精度，增加了系统的可靠性和可维护性。并增设了检测数据建库、打码等， 为气瓶的检测提供了可靠的测量手段。系统由工业控制计算机组成，系统框图如下图，全部工位共使用一套PLC系 统统一检测和管理，并配置高可靠的工业用显示触摸屏，用于现场的设定与显示， 可选配有限或无线通讯网络，与企业的管理网络和外网相连，实现生产管理与监 督管理的统一。5.2、自控系统的配置图 6：计算机系统方框图整个系统由称重检测模块、压力检测模块、捡漏检测模块、温度检测模块、 驱动与执行模块，显示与报警模块，采集与转换模块系统，以及自我诊断和保护 模块几部分组成。压力检测模块该模块由微差压变送器、压力传感器和必要的阀组组成，是气瓶检测过程中 对压力进行实时跟踪的采集单元，是该流水线的核心模块，在气瓶力的升压、保 压和卸压过程中，由压力检测模块实时采集气瓶的压力，压力模块的自校准功能 和自保护功能，既保证了测量的精度，又提高了系统的使用寿命。 捡漏检测模块是由捡漏传感器和附属电路以及必要管路和量筒组成。对气瓶升压、泄压过 程中出水及回水进行测量的电路。部分工位为了消除检测误差，我们采用于双路 采集和自校准的测量方法，保证了测量的准确性。 温度检测模块是对水温进行检测的电路，用于校准由于温、湿度变化而造成的水流量的变 化误差。 过压保护和缺相保护模块是对传感器用电源和三相驱动电机的保护措施。 系统自检模块系统自检是工控机自检、传感器自检和部分管路设备的自检几部分来完成， 以保证系统每次检测的正确性。该系统内部控制电路增加了系统自检电路，测量校准与修正电路，测量控 制闭锁电路和电源监控保护电路，传感器控制保护电路等，提高了测量精度，增 加了系统的可靠性和可维护性。并增设了检测数据建库、打码等，为气瓶的检测 提供了可靠的测量手段。6、系统的性能特点1输出压力可以无级调节，升压速率可以自由设定；2系统满足内测法水压试验要求及耐压试验的要求；3具有测试压力稳定，压力测试精度高等特点，压力范围可调，满足气瓶 气密性测量的要求；4高精度气瓶容积测试，测试容积变形量方便；5可方便设定控制系统升压和保压时间和斜率；6整个过程实现自动化控制，注水、排气、升压、卸荷均由计算机控制；7可实现多工位气瓶的水压强度试验、气密性测定的同时检测； 8机械及电气的联合动作注水、打压、保压、排水自动完成。 9自动装夹检测气瓶和校正工件并检测各工件位置； 10根据气瓶测试结果可自动分开合格及不合格品； 11可改变自动机的生产节拍，以保持最佳工作状态； 12所有高压元件与管路均采用不锈钢材质制造，适合纯气体、混合气体 等更多试压介质。13整个试验过程均可在计算机上操作完成，计算机自动生成压力、时间 曲线，并将各种数据存储，随时可打印出试验报告。也可以通过按钮开 关手动控制试验过程；14自检功能完善，测试软件成熟稳定。15人机界面灵活，对话方便，可以在界面上输入相关参数及需记录的内 容，如检验日期、试验批次、试验压力、试验种类、保压时间、气瓶容 积、气瓶变形率等；16计算机实时采集、显示压力数据和曲线，经过处理自动生成报表，可 显示及打印机输出；电脑自动记录、计算、保存和打印检测参数。17所有承压零件都采用国际知名品牌的标准零件，安全系数高，寿命长、 便于维护。18计算机自动卸压和手动卸压双重卸压装置，加上超压、超时、泄漏报 警系统，使整套设备更加安全可靠。19可采用摄像头实时监控（选用），或远程操作，可以实现无人试压现场。20、完善的电路自检功能、主要传感器自校准和保护功能、传感器的量程 迁移功能，以及系统设备控制保护。7、系统界区系统的PLC、模拟传感器、打码机构、捡漏模块、视屏模块由自控厂家提供， 与捡漏模块相关的阀门同样自控厂家提供。系统流水线机械部分、气瓶连接阀、管路、执行机构、及自控未提及的阀门全由机械厂家提供。8、气瓶检测流水线主要技术参数气瓶水压试验压力测试范围：03.2MPa 气瓶气密性试验压力测试范围：03.2MPa重量测试范围：0120kg；工作温度范围：050C。水压试验时间：lmin至60min可调； 每小时检测能力：180只。检漏方法：差压法、泄露量检测法。9、气瓶检验设备的执行标准GB9251-1997气瓶水压试验方法；GBT12137-2002气瓶气密性试验方法GB15385-94气瓶水压爆破试验方法；GB9252-88气瓶疲劳试验方法；GB13004-1999钢质无缝气瓶定期检验与评定;ISO11439储存汽车燃料用高压气瓶国际标准;同时适用于其他标准：BS, DIN, CET, DOT。二O一一年七月一日