林冬玉,姚其廣,高慶展,黃漢億,沈春蕾,劉楚生
(廣州城市理工學院機械工程學院,廣州 510800)
風淋室是進入潔凈室的必需通道,其安裝于潔凈室與非潔凈室之間,主要用于對生產環(huán)境的潔凈度要求相對較高的生產車間。當工作人員或貨物需要進入潔凈區(qū)時,為了防止工作人員或貨物表面的灰塵被帶入到生產區(qū)域,導致生產區(qū)域的環(huán)境受到污染,所以進入潔凈室的工作人員及貨物均需要經過風淋系統(tǒng)的吹淋,風淋系統(tǒng)吹出的潔凈空氣可以除去工作人員或貨物身上攜帶的灰塵,從而達到有效的凈化效果。清除后的塵埃粒子再由高效過濾器過濾后重新循環(huán)回到風淋區(qū)域內,在一定程度上,能有效地減少塵埃粒子進入潔凈區(qū)域,以此來保證潔凈室的干凈。目前市面上的風淋室種類繁多,其中按控制方式大致可分為手動控制風淋室、自動聯(lián)鎖感應吹淋、自動門吹淋3種。其中,最為常見的是自動聯(lián)鎖感應吹淋風淋室,自動聯(lián)鎖感應吹淋風淋室的前后兩道門采用的是聯(lián)鎖系統(tǒng),且其在室內安裝有感應開關,即當有工作人員及貨物進入風淋室后,感應開關感應到風淋室有工作人員及貨物的存在時,風淋室的前后兩道門會同時鎖住,風淋系統(tǒng)開始吹淋工作,在達到系統(tǒng)設定的吹淋時間后,出口門會打開,工作人員及貨物才可以出來,當工作人員及貨物通過風淋室離開潔凈室之后,前后兩道門的門鎖及感應開關會根據(jù)被打開的先后順序來決定是否需要吹淋工作[1]。根據(jù)對市場的調研發(fā)現(xiàn),當前市面上的風淋室中存在以下的一些問題:當風淋室有人使用時,另一方向的人員無法順利進出,會影響人員的進出效率;當風淋室出現(xiàn)故障,進行維修時,可能導致灰塵進入無塵車間,從而影響產品質量,甚至導致產品無法正常生產。針對這幾個可能會出現(xiàn)的情況,及自動聯(lián)鎖感應風淋室的工作方式,設計出雙風淋室系統(tǒng),并采用PLC系統(tǒng)進行集中控制,在實現(xiàn)風淋室所需功能的情況下,保證風淋室系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
風淋室主要由箱體、不銹鋼門、高效過濾器、送風機、配電箱、噴嘴等幾大部件組成,如圖1所示。風淋室的底板由鋼板折彎焊接而成,表面進行為乳白色烤漆。箱體采用優(yōu)質的冷軋鋼板制造,表面靜電噴塑處理。風淋室的兩道門之間電子互鎖,吹淋時雙門互動鎖閉,可以兼起氣閘室的作用,吹淋后入門閉鎖,可以同時起到防止未被凈化的空氣進入風淋室的作用。內底板由不銹鋼板制作,耐摩擦、易清潔。
圖1 風淋系統(tǒng)主要部件
為了保證設計的風淋室系統(tǒng)功能能夠滿足實際的需求,首先需要對風淋室使用情況進行研究分析,主要包括以下5種情況:1)當有一批工作人員想通過非潔凈室進入風淋室的同時,還有另一批工作人員需要從風淋室進入非潔凈室;2)當有一批工作人員從潔凈室進入非潔凈室的同時,還有另一批工作人員想從非潔凈室進入風淋室;3)有一批工作人員想從非潔凈室進入潔凈室,但因人數(shù)過多(如上班等情況)而導致過于擁擠,此時需要同時打開2個風淋室,以便工作人員可以有序地進入潔凈室;4)一批工作人員想從潔凈室到非潔凈室,但因人數(shù)過多(如下班等),需要同時開2個風淋室,以便工作人員可以有序地進入非潔凈室;5)當出現(xiàn)類似火災、地震等緊急狀況時,需同時打開所有的門,以便工作人員可以快速撤離危險區(qū)域。
針對風淋室的使用情況,為了使程序有條理性、方便理解,系統(tǒng)程序部分采用子程序調用指令的形式進行編寫。在該程序中,通過使用P0子程序可以實現(xiàn)工作人員通過1號風淋室從非潔凈室進入潔凈室的功能;通過使用P1子程序可以實現(xiàn)工作人員通過1號風淋室從潔凈室進入非潔凈室的功能;通過使用P2子程序可以實現(xiàn)工作人員通過2號風淋室從非潔凈室進入潔凈室的功能;通過使用P3子程序可以實現(xiàn)工作人員通過2號風淋室從潔凈室進入非潔凈室的功能;通過使用P4子程序可以實現(xiàn)出現(xiàn)類似火災、地震等報警時,把所有的門都打開的功能[2]。因此,本系統(tǒng)程序的設計難點轉化為如何正確調用子程序。圖2所示為系統(tǒng)的公共程序,可實現(xiàn)各子程序的調用。
圖2 公共程序
公共程序的簡單說明:初始狀態(tài)即風淋室未被使用時,1號風淋室和2號風淋室的門均處于關門限位處,1號風淋室使用中的燈Y1未亮,2號風淋室使用中的燈Y11未亮。當出現(xiàn)上述5種情況時,調用不同的子程序。
針對上述的風淋室使用情況1):當有工作人員想從非潔凈室進入潔凈室時(X0從OFF變?yōu)镺N),假如1號風淋室沒有處于工作狀態(tài)(Y1為OFF),此時工作人員按下非潔凈室的開門按鈕,PLC系統(tǒng)調用子程序P0,并且使得Y1為ON(1號風淋室處于工作狀態(tài)),Y11為OFF(2號風淋室處于待工狀態(tài)),1號非潔凈室門打開,工作人員進入,待系統(tǒng)檢測到沒有工作人員進入的3 s后[3],1號非潔凈室關門,此時1號風淋室的風淋系統(tǒng)自動開始進行吹淋等工作,工作時長為10 s,10 s后1號潔凈室門自動打開,工作人員進入1號潔凈室,待系統(tǒng)檢測到沒有工作人員進入的3 s后,1號潔凈室關門,0.5 s后,1號風淋室復位到初始狀態(tài);若是有工作人員在1號風淋室工作的期間需要通過風淋室由潔凈室進入到非潔凈室時(X1從OFF變?yōu)镺N),工作人員按下潔凈室的開門按鈕,此時系統(tǒng)則調用子程序P3,使得2號潔凈室開門,并且使得Y11為ON(2號風淋室處于工作狀態(tài)),此時2號潔凈室開門,工作人員可以進入潔凈室,3 s后2號潔凈室關門,然后2號非潔凈室的門打開,工作人員可以經過風淋室出來,待系統(tǒng)檢測到沒有工作人員通過的3 s后,2號非潔凈室門關閉,0.5 s后2號風淋室復位到初始狀態(tài)。
針對上述的風淋室使用情況2):當有工作人員需要從潔凈室通過風淋室進入非潔凈室時(X000從OFF變?yōu)镺N),假如1號風淋室沒有處于工作狀態(tài)(Y1為OFF),此時工作人員按下潔凈室的開門按鈕,PLC系統(tǒng)自動調用子程序P1,并且使得Y1為ON(即1號風淋室開門),此時Y11為OFF(即2號風淋室處于待工狀態(tài))。1號潔凈室門打開,工作人員進入風淋室,待檢測到無人員進入的3 s后,潔凈室門關閉,然后1號非潔凈室門打開,工作人員可以通過風淋室出來,待系統(tǒng)檢測到無人再出來的3 s后,1號非潔凈室的門關閉,0.5 s后,1號風淋室復位到初始狀態(tài);若是有工作人員在1號風淋室處于工作期間需要通過風淋室從非潔凈室進入潔凈室時(X001從OFF變?yōu)镺N),工作人員按下非潔凈室的開門按鈕時,系統(tǒng)則自動調用子程序P2,并且使得Y11為ON(2號風淋室處于工作狀態(tài)),此時Y1為ON(即1號風淋室處于工作狀態(tài)),2號非潔凈室門打開,工作人員進入,待檢測不到工作人員進入的3 s后,2號非潔凈室門關閉,2號風淋室的風淋系統(tǒng)自動開始進行吹淋等工作,工作時長為10 s,10 s后2號潔凈室門打開,工作人員可以進入潔凈室,待系統(tǒng)檢測到沒有工作人員進入的3 s后,2號潔凈室門關閉,0.5 s后2號風淋室復位到初始狀態(tài)。
針對上述的風淋室使用情況3):當有一批工作人員需要從非潔凈室進入風淋室且人數(shù)過多時,需同時打開2個風淋室(X000和X014從OFF變?yōu)镺N),假設1號、2號風淋室均處于沒有工作狀態(tài)(Y1、Y11均為OFF),當工作人員按下非潔凈室的開門按鈕時,1號非潔凈室門打開(Y1為ON),工作人員可以進入;同時,剩下的一批工作人員可待1號非潔凈室關門后,按下非潔凈室的開門按鈕,此時,由于1號風淋室處于工作狀態(tài)(即Y1為ON),系統(tǒng)自動調用子程序P2, 使得2號風淋室處于工作狀態(tài)(即Y11為ON),2號非潔凈室門自動打開,剩下的工作人員可由2號風淋室的非潔凈室進入潔凈室。
針對上述的風淋室使用情況4):當有一批人從潔凈室通過風淋室進入非潔凈室且人數(shù)過多需同時打開2個風淋室時(X001和X017從OFF變?yōu)镺N),假設1號。2號風淋室均處于沒有工作狀態(tài)(Y1、Y11均為OFF),當工作人員按下潔凈室的開門按鈕后,1號潔凈室的門打開(Y1為ON),工作人員可以進入,同時剩下的另一批工作人員可待1號潔凈室關門后,按下潔凈室的開門按鈕,此時由于1號風淋室處于工作狀態(tài)(即Y1為ON),系統(tǒng)自動調用子程序P3,使得2號風淋室處于工作狀態(tài)(即Y11為ON),2號潔凈室門打開,剩下的工作人員可由2號風淋室從潔凈室進入到非潔凈室。
針對上述的風淋室使用情況5):當緊急情況時,例如火災、地震等危險時,按報警按鈕(X10為ON),此時調用子程序P4,所有門都同時打開,以便所有人員可以快速撤離無塵車間。
公共程序涉及到的I/O端口如表1所示。
表1 公共程序I/O端口
本文通過設計2間風淋室之間的相互配合工作,從而實現(xiàn)風淋室雙進雙出的功能,以PLC作為系統(tǒng)的控制核心,將風淋室的不同功能設計成為不同的子程序,通過調用各個不同的子程序進而實現(xiàn)工作人員進入風淋室的各種不同的情況。本系統(tǒng)解決了單一的風淋系統(tǒng)進出效率低、出現(xiàn)故障影響正常生產的難題,為無塵車間的正常生產提供了保障。