莫文亮

（廣東真美食品股份有限公司，廣東潮州515637）

0 引言

某印刷公司彩盒機(jī)的進(jìn)料主要靠人工，從而造成生產(chǎn)效率低下、員工勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題。筆者根據(jù)此現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了彩盒機(jī)自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用PLC自動(dòng)控制，從而釋放了勞動(dòng)力，提高了生產(chǎn)效率。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及主要硬件設(shè)計(jì)

1.1 彩盒機(jī)自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由PLC、儲(chǔ)料系統(tǒng)、送料系統(tǒng)及推料系統(tǒng)組成。各個(gè)位置的傳感器在感應(yīng)到料盒到達(dá)位置后，將信號(hào)傳送給PLC，由PLC對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)配處理。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 彩盒機(jī)自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

1.2 自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)的工作原理

將料盒放置在儲(chǔ)料平臺(tái)上，當(dāng)推料傳感器感應(yīng)到傳送帶上沒有料盒時(shí)，由推料電機(jī)驅(qū)動(dòng)推料板，將料盒推送至傳送帶上，并由送料傳送帶將料盒運(yùn)送至料盒倉(cāng)前，當(dāng)送料傳感器感應(yīng)到料盒到達(dá)料盒倉(cāng)前時(shí)，停止送料；當(dāng)料盒傳感器感應(yīng)到料盒倉(cāng)內(nèi)沒有料盒時(shí)，由倉(cāng)門氣缸通過連桿將倉(cāng)門打開，并由進(jìn)料氣缸通過推料板將料盒推送進(jìn)料盒倉(cāng)內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)料盒的自動(dòng)進(jìn)料。

1.3 系統(tǒng)運(yùn)行模式

該系統(tǒng)運(yùn)行模式分為手動(dòng)模式與自動(dòng)控制循環(huán)運(yùn)行模式。

當(dāng)進(jìn)入調(diào)試模式及手動(dòng)模式時(shí)，將啟動(dòng)旋鈕轉(zhuǎn)向手動(dòng)擋，此時(shí)自動(dòng)控制模式斷開，系統(tǒng)處于手動(dòng)模式，可以在控制箱上用按鈕依次控制出料平臺(tái)的進(jìn)料、推料，傳送帶的傳送啟停，料倉(cāng)門的啟閉與推料氣缸的推進(jìn)、后退等。

當(dāng)啟動(dòng)旋鈕轉(zhuǎn)向自動(dòng)擋，此時(shí)系統(tǒng)處于自動(dòng)控制的循環(huán)運(yùn)行模式，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行物料的推送，此時(shí)各傳感器、電機(jī)、氣缸等元器件將按照PLC所設(shè)計(jì)好的程序自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.4 系統(tǒng)主要備件選型

PLC是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)采集系統(tǒng)所需的輸入信號(hào)、啟?？刂菩盘?hào)及系統(tǒng)自動(dòng)反饋信號(hào)，運(yùn)行PLC程序，使所有動(dòng)作器件（如傳感器、中間繼電器、電磁閥線圈、電機(jī)、氣缸等）按照預(yù)定的規(guī)律動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制任務(wù)。該系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)達(dá)11個(gè)之多，輸出點(diǎn)有7個(gè)，所以選用的PLC輸入輸出點(diǎn)必須滿足此點(diǎn)數(shù)要求。三菱FX2N-48MR的主要參數(shù)為：工作電源DC24V，輸入點(diǎn)數(shù)24，輸出點(diǎn)數(shù)24，輸入信號(hào)類型為開關(guān)量，基本滿足系統(tǒng)控制要求。因此選用三菱FX2N-48MRPLC作為該系統(tǒng)的控制核心。另外，推料和倉(cāng)門兩個(gè)機(jī)構(gòu)，需要?dú)飧鬃鳛橥苿?dòng)元件，采用亞德客型雙軸桿氣缸，該氣缸采用雙軸結(jié)構(gòu)，推桿運(yùn)行平穩(wěn)，所需氣壓為0.3～0.5MPa，在工廠環(huán)境可輕易獲得。由于推桿長(zhǎng)度原因，倉(cāng)門氣缸選型為TN20-15-S，推料氣缸選型為TN20-80-4。此外，儲(chǔ)料平臺(tái)及傳送帶電機(jī)，采用普通1.5kW三相異步電動(dòng)機(jī)即滿足使用要求。

2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)

圖2給出了2臺(tái)電機(jī)和4個(gè)電磁閥的電路接線圖。1#電機(jī)為儲(chǔ)料平臺(tái)推料板的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可正反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)為平臺(tái)推料，反轉(zhuǎn)為平臺(tái)料盒推完而退回原點(diǎn)重新裝料。2#電機(jī)為傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，只能啟動(dòng)、停止。4個(gè)電磁閥分別為進(jìn)料氣缸和倉(cāng)門氣缸的前進(jìn)、后退控制。

圖2 系統(tǒng)主電路圖

另外，手動(dòng)切換模式通過旋鈕可以得到實(shí)現(xiàn)。在手動(dòng)模式下，自動(dòng)模式應(yīng)予以斷開，以保證電路的正常運(yùn)行。

2.2 系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的控制電路是以PLC作為其控制核心。首先，要考慮系統(tǒng)強(qiáng)弱電的隔離問題。其次，2臺(tái)電機(jī)和4個(gè)電磁閥的運(yùn)行存在著兩兩配對(duì)的關(guān)系，因此決不允許同時(shí)接通，故兩者必須嚴(yán)格互鎖，在程序中已經(jīng)嚴(yán)格予以互鎖。另外，傳感器信號(hào)的傳輸應(yīng)采用屏蔽線，并且充分利用PLC的常開、常閉觸點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)控制程序。

此外，考慮到崗位操作工人的素質(zhì)問題，在切換手動(dòng)模式時(shí)，考慮了手動(dòng)的控制模式應(yīng)力求簡(jiǎn)單，使工人容易上手，因此在手動(dòng)模式的控制線路均采用單個(gè)控制，既方便維修，又減少了電子器件的冗余而造成的故障率升高。具體控制線路如圖3所示。

2.3 PLC程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)控制模式時(shí)，按照PLC所設(shè)計(jì)的程序自動(dòng)運(yùn)作。

圖3 系統(tǒng)控制線路圖

在按下自動(dòng)控制按鈕后，傳送帶上的料盒檢測(cè)傳感器X1、X2沒有感應(yīng)到物料的存在時(shí)，直接驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)料平臺(tái)的推料板電機(jī)Y1，將物料推送至傳送帶。當(dāng)推料板前限位傳感器感應(yīng)到推料板到位時(shí)，即平臺(tái)物料已經(jīng)用完，則PLC程序直接控制推料板電機(jī)反轉(zhuǎn)Y2，將推料板送回原點(diǎn)繼續(xù)裝料。

當(dāng)傳送帶到位傳感器X5感應(yīng)不到物料時(shí)，則系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)帶電機(jī)Y3，將物料送至進(jìn)料氣缸前停止。

當(dāng)料倉(cāng)傳感器X10感應(yīng)不到物料時(shí)，則驅(qū)動(dòng)倉(cāng)門氣缸Y6動(dòng)作，打開倉(cāng)門。當(dāng)倉(cāng)門完全打開時(shí)，倉(cāng)門氣缸前限位X12得電，倉(cāng)門氣缸退回電磁閥Y7記時(shí)3s后退回，在此期間，推料氣缸推料電磁閥Y4動(dòng)作，將物料推送至料倉(cāng)，當(dāng)推料氣缸達(dá)到前限位X6時(shí)，推料氣缸后退電磁閥Y5動(dòng)作，氣缸退回，之后倉(cāng)門氣缸退回電磁閥Y7動(dòng)作，倉(cāng)門關(guān)閉，完成一個(gè)系列的循環(huán)動(dòng)作。

具體程序如圖4所示。

圖4 PLC系統(tǒng)程序梯形圖

3 結(jié)語(yǔ)

整個(gè)彩盒機(jī)自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從硬件的選型到軟件程序的設(shè)計(jì)，都是在參考了崗位實(shí)際工序和工藝的需要后特別選擇設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，在某公司進(jìn)行了小批量試運(yùn)行，運(yùn)行基本正常，而且大大提高了生產(chǎn)效率，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

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