自動打釘機控制系統的設計

摘 要：分析自動打釘機的工作原理，基于PLC控制特點和相關低壓電器選型與應用方法，設計電氣控制系統，編制軟件程序，繪制硬件電路原理圖，實現打釘機打釘作業的自動化。

關鍵詞：自動 打釘機 設計

中圖分類號：TH133 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0063-01

自動打釘機是大批量生產包裝箱用木托盤的一種機電一體化裝備，涉及機械、電氣、控制、液壓氣動等多種技術。隨著市場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自動打釘機的要求，擬定自動打釘機的控制系統方案，完成了各種裝置和元器件的選型，設計了軟件、硬件的控制系統。

1 自動打釘機發展現狀介紹

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的手動設備最為常見，但近年來也出現了自動化設備的使用，兩者之間有明顯的區別。手工操作會影響產品質量的穩定及進一步提高，因此實現高精度自動加工對企業生產有極為重要的意義。它不僅可以提高生產效率，并且還同時提高了產品質量和產品的加工精度等。

2 自動打釘機工作原理

自動打釘機最下面是輸送帶，設備工作時，已經事先搭接在一起的若干根待加工木板隨著輸送帶向設備中央移動，一段時間后木板碰觸事先安裝好的限位開關并立即停下來，此時搖釘盒將鋼釘送出并沿著一定滑道進入預定位置，然后上橫梁在液壓缸的帶動下下降，同時將鋼釘釘入木板，然后上橫梁上升，輸送帶重新啟動，并把釘好的木托盤運出設備中央，同時運進新的待加工木板，繼續重復以上工序，實現待加工的木板不斷進入，加工好的木托盤不斷輸送出，完成自動打釘的功能。

2.1 自動打釘機控制系統介紹

本文設計的自動控制系統主要由3臺電機、2個氣缸、1個液壓缸等多個輔助部件構成，基于PLC的系統可以同時實現對3臺電機、氣缸和液壓缸的控制。進行信號檢測、物料運送、定位、打釘等加工。

2.2 本機主要組成部分

主要組成部分：搖釘盒、振動器、推釘氣缸、定位氣缸、橫梁等。

2.3 控制系統的組成

自動打釘機控制系統的主要組成部分有：PLC，限位開關，氣壓電磁閥，液壓電磁閥，接觸器，斷路器，主令開關，繼電器，變頻器，電磁離合器，電磁制動器，異步電動機等。

2.4 主回路的確定

為了適應工作的要求，在主回路中安排一個離合器和一個制動器分別在一塊24 V直流電源帶動下進行工作，輸送電機和排釘電機分別由一塊變頻器進行調節、控制，液壓泵電機在三塊接觸器控制下實現星三角啟動，從而保證電機的壽命以及平穩、高效的運行。

3 主要9516ae84d33622d0bbbb5270bc70b95a707e3164d3f66087d9152e483c793beb電器元件計算與選型

電機斷路器的選擇計算：液壓泵電機額定工作電壓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。電機的啟動電流：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。所以排釘電機可以選擇正泰斷路器3VT8100N10TMA/3P+MX

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

變頻器選型計算：因為變頻器額定工作功率要與電機額定功率匹配，所以排釘電機變頻器額定工功率應大于等于2.2 kW，輸送電機功率應大于等于5.5 kW。具體型號為：排釘電機變頻器：6SE7016-1EA61，輸送電機變頻器：6SE7021-3EB61。

4 PLC選型與軟件設計

本設計中所選PLC要求具有運行穩定，使用簡單方便，價格便宜，很適用于小型控制系統等優點，所以選擇了市場上性價比較高的典型的西門子S7-200系列產品。

程序流程圖的確定。

在軟件設計流程圖中，按照木托盤生產工藝要求和是設備功能更加齊全，將程序分成自動模式和手動模式兩個大的分支進行設計，其中，在自動模式下，程序先判斷鋼釘是否充足和待加工木板是否到位，條件成立時輸送帶停止運行，同時橫梁下降進行打定作業，否則如果僅有木板未到位則輸送帶繼續運行，如果僅有鋼釘不足條件時則進行報警提示；在手動模式下，分別可通過手動按鈕控制橫梁升或降、輸送帶運動或停止、排釘啟動或停止，最大限度的滿足手工作業的要求。

經測試該系統完全達到預定的目的，可以滿足生產需要。

5 結語

這套自動打釘機控制系統不僅可以提高打釘機生產效率，并且還提高了產品質量和產品的加工精度，必將為企業和社會創造更大的經濟效益。