劉立波 張俊 覃尚第

摘 要 基于現(xiàn)有氣門(mén)挺柱計(jì)算模型，通過(guò)分析現(xiàn)有模型的缺點(diǎn)，提出了一種全新的氣門(mén)挺柱計(jì)算模型。自主編寫(xiě)python程序，完成了氣門(mén)間隙數(shù)據(jù)采集以及補(bǔ)償值K更改預(yù)測(cè)程序，并結(jié)合PLC控制邏輯，實(shí)現(xiàn)了該計(jì)算模型補(bǔ)償值K的全自動(dòng)補(bǔ)償。通過(guò)大批量驗(yàn)證，驗(yàn)證了新模型的可行性，同時(shí)為工廠自主開(kāi)發(fā)智能制造應(yīng)用提供了一種可行方案。

關(guān)鍵詞 氣門(mén)間隙;挺柱;python;PLC;補(bǔ)償值

Abstract Based on the existing tappet calculate model and analyzing the shortcomings of the existing model， a new tappet calculation model is proposed.? Collecting valve clearance data and predicting compensation value K via python， combined with logic controlling via PLC， achieved automatic changing compensation value K. Through mass verification， the feasibility of the new model is verified， and at the same time， a feasible solution is provided for the factory to independently develop intelligent manufacturing applications.

Key words Valve clearance; Tappet; python; PLC; Compensation value

前言

發(fā)動(dòng)機(jī)是在冷態(tài)下裝配的，為保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程中需要在配氣機(jī)構(gòu)預(yù)留氣門(mén)間隙。如氣門(mén)間隙過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致氣門(mén)延遲開(kāi)啟、提前關(guān)閉，如氣門(mén)間隙過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致氣門(mén)提前開(kāi)啟、延后關(guān)閉，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒異常甚至損壞。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程中，需要保證準(zhǔn)確的氣門(mén)間隙。

生產(chǎn)過(guò)程中，選擇的氣門(mén)挺柱等級(jí)越大氣門(mén)間隙越小?，F(xiàn)有的氣門(mén)挺柱的計(jì)算模型為2D模型，不能完全包含所有影響因素，所以，計(jì)算模型增加了補(bǔ)償值代替其他影響因素，生產(chǎn)中可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整補(bǔ)償值來(lái)修正計(jì)算結(jié)果。但是，由于該補(bǔ)償值內(nèi)置于測(cè)量軟件，調(diào)整補(bǔ)償值時(shí)需要關(guān)閉整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，再調(diào)整補(bǔ)償值，然后重新啟動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，整個(gè)過(guò)程耗時(shí)至少10分鐘，造成了極大的等待浪費(fèi)。其次，該補(bǔ)償值更改的量需在生產(chǎn)過(guò)程中人員手工記錄氣門(mén)間隙波動(dòng)范圍并以此預(yù)估，過(guò)于依賴(lài)人員感知，無(wú)法準(zhǔn)確及時(shí)更改。因此，本文基于現(xiàn)有計(jì)算模型，提出一種新的氣門(mén)挺柱計(jì)算模型，通過(guò)實(shí)時(shí)采集氣門(mén)間隙數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)補(bǔ)償值更改大小及更改PLC計(jì)算控制邏輯，實(shí)現(xiàn)計(jì)算模型的全自動(dòng)補(bǔ)償[1]。

1氣門(mén)挺柱計(jì)算模型簡(jiǎn)介

1.1 原計(jì)算模型

Marposs VCM測(cè)量系統(tǒng)假定凸輪軸軸頸和缸蓋凸輪軸孔在距氣門(mén)桿最近的點(diǎn)處相切，計(jì)算達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)氣門(mén)間隙的理論挺柱厚度T，并通過(guò)T換算出挺柱等級(jí)，計(jì)算模型如公式（1）圖1所示。

1.2 新的計(jì)算模型

通過(guò)分析測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程發(fā)現(xiàn)，原模型計(jì)算過(guò)程都在測(cè)量軟件內(nèi)完成（軟件獨(dú)立編譯封裝，無(wú)法更改），同時(shí)將氣門(mén)挺柱厚度值輸出到了PLC內(nèi)存中，根據(jù)原計(jì)算模型，可以在輸出的挺柱厚度值的基礎(chǔ)上，再增加一個(gè)補(bǔ)償值K2，重新計(jì)算挺柱厚度及挺柱等級(jí)，且新增的補(bǔ)償值K2計(jì)算在PLC內(nèi)完成，以此達(dá)到將模型中的補(bǔ)償值K遷移到測(cè)量軟件外部的目的。由此可得，新的計(jì)算模型如公式（2）所示：

2氣門(mén)挺柱厚度計(jì)算自動(dòng)補(bǔ)償方案

根據(jù)新的挺柱厚度計(jì)算模型，需在PLC中將挺柱厚度加上K2，重新計(jì)算挺柱厚度及挺柱等級(jí)。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)模型的全自動(dòng)補(bǔ)償，需要實(shí)時(shí)采集氣門(mén)間隙測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)補(bǔ)償值更改范圍[2]?？傮w邏輯框架如圖2所示：

2.1 補(bǔ)償值變更預(yù)測(cè)

使用python編寫(xiě)程序，實(shí)時(shí)采集氣門(mén)間隙測(cè)量數(shù)據(jù)，并通過(guò)采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算出補(bǔ)償值K2更改大小，通過(guò)modbus_tcp發(fā)送至PLC指定交互地址，補(bǔ)償值K2計(jì)算過(guò)程如公式（3）所示：

其中g(shù)ap為最近10～15臺(tái)實(shí)測(cè)氣門(mén)間隙集合，nominal為標(biāo)準(zhǔn)值，ul為公差上限，ll為公差下限。

同時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到實(shí)際應(yīng)用的K2發(fā)生變化，預(yù)測(cè)程序會(huì)自動(dòng)將更改的內(nèi)容及氣門(mén)間隙實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖發(fā)送至工作人員手機(jī)[3]。

2.2 氣門(mén)挺柱計(jì)算PLC程序設(shè)計(jì)

在PLC內(nèi)新增功能塊，專(zhuān)門(mén)用于計(jì)算增加K2后的挺柱厚度和等級(jí)。該功能塊除了包含自動(dòng)補(bǔ)償功能，還提供手動(dòng)更改功能，以便在極端情況時(shí)人工直接干預(yù)，手動(dòng)更改界面如圖4所示[4]。

3方案驗(yàn)證

方案實(shí)施前后典型數(shù)據(jù)對(duì)比如圖5所示。應(yīng)用前，在出現(xiàn)了10臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)間隙不合格后，進(jìn)行了一次補(bǔ)償值調(diào)整，補(bǔ)償值調(diào)整范圍依賴(lài)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定。相對(duì)于人工修改補(bǔ)償值的方式，新方案通過(guò)實(shí)時(shí)采集的氣門(mén)間隙數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)補(bǔ)償值更改范圍，會(huì)自動(dòng)選擇恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間實(shí)時(shí)不停機(jī)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，盡量將氣門(mén)間隙波動(dòng)范圍控制在合格區(qū)域內(nèi)，在選取的樣本中僅有1臺(tái)不合格，最大限度地降低了氣門(mén)間隙不合格率[5]。

4結(jié)束語(yǔ)

本文基于Marposs VCM的氣門(mén)挺柱計(jì)算模型，提出了將補(bǔ)償值遷移到測(cè)量軟件外部（PLC內(nèi)）計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了不停機(jī)調(diào)整補(bǔ)償值。通過(guò)python自主編程，實(shí)時(shí)采集氣門(mén)間隙數(shù)據(jù)，完成了補(bǔ)償值更改范圍預(yù)測(cè)，并與生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，最終實(shí)現(xiàn)了氣門(mén)挺柱計(jì)算全自動(dòng)補(bǔ)償。該方法為工廠自主開(kāi)發(fā)只能應(yīng)用提供了一種新的思路。

參考文獻(xiàn)

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