摘 要：在目前所有的清洗方式中，超声波清洗是效率最高，效果最好的一种，之所以超声波清洗能够达到如此的效果，是与它独特的工作原理和清洗方法密切相关的。我们知道，在生产和生活当中，需要保持清洁的东西很多，需要清洗的种类和环节也很多，常见的手工清洗方法无疑无法达到要求，即使是蒸汽清洗和高压水射流清洗也无法满足对清洁度较高的需求，因此这也是超声波清洗被日益广泛应用于各行各业的原因。
关键词：远程控制；超声波；数字
中图分类号：TP399
传统超声波设备没有数字频率自动跟踪功能，输出低功率超声波，在同等外部条件（清洗液，清洗流程）下，同等清洗工件，清洗时间长，效率低。总体能耗大，成本高。在清洗衣行业中采用计算机远程控制数字超声波技术就能克服这些缺点，超声波设备实现全自动控制，大大减少人工使用量，一条四缸清洗线，一个工人足够了，如果采用传统单缸超声波，实现同样清洗量，至少需要四个工人。在社会效益方面，节能和高效在为我们带来经济效益的同时也带来了社会效益，减少了碳排放。
1 计算机远程控制在数字超声波清洗行业的意义
2011年12月21日，“中国工业清洗协会”（英文名称：The Industry Cleaning Association of China，缩写：ICAC）经由中华人民共和国国务院和民政部批准成立。协会组织制定了《工业清洗行业科技发展规划纲要（2013～2020年）》，为工业清洗产业科技发展指明了方向，为我国工业清洗行业未来发展勾勒出了的蓝图。纲要明确指出：到2020年前，行业要在计算机远程控制，电子脉冲技术、超声波清洗技术等方面有所突破，并实现产业化。顺应国家产业政策指引，数字化全自动计算机远程控制工业化超声波清洗设备的发展意义深远。
随着制造业的发展，工业清洗逐渐发展成为是一个很大的行业。涉及的领域几乎遍及了工业生产的方方面面：石化工业、机械制造、电子电器、汽车制造、电镀印刷、甚至核工业，航空航天工业等。根据国家信息产业部分析数据，中国工业清洗市场每年需求高达200亿元。顺应市场要求，我们立项“大功率数字化全自动远程控制工业化超声波清洗设备”有现实市场需求意义。有鉴于此，需要对超声波清洗的核心部件——“超声波发生器”进行了数字化控制的创新。
2 计算机远程控制在国内外数字超声波行业现状
目前，在中国，超声波清洗机生产企业已从20世纪90年代初的几家发展到现在的200多家；清洗剂生产经销企业也有1000多家，从而形成了一个巨大的产业。另一方面，经过三十多年的改革发展，国内清洗设备虽有发展，当仍依传统自激式单缸清洗机为主，尽管单机购机成本低下，但效率低，耗能高，使用成本非常高。多缸联动式超声清洗自动化生产线已经成为必然趋势，在美国、日本、欧洲超声波清洗市场上，多缸式超声波清洗设备总量已呈明显上升之势，高达总量的50%，而多工位半自动、全自动多缸联动式超声波清洗线体设备也已上升到总量的40%以上。计算机远程控制是多缸联动式超声清洗自动化生产线的基础，计算机极大地便利了大数据综合运算，提高生产效率，提升清洗品质。计算机通讯的便捷化，网络化，为设备运行监控，设备远程调试，设备远程维护提供了可能。在劳动力日益紧缺和生产质量要求更高的背景下，计算机控制下的自动化生产是提升制造业竞争力的必由之路。
3 市场预测和发展趋势
中国工业清洗市场每年需求高达200亿元，随着精密机械加工和半导体电子工业，多晶硅太阳能产业的持续增长，预计超声波清洗市场会以每年15%的幅度正增长。市场需求的增长，必然刺激着超声波行业的发展。在制造业整体面向节能，高效，自动化转型的大背景下，随着新技术的出现，超声波设备制造业将呈现以下五个发展趋势。（1）借鉴国际上最先进的航空导向，通信定位，雷达跟踪技术，模糊锁频控制的原理进行超声波发生源基础线路设计；（2）采用闭环负反馈（Minus Feedback）的进行超声波谐振数字频率点锁定设计；（3）采用高精度锁相环（Phase Lock Loop）技术进行超声波谐振相位设计；（4）采用高精度模数转换（AD Convert）技术进行恒定功率输出设计；（5）计算机远程数字频率数据采集，数字频率数据运算，综合控制。
4 研究开发内容、方法、技术路线
4.1 开发内容和技术关键。发生器功率大型化，功率设计为6KW和10KW两种，远超目前市场上的2KW发生器，适合大工业化生产需要，如汽车大购机电镀前的清洗；适合生产量大要求高效快速清洗。实现发生器功率大型化的技术关键在于使用大功率驱动模块，在驱动线路上设计驱动信号死区时间可以调节，在保护线路上设计回路短路自动保护，自动恢复。
4.2 发生器频率自动跟踪。自动扫描系统频率，自动跟踪系统频率，让系统时时工作在最佳谐振点，达到最好的清洗效果。一方面可以提高效率，一方面可以减少无用的能耗，节约能源。效率就是收益，节能就是受益。
4.3 清洗设备远程控制。通过机械手完成自动上料，自动转移工序；发生器自动开启关停清洗，自动计时定时工作。减轻人工劳动强度，达到提高生产品质等目的。由于超声波发生器实现了数字化功率，通过总线连接，可以远程设定超声波发生器参数和控制超声波设备控制板。完全可以实现远程操作，远程视频监测，为工厂的无人化清洗生产提供了可行性。通过互联网，我们可以实现对整个清洗设备进行远程故障诊断，远程软件维护与更新，实现客户对产品个性化需求，更快地响应客户要求，服务客户。
5 计算机远程控制在数字超声波行业的技术线路
（1）实现自动化控制，使用了PLC控制；（2）实现远程控制，使用RS-485总线协议；（3）实现网络控制，使用以太网LAN标准协议；（4）实现自动频率跟踪，使用了数字频率合成方法；（5）实现大功率超声波输出，使用IGBT模块；（6）方便实时监控设备运行，使用信号自动检测和反馈；（7）方便实时查看设备运行，设计LCD人机界面。
6 计算机远程控制在数字超声波清洗上的设计框图
图1
综上所述，超声波清洗技术的机理及应用技术研究有了较大发展：在超声波清洗的理论研究方面更加完善和深入；在应用方面，超声波清洗特有的清洗优势也促进了超声波清洗在更广泛的领域中得到应用并在国民经济建设中发挥了越来越重要作用。超声波清洗在正朝着复合、环保、高效和自动化的方向发展，超声波清洗已成为工业制造过程中不可缺少的一项关键技术。
参考文献：
[1]马大猷，沈壕.声学手册[M].北京：科学出版社，1983.
[2]张宏刚，郭常平.超声波清洗效率探讨[J].中国科技信息，2005（24）：114.
作者简介：蒋丽君（1971.05-），女，湖南衡南人，讲师，研究方向：计算机科学与应用。
作者单位：衡阳技师学院，湖南衡阳 421007
相关热词搜索： 超声波 远程控制 清洗 数字 计算机
