自動上料機構控制線路的設計及應注意的問題

黃 鑫，曹慶澤， 李 艷

1.長白山職業技術學院，吉林白山 134300

2.白山市第二中學， 吉林白山 134300

自動化上料的任務，是把坯料、工件或產品，以一定的方位，按照一定的生產節拍，自動地傳送到相應的加工、裝配或測試分類工位上，以縮短輔助時間，提高勞動生產率。自動上料機構控制線路一般設計通常是根據生產工藝的控制要求，利用各種典型的控制環節，直接設計出控制線路。它要求設計人員必須掌握和熟悉大量的典型控制線路，以及各種典型線路的控制環節，同時具有豐富的設計經驗，它主要是靠經驗進行設計。這種設計方法的特點是沒有固定的設計模式，靈活性很大，但相對來說設計方法較簡單，對于具有一定工作經驗的設計人員來說，容易掌握，能較快地完成設計任務，因此在設計中被普遍采用。

1 自動上料機構控制線路的設計步驟與方法

自動上料機構控制線路采用一般設計法設計控制線路，通常分以下幾步：首先根據生產工藝的要求，畫出功能流程圖。其次，確定適當的基本控制環節。對于某些控制要求，用一些成熟的典型控制環節來實現。最后，根據生產工藝要求逐步完善線路的控制功能，并適當配置連鎖和保護等環節，成為滿足控制要求的完整線路。

自動上料機構一般屬于自動循環控制，用經驗設計方法初步設計出來的控制線路可能有多種，也可能有一些不完善的地方，需要反復地分析、修改，有時甚至要通過實際驗證，才能使控制線路符合設計要求，確定比較合理的設計方案。設計過程中，要隨時增減元器件和改變觸點的組合方式，以滿足被控系統的工作條件和控制要求，經過反復修改得到理想的控制線路。在進行具體線路設計時，一般先設計主電路，然后設計控制電路、信號線路、局部特殊電路等。初步設計完成后，應當作仔細地檢查，反復驗證，看線路是否符合設計的要求，并進一步使之完善和簡化，最后選擇恰當的電器元件的規格型號，使其能充分實現設計功能。

2 自動上料機構控制線路設計中應注意的問題

采用經驗設計法設計自動上料機構控制線路時，需注意以下幾個問題：在控制線路允許的情況下，要盡可能減少控制電源種類及控制電源的用量，同時電器元件的品種、規格與數量也要盡量減少，這是因為電器原件種類和數量越少的話，系統的穩定性和可靠性就會明顯提高。已經選用的電器原件型號和品牌也要盡量使用相同的，這樣可以提高系統內部各環節的適應性與配合性。此外由于目前控制系統設計普遍要求功耗的要盡量低一些，所以減少電器原件的數量也對降低功耗有好處，有利于節能，并且功耗降低也能夠延遲電器原件的使用壽命。在復雜的電氣控制系統中，各種類型的接觸器與繼電器數量特別多，使用的觸點也多。這些觸點的合理安排與使用特別重要，一旦出現觸點磨損、黏滯和釋放不了等問題，就會大大降低系統整體的可靠性。在設計中應注意盡可能減少觸點使用數量，以簡化線路。設計控制線路時，應考慮各個元件之間的實際接線。特別要注意控制柜、操作臺和按鈕、限位開關等元件之間的連接線。應盡量縮短連接導線的數量和長度。

在交流控制電路中，應正確連接電器的線圈，由于即使相同型號的兩個線圈，因為制造上的原因，線圈的阻抗不可能完全相同，不可能同時吸合，所以兩個電器元件的線圈不能串聯接入，即使外加電壓是兩個線圈額定電壓之和，也是不行的。在控制線路中應注意消除兩個電路之間可能產生聯系的可能性，否則應加以區分、連鎖隔離或采用多觸點開關分離。同時應避免出現寄生電路，在設計電器控制線路時，嚴格按照“線圈、能耗元件右邊接電源(零線)，左邊接觸點”的原則，就可降低產生寄生回路的可能性。

必須要盡量避免發生觸點“競爭”與“冒險”現象。在輸入邏輯變量每次只有一個改變狀態的簡單情況下，可以通過邏輯函數式判斷是否存在“競爭”與“冒險”。“競爭”與“冒險”現象都將造成控制回路不能按要求動作，引起控制失靈。設計時要避免發生觸點“競爭”與“冒險”現象，通常可以采取恰當的方法消除這種不利現象，引入一個封鎖脈沖是消除這種現象的方法之一。盡量避免許多電器依次動作才能接通另一個電器的控制線路，防止電路中因電器元件固有特性引起配合不良后果。在電路中引入一個選通脈沖或者接入濾波電容都都可以消除“競爭”與“冒險”現象，若不可避免，則應將其區分、連鎖隔離或采用多觸點開關分離。

在頻繁操作的可逆線路、自動切換線路中，正、反向控制接觸器之間必須設有電氣連鎖，必要時要設機械連鎖，以避免誤操作可能帶來的事故。對于一些重要設備，應仔細考慮每一控制程序之間必要的連鎖，要做到即使發生誤操作也不會造成設備事故。重要場合應選用機械連鎖接觸器，再附加電氣連鎖電路。

自動上料機構控制系統能否安全運行，主要由完善的保護環節來保證的，因此所設計的控制線路應具有完善的保護環節。除過載、短路、過流、過壓、失壓等電流、電壓保護環節外，在控制線路的設計中，常常要對生產過程中的溫度、壓力、流量、轉速等設置必要的保護。另外，對于自動上料機構的運動部件還應設有位置保護，有時還需要設置工作狀態、合閘、斷開、事故等必要的指示信號。保護環節應做到工作可靠，動作準確，滿足負載的需要，正常操作下不發生誤動作，并按整定和調試的要求可靠工作，穩定運行，能適應環境條件，抵抗外來的干撓；事故情況下能準確可靠動作，切斷事故回路。

生產規模越大，自動化程度越高，自動上料機構的節拍越快，因此控制系統線路設計要考慮操作、使用、調試與維修的方便。例如設置必要的顯示，隨時反映系統的運行狀態與關鍵參數，以便調試與維修；考慮到運動機構的調整和修理，設置必要的單機點動操作功能等等。工件品種更換時，上下料機構調整的可能性。在多品種批量生產時，自動上下料裝置的某些機構應能方便、可靠地進行調整。上下料裝置結構應簡單緊湊，盡可能采用標準化零部件，通用性好，易造易修，成本低。

[1]陳建明主編.電氣控制與PLC應用[M].電子工業出版社，2006.

[2]高軍.電器控制線路設計方法探討[J].丹東師專學報，1999(4).