彩磚砌塊自動(dòng)成型機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

何 瓊，曾 榮

（武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，武漢 430205）

彩磚砌塊自動(dòng)成型機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

何 瓊，曾 榮

（武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，武漢 430205）

0 引言

我國墻體材料革新的目標(biāo)是大力發(fā)展各種新型墻體材料以代替實(shí)心粘土磚，減少燒結(jié)粘土磚的生產(chǎn)、使用及其在整個(gè)墻體材料中的比重。砌塊是利用混凝土，工業(yè)廢料（爐渣，粉煤灰等）或地方材料制成的人造塊材，外形尺寸比磚大，具有設(shè)備簡單，砌筑速度快的優(yōu)點(diǎn)，符合建筑工業(yè)化發(fā)展中墻體改革的要求。

PLC控制具有程序簡單、工作可靠、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，且與人機(jī)界面通訊，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)，在線修改運(yùn)行參數(shù)，在建材設(shè)備自動(dòng)控制領(lǐng)域的使用越來越廣泛。本文介紹的砌塊/彩磚成型機(jī)（下文簡稱成型機(jī)）在臺面振動(dòng)加壓成型下脫模生產(chǎn)出砌塊，采用PLC控制，結(jié)合人機(jī)界面，使得設(shè)備的工作狀態(tài)更為直觀；該成型機(jī)采用機(jī)電液相結(jié)合，其振動(dòng)臺使用變頻控制，激振力大，制品強(qiáng)度大，成型周期短，可利于大規(guī)模的生產(chǎn)。

1 成型機(jī)總體結(jié)構(gòu)概述

1.1 成型機(jī)結(jié)構(gòu)

成型機(jī)由棧板輸送機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、振動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)、成型砌塊輸出機(jī)構(gòu)以及碼垛機(jī)構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。棧板由棧板輸送機(jī)構(gòu)送入磚模下方，送料機(jī)構(gòu)先將底料輸送進(jìn)磚模，壓緊后再輸送面料，完成雙層布料；布料完成后，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)，振動(dòng)壓緊，使砌塊成型；砌塊成型后，下模上升將成型砌塊從磚模中脫出，砌塊輸出機(jī)構(gòu)將砌塊輸出到升降臺進(jìn)行碼垛。

圖1 砌塊成型機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 成型機(jī)的工藝流程概述

圖2 成型機(jī)工藝流程

成型機(jī)的工藝流程如圖2所示。成型機(jī)采用機(jī)電液相結(jié)合，棧板輸送機(jī)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，振動(dòng)臺由變頻激振，其他機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)由液壓驅(qū)動(dòng)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)采用雙泵供油運(yùn)動(dòng)回路，有利于保持油壓，且獨(dú)立供油，主機(jī)的動(dòng)力源為大油泵，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括面料臺，面料斗，面料車，底料車，底料斗，上模，下模；砌塊輸送臺與升降臺的動(dòng)力源為小油泵，其執(zhí)行結(jié)構(gòu)為傳送鏈馬達(dá)，夾緊缸，升降臺馬達(dá)。液壓缸與馬達(dá)的動(dòng)作由電液換向閥控制。

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 控制方案

PLC具有高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大、靈活，易學(xué)易用、體積小，重量輕，價(jià)格便宜的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化控制中。針對成型機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及工藝流程，其自動(dòng)運(yùn)行采用PLC來控制，利用行程開關(guān)和接近開關(guān)的信號作為各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作起始與結(jié)束的標(biāo)志。其總體控制流程如圖3所示。

圖3 控制流程

2.2 硬件系統(tǒng)組成

PLC選用LG MASTER-K200s，其帶有專用運(yùn)算處理器的0.2μs/步的高速運(yùn)算處理；具有較強(qiáng)的自診斷功能；能夠進(jìn)行在線調(diào)試運(yùn)行；支持RS232C通訊，能夠方便與觸摸屏建立通訊。PLC與觸摸屏通過RS232總線連接，實(shí)現(xiàn)串口通訊。各個(gè)按鈕以及傳感器作為系統(tǒng)的輸入，PLC輸出執(zhí)行各個(gè)電機(jī)、電磁閥動(dòng)作和指示燈與報(bào)警器的狀態(tài)變化。其中振動(dòng)電機(jī)由變頻調(diào)速器（變頻器）控制, 而PLC與變頻器之間采用主從方式進(jìn)行通訊，PLC為主機(jī)，變頻器為從機(jī)，只有當(dāng)PLC發(fā)出指令給變頻器，變頻器才能控制電機(jī)動(dòng)作。成型機(jī)的PLC系統(tǒng)的硬件組成如圖4所示。

圖4 PLC系統(tǒng)的硬件組成

2.3 軟件設(shè)計(jì)

編程與調(diào)試采用KGL_WE軟件，該軟件具有友好的用戶界面、在線編程和調(diào)試、斷點(diǎn)執(zhí)行等眾多優(yōu)點(diǎn)。首先采用手動(dòng)方式測試各個(gè)行程開關(guān)和接近開關(guān)的接線情況，以及油液供應(yīng)是否正常、電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，防止工作機(jī)構(gòu)誤操作引起的相互碰撞，設(shè)定必要的動(dòng)作聯(lián)鎖；繼而利用單步循環(huán)測試各個(gè)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的先后次序，檢測其是否按照工藝流程進(jìn)行，該方式適合生產(chǎn)任務(wù)較少或新配比混合料的試制；最后，待檢測完畢，一切機(jī)構(gòu)動(dòng)作正常后，采用自動(dòng)循環(huán)生產(chǎn)大規(guī)模的制品。其編程主要采用置位指令。現(xiàn)以機(jī)械的振動(dòng)部分S00.05為例進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，首先編寫手動(dòng)部分梯形圖，如圖5所示。圖中P0002為上振動(dòng)按鈕，P0064為變頻器啟動(dòng)繼電器，P006C為變頻器接觸器。

圖5 手動(dòng)部分梯形圖

圖6 變頻振動(dòng)程序

在自動(dòng)循環(huán)中，采用SET置位指令來設(shè)置上模降以及振動(dòng)的開始，置位后，對振動(dòng)機(jī)構(gòu)的具體動(dòng)作進(jìn)行自動(dòng)控制，其梯形圖如圖6所示。圖中S00.05為上模降及振動(dòng)，P0002A為上模原位接近開關(guān)，M0019為上模降，P002B為上模振動(dòng)開始傳感器，M0020為振動(dòng)開始。

3 結(jié)束語

砌塊成型機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作相互協(xié)調(diào)，共同位置設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)的合理設(shè)計(jì)是設(shè)備高效運(yùn)轉(zhuǎn)的前提。采用PLC與觸摸屏相結(jié)合的控制方式，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊，充分提高了系統(tǒng)的可靠性。該砌塊 / 彩磚自動(dòng)成型機(jī)投產(chǎn)以來，有效的節(jié)省了資源，并減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，其生產(chǎn)的彩磚質(zhì)量符合廣大客戶要求。

[1]仲崇生. QTY6_15型全自動(dòng)混凝土砌塊成型機(jī)的設(shè)計(jì)[J].建筑砌塊與砌塊建筑,2007,3:43-45.

[2]LG可編程邏輯控制器MASTER-K200S系列用戶手冊[Z].

[3]趙峰,高航.可編程控制器(PLC)在砌塊成型機(jī)中的應(yīng)用[J].機(jī)械,2002,29(2):65-68.

[4]袁立強(qiáng).鋼渣砌塊成型機(jī)電液控制系統(tǒng)的研制[J].液壓與氣動(dòng),2003,27(10):39-40.

Design of control system of automatic color block forming machine

HE Qiong, ZENG Rong

砌塊成型機(jī)是近年來發(fā)展較快的建材設(shè)備，無論是在取材還是控制系統(tǒng)上都比舊式設(shè)備有了明顯的提高。本文針對一種彩磚砌塊自動(dòng)成型設(shè)備，對其控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)，并通過LG MASTER-K系列PLC實(shí)現(xiàn)了該設(shè)備的控制要求。

砌塊成型機(jī)；控制系統(tǒng)；PLC

何瓊（1970 -），女，湖北武漢人，副教授，碩士，研究方向?yàn)檫^程裝備與控制技術(shù)研究。

TM921

A

1009-0134(2011)5(上)-0062-02

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.5(上).22

2010-11-01