彩砖砌块自动成型机的控制系统设计

何 琼，曾 荣

（武汉软件工程职业学院，武汉 430205）

彩砖砌块自动成型机的控制系统设计

何 琼，曾 荣

（武汉软件工程职业学院，武汉 430205）

0 引言

我国墙体材料革新的目标是大力发展各种新型墙体材料以代替实心粘土砖，减少烧结粘土砖的生产、使用及其在整个墙体材料中的比重。砌块是利用混凝土，工业废料（炉渣，粉煤灰等）或地方材料制成的人造块材，外形尺寸比砖大，具有设备简单，砌筑速度快的优点，符合建筑工业化发展中墙体改革的要求。

PLC控制具有程序简单、工作可靠、使用方便等优点，且与人机界面通讯，能够实时监控机器运行状态，在线修改运行参数，在建材设备自动控制领域的使用越来越广泛。本文介绍的砌块/彩砖成型机（下文简称成型机）在台面振动加压成型下脱模生产出砌块，采用PLC控制，结合人机界面，使得设备的工作状态更为直观；该成型机采用机电液相结合，其振动台使用变频控制，激振力大，制品强度大，成型周期短，可利于大规模的生产。

1 成型机总体结构概述

1.1 成型机结构

成型机由栈板输送机构、送料机构、振动压紧机构、成型砌块输出机构以及码垛机构组成，其结构如图1所示。栈板由栈板输送机构送入砖模下方，送料机构先将底料输送进砖模，压紧后再输送面料，完成双层布料；布料完成后，启动振动电机，振动压紧，使砌块成型；砌块成型后，下模上升将成型砌块从砖模中脱出，砌块输出机构将砌块输出到升降台进行码垛。

图1 砌块成型机结构示意图

1.2 成型机的工艺流程概述

图2 成型机工艺流程

成型机的工艺流程如图2所示。成型机采用机电液相结合，栈板输送机构由电机驱动，振动台由变频激振，其他机构的运动由液压驱动。液压传动系统采用双泵供油运动回路，有利于保持油压，且独立供油，主机的动力源为大油泵，其执行机构包括面料台，面料斗，面料车，底料车，底料斗，上模，下模；砌块输送台与升降台的动力源为小油泵，其执行结构为传送链马达，夹紧缸，升降台马达。液压缸与马达的动作由电液换向阀控制。

2 PLC控制系统设计

2.1 控制方案

PLC具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量轻，价格便宜的特点，广泛应用在各种机械设备的自动化控制中。针对成型机的结构特点以及工艺流程，其自动运行采用PLC来控制，利用行程开关和接近开关的信号作为各个运动机构动作起始与结束的标志。其总体控制流程如图3所示。

图3 控制流程

2.2 硬件系统组成

PLC选用LG MASTER-K200s，其带有专用运算处理器的0.2µs/步的高速运算处理；具有较强的自诊断功能；能够进行在线调试运行；支持RS232C通讯，能够方便与触摸屏建立通讯。PLC与触摸屏通过RS232总线连接，实现串口通讯。各个按钮以及传感器作为系统的输入，PLC输出执行各个电机、电磁阀动作和指示灯与报警器的状态变化。其中振动电机由变频调速器（变频器）控制, 而PLC与变频器之间采用主从方式进行通讯，PLC为主机，变频器为从机，只有当PLC发出指令给变频器，变频器才能控制电机动作。成型机的PLC系统的硬件组成如图4所示。

图4 PLC系统的硬件组成

2.3 软件设计

编程与调试采用KGL_WE软件，该软件具有友好的用户界面、在线编程和调试、断点执行等众多优点。首先采用手动方式测试各个行程开关和接近开关的接线情况，以及油液供应是否正常、电机的运转状况，防止工作机构误操作引起的相互碰撞，设定必要的动作联锁；继而利用单步循环测试各个机构动作的先后次序，检测其是否按照工艺流程进行，该方式适合生产任务较少或新配比混合料的试制；最后，待检测完毕，一切机构动作正常后，采用自动循环生产大规模的制品。其编程主要采用置位指令。现以机械的振动部分S00.05为例进行软件设计，首先编写手动部分梯形图，如图5所示。图中P0002为上振动按钮，P0064为变频器启动继电器，P006C为变频器接触器。

图5 手动部分梯形图

图6 变频振动程序

在自动循环中，采用SET置位指令来设置上模降以及振动的开始，置位后，对振动机构的具体动作进行自动控制，其梯形图如图6所示。图中S00.05为上模降及振动，P0002A为上模原位接近开关，M0019为上模降，P002B为上模振动开始传感器，M0020为振动开始。

3 结束语

砌块成型机的结构复杂，各机构的动作相互协调，共同位置设备的稳定运行。控制系统的合理设计是设备高效运转的前提。采用PLC与触摸屏相结合的控制方式，使系统结构简洁、紧凑，充分提高了系统的可靠性。该砌块 / 彩砖自动成型机投产以来，有效的节省了资源，并减轻了工作人员的劳动强度，其生产的彩砖质量符合广大客户要求。

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[3]赵峰,高航.可编程控制器(PLC)在砌块成型机中的应用[J].机械,2002,29(2):65-68.

[4]袁立强.钢渣砌块成型机电液控制系统的研制[J].液压与气动,2003,27(10):39-40.

Design of control system of automatic color block forming machine

HE Qiong, ZENG Rong

砌块成型机是近年来发展较快的建材设备，无论是在取材还是控制系统上都比旧式设备有了明显的提高。本文针对一种彩砖砌块自动成型设备，对其控制系统进行了研究与设计，并通过LG MASTER-K系列PLC实现了该设备的控制要求。

砌块成型机；控制系统；PLC

何琼（1970 -），女，湖北武汉人，副教授，硕士，研究方向为过程装备与控制技术研究。

TM921

A

1009-0134(2011)5(上)-0062-02

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.5(上).22

2010-11-01