自動控制系統(tǒng)在滴灌帶自動收卷機中的應(yīng)用

徐濤

摘要：本文簡述了自動控制系統(tǒng)在滴灌帶自動收卷機中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：滴灌帶，自動控制系統(tǒng)，自動收卷機

滴灌帶生產(chǎn)是一種勞動密集型的生產(chǎn)模式，人工成本越來越高，在連續(xù)生產(chǎn)過程中滴灌帶的上卷、換卷和下卷占用了大量的人力，為了降低這一部分的勞動強度，提高勞動效率，設(shè)計了一種能夠自動完成滴灌帶自動上卷、換卷和下卷動作的自動收卷機。該設(shè)備只需要按一下按鈕，就能夠?qū)崿F(xiàn)收卷的一系列動作，操作簡單，減少了誤操作，并且節(jié)約了大量人工，從而降低了生產(chǎn)成本。

1、滴灌帶收卷機開發(fā)目的

目前國內(nèi)滴灌帶生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展迅速，由于人工成本越來越高，熟練技術(shù)工人流動性大造成加工過程穩(wěn)定性下降，生產(chǎn)管理成本也越來越高，在連續(xù)性生產(chǎn)過程中，上卷、換卷和落卷占用了大量的人工，占全部勞動量的50%以上，并且所有的步驟都是人工完成，包括人工更換卷芯、搭帶、自動調(diào)整力矩、割帶和落卷，把這些改為全自動控制成為了減少人工和提高勞動效率的關(guān)鍵。

2、滴灌帶收卷機的構(gòu)成

根據(jù)對現(xiàn)有生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備的深入研究，模擬人工收卷換卷過程，設(shè)計開發(fā)了全自動收卷換卷設(shè)備，其設(shè)計包括排線裝置、管芯夾持裝置、頂緊裝置、夾帶裝置、割帶裝置。

圖中，1為管芯夾持裝置，2為頂緊裝置，3為排線裝置，4為割帶裝置，5為夾帶裝置，6為管芯架，7為管芯

排線裝置解決了收卷過程中，收卷力矩的大小對收卷整齊度和松緊影響，選用高精度絲桿機構(gòu)，由于其連續(xù)性好，控制行好，速度可控性好等優(yōu)點，對卷子的大小、整齊和松緊提供的保障。排線裝置由伺服電機驅(qū)動，能夠精確均勻的在控制范圍之間來回運動，并且能在出發(fā)下卷指令時，立即向夾帶裝置運動。

管芯夾持裝置采用了機械手方案模擬人工換管芯的過程，選用易于加工維護的氣缸帶動齒輪齒條結(jié)構(gòu)的機械手，以保證換卷的空間和時間，及將來投入生產(chǎn)后的維護，解決了人工更換管芯的難題，實現(xiàn)了更換管芯的自動化。管芯轉(zhuǎn)動由力矩電機驅(qū)動，PLC通過特殊算法，能夠自動調(diào)節(jié)力矩，保證了最后的產(chǎn)品外觀均勻美觀。

頂緊裝置采用了無中桿氣缸頂緊模式達到了頂緊力調(diào)節(jié)方便、換卷容易、換卷速度不一樣等多項要求，保證頂緊和換卷在最短時間內(nèi)完成，解決了人工落卷的難題，實現(xiàn)了自動化落卷，降低了勞動強度。

夾帶裝置主要包括推帶頭、推帶氣缸、剪刀結(jié)構(gòu)和夾帶氣缸，在收卷結(jié)束時，通過推帶頭在推帶氣缸的作用下，把滴灌帶推到剪刀結(jié)構(gòu)中，最后在夾帶氣缸作用下，剪刀結(jié)構(gòu)合緊，夾緊滴灌帶，夾帶裝置的設(shè)計解決了人工搭帶的問題。

割帶裝置主要作用在夾緊滴灌帶時，保證滴灌帶能夠完全緊靠在割刀上，確保頂緊裝置松開卷子時，卷子自由落體能夠及時割斷滴灌帶，為換卷做好準(zhǔn)備，解決了人工割帶的問題。

3、自動收卷機的工作過程

自動收卷機采用了機械手方案模擬人工換管芯的過程從管芯架上取出管芯，圓周運動運動到頂緊裝置中心位置，頂緊裝置在氣缸的作用下頂緊管芯，此時，電機開始工作，PLC通過特殊算法自動對力矩進行調(diào)節(jié)，在收卷結(jié)束時，排線裝置不管在任何位置都開始向夾帶裝置靠近，到達位置時，通過推帶頭在推帶氣缸的作用下，把滴灌帶推到剪刀結(jié)構(gòu)中，最后在夾帶作用下，剪刀結(jié)構(gòu)合緊，夾緊滴灌帶，卷子自由落體能夠及時割斷滴灌帶，此時電機停止工作，管芯夾持裝置再次取出管芯，完成換卷過程。其流程圖如下：

該設(shè)備操作非常簡單，全設(shè)備只有一個按鈕，設(shè)備啟動時，只需要按一下按鈕，就能夠完成實現(xiàn)自動運行，操作工在工作時只需要準(zhǔn)備足夠的管芯，剩下的動作全部由設(shè)備自動完成，大大節(jié)省了人工。

參考文獻：

[1]李道霖.電氣控制與可編程控制器應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004

[2]王兆義.小型可編程控制器實用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002