淺談基于安全控制的移載機設(shè)計

顧澤川 李承鵬 趙艷麗

1. 營口理工學院 電氣工程學院 遼寧 營口 115014

2. 營口金辰機械股份有限公司 遼寧 營口 115014

引言

移載機不但可以使物料快速準確地到達指定位置，而且還可以將產(chǎn)出的成品進行搬運碼垛，極大地提高了系統(tǒng)的工作效率。使工業(yè)生產(chǎn)過程可以減少人力資源的投入，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，并提升產(chǎn)能。對移載機進行安全控制方面的設(shè)計，可以使移載機在復雜的環(huán)境下仍能安全有效的運行。

1 移載機硬件部分的設(shè)計

1.1 輸入/輸出（I/O）端子的分配

輸入部分：柜門急停、復位、自動啟動、安全門復位、安全門申請進入、安全回路報警、安全門鎖、安全門急停、有料檢測、真空達到、真空釋放、允許取料、允許放料。輸出部分：報警燈綠、報警燈黃、報警燈紅+蜂鳴、取料進行、放料完成、吸真空、真空破壞、屏蔽安全門、門申請進入指示燈 。

1.2 氣動手爪的工作方式

氣動手爪是搬運的執(zhí)行機構(gòu)，安裝在伺服軸運動關(guān)節(jié)上，由伺服運動控制氣動手爪抓取的位置，當氣動手爪到達取料位置時，PLC控制真空發(fā)生器動作抓取物料，將物料搬運到指定位置。重復上述工作[1]。

1.3 檢測開關(guān)

移載機系統(tǒng)中應用了多種電氣檢測開關(guān)，開關(guān)名稱和功能如下：

限位開關(guān)：X軸和Z軸的正負極限位的保護。

接近開關(guān)：伺服原點的檢測，用于X軸或Z軸初始化時原點位置的檢測。

光電開關(guān)：檢測夾具上有無物料。

真空表：真空值檢測顯示及信號輸出。

微動開關(guān)：伺服正負極限，為上料機械手的運動提供極限保護[2]。

2 移載機安全控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 安全繼電器

安全繼電器是移載機系統(tǒng)安全控制的執(zhí)行單元，當安全類開關(guān)被觸發(fā)，安全繼電器切斷主電源的接觸器，實現(xiàn)安全保護。

2.2 主回路通斷原理

主回路中接有繼電器的常開觸點，移載機在正常運行中，遇到突發(fā)情況，按下急停按鈕后，安全回路斷開，安全繼電器動作，安全繼電器的保護觸點斷開，繼電器線圈失電，在移載機主回路中與繼電器對應的常開觸點斷開，移載機急停，起到了保護作用[3]。

2.3 安全回路的構(gòu)成

移載機包含兩個安全回路，兩個安全回路皆是以安全繼電器為控制核心，以及接觸器、限位開關(guān)和急停按鈕共同構(gòu)成了兩個安全回路[4]。安全回路通過安全門檢測開關(guān)、急停按鈕和啟動按鈕，實現(xiàn)安全回路的啟動和斷開。兩條安全回路的控制信號皆與PLC交互，共同完成對移載機的安全控制。

2.4 安全門保護

移載機外配有安全圍欄，安全圍欄上有安全門，當移載機正常運行時，安全門處于關(guān)閉狀態(tài)，在移載機運行過程中，有人違規(guī)打開安全門時，觸動限位開關(guān)，安全回路斷開，繼電器得電，其常開觸點閉合，安全門鎖信號輸入PLC[5]，同時安全繼電器的接口無電信號輸入，安全繼電器中的線圈斷電，安全繼電器中的保護觸點斷開，繼電器線圈斷電，繼電器的常開觸點斷開，移載機主電路斷電，移載機停止運行，信號回路閉合，安全回路報警電路啟動，PLC輸出報警燈信號，報警燈顯示紅燈加蜂鳴。

2.5 屏蔽安全門保護

門按鈕盒位于安全圍欄上，門按鈕盒里有急停按鈕、申請進入按鈕、復位確認按鈕，當有需要在安全圍欄內(nèi)近距離觀察移載機的運行情況時，接通門按鈕盒上的申請進入按鈕，安全門申請進入信號輸入PLC，PLC輸出屏蔽安全門信號，限位開關(guān)失去作用，進入正在運行的移載機安全門，不會觸發(fā)系統(tǒng)急停。

2.6 控制柜保護

控制柜上有上電按鈕、自動啟動按鈕、復位按鈕、啟動按鈕、急停按鈕，當發(fā)現(xiàn)移載機在運行過程中發(fā)生故障，可按下控制柜中的急停按鈕，安全回路1、2同時斷開，同時安全繼電器的接口無電信號輸入，安全繼電器中的線圈失電，安全繼電器中的保護觸點斷開，繼電器線圈失電，繼電器的常開觸點斷開，移載機主回路失電，移載機急停，信號回路閉合，同時柜門急停信號輸入PLC。安全回路報警電路啟動，PLC輸出報警燈信號，報警燈顯示紅燈加蜂鳴。

2.7 報警燈

報警燈實時顯示移載機的工作狀態(tài)，綠燈：正常運行狀態(tài)；黃燈：手動或輕微故障狀態(tài)顯示。

紅燈：停止或嚴重故障狀態(tài)顯示。

3 結(jié)束語

基于安全控制的移載機設(shè)計是當前工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的前沿設(shè)計，安全控制技術(shù)大量應用于工業(yè)生產(chǎn)，可以使企業(yè)的生產(chǎn)效率和安全性顯著提高，有效保證了生產(chǎn)。促進企業(yè)安全技術(shù)升級,提高生產(chǎn)安全度。