上料機自動控制系統(tǒng)的改進與技術(shù)革新

文／李士仲，劉慶鋒，仇恒臣，魯延輝·山東神力索具有限公司

為著力打造智能化、綠色化、安全化于一體的高端索具制造產(chǎn)業(yè)園，爭做行業(yè)發(fā)展的“領(lǐng)頭羊”，神力索具順應(yīng)時代大勢，勇?lián)l(fā)展重任，搶抓機遇，明確目標(biāo)，以攀高比強的奮進姿態(tài)，不斷追求卓越。作為神力索具的員工，更要沖鋒在前，除完成既定的工作以外，同時還要把科技創(chuàng)新和生產(chǎn)任務(wù)相融合，解決生產(chǎn)設(shè)備遇到的新問題，這不僅是為了提高生產(chǎn)效率，更是體現(xiàn)了我們每一個員工前進的動力和個人的價值觀。

目前，由于設(shè)備的更新?lián)Q代，生產(chǎn)線由機器人代替人工的發(fā)展時代已然來臨，這就要求我們的生產(chǎn)配套設(shè)備能更好地實現(xiàn)最大的價值。特別是鍛造車間使用的上料機，傳統(tǒng)的控制方式主要由PLC 控制，或是由帶有一體機的觸摸屏控制的，傳感器數(shù)量多。

上料機主要是把料件自動傳送到中頻爐加熱，由于中頻爐在工作中經(jīng)常產(chǎn)生高次諧波，也有浪涌電壓或大電流的出現(xiàn)，會干擾上料機上的電子設(shè)備，以致諸多傳感器容易損壞，所以造成了上料機維護困難、周期長、價格高、故障率高等系列現(xiàn)狀問題。而要真正體現(xiàn)一種設(shè)備的利用價值，除了更換新的設(shè)備外，就是讓一臺設(shè)備變的更有通用性，能夠更好地適應(yīng)各種生產(chǎn)線的需求，同時從機械和電氣方面共同考慮，拿出更好的方案來改造設(shè)備。

為了讓上料機真正實現(xiàn)自動控制，減少故障的頻率，神力索具通過對電路進行分析，設(shè)計出一種新的自動控制系統(tǒng)。經(jīng)過長期的使用，得到了很好的效果驗證。其特點就是線路簡單化，具備故障少、效率高、維修快等優(yōu)點。下面筆者將上料機自動控制系統(tǒng)的工作原理，以及神力索具對電路的改進和技術(shù)革新給大家分享一下。

自動上料機的基本原理

目前，上料機不管是2 閥控制還是3 閥控制，其工作原理都是利用電磁閥帶電和失電來推動氣缸工作的：當(dāng)電磁閥得電時，帶電的氣缸運動；失電時氣缸返回原位。

圖1 是帶2 個電磁閥的控制系統(tǒng) ，圖2 是帶3個電磁閥的控制系統(tǒng)，圖3 是設(shè)備上料機整體外觀。

圖1 帶2 個電磁閥的控制系統(tǒng)

圖2 帶3 個電磁閥的控制系統(tǒng)

圖3 設(shè)備上料機整體外觀

根據(jù)閥體的多少，通過其工作過程，神力索具設(shè)計出了符合企業(yè)設(shè)備生產(chǎn)的一種專用電路。這種電路通過時間來控制行程，從而取代從前傳感器過多的電路控制系統(tǒng)，避免因傳感器過多等原因造成的各種故障，這也是我公司在技術(shù)革新中自行設(shè)計出的新的控制線路。

帶有3 個電磁閥的上料機控制線路

如果生產(chǎn)線上經(jīng)常需更換不同的產(chǎn)品，因為產(chǎn)品的工件大小不同，這時可選用帶3 閥的控制線路。

三閥控制線路，一鍵啟動

三閥控制線路的特點就是：側(cè)推和送料工作時，有個時間差，防止工件尺寸不同造成側(cè)推誤送料而影響送料。同時，經(jīng)過改進，也是根據(jù)生產(chǎn)上的需求，神力索具三閥控制線路采用了一鍵啟動的模式，這樣也避免了開機的復(fù)雜性。讓我們看一下它的工作狀態(tài)吧！

三閥控制線路工作狀態(tài)

首先，工作前先打開氣閥通氣，打開急停按鈕后，上料機就會自動進入工作狀態(tài)。上料機上的電磁閥就會帶電，讓工件上升，到達一定的位置后，通過輸送帶送到側(cè)推位置。我們利用分解線路的方法，對線路進行分解控制，這時上料系統(tǒng)是循環(huán)工作的。

值得注意的是，上料到達高度不夠時，只需要加長上料繼電器的工作時間就可以了。當(dāng)上料過多或滿料時，為了不讓工作立即停止也防止誤上滿料，僅需在輸送帶的中間部位加裝1 個感應(yīng)器：只有料件連續(xù)接觸傳感器5 秒，上料機延時繼電器才保持帶電，這時上料電磁閥失電；且只有當(dāng)料件過了傳感器沒有信號時，上料才能繼續(xù)工作。

同時，側(cè)推和送料氣缸也開始工作，為了讓側(cè)推和送料有一個先后順序，防止把料件送錯位，我公司設(shè)計了時間差自動控制系統(tǒng)：讓推料器只有返回到位時，才在命令控制下進行下一次送料。通過長期的使用，證實此控制線路穩(wěn)定，故障率明顯降低，而且抗干擾性也增強了，工作效率更是提高了20%以上，從而達到了減員的目的。

帶有2 個電磁閥的上料機控制線路

帶2 個閥的控制系統(tǒng)，一般是氣缸有2 個，電磁閥2 個；另一種是氣缸有3 個，電磁閥只有2 個。此處以帶有2 個電磁閥、3 個氣缸(二閥三氣缸)的上料機控制線路為例，它主要是由1 個電磁閥在帶電時同時帶動2 個氣缸進行工作。它的工作過程與三閥控制線路有相似之處，但又有不同的地方。

二閥三氣缸上料機工作狀態(tài)

首先，將上料機的氣路打開，這時，打開急停旋鈕，上料機的控制系統(tǒng)就開始工作了。這時，2 個電磁閥會同時帶電，但由于2 個閥是獨立控制的，所以各自的工作任務(wù)不相同，也互不干擾。

上料閥帶電時，循環(huán)繼電器就會帶電，通過它的延時斷開使第一電磁閥帶電，氣缸向上運動，把料一層一層送到設(shè)定位置，當(dāng)?shù)竭_既定位置時，電磁閥斷電，氣缸回落，到設(shè)定的等待時間時，時間繼電器又開始循環(huán)工作。

當(dāng)料件送滿后，中間傳感器感應(yīng)到并按設(shè)定的5秒連續(xù)帶電時，斷電時間繼電器工作，讓上料的時間繼電器斷電。這樣上料機的上料部分停止工作，只有傳送帶連續(xù)地把料件送到推料的位置。

側(cè)推和推料時，2 個氣缸是由另一個電磁閥(第二電磁閥)控制的，這時2 個氣缸同時工作，為了不讓2 個氣缸工作中送的料件產(chǎn)生錯位或故障，就要求其間要有時間差，可以通過將側(cè)推距離調(diào)短、工作氣閥調(diào)大、推料氣缸推料前行速度調(diào)慢等方法，用機械上的變動來解決時間差的問題。有時，還可以把側(cè)推上的氣閥管更換，實現(xiàn)送料時，側(cè)推返回；送料返回時，側(cè)推送料。

當(dāng)然，我們可以根據(jù)生產(chǎn)需求選擇用幾閥的上料機。這種控制線路雖然貌似筒單，但實用性卻更強。我公司通過改進和技術(shù)革新，解決了設(shè)備存在已久的難題。經(jīng)過長久的使用，已證實該控制線路故障率可大大降低，維修更加方便，而且電器元件通用性更強，使用更長久，降低了消耗費用，提高了生產(chǎn)效率。

二閥控制線路分析與設(shè)計

現(xiàn)通過某上料機二閥線路的工作電氣原理圖，對線路進行分析和設(shè)計，希望對大家更直觀地了解上料機的工作原理和工作過程有所幫助。圖4 是一種上料機的二閥線路圖。

圖4 上料機的二閥線路圖

⑴主要采用220V 的交流電源通過保險；急停開關(guān)控制相線的通斷；有3 個時間繼電器，供電電源為220V；而時間繼電器的延時觸點采用低壓24V 控制，這樣主要是為了防止電磁閥接地或損壞時損傷時間繼電器觸點，以保障線路上的電氣元件使用壽命更長。

⑵同時，為了生產(chǎn)設(shè)備在任務(wù)重時能夠快速維修，防止因重要元件無法快速修復(fù)而誤工，工作中針對上料機PLC 或觸摸屏主控制系統(tǒng)易發(fā)生故障處，設(shè)計出一種單一移動式的控制線路，對整體線路進行分解，讓這個線路達到快速、方便更換的目的，圖5 為一種單一式的移動線路，它只是在上料機無法修復(fù)時，可用這種線路進行工作。這也是我們在技術(shù)革新中的嘗試，也希望給其他企業(yè)帶來更好的維修技巧。

圖5 單一式的移動線路

⑶如何讓移動式線路的工作過程實現(xiàn)自動控制：其主要的工作方式是利用了循環(huán)時間繼電器。通電后，它的延時觸點能在設(shè)定的范圍內(nèi)等待延時，延時到達后，延時觸頭才會通或斷，延時運行工作時間長短可通過時間繼電器上的左端數(shù)字調(diào)節(jié)；如果工作中需要延長或縮短工作時間，只需調(diào)節(jié)時間繼電器上的右端數(shù)字，也就是工作的等待時間即可。當(dāng)延時到達后，循環(huán)時間繼電器復(fù)位，通過循環(huán)的方式讓電磁閥帶電或失電，從而使推料和送料氣缸循環(huán)往復(fù)工作。

⑷上料方式線路的工作原理和工作過程，同樣利用循環(huán)的方式來帶動電磁閥帶電或失電，讓氣缸上升或下降。如果需要延長上料的工作時間，只要調(diào)節(jié)循環(huán)時間繼電器上右邊的數(shù)字，而左邊的數(shù)字調(diào)節(jié)的是工作運行中的時間。循環(huán)繼電器右邊都是設(shè)定為等待工作狀態(tài)。而且通電后都能夠循環(huán)工作。不同的是多加了一個不循環(huán)的時間繼電器。它的主要任務(wù)是上料到達一定的數(shù)量時，傳感器在設(shè)定時間內(nèi)連續(xù)檢測到有料件接觸，它的延時常閉觸點才會斷開，讓串在其上的循環(huán)繼電器失電，從而上料電磁閥也失電；只有當(dāng)傳感器檢測到無料件時，單循環(huán)繼電器失電，延時常開觸點閉合，循環(huán)繼電器才又重復(fù)工作。從而避免因上料過多造成的故障。

結(jié)束語

總之，隨著鍛造行業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)工藝流程也發(fā)生著重大變化。隨著自動化、智能化快速的發(fā)展，各生產(chǎn)線也進入了自動化、智能化的時代。

上料機送料是鍛造生產(chǎn)線上的第一個工序，只有確保上料機在工作過程中能夠在設(shè)定的時間內(nèi)源源不斷地進行送料，繼而把料件推進中頻爐內(nèi)加熱，才不會因料件誤送造成料件燒化或中頻爐損傷，影響生產(chǎn)。這就需要我們不斷地去了解、改進、創(chuàng)新它，把故障率降到最低點。

通過總結(jié)上料機在技術(shù)上的改進和創(chuàng)新，希望能夠讓改造后的設(shè)備發(fā)揮它的優(yōu)勢，更希望其得到更好地推廣和應(yīng)用，為鍛造行業(yè)貢獻一份力量！