自動(dòng)打釘機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要：分析自動(dòng)打釘機(jī)的工作原理，基于PLC控制特點(diǎn)和相關(guān)低壓電器選型與應(yīng)用方法，設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)，編制軟件程序，繪制硬件電路原理圖，實(shí)現(xiàn)打釘機(jī)打釘作業(yè)的自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：自動(dòng) 打釘機(jī) 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TH133 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（a）-0063-01

自動(dòng)打釘機(jī)是大批量生產(chǎn)包裝箱用木托盤的一種機(jī)電一體化裝備，涉及機(jī)械、電氣、控制、液壓氣動(dòng)等多種技術(shù)。隨著市場(chǎng)需求量的增加和要求的提高，近年來得到廣泛的重視和研究，本文收集分析木托盤對(duì)自動(dòng)打釘機(jī)的要求，擬定自動(dòng)打釘機(jī)的控制系統(tǒng)方案，完成了各種裝置和元器件的選型，設(shè)計(jì)了軟件、硬件的控制系統(tǒng)。

1 自動(dòng)打釘機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀介紹

以下是最具代表性的兩種木托盤。（如圖1、2）

目前木托盤加工以傳統(tǒng)的手動(dòng)設(shè)備最為常見，但近年來也出現(xiàn)了自動(dòng)化設(shè)備的使用，兩者之間有明顯的區(qū)別。手工操作會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定及進(jìn)一步提高，因此實(shí)現(xiàn)高精度自動(dòng)加工對(duì)企業(yè)生產(chǎn)有極為重要的意義。它不僅可以提高生產(chǎn)效率，并且還同時(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品的加工精度等。

2 自動(dòng)打釘機(jī)工作原理

自動(dòng)打釘機(jī)最下面是輸送帶，設(shè)備工作時(shí)，已經(jīng)事先搭接在一起的若干根待加工木板隨著輸送帶向設(shè)備中央移動(dòng)，一段時(shí)間后木板碰觸事先安裝好的限位開關(guān)并立即停下來，此時(shí)搖釘盒將鋼釘送出并沿著一定滑道進(jìn)入預(yù)定位置，然后上橫梁在液壓缸的帶動(dòng)下下降，同時(shí)將鋼釘釘入木板，然后上橫梁上升，輸送帶重新啟動(dòng)，并把釘好的木托盤運(yùn)出設(shè)備中央，同時(shí)運(yùn)進(jìn)新的待加工木板，繼續(xù)重復(fù)以上工序，實(shí)現(xiàn)待加工的木板不斷進(jìn)入，加工好的木托盤不斷輸送出，完成自動(dòng)打釘?shù)墓δ堋?/p>

2.1 自動(dòng)打釘機(jī)控制系統(tǒng)介紹

本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由3臺(tái)電機(jī)、2個(gè)氣缸、1個(gè)液壓缸等多個(gè)輔助部件構(gòu)成，基于PLC的系統(tǒng)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)3臺(tái)電機(jī)、氣缸和液壓缸的控制。進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)、物料運(yùn)送、定位、打釘?shù)燃庸ぁ?/p>

2.2 本機(jī)主要組成部分

主要組成部分：搖釘盒、振動(dòng)器、推釘氣缸、定位氣缸、橫梁等。

2.3 控制系統(tǒng)的組成

自動(dòng)打釘機(jī)控制系統(tǒng)的主要組成部分有：PLC，限位開關(guān)，氣壓電磁閥，液壓電磁閥，接觸器，斷路器，主令開關(guān)，繼電器，變頻器，電磁離合器，電磁制動(dòng)器，異步電動(dòng)機(jī)等。

2.4 主回路的確定

為了適應(yīng)工作的要求，在主回路中安排一個(gè)離合器和一個(gè)制動(dòng)器分別在一塊24 V直流電源帶動(dòng)下進(jìn)行工作，輸送電機(jī)和排釘電機(jī)分別由一塊變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制，液壓泵電機(jī)在三塊接觸器控制下實(shí)現(xiàn)星三角啟動(dòng)，從而保證電機(jī)的壽命以及平穩(wěn)、高效的運(yùn)行。

3 主要9516ae84d33622d0bbbb5270bc70b95a707e3164d3f66087d9152e483c793beb電器元件計(jì)算與選型

電機(jī)斷路器的選擇計(jì)算：液壓泵電機(jī)額定工作電壓U=380 V，功率P=11 kW，則額定工作電流：I=P/（U×1.732×COS（Ф）×η=11000/（380×1.732×0.8×0.9）=23.2A。電機(jī)的啟動(dòng)電流：Ist=0.33×6×23.2=45.9A

所以液壓泵斷路器可以選擇正泰斷路器3VT8100N50TMA/3P+MX

同理，排釘電機(jī)額定工作電流I=2200/（380×1.732×0.8×0.9）=4.6 A；Ist=0.33×6×4.6=9.1 A。所以排釘電機(jī)可以選擇正泰斷路器3VT8100N10TMA/3P+MX

同理，輸送電機(jī)額定工作電流I=5500/（380×1.732×0.8×0.9）=11.6 A，Ist=0.33×6×11.6=22.9 A。所以輸送電機(jī)可以選擇正泰斷路器3VT8100N25TMA/3P+MX。

變頻器選型計(jì)算：因?yàn)樽冾l器額定工作功率要與電機(jī)額定功率匹配，所以排釘電機(jī)變頻器額定工功率應(yīng)大于等于2.2 kW，輸送電機(jī)功率應(yīng)大于等于5.5 kW。具體型號(hào)為：排釘電機(jī)變頻器：6SE7016-1EA61，輸送電機(jī)變頻器：6SE7021-3EB61。

4 PLC選型與軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中所選PLC要求具有運(yùn)行穩(wěn)定，使用簡單方便，價(jià)格便宜，很適用于小型控制系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，所以選擇了市場(chǎng)上性價(jià)比較高的典型的西門子S7-200系列產(chǎn)品。

程序流程圖的確定。

在軟件設(shè)計(jì)流程圖中，按照木托盤生產(chǎn)工藝要求和是設(shè)備功能更加齊全，將程序分成自動(dòng)模式和手動(dòng)模式兩個(gè)大的分支進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中，在自動(dòng)模式下，程序先判斷鋼釘是否充足和待加工木板是否到位，條件成立時(shí)輸送帶停止運(yùn)行，同時(shí)橫梁下降進(jìn)行打定作業(yè)，否則如果僅有木板未到位則輸送帶繼續(xù)運(yùn)行，如果僅有鋼釘不足條件時(shí)則進(jìn)行報(bào)警提示；在手動(dòng)模式下，分別可通過手動(dòng)按鈕控制橫梁升或降、輸送帶運(yùn)動(dòng)或停止、排釘啟動(dòng)或停止，最大限度的滿足手工作業(yè)的要求。

經(jīng)測(cè)試該系統(tǒng)完全達(dá)到預(yù)定的目的，可以滿足生產(chǎn)需要。

5 結(jié)語

這套自動(dòng)打釘機(jī)控制系統(tǒng)不僅可以提高打釘機(jī)生產(chǎn)效率，并且還提高了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品的加工精度，必將為企業(yè)和社會(huì)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。