基于PLC控制的自動多規(guī)格瓷磚上磚設(shè)備

胡國緯

摘 要：本文著重從系統(tǒng)組成、系統(tǒng)設(shè)計及程序編寫三方面，介紹利用可編程控制器（PLC）和變頻器驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)拋光線多規(guī)格上磚的自動化控制，對減少人工及工作強(qiáng)度、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增強(qiáng)陶瓷行業(yè)現(xiàn)代化管理水平具有廣泛意義。

關(guān)健詞：PLC；變頻驅(qū)動系統(tǒng)；多規(guī)格；拋光線上磚

1 引言

以前，拋光線上磚，大多是人工完成的，工作勞動強(qiáng)度大。現(xiàn)在，隨著設(shè)備的發(fā)展及高強(qiáng)度工作崗位工人的日益難招，拋光線上磚機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。然而，大多數(shù)拋光線上磚設(shè)備，只能進(jìn)行單一規(guī)格瓷磚的上磚，通常不具備可轉(zhuǎn)換上多規(guī)格瓷磚的功能，使用范圍受到限制。

為了解決這些難題，本文應(yīng)用PLC 自動化控制技術(shù)，結(jié)合實際生產(chǎn)，不斷改進(jìn)優(yōu)化方案，摸索總結(jié)出了以下成功解決方案，既有可轉(zhuǎn)換上多規(guī)格瓷磚的功能，又性能穩(wěn)定可靠，提高了設(shè)備的價值及經(jīng)濟(jì)效益。

以下就基于PLC控制的拋光線多規(guī)格上磚設(shè)備的系統(tǒng)組成和控制方面進(jìn)行闡述，并說明了系統(tǒng)的工作流程，希望能給同行們以探討、借見，來共同為提高我國陶瓷業(yè)的現(xiàn)代化水平而努力。

2 拋光線多規(guī)格上磚機(jī)的技術(shù)指標(biāo)

這套設(shè)備可以生產(chǎn)多個規(guī)格的瓷磚，主要可生產(chǎn)以下四種規(guī)格的瓷磚：1200 mm × 600 mm；900 mm × 450 mm；800 mm × 800 mm；600 mm × 600 mm，因此，設(shè)計時，整套設(shè)備要考慮調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)產(chǎn)功能。

2.1整架磚傳動系統(tǒng)

整架磚傳動系統(tǒng)由電機(jī)、齒輪箱及坦克鏈傳動機(jī)構(gòu)等部分級組成。

坦克鏈傳動機(jī)構(gòu)主要是用于輸送磚架與儲存磚架，由鏈條傳動輸送。坦克鏈傳動電機(jī)由2.2 KW變頻器驅(qū)動。坦克鏈的傳動要配合上磚系統(tǒng)的動作過程，在每一次上磚的過程中，都有一次前進(jìn)與后退的動作，可根據(jù)磚的規(guī)格和現(xiàn)場情況，調(diào)整變頻器的運(yùn)行速度和加、減速時間，以確保每次的前進(jìn)與后退過程，整架磚處于平穩(wěn)狀態(tài)。

2.2上磚、斜坡傳動及推磚架系統(tǒng)

該系統(tǒng)由上磚、斜坡傳動及推磚架三個子系統(tǒng)組成。是該套設(shè)備最核心，也是最復(fù)雜的系統(tǒng)。

上磚子系統(tǒng)由推齊、推出、接磚升、勾磚伸四個機(jī)構(gòu)組成。這四個機(jī)構(gòu)，每個機(jī)構(gòu)都有一個氣缸，來實現(xiàn)伸出與縮回；相對應(yīng)的每個氣缸都安裝有到位和復(fù)位的感應(yīng)開關(guān)。

斜坡傳動子系統(tǒng)由0.75 KW的變頻器驅(qū)動斜坡傳動電機(jī)，來完成斜坡傳動皮帶的傳動。另外，該子系統(tǒng)還包括后推氣缸，后推氣缸的作用是把斜坡傳動上的整疊磚的前后推整齊，以備后續(xù)調(diào)頭后磚的前后中心仍和傳動方向的中心一致。

推磚架系統(tǒng)，當(dāng)磚架確認(rèn)無磚時，后退一段距離后，到達(dá)可推磚架的位置后，推磚架氣缸動作，將空磚架推出。當(dāng)推磚架氣缸復(fù)位完成后，坦克鏈傳動機(jī)構(gòu)可以繼續(xù)傳動，將下一托整架磚傳動進(jìn)來，繼續(xù)進(jìn)行上磚。

2.3對中及調(diào)頭系統(tǒng)

為了確保每次來磚，都能垂直、平順地進(jìn)入到調(diào)頭系統(tǒng)，而設(shè)計了這套入口對中系統(tǒng)。這套入口對中系統(tǒng)主要由兩個氣缸、四個導(dǎo)輪及其它組件組成。它們分別位于來磚方向的左右兩邊，每邊一個氣缸，兩個導(dǎo)輪。

這兩個氣缸是同時動作的，調(diào)機(jī)時，中間放一片需要對中的磚，使兩個氣缸同時伸出時，四個導(dǎo)輪剛好壓穩(wěn)瓷磚的左右兩邊為好。在入磚方向上，壓穩(wěn)的瓷磚的中心線應(yīng)該剛好和入磚的兩條皮帶的中心線重合，如果中心線不重合，就要調(diào)整左右氣缸的位置，使之重合。

通過上面的調(diào)整，可以使瓷磚在調(diào)頭前對中良好。對中良好的瓷磚進(jìn)入調(diào)頭系統(tǒng)后，通過調(diào)整調(diào)頭電眼的前后位置，確保在調(diào)頭頂起時，瓷磚的中心和調(diào)頭旋轉(zhuǎn)的中心重合。旋轉(zhuǎn)氣缸的旋轉(zhuǎn)角度及速度，也要做合適的調(diào)整，使調(diào)頭完成后，瓷磚的中心線應(yīng)該剛好和入磚的兩條皮帶的中心線重合。

2.4出磚系統(tǒng)

該系統(tǒng)由分磚機(jī)構(gòu)和一段傳動機(jī)構(gòu)組成。由于每次上磚的數(shù)量為2至4片瓷磚，經(jīng)過該系統(tǒng)后分成單片瓷磚進(jìn)入到拋光線。

拋光線的入磚，要求一片接一片地排密進(jìn)入拋光線。這就要確保上磚機(jī)的上磚速度要大于拋光線的入磚速度。且出磚的運(yùn)行與停止要與拋光線保持一致。

2.5手動控制

對每臺電機(jī)的運(yùn)行與停止，每個氣缸的動作與復(fù)位，都可進(jìn)行手動操作，以便對每個裝置單獨調(diào)整、檢修或排除故障使用。

2.6自動控制

自動運(yùn)行時，可按照上述2.1～2.4的要求完成循環(huán)運(yùn)行。

3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)以上技術(shù)指標(biāo)和控制要求，該套落磚單元共有四個系統(tǒng)和二個工作模式。在這里，我們選用的PLC是OMRON的CP1H-X40DT-D，再加上一個40點的I/O擴(kuò)展模塊CP1W-40EDT。這樣就組成一個共80個I/O點的PLC控制系統(tǒng)。系統(tǒng)資源分配分為輸入和輸出兩個部分。

（1）數(shù)字量輸入部分：輸入地址分配如表1所示。

（2）數(shù)字量輸出部分：輸出地址分配如表2所示。

4 各技術(shù)指標(biāo)的實現(xiàn)

4.1整架磚傳動系統(tǒng)的設(shè)計

如圖2所示，當(dāng)自動運(yùn)行開始，如果入磚到位1.11點OFF，且入磚傳動暫停旋鈕0.00點ON，則入磚傳動電機(jī)的輸出控制點101.00點ON，此時，M1拖鏈傳動正向運(yùn)行，將整架磚向前傳動，入磚到位1.11點ON，入磚傳動停止，完成入磚傳動。

如果拖鏈上需要放整架磚時，為了避免拖鏈前后傳動，影響放磚，可將入磚傳動暫停旋鈕0.00點旋為OFF，拖鏈傳動M1停止傳動，放好整架磚后，再將該旋鈕旋為ON即可。

限于篇幅，該系統(tǒng)的程序不再列出。

4.2上磚、斜坡傳動及推磚架系統(tǒng)的設(shè)計

該系統(tǒng)已在2.2中做了初步的介紹，如圖2所示，當(dāng)入磚到位電眼1.11點ON，M1拖鏈正向傳動停止，推齊氣缸動作，推齊到位1.03點ON，推齊氣缸復(fù)位。接著勾磚伸氣缸動作，勾磚伸到位1.01點ON。推出氣缸動作，推出到位0.03點ON，推出氣缸復(fù)位。

在推齊完成時，接磚升氣缸就可以升起。當(dāng)接磚升到位后，勾磚伸就可以復(fù)位，將推出的磚勾倒在接磚升機(jī)構(gòu)上，同時接磚升復(fù)位，M1拖鏈傳動后移，以配合該疊磚倒向斜坡傳動皮帶。當(dāng)該疊磚完全倒在斜坡傳動皮帶上時，斜坡傳動皮帶開始傳動，當(dāng)后推到位光電開關(guān)0.08點ON時，后推氣缸動作，將該疊磚前后方向推整齊。

當(dāng)整個磚架空時，M1拖鏈傳動后退，當(dāng)后退至架檢測有0.07點OFF時，推架氣缸動作，當(dāng)推架至推架到位感應(yīng)開關(guān)0.03點ON，推架氣缸復(fù)位，推架復(fù)位感應(yīng)開關(guān)0.06點ON，完成推架。推架完成后，M1拖鏈傳動可向前傳動，將下一托整架磚傳動進(jìn)來，循環(huán)進(jìn)行上述過程的上磚。

該系統(tǒng)的部分程序如表3所示（指令表格式）。

4.3對中及調(diào)頭系統(tǒng)的設(shè)計

如圖3所示，當(dāng)左右夾磚電眼0.09點ON，左右夾磚氣缸動作，延時0.8秒，左右夾磚氣缸復(fù)位。當(dāng)調(diào)頭到位電眼0.10點ON，調(diào)頭升氣缸動作，調(diào)頭升到位1.09點ON，調(diào)頭氣缸開始動作，調(diào)頭到位1.07點ON，調(diào)頭升氣缸開始復(fù)位，調(diào)頭升復(fù)位1.10點ON，調(diào)頭氣缸開始復(fù)位，調(diào)頭復(fù)位1.08點ON，調(diào)頭完成。此時，如果出口位無磚，就可以出磚。

4.4出磚系統(tǒng)的設(shè)計

如圖3所示，該部分的工作與停止要和拋光線保持一致，故要有一條信號線從拋光線接過來。當(dāng)該信號ON，出磚位有磚就出磚；當(dāng)該信號OFF，出口位有磚就停止傳動，出口位無磚就繼續(xù)傳動至出口停磚位0.11點ON時，再停止傳動。

限于篇幅，該系統(tǒng)的程序不再列出。

5 結(jié)束語

該設(shè)備自設(shè)計成功以來，經(jīng)過了多次實際生產(chǎn)使用的考驗，同時對暴露出來的問題，也進(jìn)行了不斷的改進(jìn)。現(xiàn)在，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，效果良好，是拋光線多規(guī)格上磚較理想的解決方案。通過本文的闡述，希望能給同行們以啟發(fā)、借見。

參考文獻(xiàn)

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