胡國緯

摘 要：本文著重從系統(tǒng)組成及程序編寫兩方面，介紹利用可編程控制器（PLC）實現(xiàn)陶瓷行業(yè)窯口長條型多規(guī)格升降出磚的自動化控制，對提高自動化控制水平、減輕工人的勞動強度、提高陶瓷行業(yè)現(xiàn)代化管理水平具有廣泛的意義。

關(guān)鍵詞：PLC；長條型磚；多規(guī)格；升降出磚

1 前言

當(dāng)今各行業(yè)均存在不同程度的人力資源匱缺現(xiàn)象，在陶瓷行業(yè)中，勞動強度大的崗位尤為明顯。為減輕工人的勞動強度、提高機器作業(yè)水平，因此加強自動化控制的應(yīng)用是大勢所趨，也是一個有效的解決途徑。

在多規(guī)格長條型磚的生產(chǎn)過程中，陶瓷坯體經(jīng)過窯爐高溫?zé)芍螅柽M(jìn)行加工，如：分級、包裝等。由于生產(chǎn)線傳輸速度較快，每分鐘走磚8排以上；而且磚體溫度高，一般在80 ℃ 以上；小規(guī)格磚每排片數(shù)多（如：600 mm×150 mm，每排8片）；大規(guī)格磚，單件質(zhì)量重（如：1200 mm×250 mm，每片12 kg以上）。傳統(tǒng)生產(chǎn)多規(guī)格長條型磚的窯爐，通常是工人在窯尾手工撿磚。工人在如此高溫的環(huán)境下進(jìn)行繁重的作業(yè)，體力消耗較大，容易出現(xiàn)體力透支、高溫中暑等現(xiàn)象。

然而，用自動化控制多規(guī)格的長條型磚，其控制難度大。對小規(guī)格磚（如：600 mm×150 mm），自動升降出磚易混亂，造成出磚失敗；而大規(guī)格長條型磚（如：1200 mm×250 mm或1000 mm×200 mm）兩片為一排，每次升降拉出兩片，控制難度也比較大，稍有不當(dāng)，極易造成側(cè)翻跌落。故很多生產(chǎn)長條型磚的陶瓷廠只能采用在窯尾手工撿磚。為了解決這些難題，本文應(yīng)用PLC 自動化控制技術(shù)，以實現(xiàn)窯口長條型多規(guī)格升降出磚的自動化控制。筆者通過不斷改進(jìn)優(yōu)化方案，成功摸索出了既減輕工人的勞動強度，又可提高經(jīng)濟效益的方案。

本文就基于PLC的窯口長條型多規(guī)格出磚解決方案的系統(tǒng)組成和控制方面進(jìn)行了闡述，并說明了系統(tǒng)的工作流程，希望能給同行們以探討、借見，來共同為提高我國陶瓷業(yè)的現(xiàn)代化水平而努力。

2 PLC的技術(shù)指標(biāo)

2.1 添加電動擋磚系統(tǒng)

首先，要在窯口出磚輥臺上添加電動擋磚系統(tǒng)，以擋齊或擋正每一排磚，并有調(diào)整、均勻排距作用，為升降出磚做準(zhǔn)備。根據(jù)長時間觀察，添加兩套電動擋磚系統(tǒng)為宜。第一道擋齊磚，第一、二道獨立擋磚間，至少要有三段傳動輥臺。第一、二段輥臺拉開排距，第三段輥臺位于第二次擋磚系統(tǒng)前，主要用于短暫停磚用（因擋磚完成，高速出磚時，在擋磚前的那段輥臺，如果有磚，要暫停）。第二道獨立擋磚系統(tǒng)目的是完成升降前對整排磚進(jìn)行最后的調(diào)整。

2.2 確定升降出磚數(shù)量

根據(jù)窯口實際情況，確定升降出磚的數(shù)量，通常三條為宜，兩條生產(chǎn)，一條備用。如有特殊情況時，可以窯尾出磚，故三套升降出磚系統(tǒng)基本可適應(yīng)大多數(shù)窯爐的出磚要求。

2.3 確定不同規(guī)格長條型磚的出磚方案

首先確定是生產(chǎn)小規(guī)格磚還是大規(guī)格磚，如：確定生產(chǎn)小規(guī)格長條型磚（如：600 mm×150 mm），即每排出8片磚；確定生產(chǎn)大規(guī)格長條型磚（如：1200 mm×250 mm或1000 mm×200 mm），即兩片為一排進(jìn)行出磚。

2.4 手動控制與自動控制

對每個擋板，每個升降裝置及升降的傳動，都要有手動控制功能。以便對每個裝置單獨調(diào)整、檢修或排除故障。而自動控制系統(tǒng)，可選擇對每個獨立擋磚系統(tǒng)以及每個升降出磚系統(tǒng)，自動運行或停止。

2.5 注意事項

在系統(tǒng)運作中出現(xiàn)運行出錯，要有適當(dāng)?shù)膽?yīng)對措施。

3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

3.1 PLC選型

根據(jù)以上技術(shù)指標(biāo)和控制要求，系統(tǒng)配置共有：兩套擋磚系統(tǒng)、三套升降出磚系統(tǒng)。每套需要的輸入、輸出點數(shù)量如下。

（1） 每套擋磚系統(tǒng)要有輸入點（4個）：兩個光電開關(guān)、一個接近開關(guān)、一個一位旋鈕；輸出點（4個）：三臺電機，分別是：擋板升降、擋磚段輥臺（要有高低速）、擋磚前段輥臺。

（2） 每套升降出磚系統(tǒng)要有：輸入點（6個）：對射光電兩對、兩個接近開關(guān)、一個兩位旋鈕；輸出點（6個）：四臺電機，分別是：橫帶升降、橫帶傳動、橫帶段輥臺、橫帶前段輥臺、兩個氣動升降擋板。

綜上所述，該系統(tǒng)共需要：輸入點：2×4+3×6=26（個）；輸出點：2×4+3×6=26（個）。

原窯口出磚系統(tǒng)采用的PLC是OMRON的CP1E-N40DT-D，這是一個DC24V供電的24個輸入點，16個晶體管輸出點的PLC控制系統(tǒng)，需再增加一個20點（CP1W-20EDT）和一個40點（CP1W-40EDT）的擴展模塊。

3.2 系統(tǒng)資源分配

（1） 數(shù)字量輸入部分

數(shù)字量輸入部分的輸入地址分配如表1所示。

（2） 數(shù)字量輸出部分

數(shù)字量輸出部分的輸出地址分配如表2所示。

4 PLC各技術(shù)指標(biāo)的實現(xiàn)

4.1 電動擋磚系統(tǒng)的設(shè)計

本文只對電動擋磚系統(tǒng)中第一套獨立擋磚系統(tǒng)做詳細(xì)介紹（見圖1），第二套獨立擋磚系統(tǒng)可參考第一套進(jìn)行設(shè)計。

由圖1可知，先把第四段輥臺分為三段，分別是M41、M42、M4三段，其中，把第一道擋磚系統(tǒng)安裝在未加裝擋磚前的第四段輥臺；M42為擋板擋磚段，上面需加兩個擋磚電眼，分別為擋磚電眼1、擋磚電眼2。這兩個擋磚電眼用來檢測整排磚是否到齊，應(yīng)分別安裝在一排磚最靠后到的兩片上面進(jìn)行檢測，如圖2所示。

如果按圖2的入磚方式進(jìn)行走磚，1#擋磚電眼1、1#擋磚電眼2就應(yīng)當(dāng)分別安裝在圖2中所示的位置。

擋板的升降通常是采用一個半圓形的鐵制擋塊，配合接近開關(guān)來控制。1#擋磚定位（3.09）有信號，升降電機停，此時擋板升到位；1#擋磚定位（3.09）無信號，升降電機停，此時擋板降到位。1#電動擋磚的部分程序如表3所示。endprint

4.2 升降出磚系統(tǒng)的設(shè)計

由上述所述，該窯口升降出磚方案需三套升降出磚系統(tǒng)，每套升降出磚系統(tǒng)要有：橫帶前后對射光電開關(guān)各一對，分別用于檢測進(jìn)磚和出磚完畢；兩個接近開關(guān)，分別用來檢測橫帶的上位和下位；一個兩位旋鈕，該旋鈕有三個功能：左側(cè)、中間、右側(cè)，分別是：手動橫帶升降、停止、連續(xù)出磚。第一次從中間打向左側(cè)，橫帶手動升起，再從左側(cè)打回中間，第二次從中間打向左側(cè)，橫帶手動降下。該旋鈕在中間位置，對應(yīng)的升降帶不工作。該旋鈕打到右側(cè)，對應(yīng)的升降帶自動進(jìn)行符合條件的連續(xù)升降出磚工作；控制四臺電機，分別是：橫帶升降、橫帶傳動、橫帶段輥臺、橫帶前段輥臺。這里要特別說明的是：當(dāng)橫帶剛擋好磚，開始自動升起時， 橫帶升降前輥臺有來磚；當(dāng)橫帶在上位，上的磚已出完；剛開始下降時，橫帶升降前輥臺有來磚。在這兩種情況下，橫帶升降前輥臺要稍做停頓，等橫帶升到上位或降到下位，再傳動兩個氣動升降擋板。升降橫帶有四條傳動帶，按輥臺傳動方向，從小到大數(shù)，橫帶第二、三道之間，安裝一氣動擋板，在這里我們稱為中擋板；第四道帶后安裝一氣動擋板，稱為后擋板。

4.2.1小規(guī)格長條型磚出磚方案

小規(guī)格長條型磚（如：600 mm×150 mm，每排8 片）的出磚方案如圖3所示。

由圖3可知，中氣動擋板不工作，以2#升降出磚為例，當(dāng)2#橫帶處于下位，且2#橫帶升降前對射光電開關(guān)（S06）ON 。當(dāng)2#橫帶升降后對射光電開關(guān)（S08）OFF時，2#后氣動擋板ON；當(dāng)2#橫帶升降前對射光電開關(guān)（S06）由ON變?yōu)镺FF后計時0.25 s，認(rèn)為當(dāng)前這排磚已擋齊，2#橫帶可以升起，當(dāng)2#橫帶正在升起，但未升到上位的過程中，如果S06變?yōu)镺N，則M11（2#帶前傳動）要暫時停止運行，以防止碰撞；當(dāng)2#橫帶升到上位時，M11（2#帶前傳動）可繼續(xù)運行，2#后氣動擋板OFF。此時，如果2#出口要磚信號ON，則M20（2#帶出磚）ON，M20（2#帶出磚）ON計時2 s后，認(rèn)為2#橫帶上的磚已出完。確認(rèn)2#橫帶下面無磚后，2#橫帶可以降下。同2#橫帶上升時一樣，當(dāng)2#橫帶正在下降，但未降到下位的過程中，如果S06變?yōu)镺N，則M11（2#帶前傳動）要暫時停止運行，以防止碰撞。

4.2.2 大規(guī)格長條型磚的出磚方案

大規(guī)格長條型磚（如：1200 mm×250 mm或1000 mm×200 mm）兩片為一排的出磚方案如圖4所示。

由圖4可知，中氣動擋板不工作，以2#升降出磚為例，當(dāng)2#橫帶處于下位，且2#橫帶升降前對射光電開關(guān)（S06）ON ，2#橫帶升降后對射光電開關(guān)（S08）OFF時，2#后氣動擋板ON，2#后氣動擋板ON計時 0.18 s后，認(rèn)為已擋好該組中的第一片磚。此時，2#中氣動擋板ON，2#中氣動擋板ON 計時0.07 s，認(rèn)為該組的兩片磚都已擋好。2#橫帶可以升起，當(dāng)2#橫帶正在升起，但未升到上位的過程中，如果S06變?yōu)镺N，則M11（2#帶前傳動）要暫時停止運行，以防止碰撞，當(dāng)2#橫帶升到上位時，M11（2#帶前傳動）可繼續(xù)運行，2#后氣動擋板OFF。此時，如果2#出口要磚信號ON，則M20（2#帶出磚）ON，M20（2#帶出磚）ON計時2 s后，認(rèn)為2#橫帶上的磚已出完。確認(rèn)2#橫帶下面無磚后，2#橫帶可以降下。同2#橫帶上升時一樣，當(dāng)2#橫帶正在下降，但未降到下位的過程中，如果S06變?yōu)镺N，則M11（2#帶前傳動）要暫時停止運行，以防止碰撞。

小規(guī)格長條型磚與大規(guī)格長條型磚的部分程序如表4所示。

5 結(jié)語

PLC自動控制替代人工撿磚系統(tǒng)從2010年開始已在部分陶瓷廠使用至今，且系統(tǒng)穩(wěn)定、效果良好。既減輕工人的勞動強度，又提高了經(jīng)濟效益。因此，該PLC自動控制系統(tǒng)值得在陶瓷行業(yè)中廣泛推廣。endprint

4.2 升降出磚系統(tǒng)的設(shè)計

由上述所述，該窯口升降出磚方案需三套升降出磚系統(tǒng)，每套升降出磚系統(tǒng)要有：橫帶前后對射光電開關(guān)各一對，分別用于檢測進(jìn)磚和出磚完畢；兩個接近開關(guān)，分別用來檢測橫帶的上位和下位；一個兩位旋鈕，該旋鈕有三個功能：左側(cè)、中間、右側(cè)，分別是：手動橫帶升降、停止、連續(xù)出磚。第一次從中間打向左側(cè)，橫帶手動升起，再從左側(cè)打回中間，第二次從中間打向左側(cè)，橫帶手動降下。該旋鈕在中間位置，對應(yīng)的升降帶不工作。該旋鈕打到右側(cè)，對應(yīng)的升降帶自動進(jìn)行符合條件的連續(xù)升降出磚工作；控制四臺電機，分別是：橫帶升降、橫帶傳動、橫帶段輥臺、橫帶前段輥臺。這里要特別說明的是：當(dāng)橫帶剛擋好磚，開始自動升起時， 橫帶升降前輥臺有來磚；當(dāng)橫帶在上位，上的磚已出完；剛開始下降時，橫帶升降前輥臺有來磚。在這兩種情況下，橫帶升降前輥臺要稍做停頓，等橫帶升到上位或降到下位，再傳動兩個氣動升降擋板。升降橫帶有四條傳動帶，按輥臺傳動方向，從小到大數(shù)，橫帶第二、三道之間，安裝一氣動擋板，在這里我們稱為中擋板；第四道帶后安裝一氣動擋板，稱為后擋板。

4.2.1小規(guī)格長條型磚出磚方案

小規(guī)格長條型磚（如：600 mm×150 mm，每排8 片）的出磚方案如圖3所示。

由圖3可知，中氣動擋板不工作，以2#升降出磚為例，當(dāng)2#橫帶處于下位，且2#橫帶升降前對射光電開關(guān)（S06）ON 。當(dāng)2#橫帶升降后對射光電開關(guān)（S08）OFF時，2#后氣動擋板ON；當(dāng)2#橫帶升降前對射光電開關(guān)（S06）由ON變?yōu)镺FF后計時0.25 s，認(rèn)為當(dāng)前這排磚已擋齊，2#橫帶可以升起，當(dāng)2#橫帶正在升起，但未升到上位的過程中，如果S06變?yōu)镺N，則M11（2#帶前傳動）要暫時停止運行，以防止碰撞；當(dāng)2#橫帶升到上位時，M11（2#帶前傳動）可繼續(xù)運行，2#后氣動擋板OFF。此時，如果2#出口要磚信號ON，則M20（2#帶出磚）ON，M20（2#帶出磚）ON計時2 s后，認(rèn)為2#橫帶上的磚已出完。確認(rèn)2#橫帶下面無磚后，2#橫帶可以降下。同2#橫帶上升時一樣，當(dāng)2#橫帶正在下降，但未降到下位的過程中，如果S06變?yōu)镺N，則M11（2#帶前傳動）要暫時停止運行，以防止碰撞。

4.2.2 大規(guī)格長條型磚的出磚方案

大規(guī)格長條型磚（如：1200 mm×250 mm或1000 mm×200 mm）兩片為一排的出磚方案如圖4所示。

由圖4可知，中氣動擋板不工作，以2#升降出磚為例，當(dāng)2#橫帶處于下位，且2#橫帶升降前對射光電開關(guān)（S06）ON ，2#橫帶升降后對射光電開關(guān)（S08）OFF時，2#后氣動擋板ON，2#后氣動擋板ON計時 0.18 s后，認(rèn)為已擋好該組中的第一片磚。此時，2#中氣動擋板ON，2#中氣動擋板ON 計時0.07 s，認(rèn)為該組的兩片磚都已擋好。2#橫帶可以升起，當(dāng)2#橫帶正在升起，但未升到上位的過程中，如果S06變?yōu)镺N，則M11（2#帶前傳動）要暫時停止運行，以防止碰撞，當(dāng)2#橫帶升到上位時，M11（2#帶前傳動）可繼續(xù)運行，2#后氣動擋板OFF。此時，如果2#出口要磚信號ON，則M20（2#帶出磚）ON，M20（2#帶出磚）ON計時2 s后，認(rèn)為2#橫帶上的磚已出完。確認(rèn)2#橫帶下面無磚后，2#橫帶可以降下。同2#橫帶上升時一樣，當(dāng)2#橫帶正在下降，但未降到下位的過程中，如果S06變?yōu)镺N，則M11（2#帶前傳動）要暫時停止運行，以防止碰撞。

小規(guī)格長條型磚與大規(guī)格長條型磚的部分程序如表4所示。

5 結(jié)語

PLC自動控制替代人工撿磚系統(tǒng)從2010年開始已在部分陶瓷廠使用至今，且系統(tǒng)穩(wěn)定、效果良好。既減輕工人的勞動強度，又提高了經(jīng)濟效益。因此，該PLC自動控制系統(tǒng)值得在陶瓷行業(yè)中廣泛推廣。endprint

4.2 升降出磚系統(tǒng)的設(shè)計

由上述所述，該窯口升降出磚方案需三套升降出磚系統(tǒng)，每套升降出磚系統(tǒng)要有：橫帶前后對射光電開關(guān)各一對，分別用于檢測進(jìn)磚和出磚完畢；兩個接近開關(guān)，分別用來檢測橫帶的上位和下位；一個兩位旋鈕，該旋鈕有三個功能：左側(cè)、中間、右側(cè)，分別是：手動橫帶升降、停止、連續(xù)出磚。第一次從中間打向左側(cè)，橫帶手動升起，再從左側(cè)打回中間，第二次從中間打向左側(cè)，橫帶手動降下。該旋鈕在中間位置，對應(yīng)的升降帶不工作。該旋鈕打到右側(cè)，對應(yīng)的升降帶自動進(jìn)行符合條件的連續(xù)升降出磚工作；控制四臺電機，分別是：橫帶升降、橫帶傳動、橫帶段輥臺、橫帶前段輥臺。這里要特別說明的是：當(dāng)橫帶剛擋好磚，開始自動升起時， 橫帶升降前輥臺有來磚；當(dāng)橫帶在上位，上的磚已出完；剛開始下降時，橫帶升降前輥臺有來磚。在這兩種情況下，橫帶升降前輥臺要稍做停頓，等橫帶升到上位或降到下位，再傳動兩個氣動升降擋板。升降橫帶有四條傳動帶，按輥臺傳動方向，從小到大數(shù)，橫帶第二、三道之間，安裝一氣動擋板，在這里我們稱為中擋板；第四道帶后安裝一氣動擋板，稱為后擋板。

4.2.1小規(guī)格長條型磚出磚方案

小規(guī)格長條型磚（如：600 mm×150 mm，每排8 片）的出磚方案如圖3所示。

由圖3可知，中氣動擋板不工作，以2#升降出磚為例，當(dāng)2#橫帶處于下位，且2#橫帶升降前對射光電開關(guān)（S06）ON 。當(dāng)2#橫帶升降后對射光電開關(guān)（S08）OFF時，2#后氣動擋板ON；當(dāng)2#橫帶升降前對射光電開關(guān)（S06）由ON變?yōu)镺FF后計時0.25 s，認(rèn)為當(dāng)前這排磚已擋齊，2#橫帶可以升起，當(dāng)2#橫帶正在升起，但未升到上位的過程中，如果S06變?yōu)镺N，則M11（2#帶前傳動）要暫時停止運行，以防止碰撞；當(dāng)2#橫帶升到上位時，M11（2#帶前傳動）可繼續(xù)運行，2#后氣動擋板OFF。此時，如果2#出口要磚信號ON，則M20（2#帶出磚）ON，M20（2#帶出磚）ON計時2 s后，認(rèn)為2#橫帶上的磚已出完。確認(rèn)2#橫帶下面無磚后，2#橫帶可以降下。同2#橫帶上升時一樣，當(dāng)2#橫帶正在下降，但未降到下位的過程中，如果S06變?yōu)镺N，則M11（2#帶前傳動）要暫時停止運行，以防止碰撞。

4.2.2 大規(guī)格長條型磚的出磚方案

大規(guī)格長條型磚（如：1200 mm×250 mm或1000 mm×200 mm）兩片為一排的出磚方案如圖4所示。

由圖4可知，中氣動擋板不工作，以2#升降出磚為例，當(dāng)2#橫帶處于下位，且2#橫帶升降前對射光電開關(guān)（S06）ON ，2#橫帶升降后對射光電開關(guān)（S08）OFF時，2#后氣動擋板ON，2#后氣動擋板ON計時 0.18 s后，認(rèn)為已擋好該組中的第一片磚。此時，2#中氣動擋板ON，2#中氣動擋板ON 計時0.07 s，認(rèn)為該組的兩片磚都已擋好。2#橫帶可以升起，當(dāng)2#橫帶正在升起，但未升到上位的過程中，如果S06變?yōu)镺N，則M11（2#帶前傳動）要暫時停止運行，以防止碰撞，當(dāng)2#橫帶升到上位時，M11（2#帶前傳動）可繼續(xù)運行，2#后氣動擋板OFF。此時，如果2#出口要磚信號ON，則M20（2#帶出磚）ON，M20（2#帶出磚）ON計時2 s后，認(rèn)為2#橫帶上的磚已出完。確認(rèn)2#橫帶下面無磚后，2#橫帶可以降下。同2#橫帶上升時一樣，當(dāng)2#橫帶正在下降，但未降到下位的過程中，如果S06變?yōu)镺N，則M11（2#帶前傳動）要暫時停止運行，以防止碰撞。

小規(guī)格長條型磚與大規(guī)格長條型磚的部分程序如表4所示。

5 結(jié)語

PLC自動控制替代人工撿磚系統(tǒng)從2010年開始已在部分陶瓷廠使用至今，且系統(tǒng)穩(wěn)定、效果良好。既減輕工人的勞動強度，又提高了經(jīng)濟效益。因此，該PLC自動控制系統(tǒng)值得在陶瓷行業(yè)中廣泛推廣。endprint