上料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的改進(jìn)與技術(shù)革新

文／李士仲，劉慶鋒，仇恒臣，魯延輝·山東神力索具有限公司

為著力打造智能化、綠色化、安全化于一體的高端索具制造產(chǎn)業(yè)園，爭(zhēng)做行業(yè)發(fā)展的“領(lǐng)頭羊”，神力索具順應(yīng)時(shí)代大勢(shì)，勇?lián)l(fā)展重任，搶抓機(jī)遇，明確目標(biāo)，以攀高比強(qiáng)的奮進(jìn)姿態(tài)，不斷追求卓越。作為神力索具的員工，更要沖鋒在前，除完成既定的工作以外，同時(shí)還要把科技創(chuàng)新和生產(chǎn)任務(wù)相融合，解決生產(chǎn)設(shè)備遇到的新問題，這不僅是為了提高生產(chǎn)效率，更是體現(xiàn)了我們每一個(gè)員工前進(jìn)的動(dòng)力和個(gè)人的價(jià)值觀。

目前，由于設(shè)備的更新?lián)Q代，生產(chǎn)線由機(jī)器人代替人工的發(fā)展時(shí)代已然來臨，這就要求我們的生產(chǎn)配套設(shè)備能更好地實(shí)現(xiàn)最大的價(jià)值。特別是鍛造車間使用的上料機(jī)，傳統(tǒng)的控制方式主要由PLC 控制，或是由帶有一體機(jī)的觸摸屏控制的，傳感器數(shù)量多。

上料機(jī)主要是把料件自動(dòng)傳送到中頻爐加熱，由于中頻爐在工作中經(jīng)常產(chǎn)生高次諧波，也有浪涌電壓或大電流的出現(xiàn)，會(huì)干擾上料機(jī)上的電子設(shè)備，以致諸多傳感器容易損壞，所以造成了上料機(jī)維護(hù)困難、周期長(zhǎng)、價(jià)格高、故障率高等系列現(xiàn)狀問題。而要真正體現(xiàn)一種設(shè)備的利用價(jià)值，除了更換新的設(shè)備外，就是讓一臺(tái)設(shè)備變的更有通用性，能夠更好地適應(yīng)各種生產(chǎn)線的需求，同時(shí)從機(jī)械和電氣方面共同考慮，拿出更好的方案來改造設(shè)備。

為了讓上料機(jī)真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，減少故障的頻率，神力索具通過對(duì)電路進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出一種新的自動(dòng)控制系統(tǒng)。經(jīng)過長(zhǎng)期的使用，得到了很好的效果驗(yàn)證。其特點(diǎn)就是線路簡(jiǎn)單化，具備故障少、效率高、維修快等優(yōu)點(diǎn)。下面筆者將上料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理，以及神力索具對(duì)電路的改進(jìn)和技術(shù)革新給大家分享一下。

自動(dòng)上料機(jī)的基本原理

目前，上料機(jī)不管是2 閥控制還是3 閥控制，其工作原理都是利用電磁閥帶電和失電來推動(dòng)氣缸工作的：當(dāng)電磁閥得電時(shí)，帶電的氣缸運(yùn)動(dòng)；失電時(shí)氣缸返回原位。

圖1 是帶2 個(gè)電磁閥的控制系統(tǒng) ，圖2 是帶3個(gè)電磁閥的控制系統(tǒng)，圖3 是設(shè)備上料機(jī)整體外觀。

圖1 帶2 個(gè)電磁閥的控制系統(tǒng)

圖2 帶3 個(gè)電磁閥的控制系統(tǒng)

圖3 設(shè)備上料機(jī)整體外觀

根據(jù)閥體的多少，通過其工作過程，神力索具設(shè)計(jì)出了符合企業(yè)設(shè)備生產(chǎn)的一種專用電路。這種電路通過時(shí)間來控制行程，從而取代從前傳感器過多的電路控制系統(tǒng)，避免因傳感器過多等原因造成的各種故障，這也是我公司在技術(shù)革新中自行設(shè)計(jì)出的新的控制線路。

帶有3 個(gè)電磁閥的上料機(jī)控制線路

如果生產(chǎn)線上經(jīng)常需更換不同的產(chǎn)品，因?yàn)楫a(chǎn)品的工件大小不同，這時(shí)可選用帶3 閥的控制線路。

三閥控制線路，一鍵啟動(dòng)

三閥控制線路的特點(diǎn)就是：側(cè)推和送料工作時(shí)，有個(gè)時(shí)間差，防止工件尺寸不同造成側(cè)推誤送料而影響送料。同時(shí)，經(jīng)過改進(jìn)，也是根據(jù)生產(chǎn)上的需求，神力索具三閥控制線路采用了一鍵啟動(dòng)的模式，這樣也避免了開機(jī)的復(fù)雜性。讓我們看一下它的工作狀態(tài)吧！

三閥控制線路工作狀態(tài)

首先，工作前先打開氣閥通氣，打開急停按鈕后，上料機(jī)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。上料機(jī)上的電磁閥就會(huì)帶電，讓工件上升，到達(dá)一定的位置后，通過輸送帶送到側(cè)推位置。我們利用分解線路的方法，對(duì)線路進(jìn)行分解控制，這時(shí)上料系統(tǒng)是循環(huán)工作的。

值得注意的是，上料到達(dá)高度不夠時(shí)，只需要加長(zhǎng)上料繼電器的工作時(shí)間就可以了。當(dāng)上料過多或滿料時(shí)，為了不讓工作立即停止也防止誤上滿料，僅需在輸送帶的中間部位加裝1 個(gè)感應(yīng)器：只有料件連續(xù)接觸傳感器5 秒，上料機(jī)延時(shí)繼電器才保持帶電，這時(shí)上料電磁閥失電；且只有當(dāng)料件過了傳感器沒有信號(hào)時(shí)，上料才能繼續(xù)工作。

同時(shí)，側(cè)推和送料氣缸也開始工作，為了讓側(cè)推和送料有一個(gè)先后順序，防止把料件送錯(cuò)位，我公司設(shè)計(jì)了時(shí)間差自動(dòng)控制系統(tǒng)：讓推料器只有返回到位時(shí)，才在命令控制下進(jìn)行下一次送料。通過長(zhǎng)期的使用，證實(shí)此控制線路穩(wěn)定，故障率明顯降低，而且抗干擾性也增強(qiáng)了，工作效率更是提高了20%以上，從而達(dá)到了減員的目的。

帶有2 個(gè)電磁閥的上料機(jī)控制線路

帶2 個(gè)閥的控制系統(tǒng)，一般是氣缸有2 個(gè)，電磁閥2 個(gè)；另一種是氣缸有3 個(gè)，電磁閥只有2 個(gè)。此處以帶有2 個(gè)電磁閥、3 個(gè)氣缸(二閥三氣缸)的上料機(jī)控制線路為例，它主要是由1 個(gè)電磁閥在帶電時(shí)同時(shí)帶動(dòng)2 個(gè)氣缸進(jìn)行工作。它的工作過程與三閥控制線路有相似之處，但又有不同的地方。

二閥三氣缸上料機(jī)工作狀態(tài)

首先，將上料機(jī)的氣路打開，這時(shí)，打開急停旋鈕，上料機(jī)的控制系統(tǒng)就開始工作了。這時(shí)，2 個(gè)電磁閥會(huì)同時(shí)帶電，但由于2 個(gè)閥是獨(dú)立控制的，所以各自的工作任務(wù)不相同，也互不干擾。

上料閥帶電時(shí)，循環(huán)繼電器就會(huì)帶電，通過它的延時(shí)斷開使第一電磁閥帶電，氣缸向上運(yùn)動(dòng)，把料一層一層送到設(shè)定位置，當(dāng)?shù)竭_(dá)既定位置時(shí)，電磁閥斷電，氣缸回落，到設(shè)定的等待時(shí)間時(shí)，時(shí)間繼電器又開始循環(huán)工作。

當(dāng)料件送滿后，中間傳感器感應(yīng)到并按設(shè)定的5秒連續(xù)帶電時(shí)，斷電時(shí)間繼電器工作，讓上料的時(shí)間繼電器斷電。這樣上料機(jī)的上料部分停止工作，只有傳送帶連續(xù)地把料件送到推料的位置。

側(cè)推和推料時(shí)，2 個(gè)氣缸是由另一個(gè)電磁閥(第二電磁閥)控制的，這時(shí)2 個(gè)氣缸同時(shí)工作，為了不讓2 個(gè)氣缸工作中送的料件產(chǎn)生錯(cuò)位或故障，就要求其間要有時(shí)間差，可以通過將側(cè)推距離調(diào)短、工作氣閥調(diào)大、推料氣缸推料前行速度調(diào)慢等方法，用機(jī)械上的變動(dòng)來解決時(shí)間差的問題。有時(shí)，還可以把側(cè)推上的氣閥管更換，實(shí)現(xiàn)送料時(shí)，側(cè)推返回；送料返回時(shí)，側(cè)推送料。

當(dāng)然，我們可以根據(jù)生產(chǎn)需求選擇用幾閥的上料機(jī)。這種控制線路雖然貌似筒單，但實(shí)用性卻更強(qiáng)。我公司通過改進(jìn)和技術(shù)革新，解決了設(shè)備存在已久的難題。經(jīng)過長(zhǎng)久的使用，已證實(shí)該控制線路故障率可大大降低，維修更加方便，而且電器元件通用性更強(qiáng)，使用更長(zhǎng)久，降低了消耗費(fèi)用，提高了生產(chǎn)效率。

二閥控制線路分析與設(shè)計(jì)

現(xiàn)通過某上料機(jī)二閥線路的工作電氣原理圖，對(duì)線路進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，希望對(duì)大家更直觀地了解上料機(jī)的工作原理和工作過程有所幫助。圖4 是一種上料機(jī)的二閥線路圖。

圖4 上料機(jī)的二閥線路圖

⑴主要采用220V 的交流電源通過保險(xiǎn)；急停開關(guān)控制相線的通斷；有3 個(gè)時(shí)間繼電器，供電電源為220V；而時(shí)間繼電器的延時(shí)觸點(diǎn)采用低壓24V 控制，這樣主要是為了防止電磁閥接地或損壞時(shí)損傷時(shí)間繼電器觸點(diǎn)，以保障線路上的電氣元件使用壽命更長(zhǎng)。

⑵同時(shí)，為了生產(chǎn)設(shè)備在任務(wù)重時(shí)能夠快速維修，防止因重要元件無法快速修復(fù)而誤工，工作中針對(duì)上料機(jī)PLC 或觸摸屏主控制系統(tǒng)易發(fā)生故障處，設(shè)計(jì)出一種單一移動(dòng)式的控制線路，對(duì)整體線路進(jìn)行分解，讓這個(gè)線路達(dá)到快速、方便更換的目的，圖5 為一種單一式的移動(dòng)線路，它只是在上料機(jī)無法修復(fù)時(shí)，可用這種線路進(jìn)行工作。這也是我們?cè)诩夹g(shù)革新中的嘗試，也希望給其他企業(yè)帶來更好的維修技巧。

圖5 單一式的移動(dòng)線路

⑶如何讓移動(dòng)式線路的工作過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制：其主要的工作方式是利用了循環(huán)時(shí)間繼電器。通電后，它的延時(shí)觸點(diǎn)能在設(shè)定的范圍內(nèi)等待延時(shí)，延時(shí)到達(dá)后，延時(shí)觸頭才會(huì)通或斷，延時(shí)運(yùn)行工作時(shí)間長(zhǎng)短可通過時(shí)間繼電器上的左端數(shù)字調(diào)節(jié)；如果工作中需要延長(zhǎng)或縮短工作時(shí)間，只需調(diào)節(jié)時(shí)間繼電器上的右端數(shù)字，也就是工作的等待時(shí)間即可。當(dāng)延時(shí)到達(dá)后，循環(huán)時(shí)間繼電器復(fù)位，通過循環(huán)的方式讓電磁閥帶電或失電，從而使推料和送料氣缸循環(huán)往復(fù)工作。

⑷上料方式線路的工作原理和工作過程，同樣利用循環(huán)的方式來帶動(dòng)電磁閥帶電或失電，讓氣缸上升或下降。如果需要延長(zhǎng)上料的工作時(shí)間，只要調(diào)節(jié)循環(huán)時(shí)間繼電器上右邊的數(shù)字，而左邊的數(shù)字調(diào)節(jié)的是工作運(yùn)行中的時(shí)間。循環(huán)繼電器右邊都是設(shè)定為等待工作狀態(tài)。而且通電后都能夠循環(huán)工作。不同的是多加了一個(gè)不循環(huán)的時(shí)間繼電器。它的主要任務(wù)是上料到達(dá)一定的數(shù)量時(shí)，傳感器在設(shè)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)檢測(cè)到有料件接觸，它的延時(shí)常閉觸點(diǎn)才會(huì)斷開，讓串在其上的循環(huán)繼電器失電，從而上料電磁閥也失電；只有當(dāng)傳感器檢測(cè)到無料件時(shí)，單循環(huán)繼電器失電，延時(shí)常開觸點(diǎn)閉合，循環(huán)繼電器才又重復(fù)工作。從而避免因上料過多造成的故障。

結(jié)束語

總之，隨著鍛造行業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)工藝流程也發(fā)生著重大變化。隨著自動(dòng)化、智能化快速的發(fā)展，各生產(chǎn)線也進(jìn)入了自動(dòng)化、智能化的時(shí)代。

上料機(jī)送料是鍛造生產(chǎn)線上的第一個(gè)工序，只有確保上料機(jī)在工作過程中能夠在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)源源不斷地進(jìn)行送料，繼而把料件推進(jìn)中頻爐內(nèi)加熱，才不會(huì)因料件誤送造成料件燒化或中頻爐損傷，影響生產(chǎn)。這就需要我們不斷地去了解、改進(jìn)、創(chuàng)新它，把故障率降到最低點(diǎn)。

通過總結(jié)上料機(jī)在技術(shù)上的改進(jìn)和創(chuàng)新，希望能夠讓改造后的設(shè)備發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)，更希望其得到更好地推廣和應(yīng)用，為鍛造行業(yè)貢獻(xiàn)一份力量！