一、應用背景
礦棉吸聲板是一種新型建筑裝飾材料。引進90年代zui先進的日本全套板材自動生產線，可以同時生產不同厚度，不同規(guī)格，不同花色的礦棉吸聲板，但由于日本原裝包裝線設備費用昂貴，且國內并無此種板材堆垛全自動包裝線，所以由我中心開發(fā)本自動包裝線并已投入使用。
本自動包裝線是板材自動生產線的后繼設備，由于礦棉板的成品板(規(guī)格：300mm×600mm)是分兩路并排由干燥窯輸送出來的，所以本自動包裝線也具有兩路獨立的分流，翻板，堆垛系統(tǒng)，zui后經包裝段統(tǒng)一到一起，再進入塑封段完成包裝任務。按工藝要求本包裝線應該能夠實現：(1)自動翻板，即把*塊板經翻轉后扣放在第二塊板上，使兩塊板保持面與面的接觸。(2)自動堆垛，即把經翻板后的不同規(guī)格的對板按不同數量堆成一垛。(3)自動裝箱，即用機械手把堆成一垛的板放在紙箱板上，經本工段后把一垛板自動包裝，粘合好成一箱。(4)塑封，即把裝成的箱進行塑料封裝。
二、控制系統(tǒng)主要設備及控制方案
本自動包裝線是典型的邏輯順序控制生產線，有繁多的檢測元件，邏輯關系復雜，實現動作難度大，I/O點數近400多個。其受控設備除變頻器，執(zhí)行氣缸還包括一套單軸交流伺服系統(tǒng)和一套噴膠系統(tǒng)。由于生產線較長，執(zhí)行設備相對獨立集中，因此按照設備可就近控制的原則，在中央控制柜下分段設立三個子控柜。采用德維森公司PPC11控制器構成的遠程I/O系統(tǒng)來完成控制方案，其控制系統(tǒng)結構如圖所示：
上圖使用PPC11主站單元由RS485通訊口與三個RIO從站單元連接。伺服系統(tǒng)由OHM ODC-1001控制器和Panasonic DV80X驅動器及伺服電機組成。伺服可以用輸入器(ODC-1001)或由中央控制柜面板直接控制，它由PLC的兩個獨立的I/O單元對控制器進行控制。噴膠系統(tǒng)具有獨立的溶膠溫控線路，由PLC提供噴膠電磁閥的控制信號。本自動包裝線有如下功能：(1)全線自動運行；(2)各工段獨立自動運行；(3)現場設備就地控制手動運行；(4)各控制柜設有急停按鈕，機械手，伺服機均設有特殊急停按鈕。
三、控制系統(tǒng)設計
本自動包裝線的控制系統(tǒng)程序設計，使用ATCS DRAGONFLY軟件直接編程，并進行現場調試和程序監(jiān)控。經過現場調試使本系統(tǒng)能夠符合現場的各種工作條件而且操作極為簡單，能夠對故障和人為的干擾進行判斷，分析，實現簡單智能化功能。本程序采用模塊化設計思想，分工段可獨立操作完成本工段的工作，模塊之間并用連鎖和互鎖條件建立關系，全線自動或分段自動時信號可互相調用。下圖為包裝線包裝段的控制邏輯圖：
伺服機的前進是由三個工位工作的完成情況來控制的。在本系統(tǒng)上電初始時，伺服機先回原點，由于此時三個工位上都沒有工件，因此必須由紙箱站開始，伺服機一個工位一個工位的前進。當紙箱站吸紙板完成后伺服機就執(zhí)行程序，當伺服機停止時，紙箱站再吸一個紙板完成本工位工作，但此時伺服機并不能再向前進，只有裝箱工位在機械手放完一垛板后伺服機才能前進到下一個工位。此時紙箱站處再吸一個紙板，裝箱工位再放一垛板，此時就必須再等粘箱工位把紙箱全部粘合完成，伺服機才能再向前走以后三個工位便同時動作，伺服機便不斷工作下去。這段程序的邏輯動作比較復雜，關鍵是抓住伺服機前進這一目的。在這一段的程序設計中關鍵考慮這樣幾個問題：
?、貾LC的電源只有當工廠大修，或長時間不生產時才斷開，而在每班次結束或休息時只須在面板上實現軟關機，此時PLC仍為RUN狀態(tài)。伺服機也同樣只須軟關機。因此伺服機必須能夠區(qū)別是PLC斷電再開還是軟關機后再開。
?、谟捎谒欧C的運動軌跡與機械手的運動平面是相互垂直的，而且它們又是由兩個獨立的子控系統(tǒng)控制的，因次在機械手伸出的條件中必有兩個信號：上升旋轉氣缸的得電信號A和伺服程序段結束信號B。當A信號接通時說明此工位有板，伺服機處于等待另兩個工位的完成信號，伺服機即將運行。此時即使B信號接通機械手是伸不出的。當B信號接通時說明伺服機己完成程序，可以進行本工位操作。當A斷開時，由于此時伺服機正處于運行狀態(tài)，因此只有當兩信號同時滿足時才能向裝板工位裝板。
?、塾伤欧C連接起來的三個工位，每個工位執(zhí)行元件大都是由電磁閥控制的氣缸完成的，所以在氣缸氣壓不足，機械限位松動以及其含意外故障都會影響本工位工作完成情況，拖延動作時間，它將導致堆垛，翻板，和輸送段的堵板。因此在設計中可以節(jié)拍為依據，對每一個必須到位的氣缸均設時間監(jiān)測及故障報警。伺服系統(tǒng)由OHM ODC-1001和Panasonic DV80X組成，采用示教方式編程控制。
OHM I/O信號接口共有48個端子。我們采用集電極開路控制方式，把脈沖輸出端等用雙絞屏蔽線引至DV80X的CN I/F端子用來控制脈沖和脈沖符號輸入。同時把程序選擇端子CHA CHB及啟動信號引到端子接進PLC的輸出模塊，作為伺服的程序選擇通道信號。選擇STANDBAY作為伺服程序結束信號接進PLC的輸入模塊，當PLC接受到此信號時就可以進行生產線上的其他動作。另外我們由PLC輸出端引出一個回原點信號，使伺服機在進行規(guī)定的程序后，因負公差重新向前找回原點。原點信號選用反射式光電開關，使總累計誤差在-0.lmm以內，能夠滿足精度要求。在開關電源的選擇上，伺服24V電源容量不能太小且需單獨使用與PLC用24V之間應嚴格區(qū)分避免干擾，因此PLC在模塊選擇上也同樣要注意這個問題，盡量避免伺服信號與其他信號混放在一個模塊中，同時可以優(yōu)先考慮使用獨立COM端的PLC模塊。
塑封段主體設備為一臺連續(xù)式電阻爐，它的溫度控制主要由兩部分組成：SR-73PID溫控表和固態(tài)調壓器(或采用PAC03A三相調壓控制器)。溫控表通過K型熱電偶輸入模擬量，輸出4-20VDC電壓來控制三塊固態(tài)繼電器SSR(或直接控制PAC03A三相調壓控制器)，每個固態(tài)繼電器(或控制器)又分別帶若于加熱管。固態(tài)調壓器則由電位器來控制輸出，每個固態(tài)調壓器也分別帶若干加熱管。溫控表和固態(tài)調壓器的總控則由PLC來完成。這樣塑封爐膛內溫度就可以分段全控，分段調壓，分段直接啟動，能夠把溫度控制在180℃左右，對己包裝的箱體進行塑封。本段的其他動作如推箱，封切，放膜等均由PLC進行控制。
四、結論
建筑板材是現在較為流行的新型建筑裝飾材料，但是由于裝飾板材的結構特點：面積大，體積小，邊角易損，表面脆弱等，所以對于其產成品的包裝，就成了急需解決的問題?，F在我國的建材企業(yè)，大多都是采用手工包裝，工人勞動強度大，產成品質量沒有保障。自本自動包裝線在本企業(yè)投入使用后，基本解決了以上問題，極大提高了成品合格率，減少生產線工人近3/4，深受用戶好評。
