增加應(yīng)急自動掰斷裝置杜絕應(yīng)急切割區(qū)碎玻璃

陳文學(xué)

摘要：本文總結(jié)了為減少或杜絕在冷端應(yīng)急切割區(qū)產(chǎn)生大量的碎玻璃，降低切割操作人員的勞動強度與人生傷害的風(fēng)險，在應(yīng)急切割后增加自動掰斷裝置，分析和實施的技術(shù)過程。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急掰斷；PLC程序；HMI

1此項技術(shù)改造的背景：

浮法線在啟用應(yīng)急落板廢棄玻璃時，用應(yīng)急切割刀在玻璃產(chǎn)品上劃出切痕，在落板輥道處，通過落板輥道的傾角，利用玻璃的自重來自行掰斷，落入破碎機。但在實際生產(chǎn)過程中存在以下問題：1、在切割后只靠玻璃自重來自行掰斷，由于玻璃連接處支撐力的存在，會抵消部分重力，玻璃繼續(xù)向后運行，直到支撐力無法抵消重力的時候，玻璃斷裂，此時玻璃的絕大部分處于懸空狀態(tài)，玻璃板絕大部分的重力會使玻璃以較快的加速度下落，砸在落板輥道上，造成產(chǎn)生大量的碎玻璃散落在設(shè)備周圍。2、另外，應(yīng)急切割刀的開啟，除了開啟切割功能外，一個必要條件是必須有BOTIERO的“應(yīng)急切割使能信號”，這個信號可以防止由于誤操作，或人為破壞造成的應(yīng)急切割刀切割良品玻璃。這個信號在程序上是由應(yīng)急落板控制的，也就是應(yīng)急落板落下后才能啟動以及切割刀。這個保障措施也帶來了一些不便，使應(yīng)急落板落下前，無法啟動應(yīng)急切割刀先切一刀，這樣只靠落板落下時的機械打壓，使落板落下時也產(chǎn)生了部分碎玻璃散落在設(shè)備周圍。

由于這些原因使每次落板時設(shè)備周圍都產(chǎn)生了大量的碎玻璃，切割人員要一直清理，即增加了勞動強度，又增加了不安全因素，甚至曾經(jīng)出現(xiàn)過由于清碎玻璃的過程中不慎將工具掉入玻璃斗中，造成破碎機損壞的事故。為此我們通過設(shè)備技術(shù)改造來改變現(xiàn)狀，基本解決碎玻璃散落的問題。

2問題解決思路：

要減少碎玻璃的產(chǎn)生，第一就是要降低玻璃落到落板輥道上的速度，玻璃以較慢的速度接觸落板，就可以保持完整。要實現(xiàn)低速下落就要使玻璃下落的位置前移，如果在玻璃提前被掰斷，則玻璃連接處的支撐力就不存在了，只要掰斷的玻璃中心過了斜坡支撐點，玻璃就開始下落，而此時玻璃中心剛過支撐點，所受的向下力很小，加速度也就很小，就可以實現(xiàn)低速著陸，不產(chǎn)生碎玻璃。所以解決問題的關(guān)鍵是“提前掰斷”；另外為使應(yīng)急切割完全受控，我們增加控制柜的控制電路中增加了開關(guān)裝置SWl來旁路BOTTERO的“切割使能”信號，做到需要時就可以切割，減少碎玻璃的產(chǎn)生。

3機械設(shè)計：

從機械方面的功能實現(xiàn)，主要是在應(yīng)急切割后，地面上固定一對氣缸，氣缸桿支撐一橫向掰斷桿，氣缸的上下氣門連接在一個兩位五通電磁閥YV1上，由YV1同時控制兩個氣缸的上下動作，實現(xiàn)掰斷桿上頂掰斷玻璃的功能。

4電氣設(shè)計思路：主要有三方面的工作：

4.1硬件控制電路的設(shè)計和安裝（電氣控制圖如圖所示）

4.1.1功能實現(xiàn)：

主要是利用應(yīng)急切割橋的PLC輸出控制信號Y13來控制繼電器KA24線圈的動作，來達到控制控制電磁閥YV1動作的目的，使掰斷裝置的汽缸上頂，實現(xiàn)掰斷功能。主回路中電磁閥YV1是否得電動作，主要靠繼電器KA24的常開觸點來實現(xiàn)。繼電器KA24的線圈是否得電，要靠控制回路中的PLC輸出點Y13輸出0V來實現(xiàn)。

4.1.2實際的電路設(shè)計過程中存在一些附加問題：

主要是由于本次增加的掰斷裝置的機械、電氣都是利用CRT時期廢舊備件，所以備件的選型上存在著局限性，譬如所能找到的電磁閥只有AC110V的，所以在主回路上我們必須要加220V轉(zhuǎn)110V的變壓器。又譬如PLC輸出上的電路設(shè)計，通過網(wǎng)上查閱資料，我了解到應(yīng)急切割所用的FATEK公司的PLC，它的輸出點在有輸出時，輸出點Y本身并不輸出電壓，而是相當(dāng)于把此輸出點Y和此輸出點所聯(lián)系的公用點C接通，此公用點C接什么電壓，Y就輸出什么電壓。我們不但要把Y13接到繼電器KA24的線圈上A2，我們還要把Y13的公用點C12接到DC 0V上，這樣才能和KA24的線圈上A1上的DC24V構(gòu)成回路，實現(xiàn)對KA24的控制。

4.1.3

安全保護方面的設(shè)計：由于本次增加的掰斷裝置是在應(yīng)急切割的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加而成，所以硬件設(shè)計首先要保證掰斷裝置的任何問題都不能影響重點設(shè)備——應(yīng)急切割橋的正常使用，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)掰斷功能。本著這個思想，首先我們在電源的選擇上，把掰斷裝置主回路的電源單獨使用一個單P空氣開關(guān)QF6，保證即使掰斷裝置控制系統(tǒng)即使出現(xiàn)短路問題，只會自己跳閘，不影響應(yīng)急切割橋的控制系統(tǒng)電源。其次考慮到掰斷裝置所處的位置環(huán)境有可能會出現(xiàn)較多碎玻璃，存在割傷控制電磁閥電纜的問題，我們在控制柜內(nèi)加裝了雙路的帶保險端子排，如果現(xiàn)場電纜被割傷短路，此端子內(nèi)的保險可熔斷，起到保護作用變壓器的作用，而且熔斷后指示燈會亮，便于查找故障。

4.2 PLC控制程序的設(shè)計和調(diào)試

PLC控制程序的思路：玻璃能否被順利掰斷，掰斷的質(zhì)量的優(yōu)劣，從控制方面考慮最重要的因素是掰斷裝置上頂時機。由于應(yīng)急切割橋和掰斷裝置安裝后，它們的位置就固定了，也就是說從切割到掰斷的距離是固定的，但是玻璃的拉引速度在生產(chǎn)不同的產(chǎn)品時是不同的，那么就決定了從切割到掰斷的時間是可變的，而掰斷裝置上頂時機是程序控制最重要的環(huán)節(jié)。

4.2.1掰斷的上頂時機要滿足兩個要素：a、有合適的參照時間點；b、與參照時間點的時間差是可調(diào)的。首在參照時間點上，可供我們選擇的有：“切割刀落刀”、“切割刀抬刀”、“變頻器正轉(zhuǎn)”、“變頻器反轉(zhuǎn)”、“終點接近開關(guān)”等信號，綜合考慮信號的時間上固定性、程序的健壯性后，我選擇了“終點接近開關(guān)”信號作為參考時間點。其次是時間段要可調(diào)節(jié)，為此我把計時器T5命令的計時值用變量R21替代，實現(xiàn)延時長度可調(diào)。

4.2.2考慮到氣缸行程、不同玻璃厚度等因素，我認為掰裝置的上頂時問長度，也應(yīng)該是可變的，以滿足不同工藝條件下的要求，為此我在決定上頂時長的計時器命令T6的值也采用了變量R22來替代。

4.2.3考慮到掰斷功能的易用性和實際需求，我還在程序中增加了掰斷功能啟用和關(guān)閉的判斷位S16，來能夠讓操作人員隨時根據(jù)不同工藝需要開關(guān)此功能。

4.3 HMIX機接口界面的設(shè)計及與PLC程序的聯(lián)系

要實現(xiàn)功能的易用性，只有控制程序還不行，不可能每次讓電氣人員連上PLC來調(diào)整相關(guān)參數(shù)，所以我們借用了應(yīng)急切割橋的HMI觸摸屏，通過功能組態(tài)，增加了“切割到掰斷時間”、“掰斷上頂時間”、“掰斷開啟/關(guān)閉”等參數(shù)調(diào)整項，并與PLC程序的相關(guān)變量和控制為關(guān)聯(lián)。實現(xiàn)了直觀、簡單、明了的調(diào)整掰斷參數(shù)的功能。

5設(shè)計安裝的總結(jié)：

本次技改，完全利用CRT時期的廢舊元器件和現(xiàn)有設(shè)備的富余量，在完全沒有經(jīng)濟投入的情況下實現(xiàn)了良好的功能目的，通過換板時的試用，已經(jīng)驗證了其實用的功能，也得到了冷端切割人員的好評。我們在電氣方面通過硬件控制電路的、PLC控制程序、HMI人機接口的設(shè)計，實現(xiàn)了三方面的設(shè)計要求：1、功能完善；2、操作方便；3、安全可靠。