基于PLC控制系統(tǒng)的全自動(dòng)木材套膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言：裝修木材加工行業(yè)中，在木材加工完成后，需要對(duì)木材進(jìn)行套膜，以防止在存儲(chǔ)、銷售等環(huán)節(jié)因磕碰、刮擦等對(duì)木材造成損傷。基于此設(shè)計(jì)研發(fā)此套膜系統(tǒng)，本系統(tǒng)可以精確控制木材進(jìn)入速度，實(shí)現(xiàn)包裝膜對(duì)木材的自動(dòng)套膜。該系統(tǒng)投資小見效快，解決了諸多木材加工企業(yè)實(shí)際存在的問題，現(xiàn)實(shí)意義很大。

在裝飾裝修木材加工行業(yè)，木材出廠前，為了便于存儲(chǔ)、運(yùn)輸及銷售，必須對(duì)木材進(jìn)行套膜，我國木材企業(yè)眾多，大部分企業(yè)采用人工套膜的方式，對(duì)于形狀不一，型號(hào)各異的木材，容易造成套膜質(zhì)量不高，同時(shí)人工費(fèi)用高、勞動(dòng)強(qiáng)度大等現(xiàn)實(shí)問題也很突出。因此，本全自動(dòng)木材套膜系統(tǒng)的研究具有重要意義。

一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本全自動(dòng)木材套膜系統(tǒng)由光電開關(guān)、接近開關(guān)、熱電偶傳感器、溫度控制表、電磁離合器[1]、電機(jī)、變頻器、PLC控制系統(tǒng)等部分組成。根據(jù)工藝要求，自動(dòng)套膜部分用變頻器、電機(jī)和電磁離合器來作為該部分的動(dòng)力系統(tǒng)，其前后輸料和自動(dòng)進(jìn)膜以及切刀由2個(gè)電磁離合器來輔助動(dòng)力輸出；PLC接收木材進(jìn)口端信號(hào)、膜到位信號(hào)、粘接處溫度信號(hào)、木材出口端信號(hào)、切刀溫度信號(hào)、切刀位置信號(hào)等，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、送膜和切刀離合器的吸合、粘接和切刀溫度，通過各系統(tǒng)邏輯動(dòng)作，發(fā)出指令控制各機(jī)構(gòu)執(zhí)行動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)套膜。控制系統(tǒng)采用西門子公司S7-200可編程控制器對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行控制。系統(tǒng)主回路線路圖如圖1所示。

全自動(dòng)木材套膜系統(tǒng)由自動(dòng)找正裝置、切刀速度自動(dòng)變換裝置和溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置組成。

二、自動(dòng)找正裝置

自動(dòng)找正裝置包括木材進(jìn)入找正和包裝膜進(jìn)入找正，防止木材和包裝膜在進(jìn)入機(jī)器的進(jìn)口端時(shí)位置跑偏，造成無法套膜。裝置中木材進(jìn)口端有喇叭口狀排列的導(dǎo)向輪，控制木材輸送方向，能夠?qū)崿F(xiàn)木材精確進(jìn)入進(jìn)口端；包裝膜通過上下交錯(cuò)的輸送輥和定位輥實(shí)現(xiàn)位置找正，精確導(dǎo)入進(jìn)口端覆蓋木材。自動(dòng)找正裝置如圖2所示。

三、切刀速度自動(dòng)變換裝置

木材輸送至出口端觸碰位檢測(cè)傳感器，位檢測(cè)傳感器發(fā)出信號(hào)，切刀離合器吸合，切斷膜，切刀離合器分離，停止轉(zhuǎn)動(dòng)。此過程中前根木料尾部和后根木材頭部間隔可調(diào)，但間距不小于300mm，木材輸送速度要求達(dá)到（6～25）m/min，切刀轉(zhuǎn)速和木材輸送速度成正比，切刀轉(zhuǎn)速應(yīng)該達(dá)到（0.33～1.38）r/s，輸送裝置中變頻器正、反轉(zhuǎn)由PLC通過開關(guān)量輸出控制，變頻器頻率由PLC通過模擬量輸出模塊（D/A模塊）輸出4～20mA信號(hào)控制，該控制方式可以實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，響應(yīng)速度快。木材輸送速度可由人工通過觸摸屏選擇。變頻器選擇三菱FR-S500，模擬量輸出模塊選擇EM235。切刀切割包裝膜示意圖如圖3所示。

四、溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置

套膜系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，首先對(duì)粘合處銅輥以及切刀進(jìn)行升溫，待溫度達(dá)到粘合要求時(shí)（溫度顯示器顯示溫度），提示準(zhǔn)備就緒，同時(shí)檢測(cè)切刀位置狀態(tài)，開始工作，溫度顯示器顯示即時(shí)粘合溫度和切刀溫度，若有偏差由溫度控制儀控制加熱絲進(jìn)行調(diào)溫。本裝置溫度控制原理圖如圖4所示，燙膜熱電偶和切刀熱電偶檢測(cè)銅輥及切刀溫度，溫度控制儀將溫度轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的電流送給模擬輸入模塊，經(jīng)過PLC處理將模擬量轉(zhuǎn)化為可識(shí)別的數(shù)字量與設(shè)定值比較處理，判斷當(dāng)前溫度是否符合粘合要求，如不符合則發(fā)出報(bào)警并發(fā)送信號(hào)至固體繼電器控制加熱絲進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。

五、結(jié)束語

本全自動(dòng)木材套膜系統(tǒng)在河北省某木材加工企業(yè)中應(yīng)用證明，本系統(tǒng)操作流程簡(jiǎn)單，套膜精致美觀，在木料輸送速度較快的情況下，也能保證木料與包裝膜的較好粘合；解決了人工套膜整體質(zhì)量不高，勞動(dòng)強(qiáng)度大等現(xiàn)實(shí)問題，實(shí)現(xiàn)了木材套膜自動(dòng)化。

參考文獻(xiàn)

[1]陳耀東， 屈力剛， 辛斌， 等. 濕式多片電磁離合器的應(yīng)用[J]. 沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2004 （1）： 63-64.

（作者單位：河北省自動(dòng)化研究所）