气动控制系统调试研究

气动控制系统调试研究1引言气动控制系统因为结构简单、成本低廉、响应速度快、清洁无污染，现在已经广泛用在食品包装、汽车制造、冶金矿山、轻工生产等各个领域，很多行外甚至刚入行的朋友都觉得，气动不就是接几根管子、拧几个接头，通气就能用，调试就是走个过场，没什么可研究的。我干自动化现场调试快十年了，前前后后经手调过不下一百套大小气动系统，从小型的分拣机械手到上百吨闸门的气动控制装置都碰过，最深的体会就是，气动系统的好用不好用，寿命长不长，一半看选型安装，一半看调试，调试不到位，哪怕用的都是进口名牌元件，也用不了多久就会故障频发，甚至直接没法正常生产。我刚毕业跟着师傅去现场调一套饼干包装线的气动系统，那时候年轻图快，准备工作没做足，忘了吹净气源管路里的积水和焊渣，结果设备只用了半个月，换向阀阀芯被锈渣卡住，整条包装线停了整整一天，老板黑着脸站在旁边，我那时候恨不得找个地缝钻进去，这个教训我记到现在。也正因为这些年踩过不少坑、攒了不少经验，才想认真聊聊气动控制系统调试的那些事，给同行做个参考。2气动控制系统调试的前期准备工作很多人调试喜欢上来就通气试动作，结果往往是越调越乱，出了问题还找不到原因，其实调试成功的核心，七分在准备，三分在调试，前期工作做足了，后面调试顺顺当当。2.1技术资料核对与系统逻辑梳理拿到一个待调试的项目，我第一件事永远是先找齐所有技术资料，对着设计原理图逐段梳理整个系统的逻辑，先搞清楚哪一路气源控制哪一组气缸，哪个阀管哪个动作，动作的先后顺序是什么，每个工位对压力、速度、响应时间的要求是多少，都在脑子里过一遍，遇到设计有疑问的地方，提前和设计沟通改好，别等通气了再改，既麻烦又危险。比如之前有个项目，设计的时候把安全门的控制阀和夹紧气缸的阀编号写错了，我提前核对的时候发现了，改一下线就行，要是没核对直接通气，安全门一开夹紧气缸就松，很容易出安全事故。2.2硬件安装质量的预检查资料理清楚了，接下来就是逐件检查安装质量。首先看所有元件的固定，有没有松动，气缸、阀岛这些大件固定牢不牢，然后看气缸的安装同轴度，我一般都会松开连接，用手手动推活塞杆走完全程，要是推的时候感觉费劲，有卡顿，那肯定是安装不对，别劲了，必须重新找正，不然通气肯定爬杆。然后再检查所有气管接头，看看气管有没有插到位，密封圈有没有装好，接的管路和原理图对不对，有没有接反进排气管的情况，我就见过安装队把气缸的进气管接反，一通气压力上来直接把气缸端盖顶飞了，差点伤人，所以这个检查真的不能省。2.3气源条件的前置排查气源是气动系统的动力，动力源不好，整个系统肯定稳不住。首先要测现场的气源压力，大部分气动系统设计工作压力是0.5-0.7MPa，要是现场气源压力达不到0.4MPa，那动作肯定没力，提前协调甲方解决气源压力的问题，别硬着头皮调。然后就是气源净化，一定要提前打开气源总阀，放十多分钟的空，把储气罐、主管路里积存的积水、焊渣、铁锈全都吹出来，这些杂质要是进到阀或者气缸里，直接就磨坏密封，怎么修都不好使。然后检查三联件有没有装对方向，调压过滤功能是不是正常，排水阀好不好使，这些都没问题了，才能进入下一步调试。3气动控制系统分阶段调试的核心流程准备工作都做好了，调试也要循序渐进，一步一步来，不能一口吃个胖子，一下子就全通气带负载，很容易出问题。我一般分成三个阶段来调，层层推进，把问题逐个找出来解决。3.1单元件静态调试第一步先调单个元件，不连整个回路，每个元件单独测试，把单个元件的问题先解决掉，省得后面联调出问题再挨个拆，太费时间。比如调压阀，我会慢慢拧动调压旋钮，看压力表的变化是不是平稳，能不能稳定调到设计要求的压力，关闭调压阀之后压力会不会掉，有没有内漏。然后试换向阀，给电磁阀通电，手动拨动换向阀芯，听听换向的声音是不是清脆，有没有卡顿，有没有漏气。然后试气缸，单独给气缸通气，让活塞杆来回走十几次，看看有没有卡顿、爬行、端盖漏气的情况，行程是不是符合设计要求，之前我就遇到过新出厂的气缸，密封圈装歪了，一通气就漏，单元件调试的时候直接发现换了，要是等到联调完再发现，拆下来得耽误大半天功夫。3.2回路联调静态调试单个元件都没问题了，接下来就把整个回路按设计连起来，不带负载，先试动作逻辑对不对。这个阶段主要就是验证动作顺序、连锁保护对不对，比如设计要求是进料气缸先伸出，到位之后夹紧气缸再动作，然后切割气缸进给，我们就一步一步触发信号，看每个动作是不是按顺序来，有没有该动不动，不该动乱动的情况。这里很重要的一步就是调磁性开关或者行程开关的位置，我一般都会把气缸走到指定位置，再把磁性开关慢慢移动到刚好触发信号的位置，固定之后多试十几次，确保每次到位都能正常触发，不会误触发也不会不触发，很多系统动作乱，就是磁性开关位置装错了，这个细节一定要调好。3.3带负载连续动态调试静态逻辑没问题了，最后再挂上实际负载，做连续动态调试，这个阶段才是调参数的关键。首先调力，夹紧气缸要调夹紧力，夹紧力太小夹不住工件，容易掉，太大又会压坏工件，我一般会慢慢调压阀的输出压力，从低往高调，试个几次找到刚好能夹紧又不压坏工件的压力，记下来。然后调速度，气缸进给、伸出的速度太快，会撞坏工件或者撞坏气缸端盖，太慢了影响生产节拍，那就调整排气侧的调速阀，一点点调，直到调到合适的速度。参数调好之后，我一定会让整个系统连续运行至少两个小时，有的时候跑半小时没事，跑一个小时之后密封圈发热膨胀，或者管路接头松动漏气，问题就出来了，多跑几个小时，把这些初期问题都暴露出来解决掉，甲方用着才放心。4调试过程常见问题的分析与处理调试这么多年，遇到的问题形形色色，我总结了几个最常见的问题，大部分都是小细节引起的，找对原因很好解决。4.1气缸爬行卡顿问题这个是调试的时候最常见的问题，就是气缸活塞杆走的时候走走停停，一顿一顿的，很多新手第一反应就是气压不够，拼命往上加压力，结果反而更严重。其实大多数爬行都不是压力的问题，最常见的原因就是安装不同轴，活塞杆别着劲，之前我调一个冲压线的出料气缸，就是爬行了大半天，调压力调速都没用，最后拉着卷尺一量，气缸和滑块的同轴度偏了快两毫米，重新找正固定之后，马上就顺畅了。还有就是润滑不好，或者气源里的杂质进到气缸里，磨坏了密封，那就要给油雾器加润滑油，调整滴油量，杂质太多就拆缸清洗，密封坏了就换密封，要是实在是气缸选型太小，负载不够，那只能换大一号的气缸。4.2系统压力不稳定问题就是系统压力忽高忽低，气缸动作时快时慢，有时候还没力，这个问题大多数出在气源上，最常见的就是多个气缸同时动作的时候抢气，比如一个车间多台设备共用一根气源总管，总管管径太小，同时动作的时候压力掉的厉害，我之前遇到一个包装车间，十二台包装机同时开，压力从0.6MPa掉到0.3MPa，所有机器都没力，后来给每台机器的进气口加了一个小型储气罐，缓冲一下，问题就解决了。还有就是系统有漏点，漏气太厉害压力上不去，我找漏一般都是用肥皂水刷接头，冒泡的就是漏，紧一下或者换接头就好了，还有就是调压阀坏了，压力稳不住，直接换调压阀就行。4.3动作滞后响应慢问题就是给了动作信号，气缸好几秒才动，拖慢整个生产节拍，这个常见的原因就是管路太长太细，或者换向阀选型太小，流量不够，气体赶不上来，我之前遇到过一个远程控制的除尘闸门气缸，距离气源三十多米，用的是细管子，结果动作慢的要四五秒才到位，后来把管子换成大一号的，又在气缸排气口加了一个快速排气阀，一下子就降到一秒以内，完全符合要求。还有就是电磁阀的供电电压不够，吸力不足，阀芯换向往得慢，这个查一下供电电压，调对就好了。5调试后的收尾与长期稳定性优化很多人调试完，看着能跑就走了，其实收尾工作做好了，能大大降低后期的故障率，也方便甲方维护。5.1整理完整的调试记录我每次调试完，都会把所有调试参数整理出来，哪个工位的调压阀压力是多少，调速阀开到什么位置，磁性开关的位置，都清清楚楚记下来，给甲方留一份，自己也存一份，后面要是出了问题，维修师傅直接对着参数调就行，不用再重新试，很多甲方的维修师傅都跟我说，就喜欢我们留这个参数表，比厚厚的设计图纸好用多了。5.2做好系统密封紧固调试完了，把所有松动的接头、固定螺栓再重新紧一遍，不用的预留接口用堵头堵好，三联件的排水调整好，自动排水的试一下能不能正常排水，手动排水的要告诉甲方维护人员，定期排水，不然积水进到系统里，还是会锈坏元件。5.3跟踪调试优化我一般做完调试，过半个月都会给甲方打个电话问问情况，方便的话就过去看看，因为很多问题初期不会暴露，用一段时间，气管有点老化，接头有点松动，就会出点小问题，过去紧一紧，调一调压力，就能避免大的停机，其实也费不了多少时间，但是甲方觉得你负责任，我们自己也落得踏实。6结论总的来说，气动控制系统调试看似简单，其实是个考验耐心和细心的活，没有什么特别高深的技术，就是要按步骤来，把每个细节都做到位，不能图快跳流程。我干这行这么多年最深的感受就是，调试的时候多花大半天功夫，把该查的都查到，该试的都试到，后期能省好几个月的麻烦，也能让系