何 瓊，曾 榮

（武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，武漢 430205）

彩磚砌塊自動成型機的控制系統(tǒng)設(shè)計

何 瓊，曾 榮

（武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，武漢 430205）

0 引言

我國墻體材料革新的目標是大力發(fā)展各種新型墻體材料以代替實心粘土磚，減少燒結(jié)粘土磚的生產(chǎn)、使用及其在整個墻體材料中的比重。砌塊是利用混凝土，工業(yè)廢料（爐渣，粉煤灰等）或地方材料制成的人造塊材，外形尺寸比磚大，具有設(shè)備簡單，砌筑速度快的優(yōu)點，符合建筑工業(yè)化發(fā)展中墻體改革的要求。

PLC控制具有程序簡單、工作可靠、使用方便等優(yōu)點，且與人機界面通訊，能夠?qū)崟r監(jiān)控機器運行狀態(tài)，在線修改運行參數(shù)，在建材設(shè)備自動控制領(lǐng)域的使用越來越廣泛。本文介紹的砌塊/彩磚成型機（下文簡稱成型機）在臺面振動加壓成型下脫模生產(chǎn)出砌塊，采用PLC控制，結(jié)合人機界面，使得設(shè)備的工作狀態(tài)更為直觀；該成型機采用機電液相結(jié)合，其振動臺使用變頻控制，激振力大，制品強度大，成型周期短，可利于大規(guī)模的生產(chǎn)。

1 成型機總體結(jié)構(gòu)概述

1.1 成型機結(jié)構(gòu)

成型機由棧板輸送機構(gòu)、送料機構(gòu)、振動壓緊機構(gòu)、成型砌塊輸出機構(gòu)以及碼垛機構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。棧板由棧板輸送機構(gòu)送入磚模下方，送料機構(gòu)先將底料輸送進磚模，壓緊后再輸送面料，完成雙層布料；布料完成后，啟動振動電機，振動壓緊，使砌塊成型；砌塊成型后，下模上升將成型砌塊從磚模中脫出，砌塊輸出機構(gòu)將砌塊輸出到升降臺進行碼垛。

圖1 砌塊成型機結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 成型機的工藝流程概述

圖2 成型機工藝流程

成型機的工藝流程如圖2所示。成型機采用機電液相結(jié)合，棧板輸送機構(gòu)由電機驅(qū)動，振動臺由變頻激振，其他機構(gòu)的運動由液壓驅(qū)動。液壓傳動系統(tǒng)采用雙泵供油運動回路，有利于保持油壓，且獨立供油，主機的動力源為大油泵，其執(zhí)行機構(gòu)包括面料臺，面料斗，面料車，底料車，底料斗，上模，下模；砌塊輸送臺與升降臺的動力源為小油泵，其執(zhí)行結(jié)構(gòu)為傳送鏈馬達，夾緊缸，升降臺馬達。液壓缸與馬達的動作由電液換向閥控制。

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 控制方案

PLC具有高可靠性、抗干擾能力強、功能強大、靈活，易學(xué)易用、體積小，重量輕，價格便宜的特點，廣泛應(yīng)用在各種機械設(shè)備的自動化控制中。針對成型機的結(jié)構(gòu)特點以及工藝流程，其自動運行采用PLC來控制，利用行程開關(guān)和接近開關(guān)的信號作為各個運動機構(gòu)動作起始與結(jié)束的標志。其總體控制流程如圖3所示。

圖3 控制流程

2.2 硬件系統(tǒng)組成

PLC選用LG MASTER-K200s，其帶有專用運算處理器的0.2μs/步的高速運算處理；具有較強的自診斷功能；能夠進行在線調(diào)試運行；支持RS232C通訊，能夠方便與觸摸屏建立通訊。PLC與觸摸屏通過RS232總線連接，實現(xiàn)串口通訊。各個按鈕以及傳感器作為系統(tǒng)的輸入，PLC輸出執(zhí)行各個電機、電磁閥動作和指示燈與報警器的狀態(tài)變化。其中振動電機由變頻調(diào)速器（變頻器）控制, 而PLC與變頻器之間采用主從方式進行通訊，PLC為主機，變頻器為從機，只有當PLC發(fā)出指令給變頻器，變頻器才能控制電機動作。成型機的PLC系統(tǒng)的硬件組成如圖4所示。

圖4 PLC系統(tǒng)的硬件組成

2.3 軟件設(shè)計

編程與調(diào)試采用KGL_WE軟件，該軟件具有友好的用戶界面、在線編程和調(diào)試、斷點執(zhí)行等眾多優(yōu)點。首先采用手動方式測試各個行程開關(guān)和接近開關(guān)的接線情況，以及油液供應(yīng)是否正常、電機的運轉(zhuǎn)狀況，防止工作機構(gòu)誤操作引起的相互碰撞，設(shè)定必要的動作聯(lián)鎖；繼而利用單步循環(huán)測試各個機構(gòu)動作的先后次序，檢測其是否按照工藝流程進行，該方式適合生產(chǎn)任務(wù)較少或新配比混合料的試制；最后，待檢測完畢，一切機構(gòu)動作正常后，采用自動循環(huán)生產(chǎn)大規(guī)模的制品。其編程主要采用置位指令。現(xiàn)以機械的振動部分S00.05為例進行軟件設(shè)計，首先編寫手動部分梯形圖，如圖5所示。圖中P0002為上振動按鈕，P0064為變頻器啟動繼電器，P006C為變頻器接觸器。

圖5 手動部分梯形圖

圖6 變頻振動程序

在自動循環(huán)中，采用SET置位指令來設(shè)置上模降以及振動的開始，置位后，對振動機構(gòu)的具體動作進行自動控制，其梯形圖如圖6所示。圖中S00.05為上模降及振動，P0002A為上模原位接近開關(guān)，M0019為上模降，P002B為上模振動開始傳感器，M0020為振動開始。

3 結(jié)束語

砌塊成型機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各機構(gòu)的動作相互協(xié)調(diào)，共同位置設(shè)備的穩(wěn)定運行?？刂葡到y(tǒng)的合理設(shè)計是設(shè)備高效運轉(zhuǎn)的前提。采用PLC與觸摸屏相結(jié)合的控制方式，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊，充分提高了系統(tǒng)的可靠性。該砌塊 / 彩磚自動成型機投產(chǎn)以來，有效的節(jié)省了資源，并減輕了工作人員的勞動強度，其生產(chǎn)的彩磚質(zhì)量符合廣大客戶要求。

[1]仲崇生. QTY6_15型全自動混凝土砌塊成型機的設(shè)計[J].建筑砌塊與砌塊建筑,2007,3:43-45.

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[3]趙峰,高航.可編程控制器(PLC)在砌塊成型機中的應(yīng)用[J].機械,2002,29(2):65-68.

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Design of control system of automatic color block forming machine

HE Qiong, ZENG Rong

砌塊成型機是近年來發(fā)展較快的建材設(shè)備，無論是在取材還是控制系統(tǒng)上都比舊式設(shè)備有了明顯的提高。本文針對一種彩磚砌塊自動成型設(shè)備，對其控制系統(tǒng)進行了研究與設(shè)計，并通過LG MASTER-K系列PLC實現(xiàn)了該設(shè)備的控制要求。

砌塊成型機；控制系統(tǒng)；PLC

何瓊（1970 -），女，湖北武漢人，副教授，碩士，研究方向為過程裝備與控制技術(shù)研究。

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1009-0134(2011)5(上)-0062-02

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2010-11-01