彩磚砌塊自動成型機的控制系統設計

何 瓊，曾 榮

（武漢軟件工程職業學院，武漢 430205）

彩磚砌塊自動成型機的控制系統設計

何 瓊，曾 榮

（武漢軟件工程職業學院，武漢 430205）

0 引言

我國墻體材料革新的目標是大力發展各種新型墻體材料以代替實心粘土磚，減少燒結粘土磚的生產、使用及其在整個墻體材料中的比重。砌塊是利用混凝土，工業廢料（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，具有設備簡單，砌筑速度快的優點，符合建筑工業化發展中墻體改革的要求。

PLC控制具有程序簡單、工作可靠、使用方便等優點，且與人機界面通訊，能夠實時監控機器運行狀態，在線修改運行參數，在建材設備自動控制領域的使用越來越廣泛。本文介紹的砌塊/彩磚成型機（下文簡稱成型機）在臺面振動加壓成型下脫模生產出砌塊，采用PLC控制，結合人機界面，使得設備的工作狀態更為直觀；該成型機采用機電液相結合，其振動臺使用變頻控制，激振力大，制品強度大，成型周期短，可利于大規模的生產。

1 成型機總體結構概述

1.1 成型機結構

成型機由棧板輸送機構、送料機構、振動壓緊機構、成型砌塊輸出機構以及碼垛機構組成，其結構如圖1所示。棧板由棧板輸送機構送入磚模下方，送料機構先將底料輸送進磚模，壓緊后再輸送面料，完成雙層布料；布料完成后，啟動振動電機，振動壓緊，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，砌塊輸出機構將砌塊輸出到升降臺進行碼垛。

圖1 砌塊成型機結構示意圖

1.2 成型機的工藝流程概述

圖2 成型機工藝流程

成型機的工藝流程如圖2所示。成型機采用機電液相結合，棧板輸送機構由電機驅動，振動臺由變頻激振，其他機構的運動由液壓驅動。液壓傳動系統采用雙泵供油運動回路，有利于保持油壓，且獨立供油，主機的動力源為大油泵，其執行機構包括面料臺，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力源為小油泵，其執行結構為傳送鏈馬達，夾緊缸，升降臺馬達。液壓缸與馬達的動作由電液換向閥控制。

2 PLC控制系統設計

2.1 控制方案

PLC具有高可靠性、抗干擾能力強、功能強大、靈活，易學易用、體積小，重量輕，價格便宜的特點，廣泛應用在各種機械設備的自動化控制中。針對成型機的結構特點以及工藝流程，其自動運行采用PLC來控制，利用行程開關和接近開關的信號作為各個運動機構動作起始與結束的標志。其總體控制流程如圖3所示。

圖3 控制流程

2.2 硬件系統組成

PLC選用LG MASTER-K200s，其帶有專用運算處理器的0.2μs/步的高速運算處理；具有較強的自診斷功能；能夠進行在線調試運行；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，實現串口通訊。各個按鈕以及傳感器作為系統的輸入，PLC輸出執行各個電機、電磁閥動作和指示燈與報警器的狀態變化。其中振動電機由變頻調速器（變頻器）控制, 而PLC與變頻器之間采用主從方式進行通訊，PLC為主機，變頻器為從機，只有當PLC發出指令給變頻器，變頻器才能控制電機動作。成型機的PLC系統的硬件組成如圖4所示。

圖4 PLC系統的硬件組成

2.3 軟件設計

編程與調試采用KGL_WE軟件，該軟件具有友好的用戶界面、在線編程和調試、斷點執行等眾多優點。首先采用手動方式測試各個行程開關和接近開關的接線情況，以及油液供應是否正常、電機的運轉狀況，防止工作機構誤操作引起的相互碰撞，設定必要的動作聯鎖；繼而利用單步循環測試各個機構動作的先后次序，檢測其是否按照工藝流程進行，該方式適合生產任務較少或新配比混合料的試制；最后，待檢測完畢，一切機構動作正常后，采用自動循環生產大規模的制品。其編程主要采用置位指令。現以機械的振動部分S00.05為例進行軟件設計，首先編寫手動部分梯形圖，如圖5所示。圖中P0002為上振動按鈕，P0064為變頻器啟動繼電器，P006C為變頻器接觸器。

圖5 手動部分梯形圖

圖6 變頻振動程序

在自動循環中，采用SET置位指令來設置上模降以及振動的開始，置位后，對振動機構的具體動作進行自動控制，其梯形圖如圖6所示。圖中S00.05為上模降及振動，P0002A為上模原位接近開關，M0019為上模降，P002B為上模振動開始傳感器，M0020為振動開始。

3 結束語

砌塊成型機的結構復雜，各機構的動作相互協調，共同位置設備的穩定運行。控制系統的合理設計是設備高效運轉的前提。采用PLC與觸摸屏相結合的控制方式，使系統結構簡潔、緊湊，充分提高了系統的可靠性。該砌塊 / 彩磚自動成型機投產以來，有效的節省了資源，并減輕了工作人員的勞動強度，其生產的彩磚質量符合廣大客戶要求。

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Design of control system of automatic color block forming machine

HE Qiong, ZENG Rong

砌塊成型機是近年來發展較快的建材設備，無論是在取材還是控制系統上都比舊式設備有了明顯的提高。本文針對一種彩磚砌塊自動成型設備，對其控制系統進行了研究與設計，并通過LG MASTER-K系列PLC實現了該設備的控制要求。

砌塊成型機；控制系統；PLC

何瓊（1970 -），女，湖北武漢人，副教授，碩士，研究方向為過程裝備與控制技術研究。

TM921

A

1009-0134(2011)5(上)-0062-02

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.5(上).22

2010-11-01