王軍,呂艷,黃沖,倪益華,宋劍剛,倪忠進(jìn)*

(1.浙江農(nóng)林大學(xué)工程學(xué)院,浙江省木材科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 臨安 311300; 2.浙江永裕竹業(yè)股份有限公司,浙江 安吉 313300)

重組竹竹方冷壓成型自動(dòng)生產(chǎn)單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王軍1,呂艷1,黃沖1,倪益華1,宋劍剛2,倪忠進(jìn)1*

(1.浙江農(nóng)林大學(xué)工程學(xué)院,浙江省木材科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 臨安 311300; 2.浙江永裕竹業(yè)股份有限公司,浙江 安吉 313300)

針對(duì)目前重組竹竹方冷壓成型工藝勞動(dòng)強(qiáng)度大和效率低等問題,在深入剖析重組竹竹方冷壓成型工藝流程的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了重組竹竹方冷壓成型自動(dòng)生產(chǎn)單元的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成模塊,設(shè)計(jì)了一套基于PLC的重組竹竹方冷壓成型生產(chǎn)單元的控制系統(tǒng)。該自動(dòng)化生產(chǎn)單元采用PLC控制,通過STEP7-Micro/WIN軟件進(jìn)行模塊化程序設(shè)計(jì),實(shí)時(shí)監(jiān)控并設(shè)定各機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)行參數(shù),依托相關(guān)傳感器部件采集并分析生產(chǎn)線信號(hào)數(shù)據(jù),并向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令,實(shí)現(xiàn)冷壓過程的遠(yuǎn)端送料、自動(dòng)上下料和自動(dòng)鎖模等自動(dòng)化功能,具有節(jié)省勞動(dòng)力、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、工序間協(xié)調(diào)性好、生產(chǎn)緊湊、工效高和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

PLC;重組竹竹方;冷壓成型;生產(chǎn)線控制

隨著木材缺口的不斷擴(kuò)大,人們?cè)絹碓街匾晫?duì)竹材的開發(fā)利用[1]。重組竹不僅保留了原竹纖維的本身特性,通過重組工藝,重組竹成型材密度較原竹更高,硬度更大,抗腐蝕能力強(qiáng),更能適應(yīng)惡劣的環(huán)境,重組竹已成為我國(guó)竹產(chǎn)品中最有發(fā)展?jié)摿Φ木G色環(huán)保型材料[2-3]。重組竹壓制成型是決定重組竹產(chǎn)品多項(xiàng)性能指標(biāo)的一道關(guān)鍵工序,如今,大多數(shù)企業(yè)都采取模具冷壓法[4]。目前,重組竹冷壓機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了單機(jī)的半自動(dòng)化,但尚未形成集上下料和送料于一體的自動(dòng)化單元。傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型生產(chǎn)方式,嚴(yán)重制約著我國(guó)竹材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[5]。

各類產(chǎn)品冷壓生產(chǎn)單元的發(fā)展經(jīng)歷了單機(jī)生產(chǎn)、簡(jiǎn)單上下料冷壓?jiǎn)卧妥詣?dòng)化冷壓生產(chǎn)線三個(gè)階段[6-8]。單臺(tái)單動(dòng)壓機(jī)主要通過人工搬運(yùn)的方式完成上下料的工作,主要設(shè)備的參數(shù)設(shè)置由人工手動(dòng)調(diào)整,導(dǎo)致生產(chǎn)線效率較低,產(chǎn)品質(zhì)量不合格率增大[9]。為了提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量,在供料裝置使用機(jī)械式凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的前提下,生產(chǎn)線開始搭建代替工人自動(dòng)完成上下料工作的機(jī)械化冷壓生產(chǎn)線,但通用性較差[10]。自動(dòng)化冷壓生產(chǎn)線具有高柔性化、高自動(dòng)化和高效率等特點(diǎn),拆垛和上下料過程依托機(jī)械手實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工作,效率提高至人工操作的4～5倍[11-12]。

筆者以重組竹竹方冷壓成型生產(chǎn)工序?yàn)檠芯繉?duì)象,構(gòu)建了重組竹竹方冷壓成型自動(dòng)生成單元控制系統(tǒng),系統(tǒng)各工序間銜接有序,模塊間協(xié)同工作,高效完成重組竹竹方的自動(dòng)化生產(chǎn),提高重組竹生產(chǎn)的效率,降低人工成本,改善生產(chǎn)勞動(dòng)環(huán)境。

1 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)

重組竹制備過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是將浸膠干燥后的竹絲壓制成重組竹竹方。目前主要采用重組竹模具冷壓成型法,該方法要求在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)尺寸的模具中放入鋪裝好的竹絲,在冷壓機(jī)械的機(jī)械作用下擠壓成型,但現(xiàn)階段各個(gè)工序操作大多依靠人工完成,自動(dòng)化程度較低[13]。

筆者通過對(duì)國(guó)內(nèi)外大量冷壓生產(chǎn)線技術(shù)的研究,提出具備一定自動(dòng)化程度的重組竹竹方冷壓成型自動(dòng)生產(chǎn)單元控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該方法主要以冷壓機(jī)為核心設(shè)計(jì)單元,通過增加輔助機(jī)械機(jī)構(gòu)完成對(duì)重組竹竹方冷壓成型自動(dòng)化生產(chǎn)線的構(gòu)建。具體的工序流程如圖1所示。該系統(tǒng)主要以浸膠干燥后的竹絲為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了圖1所示六大工藝流程的自動(dòng)化控制,該工序流程設(shè)計(jì)在保證生產(chǎn)線產(chǎn)能的前提下,實(shí)現(xiàn)物料與設(shè)備的自動(dòng)輸送、上下料和自動(dòng)鎖模功能,降低人工成本和工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了生產(chǎn)效率。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram

2 生產(chǎn)線組成及其功能實(shí)現(xiàn)

2.1 生產(chǎn)線組成

圖2 竹方冷壓成型自動(dòng)生產(chǎn)線的組成模塊Fig.2 The component modules of automatic production line for bamboo scrimber square cold pressing molding

為了讓各個(gè)供料機(jī)械機(jī)構(gòu)之間協(xié)調(diào)運(yùn)行并讓冷壓機(jī)發(fā)揮出最大的生產(chǎn)能力,需要對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行合理的布局和規(guī)劃。整個(gè)重組竹竹方冷壓成型自動(dòng)生產(chǎn)線的組成模塊如圖2所示,主要由竹絲稱量模塊、竹絲輸送模塊、模具輸送模塊和蓋壓板搬運(yùn)模塊等共同組成。其中,在儲(chǔ)料槽底端放置壓電傳感器設(shè)備PX409-001GI(OMEGA),用于測(cè)量?jī)?chǔ)料槽內(nèi)的竹絲質(zhì)量。竹絲進(jìn)入儲(chǔ)料槽,質(zhì)量稱量達(dá)到要求,才能被機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)移到冷壓室進(jìn)入后續(xù)操作。輸送帶底端也配備回歸反射型光電傳感器EE-SPZ-A(OMRON),用于檢測(cè)輸送帶運(yùn)行的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。

通過對(duì)重組竹竹方冷壓成型自動(dòng)生產(chǎn)線中各個(gè)機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),依照?qǐng)D2中自動(dòng)生產(chǎn)線的組成模塊,對(duì)相關(guān)機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)有效的設(shè)計(jì)布局,獲得生產(chǎn)單元布局總視圖如圖3所示。

1.模具輸送帶;2.前端推送機(jī);3.冷壓機(jī)壓腔; 4.竹絲輸送帶;5.儲(chǔ)料槽;6.推頭前端;7.后端推送機(jī); 8.蓋壓板輸送帶;9.鎖模機(jī)圖3 生產(chǎn)線總視圖Fig.3 Assembly line view

2.2 主要實(shí)現(xiàn)功能

1)物理輸送。分別采用竹絲輸送帶、模具輸送帶、蓋壓板輸送帶等,將竹絲、模具、蓋壓板等輸送到相應(yīng)位置進(jìn)行加工。蓋壓板還需要蓋壓板搬運(yùn)機(jī)構(gòu)將其搬運(yùn)并蓋到竹絲上。前端、后端推送機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)推送功能,分別推送模具、竹絲和蓋壓板進(jìn)入冷壓機(jī)壓腔。

2)模塊化設(shè)計(jì)。根據(jù)重組竹竹方冷壓工藝的需求,將系統(tǒng)劃分成7個(gè)子功能模塊:模具的遠(yuǎn)端輸送;模具的推送;竹絲的遠(yuǎn)端輸送;蓋壓板的遠(yuǎn)端輸送;蓋壓板的搬運(yùn);竹絲與蓋壓板的推送、冷壓完成后成品的推出;鎖模。

3)節(jié)拍合理?？紤]原有的上下料和物流人工搬運(yùn)的工作節(jié)拍,避免出現(xiàn)大量的時(shí)間等待以及對(duì)生產(chǎn)設(shè)備造成巨大沖擊,確定生產(chǎn)線的工作節(jié)拍在遵循原來的工作時(shí)間基礎(chǔ)上,適當(dāng)縮短幾道工序的時(shí)間,實(shí)現(xiàn)在減少人工的基礎(chǔ)上,保證企業(yè)的產(chǎn)能以及生產(chǎn)安全性。

3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)硬件

控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)直接關(guān)系到系統(tǒng)的有效運(yùn)行,保障系統(tǒng)的安全,從而有效提高自動(dòng)化生產(chǎn)線的工作效率。根據(jù)重組竹冷壓成型自動(dòng)生產(chǎn)單元的結(jié)構(gòu)及控制要求,為保障控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行以及遵循經(jīng)濟(jì)適用的原則,其PLC控制器主要配備了兩臺(tái)西門子CPU226型的S7-200。設(shè)置PLC1為主站,PLC2為從站,2個(gè)PLC之間通過RS485總線進(jìn)行信息交流,PC/PPI電纜總線具備銜接功能,完成上位機(jī)對(duì)主站PLC1信息的接收與發(fā)送,構(gòu)建了一個(gè)完整的分散型控制系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。分散型控制系統(tǒng)各設(shè)備的連線簡(jiǎn)圖如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)主要設(shè)備簡(jiǎn)圖Fig.4 The main parts of the system

3.2 PLC擴(kuò)展功能模塊

針對(duì)系統(tǒng)模擬量與數(shù)字量輸入/輸出口的特點(diǎn),為滿足不同的應(yīng)用需求,分別配置西門子S7-200系列EM 231 CN模塊用于竹絲質(zhì)量測(cè)定的壓電傳感器以及空氣壓差傳感器數(shù)據(jù)采集的模擬量輸入模塊。西門子S7-200系列EM 232 CN模塊用于竹絲和蓋壓板輸送帶兩臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)的模擬量輸出模塊;西門子S7-200系列EM 253模塊用于交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的脈沖輸出模塊,將擴(kuò)展模塊分配到2個(gè)PLC中,控制系統(tǒng)擴(kuò)展模塊功能框圖如圖5所示。

該系統(tǒng)生產(chǎn)線現(xiàn)已在浙江永裕竹業(yè)股份有限公司進(jìn)行應(yīng)用,具體實(shí)物流程如圖6所示。

圖5 擴(kuò)展模塊功能框圖Fig.5 The functional diagram of extended module

圖6 企業(yè)實(shí)物工藝流程圖Fig.6 Process flow diagram for material object on enterprise

4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 控制系統(tǒng)程序框圖

控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分,主要根據(jù)自動(dòng)化生產(chǎn)線必要的功能要求以及機(jī)構(gòu)執(zhí)行的相關(guān)指令操作,完成對(duì)系統(tǒng)PLC執(zhí)行程序軟件的設(shè)計(jì),并結(jié)合具體的細(xì)節(jié)功能要求和各機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)行流程順序,構(gòu)建控制系統(tǒng)流程框圖。具體的控制系統(tǒng)流程圖見圖7。

圖7 系統(tǒng)程序流程圖Fig.7 Systematic program flow diagram

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總功能模塊,將系統(tǒng)過程劃分為以下4個(gè)子模塊,在系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中只需進(jìn)行模塊調(diào)用就能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)控制。

1)模具的輸送與推送。計(jì)數(shù)器是用于對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)線產(chǎn)品生產(chǎn)批次的存儲(chǔ),以便從系統(tǒng)內(nèi)部有效獲取數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)首次啟動(dòng)時(shí),模具輸送帶開始運(yùn)行,其伺服電機(jī)通過接收脈沖數(shù)確定距離,控制輸送帶的運(yùn)動(dòng),確保限位開關(guān)和二次檢測(cè)刮板運(yùn)行到位,以便下一步指令的正常進(jìn)行。之后,前端推送機(jī)推送模具進(jìn)入冷壓機(jī)內(nèi)腔,后端推頭將成型竹方推出,停止程序。

2)竹絲的輸送與裝料。竹絲在輸送與裝料的過程中,需要借助竹絲輸送帶完成整個(gè)機(jī)械自動(dòng)化操作。竹絲輸送階段出現(xiàn)循環(huán)狀態(tài),系統(tǒng)等待后端推送機(jī)完成復(fù)位后,竹絲輸送帶運(yùn)行并完成送料操作。其中,竹絲隨著輸送帶進(jìn)入儲(chǔ)料槽,輸送帶的速度根據(jù)儲(chǔ)料槽中竹絲量的預(yù)先設(shè)定值而調(diào)整,防止造成運(yùn)行誤差,保證供料精度。

3)蓋壓板的輸送與搬運(yùn)。蓋壓板在運(yùn)送至待抓取區(qū)的輸送過程中,其速度的控制是由相應(yīng)位置的速度傳感器所確定的。當(dāng)蓋壓板運(yùn)送至停止位時(shí),真空吸盤下降并吸取蓋壓板,根據(jù)空氣壓差數(shù)值確定吸盤是否被吸牢。隨后通過滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)至儲(chǔ)料槽正上方,等待竹絲到達(dá)額定值后,運(yùn)動(dòng)至指定位置,吸盤與蓋壓板脫離,最后進(jìn)行真空吸盤復(fù)位。

4)后端推送機(jī)與鎖模機(jī)工作。蓋壓板在等待復(fù)位的過程中,后端推送機(jī)運(yùn)行至中點(diǎn)限位,啟動(dòng)冷壓機(jī)壓制竹絲的同時(shí),需要確定竹絲與蓋壓板是否被送入冷壓機(jī)壓腔內(nèi)。壓制過程完成后,壓機(jī)壓頭迅速上升復(fù)位,鎖模機(jī)立刻啟動(dòng),在模具上打入銷釘,達(dá)到鎖死模具的目的,鎖模機(jī)完成復(fù)位。之后,后端推送機(jī)將成型竹方和模具送回模具輸送帶,完成推送,最后推頭復(fù)位。

4.2 控制系統(tǒng)軟件

重組竹竹方冷壓自動(dòng)生產(chǎn)單元控制系統(tǒng)中各個(gè)模塊程序有相似之處,此處重點(diǎn)對(duì)通訊程序和伺服電機(jī)控制系統(tǒng)這兩個(gè)典型環(huán)節(jié)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。

通訊程序設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)PLC1與PLC2之間的數(shù)據(jù)交換功能。PLC之間的數(shù)據(jù)讀取與寫入功能主要是通過STEP7-Micro/WIN軟件設(shè)定合理有效的網(wǎng)絡(luò)讀取指令(NETR)和網(wǎng)絡(luò)寫入指令(NETW),從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)互通。系統(tǒng)需要對(duì)通訊端口進(jìn)行設(shè)置,具體設(shè)置參數(shù)見圖8,程序設(shè)定僅針對(duì)主站PLC1,從站PLC2無需進(jìn)行程序設(shè)定。主站程序設(shè)定前,需要完成端口初始化設(shè)定,再通過寄存器的參數(shù)設(shè)定,完成對(duì)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。端口0與端口1分別由寄存器SMB30和SMB130控制,破除數(shù)據(jù)通訊障礙,實(shí)現(xiàn)PLC之間的數(shù)據(jù)互通功能。

伺服電機(jī)控制系統(tǒng)主要由伺服電機(jī)、編碼器和驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成,具有電流環(huán)、速度環(huán)以及位置環(huán)的三環(huán)控制系統(tǒng)[14],通過將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓電流信號(hào)輸出,驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)行。伺服電機(jī)的定位是通過接收到的脈沖信號(hào)頻率及數(shù)量來實(shí)現(xiàn)的,編碼器在調(diào)節(jié)誤差時(shí)具有關(guān)鍵性作用,依據(jù)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不同角度所產(chǎn)生的周期性電信號(hào)信息,可計(jì)算設(shè)定位置與當(dāng)前運(yùn)動(dòng)位置之間的誤差值,信息的接收與反饋有效地控制了誤差范圍,形成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)[15]。通過伺服控制,可精確控制電機(jī)運(yùn)動(dòng),完成對(duì)負(fù)載的精確定位,精度可達(dá)到0.001～0.003 mm級(jí)別,PLC內(nèi)部可進(jìn)行脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù),無需再接受位置信號(hào)的反饋。

本系統(tǒng)均采用EM253功能擴(kuò)展模塊,該模塊專門配備了向?qū)Чδ?具有五路數(shù)字量輸入口和六路數(shù)字量輸出口,通過信息通訊方式對(duì)各機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確定位。EM253模塊和CPU之間的信息通訊方式是通過PLC的擴(kuò)展接口,主站PLC1擴(kuò)展2個(gè)EM253模塊,從站PLC2擴(kuò)展3個(gè)EM253模塊,完成對(duì)冷壓機(jī)前端和后端推送機(jī)的推頭、模具輸送帶,以及十字滑臺(tái)X軸、Y軸的定位功能。

本生產(chǎn)線中,伺服控制系統(tǒng)主要采用絕對(duì)地址的方式對(duì)前后端推送機(jī)和十字滑臺(tái)X軸、Y軸進(jìn)行精確定位,以相對(duì)地址尋址的方式觸發(fā)相應(yīng)輸送帶運(yùn)動(dòng)指定距離,控制脈沖輸出達(dá)到運(yùn)行和停止伺服電機(jī)的目的,進(jìn)行高效的精準(zhǔn)控制。具體控制系統(tǒng)實(shí)物見圖9。

5 結(jié) 論

以面向重組竹竹方冷壓成型工藝,從重組竹企業(yè)的生產(chǎn)狀況出發(fā),設(shè)計(jì)了一套重組竹竹方冷壓成型生產(chǎn)單元控制系統(tǒng)。通過對(duì)工藝流程、硬件和軟件3個(gè)部分展開研究,對(duì)系統(tǒng)各模塊機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計(jì),為重組竹竹方冷壓成型生產(chǎn)自動(dòng)化水平的提高作出了貢獻(xiàn)。目前,該系統(tǒng)已經(jīng)成功運(yùn)用于浙江永裕竹業(yè)股份有限公司,并進(jìn)行不斷的探索和改進(jìn),具體成果如下:

1) 針對(duì)企業(yè)的實(shí)際狀況,將重組竹竹方冷壓成型工藝劃分為六大工序。該工序具有銜接緊湊，物流便捷,以及極大限度降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和人工成本等優(yōu)點(diǎn)。

2) 對(duì)生產(chǎn)線各個(gè)機(jī)械模塊進(jìn)行了合理規(guī)劃,形成了一個(gè)由多種自動(dòng)化機(jī)械結(jié)構(gòu)、多環(huán)節(jié)組成的成型系統(tǒng),并在此基礎(chǔ)上對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行總體布局,實(shí)現(xiàn)高效的物理輸送、合理的節(jié)拍設(shè)置以及詳細(xì)的模塊化設(shè)計(jì)功能。

3) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。以PLC控制器為中心,采用兩臺(tái)S7-200PLC,設(shè)置主、從站,通過STEP7-Micro/WIN軟件進(jìn)行模塊化程序設(shè)計(jì),通過伺服控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控并設(shè)定各機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)行參數(shù),依托相關(guān)傳感器部件采集并分析生產(chǎn)線信號(hào)數(shù)據(jù),及時(shí)向PLC進(jìn)行信息反饋,實(shí)現(xiàn)冷壓過程的遠(yuǎn)端送料、自動(dòng)上下料和自動(dòng)鎖模等自動(dòng)化功能。

[1]李延軍,許斌,張齊生,等.我國(guó)竹材加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與對(duì)策分析[J].林業(yè)工程學(xué)報(bào),2016,1(1):2-7.LI Y J,XU B,ZHANG Q S,et al.Present situation and the countermeasure analysis of bamboo timber processing industry in China[J].Journal of Forestry Engineering,2016,1(1):2-7.

[2]李暉,朱一辛,楊志斌,等.我國(guó)竹材微觀構(gòu)造及竹纖維應(yīng)用研究綜述[J].林業(yè)科技開發(fā),2013,27(3):1-5.LI H,ZHU Y X,YANG Z B,et al.Review on bamboo microscopic structure and bamboo fiber application in China[J].China Forestry Science and Technology,2013,27(3):1-5.

[3]朱建東,臧慧蘭.綠色建筑的新型建筑材料——重組竹[J].新型建筑材料,2011(7):44-47.ZHU J D,ZANG H L.The new buliding materials of green building-restructuring bamboo[J].New Building Materials,2011(7):44-47.

[4]王春霞,崔立東,劉浩陽,等.重組竹冷壓工藝的研究[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備,2013,41(12):17-19.WANG C X,CUI L D,LIU H Y.Study on cold press technology for reconsolidated bamboo[J].Forestry Machinery &Woodworking Equipment,2013,41(12):17-19.

[5]秦莉,于文吉.重組竹研究現(xiàn)狀與展望[J].世界林業(yè)研究,2009,22(6):55-59.QIN L,YU W J.Status and prospects of reconstituted bamboo lumber[J].World Forestry Research,2009,22(6):55-59.

[6]盧險(xiǎn)峰.現(xiàn)代冷壓技術(shù)發(fā)展階段[J].精密成形工程,2012,4(3):86-88.

[7]黃玲玲,曹平祥,郭曉磊,等.實(shí)木復(fù)合地板連續(xù)冷壓生產(chǎn)工藝及其關(guān)鍵設(shè)備[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備,2010,38(5):50-52.HUANG L L,CAO P X,GUO X L,et al.Continuous cold-pressing process key equipment for solid wood composite flooring[J].Forestry Machinery &Woodworking Equipment,2010,38(5):50-52.

[8]伍英,周旭,吳祖國(guó).輪轂軸管淬火生產(chǎn)線自動(dòng)上下料裝置的研制[J].機(jī)床與液壓,2016,44(3):24-26.WU Y,ZHOU X,WU Z G.Development of automatic loading and unloading equipment in quencher production line on shaft tube[J].Machine Tool &Hydraulics,2016,44(3):24-26.

[9]ADASKIN A M,SHTEIN F S.High-speed steel of optimal composition for cold-pressing tools[J].Metal Science and Heat Treatment,1992,34(6):390-394.

[10]許川佩,彭圣華.基于PLC的自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2016(11):85-89.XU C P,PENG S H.Control system based on PLC for automated production line[J].Instrument Technique and Sensor,2016(11):85-89.

[11]TORRE S D D L,ISHIHARA K N,SHINGU P H.Synthesis of SnTe by repeated cold-pressing[J].Materials Science and Engineering:A,1999,266(1/2):37-43.

[12]AHRENS M,SCHUSCHKE K,REDMER S,et al.Transparent ceramics from sol-gel derived elpasolites by cold pressing[J].Solid State Sciences,2007,9(9):833-837.

[13]徐有明,滕方玲.我國(guó)高性能重組竹研究進(jìn)展及其研發(fā)建議[J].世界竹藤通訊,2015,13(3):1-7.XU Y M,TENG F L.Research progress on high-performance reconstituted bamboo lumber in China and its development suggestions[J].World Bamboo and Rattan,2015,13(3):1-7.

[14]邊黨偉,李長(zhǎng)紅,高嵩,等.永磁同步電機(jī)的位置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電力電子技術(shù),2015,49(8):61-62.BIAN D W,LI C H,GAO S.Design of permanent magnet synchronous motor position control system[J].Power Electronics,2015,49(8):61-62.

[15]程志,劉利,陳軍.基于伺服電機(jī)的位置跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電一體化,2012,18(12):52-55.CHENG Z,LIU L,CHEN J.The design of position tracking closed-loop servo system based on LabVIEW[J].Mechatronics,2012,18(12):52-55.

Design of control system of automatic bambooscrimber cold pressing unit

WANG Jun1,LYU Yan1,HUANG Chong1,NI Yihua1,SONG Jiangang2,NI Zhongjin1*

(1.Zhejiang Key Laboratory of Wood Science and Technology,School of Engineering,Zhejiang Agriculture and Forestry University, Lin’an 311300,Zhejiang,China;2.Zhejiang Yongyu Bamboo Industry Co.Ltd.,Anji 313300,Zhejiang,China)

The demand for wood grows rapidly around the world,especially in China where the wood supply has failed to meet the needs of economic development.With the widening gap between wood supply and demand,more and more attention has been paid to bamboo as an alternative,and bamboo scrimber is a bamboo production with great development potential.The traditional cold pressing process in bamboo scrimber manufacturing is semi-automatic and labor-intensive.To increase the efficiency of bamboo scrimber cold pressing,the cold pressing process was investigated and deeply analyzed.The mechanical modules of the automatic bamboo scrimber cold pressing unit were developed,and a control system was designed for it.The system was controlled by PLC and programmed modularly by using STEP7-Micro/WIN.The production line data from various sensors were collected and analyzed by the system instantly.The control instruction was then sent to the actuators to realize the remote feeding and automatic loading and unloading.The system can lower labor cost and intensity,and increase the production coordination and efficiency.

PLC;bamboo scrimber square;cold pressing molding;production line control

S777

A

2096-1359(2017)05-0095-07

2016-11-16

2017-04-16

浙江省公益性技術(shù)應(yīng)用研究計(jì)劃項(xiàng)目(2014C31064);國(guó)家自然科學(xué)基金(61175125);浙江省自然科學(xué)發(fā)展基金(LZ15E050003)。

王軍,男,研究方向?yàn)檗r(nóng)林裝備自動(dòng)化。

倪忠進(jìn),男,副教授。E-mail:neezj@163.com