扁平管自动收集机在自动生产线的应用

尹世耀

摘 要：本文根据PLC的先进性、稳定可靠性、可操作性的优点，对现有设备进行自动化改造。着眼于降低人员的劳动量和对物料良品率的提高两大方向进行可行性分析，并分析了国内外工业生产发展的趋势，对于提升整体工业技术自动化科技水平和竞争力有着十分重要的意义。PLC将计算机技术、自动控制技术和通讯技术融为一体，成为实现单机、车间、工厂自动化的核心设备，其具有可靠性高、抗干扰能力强、组合灵活、编程简单、维修方便等诸多优点。随着技术的进步，其控制功能由简单的逻辑控制、顺序控制发展为复杂的连续控制和过程控制，成为自动化领域的三大技术支柱。

关键词：可编程控制器;PLC 工业自动化

前言

随着消费水平不断提高，劳动力的价格也在不断上涨，如何科学、合理的使用劳动力减少生产成本也是企业所面临的重要问题。充分把握这一巨大市场需求，自主创新研制出全自动收料设备。

一直以来，可编程序控制器简称PLC在工业自动化控制方面发挥着巨大作用，为各种各样的自动化控制设备提供了广泛、可靠的控制应用。PLC主要能够为自动化控制应用提供安个可靠和比较完善的解决方案，适合当前自动化工业企业的需要。随着计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域有了翻天覆地的变化，而PLC不断地采用新技术以及增强系统的开放性，在工业自动化领域中的应用范围不断扩大。

1.系统构成

工业自动化生产线的首要目标是保证产品质量，生产过程不可能进行过多的人工干预，产品质量的保证只能依赖在线质量检测设备和仪器，监视产品质量参数，为控制器提供准确的测量值和检测状态。长期以来PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。

1.1现有生产方式介绍

现状：在切断机的收料部分，采用人工收集的方法，当物料在切断机切断部位被切断后，从排出口排出，通过物料自重自由滑落至桌面，呈散乱状态，然后由人工整理码放整齐。

缺点：①在物料滑落过程中，增加了物料与桌面的摩擦，物料表面划伤的概率大大增加，降低了良品率。②由人工手动收集物料，增加了员工的劳动量，同时物料收集的过程中，由于手动收集的缘故，造成物料弯曲变形，从而不良品增加，良品率降低。

1.2机械动作方案设计分析

现有切断机的物料传送工作机能是由两台三菱的伺服电机HF-SP7024和伺服控制器 MR-J3-700B4组成，其送进速度200000mm/min，考虑到切断设备的高速运行，不影响其动作节拍的前提下，设计方案仍然使用物料自重的控制方式。这样既可以保证切断机本体的高速运行，同时在后部收集作业时也减少了物料传送装置，节约了设备成本。

由于物料在实际工作时，其传输速度特别高，所以必须考虑到生产设备及操作人员的安全。首先，在机械方面，采取了一系列的措施，在两侧设立了防护带，以防操作人员误入。其次，除在控制箱上设立急停按钮外，还在机架的4个角安装了急停按钮，以便发生误操作时紧急停车，在编写软件时，通过梯形网程序对设备参数进行判断，使其产生相应的急停指令。

该设计方案利用物料在切断机上是一颗接一颗的直线连续传送原理，在切断机的排出口增设一台自动收料设备，使直线传送的物料在达到排出口后，靠自身重量和惯性落入收集槽，由于收集槽内的狭小空间约束住物料，使其码放整齐，同时收集槽内下部的起托举作用的步进电动机，托举住物料并按设定步长值1.8mm，逐步下降。这样就使物料与收集槽内物料上表面保持同一高度避免了物料的表面损伤。当收集槽内的物料数量达到设定值后，托举步进电动机快速下降至下限位置，这时物料推出机构动作，把码放整齐的物料推出至轨道上。完成物料推出动作循环后，托举步进电动机上升至上限位置，为下一次的循环做准备。

1.3收料机构控制流程解

该PLC控制系统的上位机是KEYENCE的VT系列VT3-S10，所以利用切断机设备的人机交互设备进行自动收集的手动控制画面设计，这样就大大节约了设备投资成本， 根据机械的动作过程，我们首先画出机械机构动作画面，使人机交互画面具有亲和力，简单易学。

该自动收料机一台设备具备两条线同时收集的功能，现在以一条线的动作来说明控制流程。

物料在切断设备送进电机的带动下，有序落入收集槽，当收集槽内的物料数量达到设定值D1时，电动缸上升信号YC2输出，使固态继电器得电导通，接料电动缸上升至上限位置XAD，接料托盘气缸返控制信号YC7条件满足，导通固态继电器SSRYC7， 接料托盘返回;这样物料就会落在接料电动缸的托盘上;电动缸到达上限位置后，收集槽内每下落一个物料，接料电动缸也会随之下降1.8mm，这样保证了物料的下降高度，当收集槽内的物料数量达到设定值D2时，电动缸快速下降至下限位XAC导通，同时在下降的过程中，接料保护传感器XA3检测到无物料时，XA3变为OFF;接料托盘气缸控制信号YC6导通，导通固态继电器SSRYC6，接料气缸带动接料托盘弹出接住物料;电动缸下降至下限XAC导通后，推料板把物料推出接料槽，推出物料后推料板返）收料机部件选型：

由于同一种物料的厚度是一样的，所以其下降的步距也是一样的。该设计选择了东方马达的ELC系列的电动缸，ELC系列是搭载了EZ-Drive的电动缸。活塞杆采用铝质材料，实现了小型化、轻量化的电动缸。兼顾了高推力和低成本的电动缸，可设定较高的加速，通过较高的加速度设定，实现了短时间定位，可以满足该设计方案的快速下降动作。

2.结语

自动收料机的应用，即改善了劳动条件，减轻了工人劳动强度，又可确保生产安全，提高劳动生产率和产品质量，节省辅助加工时间，降低产品成本。随着生产线的制作、调试周期逐步缩短，回报周期短。

参考文献：

[1]主编吴启红.《变频器、可编程控制器及触摸屏综合应用技术实操指导书》 北京：机械工业出版社，2007.7

[2]主编韩安荣.《通用变频器及其应用》（第2版） 北京：机械工业出版社，2000