基于PLC的中空內模板智能開槽機設計

王文村

摘要：高分子中空內模板是一種建筑室內墻使用新型環保材料，它價格便宜容易生產，使用廣泛。根據市場使用的要求需要在板材上進行開槽。目前的生產板材的設備沒有這項功能，如果線下開槽會降級生產效率，浪費人力資源，容易造成粉塵污染。對此創新設計了一種基于PLC可編程邏輯控制器的智能開槽機，與原生產設備有效結合，生產線的中端位置加入智能開槽功能，很好解決了線上開槽問題。開槽機具有結構簡單、控制靈活、易于制造的特點，可以根據板材的長度的變化通過人機交互界面任意設定開槽的長度、間距和數量，達到了智能開槽的要求，開槽機可以廣泛用于中空內模板的生產線。

[關鍵詞]? ?中空內模板? ? 智能開槽機? 可編程邏輯控制器? ? 人機交互界面

1、設計要求

本次設計的智能開槽機與板材生產設備無縫對接，主要用于中空內模板批量開槽。該板材每個批次的長度不一樣，因此要求開槽的長度、間距和數量也不一樣，但是每個批次要完全一致。這就要求開槽機具有實時調整開槽參數的功能，可以實時調整開槽的長度、槽間距和開槽數量，并且對其開槽質量、工作效率、協同性、可靠性、人機交互友好、經濟性提出了比較高的要求，具體要求如表1

2、方案設計

根據設計要求，對開槽機的功能及實現方式進行細化，因此本設備由控制系統、開槽系統、人機交互系統等三個方面組成。由于要求與板材生產線進行無縫對接，因此現場的速度數據使用旋轉編碼器從生產線獲取，運用PLC可編程邏輯控制器進行數據的處理及運算，使用步進電機達到開孔的相關要求。使用高速電機帶動銑刀旋轉，運用直線滑臺控制電機的上下運行，運用昆侖通泰觸摸屏實現人機交互。具體方案如圖1所示。

3.1電源電路電源電路由斷路器、交流接觸器、按鈕、開關電源、指示燈等組成。

電路具有過載保護、欠壓、失壓保護等保護功能，確保電路正常運行。采用低壓斷路作為線路總開關。它集控制和多種保護功能于一體，當電路中發生短路、過載和失壓等故障時，它能自動跳閘切斷故障電路。由于開槽電機啟動時電流較大，因此使用交流接觸器作為電源啟動的中介，線路配有電源指示燈和系統運行指示燈，操作人員能夠及時了解開槽機的工作信息。

3.2控制線路的設計。控制線路的工作原理可是利用PLC作為系統數據的運算CPU，利用旋轉編碼器記錄工作臺位移和速度，采用光電傳感器檢測滑臺位置，PLC通過讀取觸摸屏的相關數據和旋轉編碼器數據對系統數據進行初始化，把數據進行邏輯運算傳給步進電機和人機交互界面，完成控制要求。本系統中PLC采用了市場通用的三菱FX3U系列的PLC，采用歐姆龍1024P/L旋轉編碼器，根據控制要求進行I/O分配，如表2所示

4、開槽系統是由滑臺、開槽電機、銑刀和相關配件組成。滑臺采用了滾珠絲杠直線滑臺模組。滑臺由57步進電機拖動運行，運行平穩可靠，載重能力強，能夠根據控制系統的要求精密運行。開槽電機采用高速CNC直流500W主軸電機，具有噪音小，效率高，能耗低的特點，能夠夾裝3--10mm的精鋼銑刀完成開槽功能，開槽系統結構簡單，性能優良。

5、人機交互界面可以把操作工人的開槽要求等相關數據發送給控制系統進行運算，從而達到我們開槽的要求。人機交互界面如圖2所示

本產品采用昆侖通態觸摸屏，界面友好，操作簡單方便，功能齊全。設有自動運行和手動運行模式，具有設備的啟動、停止，開槽參數的調整變化，設備運行速度和移動距離的調整，簡單易操作，為了防止誤操作還設有密碼鎖屏功能，一般初學者操作工人都能在短時間內讓掌握開槽機的操作方法。

7、總結

設計的產品符合經濟社會發展要求，有利于行業工業設計發展，促進工業自動化轉型升級。配合原來的生產線進行線上開槽具有創新性，設計新穎性，具有獨創性。經過近一年的使用性能穩定，技術先進，功能合理，能滿足使用要求，維護方便，更換元器件簡單，具有漏電保護、上下限位保護、過載保護等安全保護措施。人機交互界面具有良好的舒適性、便捷性，識別與操作簡單、高效，人機關系協調。材料運用合理，工藝品質精良，產品質量可靠。設備結構比較簡單，功能強大，能夠代替人工在線下開槽，使用該設備后能夠減少了人工成本，把操作工人從簡單枯燥的勞動中脫離出來，又提高了生產質量和效率，能夠有效降低生產成本。

參考文獻：

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