程廣振

(湖州師范學(xué)院信息與工程學(xué)院，浙江湖州313000)

1 概述

一種由電氣控制與氣壓傳動共同實現(xiàn)的半自動磨料成形造粒機(jī)，采用螺桿擠出成形，氣缸執(zhí)行切斷造粒法。磨料、添加劑、粘接劑按比例混合均勻，攪拌成合適硬度的團(tuán)狀，電動機(jī)驅(qū)動螺桿旋轉(zhuǎn)，團(tuán)狀磨料向前移動，隨軸向位置變化，螺桿擠出成形機(jī)截面空腔面積變小，越靠近擠出端，截面空腔面積越小，磨料在隨螺桿向模具的出口移動的過程中不斷受到擠壓，形成密實的結(jié)構(gòu)，從模具出口擠出，其截面形狀有模具決定。

一般螺桿擠出磨料成形機(jī)，模具為單出口，擠出的一定截面的磨料形成一條連續(xù)的長條，接著用氣缸推動切斷裝置，截斷成要求的長度，存放到儲存箱里，送往下道工序干燥。

整機(jī)由單螺桿擠出機(jī)構(gòu)、電磁調(diào)速膠帶輸送機(jī)構(gòu)、氣動切斷造粒機(jī)構(gòu)、檢測與控制機(jī)構(gòu)、機(jī)架5個部分組成，見圖1。機(jī)器工作過程為，三相異步電動機(jī)3通過傳動V帶2驅(qū)動單螺桿擠出機(jī)構(gòu)1，把磨料擠出成長條狀，擠出的磨料截面形狀由模具決定，電磁調(diào)速電動機(jī)9通過傳動V帶驅(qū)動輸送膠帶11運動。

2 電氣控制要求

設(shè)備工作時打開電源，首先啟動膠帶輸送機(jī)，接著啟動螺桿擠出機(jī)，半固態(tài)的磨料從模具出口擠出成條狀，當(dāng)擠出的磨料達(dá)到光電開關(guān)8安裝位置時，開始正常的自動循環(huán)。工藝流程如圖2所示。

(1)條狀磨料向前移動遮擋住光源發(fā)出的光線時，光電開關(guān)SQ發(fā)出信號，時間繼電器KT開始延時，同時電磁鐵YA1通電，氣缸G1活塞桿伸出，切斷條狀磨料。G1活塞桿伸出壓下行程開關(guān)SQ1時，電磁鐵YA1斷電，G1活塞桿停止，輸送膠帶把切斷的條狀磨料輸送到工作臺末端。

(2)時間繼電器KT達(dá)到延時設(shè)定時間，電磁鐵YA3通電，氣缸G2活塞桿伸出，推動造粒推板前進(jìn)，把磨料切成粒狀，推入儲存箱。氣缸G2活塞桿伸出壓下行程開關(guān)SQ3時，電磁鐵YA3斷電，氣缸G2活塞桿縮回，為下次工作做好準(zhǔn)備。

(3)當(dāng)螺桿繼續(xù)擠出的長條狀磨料，再次遮擋住光源的光線時，光電開關(guān)SQ再次發(fā)出信號，時間繼電器KT重新開始延時，同時電磁鐵YA2通電，氣缸G1活塞桿縮回，切斷條狀磨料。G1活塞桿縮回壓下行程開關(guān)SQ2時，電磁鐵YA2斷電，G1活塞桿停止，輸送膠帶把切斷的條狀磨料輸送到工作臺末端。

(4)時間繼電器KT達(dá)到延時設(shè)定時間，電磁鐵YA3通電，氣缸G2活塞桿伸出，推動造粒推板前進(jìn)，把磨料切成粒狀，推入儲存箱。氣缸G2活塞桿伸出壓下行程開關(guān)SQ3時，電磁鐵YA3斷電，氣缸G2活塞桿縮回，為下次工作做好準(zhǔn)備。

3 電氣控制邏輯關(guān)系

按照控制要求畫出邏輯關(guān)系圖如圖3所示。執(zhí)行元件的狀態(tài)變化取決于檢測信號，檢測信號按其保持時間長短，分為瞬時信號和持續(xù)信號兩種。有效信號的持續(xù)時間少于一個工步稱為瞬時有效信號，在邏輯關(guān)系圖中用帶箭頭的豎實線表示。有效信號的持續(xù)時間不少于一個工步稱為持續(xù)有效信號，在邏輯關(guān)系圖中，以表示持續(xù)信號的豎實線為起點，用垂直于該豎實線的帶箭頭的橫實線表示其持續(xù)時間的長短。執(zhí)行元件的工作區(qū)間用垂直于有效信號的橫實線表示。

按照邏輯關(guān)系圖繪制規(guī)則，結(jié)合成形機(jī)控制系統(tǒng)工作過程示意圖，畫出的成形機(jī)邏輯關(guān)系圖如圖3所示。

根據(jù)邏輯關(guān)系圖，以及“失電優(yōu)先型”繼電器基本邏輯式的使用條件，采用持續(xù)信號排除額外起始信號，列寫出成形機(jī)的邏輯表達(dá)式如下。

為了便于控制，引入中間繼電器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5，其中 KA1、KA2、KA3 的工作區(qū)間分別與電磁鐵 YA1、YA2、YA3相同;KA4、KA5的用途是，用持續(xù)信號排除額外起始信號。

4 設(shè)計電氣控制線路

根據(jù)邏輯關(guān)系式，繪制出成形機(jī)電氣控制線路如圖4所示。成形機(jī)工作時，接通電源，依次啟動膠帶輸送機(jī)、螺桿擠出機(jī)，執(zhí)行氣缸G1、G2根據(jù)檢測信號，按照電氣控制線路設(shè)定的邏輯關(guān)系，實現(xiàn)自動循環(huán)工作。電氣控制線路中各元件功能見表1。

表1 電控元件表

5 結(jié)語

(1)分析設(shè)備動作要求，工藝流程的基礎(chǔ)上畫出工作過程示意圖，設(shè)計思路清楚清晰。

(2)邏輯關(guān)系圖中，運算元件工作區(qū)間與控制信號持續(xù)時間表達(dá)直觀，邏輯關(guān)系清楚，不會造成控制混亂。

(3)控制線路圖與邏輯關(guān)系圖、邏輯表達(dá)式對應(yīng)關(guān)系明確，便于設(shè)計的修改完善。

(4)按照邏輯表達(dá)式畫出繼電接觸電控線路，與PLC控制程序的梯形圖相互轉(zhuǎn)換方便，設(shè)計可靠，便于電控系統(tǒng)升級改造。

［1］范永勝，王岷.電氣控制與PLC應(yīng)用［M］.北京:中國電力出版社，2004.

［2］許福玲.液壓與氣壓傳動［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［3］張培志.電氣控制與可編程序控制器［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［4］齊占慶.機(jī)床電氣控制技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［5］賈玉景.氣動磨料造粒機(jī)設(shè)計［J］.液壓與氣動，2010(11).