摘 要：介紹了一種瑜伽墊自動(dòng)彎卷包裝設(shè)備，分析了控制系統(tǒng)原理，采用PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制，并介紹了控制系統(tǒng)的軟、硬件和設(shè)備工作過(guò)程。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)設(shè)備；瑜伽墊；PLC；控制系統(tǒng)

引言

目前的生產(chǎn)生活中，自動(dòng)包裝機(jī)在食品、醫(yī)藥、化工等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。而在瑜伽墊生產(chǎn)行業(yè)中未出現(xiàn)有自動(dòng)或半自動(dòng)包裝機(jī)，此工作亦須工人手動(dòng)完成。由于瑜伽墊表面粗糙，對(duì)長(zhǎng)期進(jìn)行瑜伽墊包裝的工人的手部有著或多或少的傷害。其工作強(qiáng)度高，考驗(yàn)工人體力。同時(shí)工作效率較低，限制產(chǎn)量及企業(yè)發(fā)展。

根據(jù)此需求設(shè)計(jì)制作了一套可自動(dòng)彎卷包裝瑜伽墊的自動(dòng)化設(shè)備。設(shè)備采用多工位在PLC的控制下同時(shí)工作，可有效提高運(yùn)行效率[1-3]。

1 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

目前，瑜伽墊的包裝包含以下步驟：

（1）將切割完成的瑜伽墊卷曲裹成筒形；（2）在卷曲裹成筒形的瑜伽墊外部環(huán)形粘貼一張廣告紙。該瑜伽墊自動(dòng)彎卷包裝設(shè)備由輸入傳送帶、雙工位自動(dòng)彎卷裝置、輸出傳送帶及自動(dòng)上紙機(jī)構(gòu)、機(jī)架和控制系統(tǒng)組成。

輸入傳送帶將瑜伽墊輸送至雙工位自動(dòng)彎卷設(shè)備，雙工位自動(dòng)彎卷裝置的工位1將瑜伽墊彎卷成筒形，然后旋轉(zhuǎn)切換工位，自動(dòng)上紙機(jī)構(gòu)將廣告紙輸送至工位2，工位2將廣告紙彎卷在瑜伽墊上。與此同時(shí)工位1彎卷下一個(gè)瑜伽墊。彎卷動(dòng)作為夾持套管在無(wú)桿氣缸的操作下外申到另一端，當(dāng)瑜伽墊進(jìn)入后，隨動(dòng)側(cè)的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)管相對(duì)于外管旋轉(zhuǎn)一定角度，內(nèi)管和外管將瑜伽墊一端牢牢夾緊，待瑜伽墊被夾緊后兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，將瑜伽墊卷為筒形。待瑜伽墊彎卷包裝完成后，內(nèi)管反轉(zhuǎn)一定角度，從而松開(kāi)所挾持的瑜伽墊，然后夾持套管在無(wú)桿氣缸的帶動(dòng)下抽出，使瑜伽墊自由下落至向前伸出輸出傳送帶的接收板上。接收板上有一個(gè)光電傳感器，當(dāng)其接收到下落的瑜伽墊后，將向后退，防止其與旋轉(zhuǎn)中的雙工位自動(dòng)彎卷裝置相互干涉。

2 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)包括：控制柜、電源模塊、PLC控制模塊、傳感器模塊、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、氣動(dòng)控制模塊、輸出輸入模塊?？刂葡到y(tǒng)既包括開(kāi)關(guān)量控制，還有脈沖控制。設(shè)備運(yùn)行方式為自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。

由于系統(tǒng)共有5個(gè)步進(jìn)電機(jī)而FX3U只有3個(gè)脈沖輸出點(diǎn)，因此需要使用中間繼電器進(jìn)行脈沖分流。工位切換步進(jìn)電機(jī)使用Y000提供脈沖輸出，工位1的2個(gè)步進(jìn)電機(jī)和工位2的2個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別使用Y001和Y002提供脈沖。由于步進(jìn)電機(jī)控制器信號(hào)輸入電壓為5V，生產(chǎn)中常用的方法是對(duì)24v信號(hào)串聯(lián)電阻進(jìn)行限流。但是為了保證在信號(hào)分流時(shí)電機(jī)正常工作，保證信號(hào)穩(wěn)定，這里采用了5V的信號(hào)電壓。使用4個(gè)中間繼電器進(jìn)行脈沖分流，如圖2所示。

對(duì)于整個(gè)控制系統(tǒng)，由于采用電磁閥功率較小，因此采用IO直接驅(qū)動(dòng)的形式，但是中間加入了保險(xiǎn)絲以進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，輸出輸入的電機(jī)采用繼電器直接控制其運(yùn)轉(zhuǎn)。

采用了2臺(tái)明瑋的LRS-350-24型開(kāi)關(guān)電源對(duì)步進(jìn)電機(jī)和其他24V電源設(shè)備進(jìn)行供電。該電源具有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)功能，具有較高的可靠性。

PLC與工控機(jī)之間的通訊是通過(guò)外加的RS232模塊進(jìn)行的。通過(guò)協(xié)議，工控機(jī)可以讀取PLC所有軟元件的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并且可通過(guò)相關(guān)指令對(duì)軟元件進(jìn)行操作或數(shù)據(jù)修改。數(shù)據(jù)通訊的配置為：數(shù)據(jù)長(zhǎng)度8位，偶校驗(yàn)，1bit停止位，采用和校驗(yàn)，格式4（有CR，LF），超時(shí)判定為200ms。

該設(shè)備共需要數(shù)字量輸入端口35個(gè)，數(shù)字量輸出端口28個(gè)，因此選用三菱FX3U-80MT/ES-A型PLC作為主控單元。控制柜實(shí)物如圖3所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

瑜伽墊自動(dòng)彎卷包裝設(shè)備采用PLC和工控機(jī)相結(jié)合的控制方案，采用氣壓傳動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)精確控制，光電傳感器技術(shù)相結(jié)合，因此本設(shè)備使用簡(jiǎn)單，性能可靠。但對(duì)于手工操作而言，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高。

參考文獻(xiàn)

[1]姜濤，何洋.基于PLC的線筒包裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].輕工機(jī)械，2012（3）：47-49.

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