作為載體的堇青石蜂窩陶瓷，形似蜂窩煤，只是其上密布的穿心孔十分細�。ā�1mm左右）。裝置于汽、柴油車輛的排氣管內(nèi)，作為排除廢氣和消音器用。為達到車輛尾氣環(huán)保排放的目的，穿心孔內(nèi)需均勻地涂覆高科技環(huán)保材料—料漿。自動料漿涂覆機即為此項加工的生產(chǎn)機械。

為使設(shè)計、制造并投入使用的自動料漿涂覆機，在提高勞動生產(chǎn)率、減輕操作者勞動強度、保證產(chǎn)品合格率等方面有所創(chuàng)新，其電氣控制部分是否具備自動化程度較高、運行安全可靠、安裝維護方便的特點，顯得尤為重要。

一、電氣控制系統(tǒng)組成

電氣控制系統(tǒng)方案的總體思路是：ⅰ.最大限度地滿足生產(chǎn)過程工藝對電氣控制的要求；ⅱ.在滿足控制要求的前提下，綜合考慮實用性、自動化程度、制造成本、使用維護方便等因素，電路結(jié)構(gòu)力求簡單、優(yōu)化；ⅲ.合理地選用新型、優(yōu)質(zhì)的電器元件，確保使用的安全、可靠，同時兼顧新穎、美觀和技術(shù)進步。

1.生產(chǎn)過程工藝。依據(jù)該項目機械部分設(shè)計的指標，整機結(jié)構(gòu)由進/出載體的輸送帶、夾持載體加工的機械手、盛料漿（環(huán)保材料）的料盤、將料漿抽吸入穿心孔內(nèi)的吸盤、保證料漿涂覆均勻而往復(fù)吹風(fēng)的風(fēng)刀、接納廢料漿的接料盤等組成。除進、出工件的輸送帶由電動機拖動外，其余動作均由氣動裝置完成。為此，整機裝置有37個小型氣動電磁閥控制氣動缸的動作。完成一個載體加工過程的工步如圖1所示。

2．對控制系統(tǒng)的技術(shù)要求。充分考慮提高勞動生產(chǎn)率、減輕操作者勞動強度等因素，該系統(tǒng)應(yīng)有較高的自動化程度。

⑴操作、安裝、維護簡便，且具備應(yīng)有的保護環(huán)節(jié)。⑵具備連續(xù)循環(huán)運行功能。⑶具備單循環(huán)運行功能。⑷具備各工步單獨運行功能。⑸具備常見故障情況下的聲光報警和故障內(nèi)容顯示功能。⑹可顯示、設(shè)置、修改有關(guān)的運行參數(shù)。

3．控制系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)采用集中控制。由主控PLC、人機界面、I/O接口，故障聲光報警，電動機控制器、工作狀態(tài)指示、電磁閥組等組成。如圖2所示。

二、電氣控制方案的實現(xiàn)

1．為使該機達到操作簡單，安裝便捷，維護方便和運行安全的指標，電氣控制系統(tǒng)采取了實踐證明行之有效的相關(guān)措施；

⑴整機控制電源裝設(shè)漏電保護器作為隔離開關(guān)和短路保護，以確保整個系統(tǒng)的安全性。⑵采用集中控制。除電動機和電磁閥組外，所有的控制系統(tǒng)元件均裝設(shè)在控制柜內(nèi)�？刂乒駷榱⑹戒撉贅拥慕Y(jié)構(gòu)。顯示面板上裝置有總電源、控制電源、運行、停止、故障等的指示燈和數(shù)字電子計數(shù)器（產(chǎn)量統(tǒng)計）；操作面板上裝置有觸摸操作顯示屏及其開關(guān)，急停、控制電源、運行、停止等按鈕、開關(guān)。⑶簡單化操作。人機界面采用可與PLC內(nèi)置串口RS-232通訊的觸摸操作顯示屏。它可在屏幕上直觀地顯示工藝所要求的所有運行數(shù)據(jù)；也可輕觸設(shè)置在相關(guān)屏幕上的“軟按鈕”，操縱PLC完成相應(yīng)的程序、查看有關(guān)的信息或設(shè)置相關(guān)的參數(shù)。

輕觸其上的軟按鈕，即可進入相應(yīng)的操控界面。鑒于篇幅有限，其余各界面的屏幕不一一示出。在不需監(jiān)視運行狀況和設(shè)置相關(guān)運行參數(shù)的情況下，也可不打開觸摸屏而直接按控制臺面上的“運行”、“停止”按鈕，系統(tǒng)也可按預(yù)定的程序自動運行或停止。既方便了操作，又有利于延長觸摸屏的使用壽命。⑷由于運送載體進、出的輸送帶的電動機容量較小（370W和250W），可直接用開關(guān)控置。但為了達到失壓和欠壓保護的目的，依然采用接觸器驅(qū)動方式，并裝置熱繼電器對電動機實行熱過載保護。⑸為給安裝、檢修、維護帶來方便，電控柜與機械部分的連接采用接插件方式，且注重部局的合理、有序。

2．為提高整機的自動化程度，確保運行的穩(wěn)定、可靠，主控采用性能價格比較高的新型PLC，由自帶模擬量I/O口的歐姆龍（OMRON）CP1H主機配以擴展I/O模塊承擔(dān)。它與人機界面之間通過內(nèi)置的RS-232C串口進行通訊。

3.程序的編制充分考慮了可連續(xù)循環(huán)運行的銜接和聯(lián)鎖、互鎖問題。為此，將PLC的基本控制指令與數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)移動、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邏輯、四則運算等指令進行優(yōu)化組合而構(gòu)成系統(tǒng)的控制程序。整個程序完全滿足了控制過程的要求，可靠地實現(xiàn)自動運行的指標。同時，還可實時采集、轉(zhuǎn)換、傳遞有關(guān)數(shù)據(jù)，并在觸摸屏上直觀地顯示；也可接收并存儲操作者設(shè)定的有關(guān)參數(shù)，用于控制系統(tǒng)的運行。

4．為適應(yīng)運行參數(shù)變更后檢驗產(chǎn)成品是否合格的需要，系統(tǒng)具備“單循環(huán)”功能。即：“啟動”后系統(tǒng)將在加工完單個載體后自動停止，便于驗證產(chǎn)成品是否合格，以保證系統(tǒng)在“自動循環(huán)”加工時處于最佳狀態(tài)。

5．為給調(diào)試、維護、檢修帶來方便，專門設(shè)置有單動操作屏。輕觸其上的軟按鈕，可操縱各工步單獨動作。

6．產(chǎn)品的合格率與涂覆程度密切相關(guān)，確保涂覆均勻而又不堵塞穿心孔是至關(guān)重要的。因此，涂覆過程的有關(guān)運行參數(shù)，如抽吸量、吹風(fēng)往復(fù)次數(shù)、載體翻轉(zhuǎn)次數(shù)等，必須可以變更。為此，特設(shè)有參數(shù)設(shè)置屏。

7．為方便查詢有關(guān)的信息，系統(tǒng)設(shè)置有信息屏。

8．當系統(tǒng)發(fā)生故障時，將發(fā)出聲、光報警。此時可輕觸相關(guān)操作屏上的“故障查詢”鈕，進入故障信息屏查看故障原因，即可明確故障發(fā)生的準確部位。輕觸其上的“關(guān)閉報警”鈕，聲、光報警即停止，但產(chǎn)生故障的條件未解除前，該故障信息將始終顯示。

9．料漿的抽吸量是保證涂覆質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。系統(tǒng)采用超聲波傳感器檢測并控制料盤上升的高度和抽吸量，其輸出的4-20mA模擬量，經(jīng)過程序轉(zhuǎn)換、定標后，供顯示、控制用，確保抽吸量的精確無誤。

三、電氣控制系統(tǒng)的特點

1．該系統(tǒng)使用的超聲波傳感器，具有體積小、重量輕、安裝接線簡單、可長期通電、工作穩(wěn)定、維護便捷、精度高等優(yōu)勢。由其構(gòu)成檢測裝置，使得抽吸量的精確度大為提高。

2．程序的編制重視了整個程序的循環(huán)掃描周期和實時響應(yīng)問題。在最大限度滿足工藝過程的前提下，編制的程序盡可能簡短；同時通過安排不同的組織模塊，采用分時分批掃描的執(zhí)行辦法，來縮短循環(huán)掃描周期和提高控制的實時響應(yīng)性。

3．提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)成品的合格率，是研發(fā)本機的側(cè)重點。為此，編制的程序采取了相應(yīng)的措施。

⑴提高生產(chǎn)效率的措施之一，是該機夾緊裝置有兩套（A、B），由回轉(zhuǎn)裝置控制互為1800水平回轉(zhuǎn)。即A夾緊載體后回轉(zhuǎn)1800進行涂覆加工時，B則完成載體上機、載體上升、載體夾緊后等待；當A涂覆完畢回轉(zhuǎn)1800回位后，B已回轉(zhuǎn)1800至涂覆工位進行涂覆加工，此時A則完成松開載體、載體下降、推出載體后，再行載體上機、載體上升、夾緊載體后等待，……如此循環(huán)往復(fù)。程序的編制利用了可編程控制器的記憶和判斷功能，可正確識別A、B所處位置，并保證在上一次停機后無論是A或B停于初始位置，再次啟動均可正常自動運行。

⑵提高生產(chǎn)效率的措施之二，是在不影響各工步正常動作的前提下，將圖1的運行工步進行適當?shù)恼�合。既減少了程序的步數(shù)，又縮短了單個載體加工過程的時間，進而提高了生產(chǎn)效率。整合后的工步如圖4所示。

⑶保證合格率的措施之一是抽吸量的準確度。為此，除注重超聲波傳感器的安裝工藝、避免其受到干擾外，編程中應(yīng)用了CPU的傳送、轉(zhuǎn)換、比較、運算等指令來保證數(shù)據(jù)的準確，且將抽吸的真空壓力值、抽吸時間、預(yù)設(shè)抽吸量一并作為步進脈沖的觸發(fā)條件，以保證抽吸量的準確。

⑷保證合格率的措施之二，是涂覆的均勻程度。此過程由翻轉(zhuǎn)、風(fēng)刀往復(fù)吹風(fēng)等工步執(zhí)行，且這些工步各自運行的次數(shù)隨載體規(guī)格的不同而不同。編制的程序利用CPU的記憶、計數(shù)等指令的合理銜接，完全適應(yīng)于不同規(guī)格載體涂覆的均勻程度。

4．停機方式的多樣化。為適應(yīng)不同狀態(tài)下的停機，編制的程序有針對性地采取了二種不同的停機方式：⑴正常停機。任一時刻輕觸觸摸屏上的“停機”鈕，或按動控制臺面上的“停機”按鈕，系統(tǒng)不再執(zhí)行“載體上機”工序的同時，將自動運行至已上機的載體的加工全過程結(jié)束后，自動停止。⑵緊急停機。運行過程中如遇異常情況，可按下控制臺面上的“急停”或觸摸屏上的“急停”鈕，系統(tǒng)則中止運行；若需繼續(xù)運行，可將“急停”按鈕復(fù)位后重新“啟動”，系統(tǒng)將接續(xù)中止前的工步自動運行。

5．移位指令的運用：利用IR區(qū)的兩個工作位產(chǎn)生步進脈沖，配合SFT(10)指令控制的字，共同構(gòu)成步進脈沖移位功能，并注意各步進位之間的互鎖和觸發(fā)條件。使得各工步接轉(zhuǎn)準確、連續(xù)、不受干擾，且有利于工步的擴展和調(diào)整。

四、使用效果

該系統(tǒng)全面滿足了堇青石蜂窩陶瓷料漿自動涂覆機的控制要求。具備了技術(shù)含量較高，電路結(jié)構(gòu)新穎，操作簡單方便，顯示直觀明了，調(diào)整維護便捷，參數(shù)變更容易，運行安全可靠，保護功能完善等特色。因此，受到用戶特別是操作者的歡迎。用戶反饋：該機技術(shù)先進，生產(chǎn)率比前一代機型增加近一倍；整機體積小、重量輕、噪音低；拆裝、搬運容易；操作、維護簡便。

參考文獻

[1]廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[2]朱梅，朱光力.液壓與氣動技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.