快易包生产线的堆垛控制系统设计

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目前快易包生产线中可同时提供生产各种款式的卫生巾，但由于部分生产企业技术水平不高，传感和检测技术、定位控制、在线监测等得不到充分应用。其生产线的传动仍以机械传动为主，控制技术和驱动技术的综合应用水平低，系统不能达到最优化设计要求。-个完整的卫生巾装袋过程包括：装料、出料、计数、装袋、送袋。尤其在包装生产线上，卫生巾的包装仍通过人工手动分拣、计数的形式，经常出现产品计数错误的情况，-旦有误差产生会导致整批产品发生偏差或误判断，造成不必要的人力、物力浪费，因此，保证计数的零误差，对提高生产效率具有十分重要的现实意义。

本课题设计的计数堆垛机是专门根据快易包生产线的需要而设计的，配置于卫生巾生产线成品输出机构作为产品计数、堆积的辅助设备。在快易包生产线堆垛部分的设计中，考虑到系统运作复杂，传感器较多，干扰性大，而PLC具有可靠性高、控制功能强、抗干扰能力强等特点，因此设计采用了PLC控制，添加计数系统、变频调速系统以及速度检测组件，保证了系统的可靠性、准确性和快速性。

1 堆垛系统控制原理堆垛控制系统主要由输送带、码齐装置、光电计数器、上/下挡爪机构、巷道、气量控制阀、速度检测组件、交流变频调速控制器以及操作控制面板组成。

其工作原理：堆垛控制系统不断接收来自输送带输出的卫生巾成品。先通过光电计数器对成品进行计数检测，计数器的传感装置将现踌测到的非电学量信号转变为电学量信号，同时转换为标准信号传送到相应的PLC端口。然后通过下作者简介：余键(1979-)，男，讲师，从事机电-体化教学及研究工作。

挡爪机构进入巷道，由巷道内外皮带夹住-份份成品送到上挡爪处形成堆积垛。当光电计数器检测到成品数量达到预先设定的每垛份数时，程序控制器发出信号给下挡爪机构离合器的电磁铁，控制下挡爪将后续成品挡住，使前垛末尾-份与后续成品之间产生间隙。当前垛最后-份到达上挡爪处时，程序控制器再发出信号给上挡爪机构离合器的电磁铁，先将上挡爪放下，让堆积计数达到预设每垛份数的成品垛通过并输出到包装机装置，再将下挡爪复位，将后续成品放行，继续进行计数和堆积。整个控制系统的原理图如图1所示。

图 1 控制系统原理图2 堆垛系统设计系统运行前先判断挡爪及码齐装置是否复位，同时检测相应的控制设备是否出错，若系统各部位不为初始状态，则软件程序不能正常工作，并通过蜂鸣器发出报警信号，提示操作人员加以排除。堆垛系统可采用手动、自动两种方式进行控制。通过控制面板上的转换开关来可选择其操作方式。在系统启动控制中采用了联锁控制，当设置条件不满足时，系统将无法启动。以避免人为误操作产生意外事故。其部分控制程序如图2所示。正常工作时，操作面板上启动指示灯亮，如不能正常工作，则报警指示灯亮。

36 机电技术 2013年4月图2 堆垛机的启/拓制梯形图切换转换开关到自动运行档位，系统转入自动工作状态，计数器按递增进行计数。自动控制方式速度是通过输送带上设置的速度检测元件发出的信号反馈来控制，传送带的产品传送速度可根据需要通过电控箱中的变频器来进行调节，传送速度的调节范围在每分钟30片至65片之间，通过自动调节可使得堆垛机的堆积速度符合快易包输送带的成品输送速度。变频器调速不仅可以对电机的传送速度进行有效的控制，满足工作需要，而且变频器本身具有较强的过载保护能力，可以大幅提升系统运行的稳定性。本系统采用了三菱FR-A740变频器，其功率范围可达500 kW，可以进行高精度的速度和位置控制。系统速度控制原理图如图3所示。

图3 速度控制原理图考虑到系统性能的稳定 ，系统采用 的是OMRON系列的反射式激光型光电，该系列光电虽然在价格上略高，但使用性能稳定。光电传感器安装于生产线巷道口下方，在卫生巾成品通过光电计数器时，传感器触发-次，由计数器发出信号至计数系统，由计数系统对信号进行计数，并在显示屏上显示该垛的计数信息当计数达到所置的堆积数量时，每垛计数器将计数完成信号送入PLC。PLC接收光电计数器触发信号时，人工设置接收起始符与结束符，并规定接收最大字符数与接收字符间隔时间。并在通讯口设置接收信息完成和发送信息完成两个中断，用于信息的处理和控制。为完成堆垛机的有效准确计数，系统设置了计数清零和抑制计数控制。按-下数据清零按钮，计数器计数总数开始抑制，并闪烁提示灯显示其抑制状态。如需清零计数器数据，则只需连续按两次数据清零按钮即可。此项设计不仅在计数控制上体现了灵活性，而且避免了由于误操作产生意外的数据清空现象。其控制程序如图4所示。

图4 计数器清零与抑制控制梯形图在挡爪的上方安装-只到位传感器，检测产品是否到位，传感器检测到有产品进入，发出触发信号至PLC。成品进入巷道之后，PLC控制气量阀打开，由空气喷射头喷出气流，在成品垛的下方行程空气缓冲层，产生悬浮效应，以帮组后续的成品顺利进入堆积垛的底部。为保证缓冲层的有效性，系统在该部位设置了两只气缸，其电磁铁的吸合与复位均有PLC操控。并且通过左位移这条指令来控制上、下挡爪机构电磁离合器的吸合和复位。其程序梯形图如图5所示。当进入巷道的实际计数量达到设定值时，计数器给出信号通过PLC启动挡爪动作，阻止产品的继续传送，同时触发内部定时器，届时生产线作-短暂停机，自动停止传送带的输送。定时器的延时时间到，MlX20 M254]芭H328图 5 上下挡爪的吸合及复位控制梯形图(下转第47页)-第 2期 侯丹丹 等：航空相机稳定平台系统设计 47该项 目已经完成了挂飞试验，试验结果验证了该稳定平台原理样机在稳定功能、多航道摆动功能以及像前移补偿功能方面满足相机系统的需要，大幅提升了照相成像质量。