王文村

摘要：高分子中空內(nèi)模板是一種建筑室內(nèi)墻使用新型環(huán)保材料，它價(jià)格便宜容易生產(chǎn)，使用廣泛。根據(jù)市場使用的要求需要在板材上進(jìn)行開槽。目前的生產(chǎn)板材的設(shè)備沒有這項(xiàng)功能，如果線下開槽會(huì)降級生產(chǎn)效率，浪費(fèi)人力資源，容易造成粉塵污染。對此創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種基于PLC可編程邏輯控制器的智能開槽機(jī)，與原生產(chǎn)設(shè)備有效結(jié)合，生產(chǎn)線的中端位置加入智能開槽功能，很好解決了線上開槽問題。開槽機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、易于制造的特點(diǎn)，可以根據(jù)板材的長度的變化通過人機(jī)交互界面任意設(shè)定開槽的長度、間距和數(shù)量，達(dá)到了智能開槽的要求，開槽機(jī)可以廣泛用于中空內(nèi)模板的生產(chǎn)線。

[關(guān)鍵詞]? ?中空內(nèi)模板? ? 智能開槽機(jī)? 可編程邏輯控制器? ? 人機(jī)交互界面

1、設(shè)計(jì)要求

本次設(shè)計(jì)的智能開槽機(jī)與板材生產(chǎn)設(shè)備無縫對接，主要用于中空內(nèi)模板批量開槽。該板材每個(gè)批次的長度不一樣，因此要求開槽的長度、間距和數(shù)量也不一樣，但是每個(gè)批次要完全一致。這就要求開槽機(jī)具有實(shí)時(shí)調(diào)整開槽參數(shù)的功能，可以實(shí)時(shí)調(diào)整開槽的長度、槽間距和開槽數(shù)量，并且對其開槽質(zhì)量、工作效率、協(xié)同性、可靠性、人機(jī)交互友好、經(jīng)濟(jì)性提出了比較高的要求，具體要求如表1

2、方案設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對開槽機(jī)的功能及實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行細(xì)化，因此本設(shè)備由控制系統(tǒng)、開槽系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)等三個(gè)方面組成。由于要求與板材生產(chǎn)線進(jìn)行無縫對接，因此現(xiàn)場的速度數(shù)據(jù)使用旋轉(zhuǎn)編碼器從生產(chǎn)線獲取，運(yùn)用PLC可編程邏輯控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理及運(yùn)算，使用步進(jìn)電機(jī)達(dá)到開孔的相關(guān)要求。使用高速電機(jī)帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn)，運(yùn)用直線滑臺(tái)控制電機(jī)的上下運(yùn)行，運(yùn)用昆侖通泰觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。具體方案如圖1所示。

3.1電源電路電源電路由斷路器、交流接觸器、按鈕、開關(guān)電源、指示燈等組成。

電路具有過載保護(hù)、欠壓、失壓保護(hù)等保護(hù)功能，確保電路正常運(yùn)行。采用低壓斷路作為線路總開關(guān)。它集控制和多種保護(hù)功能于一體，當(dāng)電路中發(fā)生短路、過載和失壓等故障時(shí)，它能自動(dòng)跳閘切斷故障電路。由于開槽電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流較大，因此使用交流接觸器作為電源啟動(dòng)的中介，線路配有電源指示燈和系統(tǒng)運(yùn)行指示燈，操作人員能夠及時(shí)了解開槽機(jī)的工作信息。

3.2控制線路的設(shè)計(jì)。控制線路的工作原理可是利用PLC作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的運(yùn)算CPU，利用旋轉(zhuǎn)編碼器記錄工作臺(tái)位移和速度，采用光電傳感器檢測滑臺(tái)位置，PLC通過讀取觸摸屏的相關(guān)數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)編碼器數(shù)據(jù)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，把數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算傳給步進(jìn)電機(jī)和人機(jī)交互界面，完成控制要求。本系統(tǒng)中PLC采用了市場通用的三菱FX3U系列的PLC，采用歐姆龍1024P/L旋轉(zhuǎn)編碼器，根據(jù)控制要求進(jìn)行I/O分配，如表2所示

4、開槽系統(tǒng)是由滑臺(tái)、開槽電機(jī)、銑刀和相關(guān)配件組成?；_(tái)采用了滾珠絲杠直線滑臺(tái)模組?；_(tái)由57步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，載重能力強(qiáng)，能夠根據(jù)控制系統(tǒng)的要求精密運(yùn)行。開槽電機(jī)采用高速CNC直流500W主軸電機(jī)，具有噪音小，效率高，能耗低的特點(diǎn)，能夠夾裝3--10mm的精鋼銑刀完成開槽功能，開槽系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)良。

5、人機(jī)交互界面可以把操作工人的開槽要求等相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送給控制系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算，從而達(dá)到我們開槽的要求。人機(jī)交互界面如圖2所示

本產(chǎn)品采用昆侖通態(tài)觸摸屏，界面友好，操作簡單方便，功能齊全。設(shè)有自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行模式，具有設(shè)備的啟動(dòng)、停止，開槽參數(shù)的調(diào)整變化，設(shè)備運(yùn)行速度和移動(dòng)距離的調(diào)整，簡單易操作，為了防止誤操作還設(shè)有密碼鎖屏功能，一般初學(xué)者操作工人都能在短時(shí)間內(nèi)讓掌握開槽機(jī)的操作方法。

7、總結(jié)

設(shè)計(jì)的產(chǎn)品符合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展要求，有利于行業(yè)工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展，促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化轉(zhuǎn)型升級。配合原來的生產(chǎn)線進(jìn)行線上開槽具有創(chuàng)新性，設(shè)計(jì)新穎性，具有獨(dú)創(chuàng)性。經(jīng)過近一年的使用性能穩(wěn)定，技術(shù)先進(jìn)，功能合理，能滿足使用要求，維護(hù)方便，更換元器件簡單，具有漏電保護(hù)、上下限位保護(hù)、過載保護(hù)等安全保護(hù)措施。人機(jī)交互界面具有良好的舒適性、便捷性，識(shí)別與操作簡單、高效，人機(jī)關(guān)系協(xié)調(diào)。材料運(yùn)用合理，工藝品質(zhì)精良，產(chǎn)品質(zhì)量可靠。設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡單，功能強(qiáng)大，能夠代替人工在線下開槽，使用該設(shè)備后能夠減少了人工成本，把操作工人從簡單枯燥的勞動(dòng)中脫離出來，又提高了生產(chǎn)質(zhì)量和效率，能夠有效降低生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)：

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