一、應(yīng)用背景   礦棉吸聲板是一種新型建筑裝飾材料。引進(jìn)90年代最先進(jìn)的日本全套板材自動生產(chǎn)線，可以同時生產(chǎn)不同厚度，不同規(guī)格，不同花色的礦棉吸聲板，但由于日本原裝包裝線設(shè)備費用昂貴，且國內(nèi)并無此種板材堆垛全自動包裝線，所以由我中心開發(fā)本自動包裝線并已投入使用。 本自動包裝線是板材自動生產(chǎn)線的后繼設(shè)備，由于礦棉板的成品板（規(guī)格：300mm×600mm）是分兩路并排由干燥窯輸送出來的，所以本自動包裝線也具有兩路獨立的分流，翻板，堆垛系統(tǒng)，最后經(jīng)包裝段統(tǒng)一到一起，再進(jìn)入塑封段完成包裝任務(wù)。按工藝要求本包裝線應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)：（1）自動翻板，即把第一塊板經(jīng)翻轉(zhuǎn)后扣放在第二塊板上，使兩塊板保持面與面的接觸。（2）自動堆垛，即把經(jīng)翻板后的不同規(guī)格的對板按不同數(shù)量堆成一垛。（3）自動裝箱，即用機械手把堆成一垛的板放在紙箱板上，經(jīng)本工段后把一垛板自動包裝，粘合好成一箱。（4）塑封，即把裝成的箱進(jìn)行塑料封裝。 　　 二、控制系統(tǒng)主要設(shè)備及控制方案 本自動包裝線是典型的邏輯順序控制生產(chǎn)線，有繁多的檢測元件，邏輯關(guān)系復(fù)雜，實現(xiàn)動作難度大，I/O點數(shù)近400多個。其受控設(shè)備除變頻器，執(zhí)行氣缸還包括一套單軸交流伺服系統(tǒng)和一套噴膠系統(tǒng)。由于生產(chǎn)線較長，執(zhí)行設(shè)備相對獨立集中，因此按照設(shè)備可就近控制的原則，在中央控制柜下分段設(shè)立三個子控柜。采用德維森公司PPC11控制器構(gòu)成的遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)來完成控制方案。 使用PPC11主站單元由RS485通訊口與三個RIO從站單元連接。伺服系統(tǒng)由OHM ODC-1001控制器和Panasonic DV80X驅(qū)動器及伺服電機組成。伺服可以用輸入器（ODC-1001）或由中央控制柜面板直接控制，它由PLC的兩個獨立的I/O單元對控制器進(jìn)行控制。噴膠系統(tǒng)具有獨立的溶膠溫控線路，由PLC提供噴膠電磁閥的控制信號。本自動包裝線有如下功能：（1）全線自動運行；（2）各工段獨立自動運行；（3）現(xiàn)場設(shè)備就地控制手動運行；（4）各控制柜設(shè)有急停按鈕，機械手，伺服機均設(shè)有特殊急停按鈕。 三、控制系統(tǒng)設(shè)計 本自動包裝線的控制系統(tǒng)程序設(shè)計，使用ATCS DRAGONFLY軟件直接編程，并進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試和程序監(jiān)控。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試使本系統(tǒng)能夠符合現(xiàn)場的各種工作條件而且操作極為簡單，能夠?qū)收虾腿藶榈母蓴_進(jìn)行判斷，分析，實現(xiàn)簡單智能化功能。本程序采用模塊化設(shè)計思想，分工段可獨立操作完成本工段的工作，模塊之間并用連鎖和互鎖條件建立關(guān)系，全線自動或分段自動時信號可互相調(diào)用。 伺服機的前進(jìn)是由三個工位工作的完成情況來控制的。在本系統(tǒng)上電初始時，伺服機先回原點，由于此時三個工位上都沒有工件，因此必須由紙箱站開始，伺服機一個工位一個工位的前進(jìn)。當(dāng)紙箱站吸紙板完成后伺服機就執(zhí)行程序，當(dāng)伺服機停止時，紙箱站再吸一個紙板完成本工位工作，但此時伺服機并不能再向前進(jìn)，只有裝箱工位在機械手放完一垛板后伺服機才能前進(jìn)到下一個工位。此時紙箱站處再吸一個紙板，裝箱工位再放一垛板，此時就必須再等粘箱工位把紙箱全部粘合完成，伺服機才能再向前走以后三個工位便同時動作，伺服機便不斷工作下去。這段程序的邏輯動作比較復(fù)雜，關(guān)鍵是抓住伺服機前進(jìn)這一目的。在這一段的程序設(shè)計中關(guān)鍵考慮這樣幾個問題： ①PLC的電源只有當(dāng)工廠大修，或長時間不生產(chǎn)時才斷開，而在每班次結(jié)束或休息時只須在面板上實現(xiàn)軟關(guān)機，此時PLC仍為RUN狀態(tài)。伺服機也同樣只須軟關(guān)機。因此伺服機必須能夠區(qū)別是PLC斷電再開還是軟關(guān)機后再開。 ②由于伺服機的運動軌跡與機械手的運動平面是相互垂直的，而且它們又是由兩個獨立的子控系統(tǒng)控制的，因次在機械手伸出的條件中必有兩個信號：上升旋轉(zhuǎn)氣缸的得電信號A和伺服程序段結(jié)束信號B。當(dāng)A信號接通時說明此工位有板，伺服機處于等待另兩個工位的完成信號，伺服機即將運行。此時即使B信號接通機械手是伸不出的。當(dāng)B信號接通時說明伺服機己完成程序，可以進(jìn)行本工位操作。當(dāng)A斷開時，由于此時伺服機正處于運行狀態(tài)，因此只有當(dāng)兩信號同時滿足時才能向裝板工位裝板。 ③由伺服機連接起來的三個工位，每個工位執(zhí)行元件大都是由電磁閥控制的氣缸完成的，所以在氣缸氣壓不足，機械限位松動以及其含意外故障都會影響本工位工作完成情況，拖延動作時間，它將導(dǎo)致堆垛，翻板，和輸送段的堵板。因此在設(shè)計中可以節(jié)拍為依據(jù)，對每一個必須到位的氣缸均設(shè)時間監(jiān)測及故障報警。伺服系統(tǒng)由OHM ODC-1001和Panasonic DV80X組成，采用示教方式編程控制。 OHM I/O信號接口共有48個端子。我們采用集電極開路控制方式，把脈沖輸出端等用雙絞屏蔽線引至DV80X的CN I/F端子用來控制脈沖和脈沖符號輸入。同時把程序選擇端子CHA CHB及啟動信號引到端子接進(jìn)PLC的輸出模塊，作為伺服的程序選擇通道信號。選擇STANDBAY作為伺服程序結(jié)束信號接進(jìn)PLC的輸入模塊，當(dāng)PLC接受到此信號時就可以進(jìn)行生產(chǎn)線上的其他動作。另外我們由PLC輸出端引出一個回原點信號，使伺服機在進(jìn)行規(guī)定的程序后，因負(fù)公差重新向前找回原點。原點信號選用反射式光電開關(guān)，使總累計誤差在-0.lmm以內(nèi)，能夠滿足精度要求。在開關(guān)電源的選擇上，伺服24V電源容量不能太小且需單獨使用與PLC用24V之間應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分避免干擾，因此PLC在模塊選擇上也同樣要注意這個問題，盡量避免伺服信號與其他信號混放在一個模塊中，同時可以優(yōu)先考慮使用獨立COM端的PLC模塊。 塑封段主體設(shè)備為一臺連續(xù)式電阻爐，它的溫度控制主要由兩部分組成：SR-73PID溫控表和固態(tài)調(diào)壓器（或采用PAC03A三相調(diào)壓控制器）。溫控表通過K型熱電偶輸入模擬量，輸出4-20VDC電壓來控制三塊固態(tài)繼電器SSR（或直接控制PAC03A三相調(diào)壓控制器），每個固態(tài)繼電器（或控制器）又分別帶若于加熱管。固態(tài)調(diào)壓器則由電位器來控制輸出，每個固態(tài)調(diào)壓器也分別帶若干加熱管。溫控表和固態(tài)調(diào)壓器的總控則由PLC來完成。這樣塑封爐膛內(nèi)溫度就可以分段全控，分段調(diào)壓，分段直接啟動，能夠把溫度控制在180℃左右，對己包裝的箱體進(jìn)行塑封。本段的其他動作如推箱，封切，放膜等均由PLC進(jìn)行控制。 四、結(jié)論 建筑板材是現(xiàn)在較為流行的新型建筑裝飾材料，但是由于裝飾板材的結(jié)構(gòu)特點：面積大，體積小，邊角易損，表面脆弱等，所以對于其產(chǎn)成品的包裝，就成了急需解決的問題。現(xiàn)在我國的建材企業(yè)，大多都是采用手工包裝，工人勞動強度大，產(chǎn)成品質(zhì)量沒有保障。自本自動包裝線在本企業(yè)投入使用后，基本解決了以上問題，極大提高了成品合格率，減少生產(chǎn)線工人近3/4，深受用戶好評。