扁平管自動收集機在自動生產線的應用

尹世耀

摘?要：本文根據PLC的先進性、穩定可靠性、可操作性的優點，對現有設備進行自動化改造。著眼于降低人員的勞動量和對物料良品率的提高兩大方向進行可行性分析，并分析了國內外工業生產發展的趨勢，對于提升整體工業技術自動化科技水平和競爭力有著十分重要的意義。PLC將計算機技術、自動控制技術和通訊技術融為一體，成為實現單機、車間、工廠自動化的核心設備，其具有可靠性高、抗干擾能力強、組合靈活、編程簡單、維修方便等諸多優點。隨著技術的進步，其控制功能由簡單的邏輯控制、順序控制發展為復雜的連續控制和過程控制，成為自動化領域的三大技術支柱。

關鍵詞：可編程控制器;PLC?工業自動化

前言

隨著消費水平不斷提高，勞動力的價格也在不斷上漲，如何科學、合理的使用勞動力減少生產成本也是企業所面臨的重要問題。充分把握這一巨大市場需求，自主創新研制出全自動收料設備。

一直以來，可編程序控制器簡稱PLC在工業自動化控制方面發揮著巨大作用，為各種各樣的自動化控制設備提供了廣泛、可靠的控制應用。PLC主要能夠為自動化控制應用提供安個可靠和比較完善的解決方案，適合當前自動化工業企業的需要。隨著計算機技術和通信技術的發展，工業控制領域有了翻天覆地的變化，而PLC不斷地采用新技術以及增強系統的開放性，在工業自動化領域中的應用范圍不斷擴大。

1.系統構成

工業自動化生產線的首要目標是保證產品質量，生產過程不可能進行過多的人工干預，產品質量的保證只能依賴在線質量檢測設備和儀器，監視產品質量參數，為控制器提供準確的測量值和檢測狀態。長期以來PLC始終處于工業自動化控制領域的主戰場，為各種各樣的自動化控制設備提供了非常可靠的控制應用。其主要原因在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業企業對自動化的需要。

1.1現有生產方式介紹

現狀：在切斷機的收料部分，采用人工收集的方法，當物料在切斷機切斷部位被切斷后，從排出口排出，通過物料自重自由滑落至桌面，呈散亂狀態，然后由人工整理碼放整齊。

缺點：①在物料滑落過程中，增加了物料與桌面的摩擦，物料表面劃傷的概率大大增加，降低了良品率。②由人工手動收集物料，增加了員工的勞動量，同時物料收集的過程中，由于手動收集的緣故，造成物料彎曲變形，從而不良品增加，良品率降低。

1.2機械動作方案設計分析

現有切斷機的物料傳送工作機能是由兩臺三菱的伺服電機HF-SP7024和伺服控制器?MR-J3-700B4組成，其送進速度200000mm/min，考慮到切斷設備的高速運行，不影響其動作節拍的前提下，設計方案仍然使用物料自重的控制方式。這樣既可以保證切斷機本體的高速運行，同時在后部收集作業時也減少了物料傳送裝置，節約了設備成本。

由于物料在實際工作時，其傳輸速度特別高，所以必須考慮到生產設備及操作人員的安全。首先，在機械方面，采取了一系列的措施，在兩側設立了防護帶，以防操作人員誤入。其次，除在控制箱上設立急停按鈕外，還在機架的4個角安裝了急停按鈕，以便發生誤操作時緊急停車，在編寫軟件時，通過梯形網程序對設備參數進行判斷，使其產生相應的急停指令。

該設計方案利用物料在切斷機上是一顆接一顆的直線連續傳送原理，在切斷機的排出口增設一臺自動收料設備，使直線傳送的物料在達到排出口后，靠自身重量和慣性落入收集槽，由于收集槽內的狹小空間約束住物料，使其碼放整齊，同時收集槽內下部的起托舉作用的步進電動機，托舉住物料并按設定步長值1.8mm，逐步下降。這樣就使物料與收集槽內物料上表面保持同一高度避免了物料的表面損傷。當收集槽內的物料數量達到設定值后，托舉步進電動機快速下降至下限位置，這時物料推出機構動作，把碼放整齊的物料推出至軌道上。完成物料推出動作循環后，托舉步進電動機上升至上限位置，為下一次的循環做準備。

1.3收料機構控制流程解

該PLC控制系統的上位機是KEYENCE的VT系列VT3-S10，所以利用切斷機設備的人機交互設備進行自動收集的手動控制畫面設計，這樣就大大節約了設備投資成本，?根據機械的動作過程，我們首先畫出機械機構動作畫面，使人機交互畫面具有親和力，簡單易學。

該自動收料機一臺設備具備兩條線同時收集的功能，現在以一條線的動作來說明控制流程。

物料在切斷設備送進電機的帶動下，有序落入收集槽，當收集槽內的物料數量達到設定值D1時，電動缸上升信號YC2輸出，使固態繼電器得電導通，接料電動缸上升至上限位置XAD，接料托盤氣缸返控制信號YC7條件滿足，導通固態繼電器SSRYC7，?接料托盤返回;這樣物料就會落在接料電動缸的托盤上;電動缸到達上限位置后，收集槽內每下落一個物料，接料電動缸也會隨之下降1.8mm，這樣保證了物料的下降高度，當收集槽內的物料數量達到設定值D2時，電動缸快速下降至下限位XAC導通，同時在下降的過程中，接料保護傳感器XA3檢測到無物料時，XA3變為OFF;接料托盤氣缸控制信號YC6導通，導通固態繼電器SSRYC6，接料氣缸帶動接料托盤彈出接住物料;電動缸下降至下限XAC導通后，推料板把物料推出接料槽，推出物料后推料板返）收料機部件選型：

由于同一種物料的厚度是一樣的，所以其下降的步距也是一樣的。該設計選擇了東方馬達的ELC系列的電動缸，ELC系列是搭載了EZ-Drive的電動缸。活塞桿采用鋁質材料，實現了小型化、輕量化的電動缸。兼顧了高推力和低成本的電動缸，可設定較高的加速，通過較高的加速度設定，實現了短時間定位，可以滿足該設計方案的快速下降動作。

2.結語

自動收料機的應用，即改善了勞動條件，減輕了工人勞動強度，又可確保生產安全，提高勞動生產率和產品質量，節省輔助加工時間，降低產品成本。隨著生產線的制作、調試周期逐步縮短，回報周期短。

參考文獻：

[1]主編吳啟紅.《變頻器、可編程控制器及觸摸屏綜合應用技術實操指導書》?北京：機械工業出版社，2007.7

[2]主編韓安榮.《通用變頻器及其應用》（第2版）?北京：機械工業出版社，2000