1、遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要鋁錠垛鋁機(jī)是一種用于對(duì)鋁錠自動(dòng)打捆的設(shè)備。本文簡(jiǎn)要介紹了鋁錠垛鋁機(jī)的整體組成部分及其分類，闡述了鋁錠堆垛機(jī)的總體設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了鋁錠堆垛機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、壓緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。主要包括鋁錠堆垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能分析、控制系統(tǒng)類型的選擇、輸入/輸出設(shè)備的確定、plc簡(jiǎn)介及設(shè)備選型、plc的i/o口的分配、plc控制系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)、plc程序編制、系統(tǒng)調(diào)試. 老式的打包機(jī)的電氣控制部分大多數(shù)仍采用繼電器控制這種控制方法采用眾多的電器元件邏輯布線復(fù)雜接點(diǎn)多故障率高設(shè)備運(yùn)行可靠性差。采用plc控制能有效的解決這些問題。該系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定,提高了生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度,并

2、切實(shí)提高了生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。關(guān)鍵字：鋁錠堆垛機(jī)；自動(dòng)控制；plc abstractthe section aluminum ingots stacking machine is an equipment for profile steel automatic baling.this article introduced overall components and sorting of aluminum ingots stacker, and simply introduced the design of overall stacker for bar shape, and introduce

3、d the design of control system of automatic stacker for bar shape and impaction emphasis mechanism in detail. in this paper, there has mainly included the function analysis of control system of automatic stacker for bar shape, the tape selection of control system, the determination of input and outp

4、ut device, the introduction of plc and the type selection for control equipment, the input-output device allocation of plc, the design of hardware and software system of plc control system, the program composition of plc and system test; and in that there were also including the aluminum ingots desi

5、gn of impaction mechanism oil cylinder and the strength checking. the electrical control parts of the baler still mostly use the relay control. this control method used numerous electrical components,logic routing complex, contact, the high failure rate, poor equipment operation reliability. plc con

6、trol can be used effectively to resolve these problems. the performance of the system is stability, increase the degree of automation of production lines and effectively improve the efficiency of the production line.keywords:section aluminum ingots stacking machine; automatic control; programmable l

7、ogic controllerii遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1 鋁錠堆垛機(jī)簡(jiǎn)介11.2 堆垛機(jī)的發(fā)展21.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及任務(wù)2第2章 堆垛機(jī)總體設(shè)計(jì)42.1 堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)42.2 堆垛機(jī)的工藝流程42.3 堆垛機(jī)的機(jī)構(gòu)平面位置分布42.4 堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52.5 堆垛機(jī)的總體尺寸62.6 堆垛機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇62.7 堆垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)62.7.1 設(shè)計(jì)的基本要求72.7.2 設(shè)計(jì)的基本思路7第3章 堆垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)83.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)分析83.1.1 系統(tǒng)功能分析及控制要求83.1.2 控制系統(tǒng)類型的選擇8

8、3.1.3 可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則103.1.4 控制所需輸入/輸出設(shè)備的確定113.2 plc簡(jiǎn)介及設(shè)備選型153.2.1 plc概述153.2.2 plc基本結(jié)構(gòu)及原理203.2.3 plc設(shè)備選型233.2.4控制方案設(shè)計(jì)253.3 鋁錠鑄造生產(chǎn)線布局253.3.1 鋁錠生產(chǎn)流程253.3.2 鋁錠的堆垛形式26第4章 堆垛機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)274.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案274.2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)274.2.1 plc控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計(jì)274.2.2 plc控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計(jì)274.2.3 plc控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)284.3 硬件設(shè)計(jì)284.3 plc控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)294.3.

9、1 plc的選型和資源配置314.3.2 cpu型號(hào)的選擇314.3.3 其他功能模塊的配置324.3.4plc的i/o資源配置324.3.5 位置的定位方法334.4 電氣接線圖及元器件的選擇344.4.1 電氣接線圖344.5 元器件的選擇36第5章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)385.1 plc 的選型385.2 程序流程圖385.3 編程軟件簡(jiǎn)介405.4 程序設(shè)計(jì)415.4.1.程序初始化415.4.2.運(yùn)行方式的選擇425.4.3.尋址425.4.4.返回455.4.5.步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)455.5 plc控制系統(tǒng)程序調(diào)試455.5.1 i/o端子測(cè)試465.5.2 系統(tǒng)調(diào)試46第6章 結(jié)論47

10、參考文獻(xiàn)48致 謝49ii遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 緒論1.1 鋁錠堆垛機(jī)簡(jiǎn)介鋁錠是電解鋁廠的主要產(chǎn)品，澆鑄后的鋁錠需要碼垛打捆以利運(yùn)輸，是該行業(yè)中不可缺少的一中作業(yè)方式。碼垛始終困擾著電解鋁廠，目前許多廠家都由人工進(jìn)行搬抬和碼垛，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，而且碼垛不齊，以至于稱重、保管、運(yùn)輸中出現(xiàn)散包現(xiàn)象。另外，人工碼垛也是鋁錠生產(chǎn)的一個(gè)“瓶頸”，制約產(chǎn)量的提高。作者采用可編程序控制器( programmable logic controller) 設(shè)計(jì)了一種全自動(dòng)鋁錠碼垛機(jī)，工作可靠且自動(dòng)化程度高，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。鋁錠堆垛機(jī)是一種用于對(duì)鋁錠自動(dòng)打捆的設(shè)備。其

11、安裝在矯直設(shè)備和定尺剪切設(shè)備之后。鋁錠自動(dòng)打捆生產(chǎn)線是由機(jī)械部分（包括單傳輥道、撥鋼機(jī)構(gòu)、移鋼機(jī)構(gòu)、分組機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、平移堆垛機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)及垛臺(tái)單傳輥道等10個(gè)子機(jī)構(gòu)）、液壓控制系統(tǒng)、plc自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。鋁錠堆垛機(jī)大體組成可分為以下幾大部分：原動(dòng)部分、驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行部分、控制部分以及輔助系統(tǒng)、照明設(shè)施、電鈴報(bào)警等。它的主要優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了整個(gè)生產(chǎn)線的自動(dòng)控制，從而提高堆垛機(jī)的堆垛效率，這也是鋁錠堆垛打捆發(fā)展的趨勢(shì)。它不僅克服了過去人工堆垛的生產(chǎn)效率低、打捆質(zhì)量差、成本高、工作環(huán)境危險(xiǎn)等缺點(diǎn)，更重要的是解決了鋁錠堆垛打捆對(duì)整個(gè)軋鋼生產(chǎn)線發(fā)展的阻礙，很大程度上提高鋁

12、錠生產(chǎn)線的效率。 鋁錠堆垛是電解鋁生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一我國電解鋁廠目前所采用的鋁錠堆垛機(jī)有2種：半自動(dòng)鋁錠堆垛機(jī)和全自動(dòng)鋁錠堆垛機(jī)叫半自動(dòng)鋁錠堆剁機(jī)成本較低，但效率低，可靠性差，最高產(chǎn)量6 th；全自動(dòng)鋁錠堆垛機(jī)自動(dòng)化程度較半自動(dòng)堆垛機(jī)高，產(chǎn)量達(dá)16 th，操作方便，但成本高全自動(dòng)鋁錠堆垛機(jī)與前兩種國內(nèi)目前使用的堆垛機(jī)相比，效率高、成本低，而且具有操作方便、易于維護(hù)保養(yǎng)、適用性強(qiáng)的特點(diǎn).目前，世界上堆垛機(jī)的發(fā)展已經(jīng)很成熟了；已發(fā)展形成了各種類型的小型車間用的標(biāo)準(zhǔn)堆垛機(jī)主要有兩大類：磁性和非磁性堆垛機(jī)。第一類是磁性堆垛機(jī)。軋件由裝有可調(diào)磁性的翻轉(zhuǎn)臂和輸送小車進(jìn)行一車堆垛，并且層與層之間是面對(duì)面或背

13、對(duì)背交替放置的。該系統(tǒng)主要運(yùn)用于中型堆垛，全部由計(jì)算機(jī)自動(dòng)操作。從矯直機(jī)和冷剪（停剪或冷飛剪）出來的型鋼層通過翻轉(zhuǎn)臂從輸出輥道上移送到堆垛機(jī)前的輸送機(jī)上，翻轉(zhuǎn)臂上裝有可調(diào)磁性的磁頭，對(duì)鋁層進(jìn)行制動(dòng)和定位。輸送機(jī)一般較長(zhǎng)，目的是使鋁有較長(zhǎng)的滯留時(shí)間；同時(shí)也給該堆垛機(jī)的操作帶來更高的靈活性。由于其上沒有齊頭輥道和專用擋板，故需要所有鋁層在運(yùn)輸中齊頭。磁性堆垛機(jī)還有一個(gè)緊急運(yùn)輸系統(tǒng)，它可以在停產(chǎn)時(shí)或軋件不滿足矯直公差要求時(shí)將鋁收集在一個(gè)專用的料筐內(nèi)。抬高擋板可以將后面跟來的料層分開，形成預(yù)定數(shù)量的鋁層，這些料層被磁性運(yùn)輸車托起或被磁性翻磚臂拾取。磁性堆垛機(jī)把鋁堆垛后，由平立輥道輸送到打捆區(qū)，平立輥道

14、的寬度是可調(diào)的，以避免料垛散落。另一類是非磁性堆垛機(jī)。軋制由兩套液壓-機(jī)械機(jī)構(gòu)控制的機(jī)械手進(jìn)層層堆垛，其動(dòng)作類似于人手。可夾持并移送鋁，將鋁層面對(duì)面或背對(duì)背的進(jìn)行堆放，主要適用于中小斷面，可避免料層中鋁在堆垛臂失磁時(shí)散落，形成不正確的料捆成形狀。非磁性堆垛機(jī)堆垛時(shí)，矯直后的鋁從堆垛前輥入輥道上被移向并收集在裝有專用鏈條的緩沖區(qū)。其專用鏈條用于避免單根在運(yùn)輸中重疊；其升降擋板與一個(gè)易更換的梳料裝置相結(jié)合，可奇數(shù)、偶數(shù)交替而精確地選擇每單層的數(shù)量。已成型的料層由直線運(yùn)動(dòng)的升降臂或通過夾持系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)料層來實(shí)現(xiàn)料層面對(duì)面或背對(duì)背交替堆放于步進(jìn)下降的運(yùn)輸架上形成料垛。非磁性堆垛機(jī)即純機(jī)械堆垛機(jī)的顯著特點(diǎn)就

15、是無故障的處理雙層的能力，故其機(jī)械效率可提高一倍。1.2 堆垛機(jī)的發(fā)展早期的堆垛機(jī)是在橋式起重機(jī)的起重小車上懸掛一個(gè)門架（立柱），利用貨叉在立柱上的上下運(yùn)動(dòng)及立柱的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來搬運(yùn)貨物，通常稱之為橋式堆垛機(jī)。1960年左右在美國出現(xiàn)了巷道式堆垛機(jī)。這種堆垛機(jī)是在地面上的導(dǎo)軌行走，利用上部的導(dǎo)軌防止傾倒；或者相反，在上部導(dǎo)軌上行走，利用地面導(dǎo)軌防止傾倒。其后，隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和自動(dòng)化的發(fā)展，堆垛機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)性能越來越好，高度也在不斷增加，到目前為止，堆垛機(jī)的高度可達(dá)40m，事實(shí)上，如果不受倉庫建筑和費(fèi)用的約束，堆垛機(jī)的高度可以不受限制。1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及任務(wù)鋁錠堆垛機(jī)用來完成鋁

16、錠的堆垛，它和鑄造機(jī)聯(lián)鎖完成鑄鋁過程的自動(dòng)控制。根據(jù)鋁錠生產(chǎn)的工藝要求，定尺的鋁錠成品需要按規(guī)定垛型堆垛成形，以便鋁錠的打包、存放和運(yùn)輸。堆垛按人及機(jī)器的參與程度可分為人工堆垛、半機(jī)械化堆垛和全自動(dòng)堆垛。 在我國的鋁錠行業(yè)中，鋁錠包裝質(zhì)量與國外同行業(yè)相比相對(duì)較差，多為人工堆垛。存在諸多缺點(diǎn).例如生產(chǎn)效率低，使軋制生產(chǎn)與包裝產(chǎn)生脫節(jié)，造成中間庫存大。有些鋁錠溫度比較高，工人的工作環(huán)境惡劣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，人工費(fèi)用高。手工堆垛容易造成產(chǎn)口表面污染和損傷。包裝質(zhì)量差，很難達(dá)到咬合堆垛，緊密平齊。為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高鋁錠的包裝質(zhì)量，增強(qiáng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，需要設(shè)計(jì)一種能自動(dòng)、

17、高效、精確堆垛鋁錠的設(shè)備。所以利用垛鋁機(jī)使生產(chǎn)自動(dòng)化 ，加快產(chǎn)品速率變的尤為重要。 垛鋁機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)可以與企業(yè)的生產(chǎn)信息系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理的自動(dòng)化。同時(shí)，促進(jìn)企業(yè)的科學(xué)管理，減少了浪費(fèi)，保證均衡生產(chǎn)，也提高了操作人員素質(zhì)和管理人員的水平。隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化,它將為工業(yè)、企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。本次設(shè)計(jì)的堆垛機(jī)屬于第一類磁性堆垛機(jī)。通過在移鋁機(jī)構(gòu)和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上安裝堆垛電磁鐵來實(shí)現(xiàn)槽鋼的交替堆放。堆垛方式是槽鋼：6根/層，共4層，如圖1-1所示，每層分為正反兩排（角鋁是每層5根，共6層，每層也分為正反兩排，一排槽口向下3根，另一排槽口向上2根，如圖1-2所示）。由于槽鋁和角

18、鋁的結(jié)構(gòu)不同要在不改變堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)條件下實(shí)現(xiàn)不同鋁的堆垛就需要在plc程序上加以變化，這也是plc自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)；這里主要根據(jù)槽鋁堆垛進(jìn)行plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和編程。圖1-1 槽鋁堆垛方式圖1-2 角鋁堆垛方式本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)堆垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)參數(shù)：鋁（槽鋁20號(hào)）長(zhǎng)度為810m；單傳輥道輥邊速度1.88 m/s；平移堆垛機(jī)構(gòu)動(dòng)作周期33 s；翻轉(zhuǎn)堆垛機(jī)構(gòu)動(dòng)作周期11s，液壓系統(tǒng)額定工作壓力：10mpa。設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、堆垛機(jī)總體設(shè)計(jì)。包括堆垛機(jī)總體尺寸的確定，堆垛機(jī)各機(jī)構(gòu)平面布置位置的確定，傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇；2、堆垛機(jī)電氣控制系統(tǒng)。包括堆垛機(jī)電氣控制系統(tǒng)的功能分析、選型設(shè)計(jì)和plc編程；3、

19、堆垛機(jī)壓緊機(jī)構(gòu)。包括壓緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、壓緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核。 第2章 堆垛機(jī)總體設(shè)計(jì)堆垛機(jī)的總體設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員在根據(jù)工廠所需要的成型鋁錠堆垛設(shè)備，對(duì)堆垛機(jī)作出的初步的、總體的設(shè)計(jì)。堆垛機(jī)總體設(shè)計(jì)主要包括：確定堆垛機(jī)的工藝流程、堆垛機(jī)平面示意圖的初步確定、主要機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、總體尺寸的確定、堆垛機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的確定和自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)。2.1 堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)(1) 堆垛機(jī)堆垛的型鋼為：20#槽鋁，根，查得：其線密度為，定尺長(zhǎng)度范圍為810m；(2) 堆垛速度約為4分鐘捆； (3) 班垛能力為450470噸/班；(4) 堆垛成捆的型鋼做到一頭齊，符合國家堆垛包括標(biāo)準(zhǔn)gb210189。2.2 堆

20、垛機(jī)的工藝流程軋制好的鋁錠經(jīng)單傳輥道輸送到堆垛機(jī)上，再由撥鋁機(jī)構(gòu)將鋁錠撥到移鋁機(jī)構(gòu)的鏈條上，然后由移鋁機(jī)構(gòu)將鋁錠輸送到定位機(jī)構(gòu)，中途有分組機(jī)構(gòu)將鋁錠分為3根一組，分好組的鋁錠到定位機(jī)構(gòu)后被精確的定位后，再由平移機(jī)構(gòu)送至垛臺(tái)上，下一組分好組的鋁錠被定位機(jī)構(gòu)定位后，經(jīng)由翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)送至垛臺(tái)上，垛臺(tái)上的鋁錠排成了形如圖1-1所示的排放形式。然后垛臺(tái)下降相應(yīng)的高度，使下一輪堆垛的鋁錠和這一次的高度相等。經(jīng)過4次循環(huán)后，垛臺(tái)上的鋁錠就排成了6根/層，共4層的形狀。然后由壓緊機(jī)構(gòu)把鋁錠壓緊，到此堆垛過程結(jié)束，再由垛臺(tái)輸送輥道將堆垛好的鋁輸送出去。此后，堆垛機(jī)按這個(gè)順序再進(jìn)行下一輪的堆垛。2.3 堆垛機(jī)的機(jī)

21、構(gòu)平面位置分布根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求、堆垛機(jī)的工藝流程和其他同類設(shè)備的使用情況，初步確定堆垛機(jī)的機(jī)構(gòu)平面位置分布，如圖2-1所示。撥鋁機(jī)構(gòu)是將電動(dòng)機(jī)布置在一端，而移鋁機(jī)構(gòu)是將電動(dòng)機(jī)布置在兩根輸出軸的聯(lián)接一端，大體上在堆垛機(jī)的中間。撥鋁過程中撥抓只需克服單根槽鋁與滾筒之間的滑動(dòng)摩擦，因此載荷較小需要傳遞的最大扭矩也較小，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)其他結(jié)構(gòu)的布置情況將電動(dòng)機(jī)布置在傳動(dòng)軸的一端。移鋁機(jī)構(gòu)在工作時(shí)，由于傳動(dòng)距離較大(約6.4m)并且載荷較撥鋁大的多，軸較長(zhǎng)，最大扭矩較大，因此將電動(dòng)機(jī)布置在兩根軸的中間，這樣單根軸所承受的最大扭矩要小得多。根據(jù)堆垛機(jī)的機(jī)構(gòu)平面位置分布，可確定自動(dòng)堆垛的生產(chǎn)線的設(shè)備及其功能要求如

22、下：（1）幾組輸送輥道；輸送輥道選用單傳輥道，當(dāng)非連續(xù)的少數(shù)電機(jī)故障時(shí)，不影響其他電機(jī)的使用。（2）撥鋁機(jī)構(gòu)；撥鋁機(jī)選用鏈條撥爪拽引，鏈條（平速片）速度0.34米/秒。（3）移鋁機(jī)構(gòu)；把合格產(chǎn)品送到分組、定位、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。圖2-1 堆垛機(jī)機(jī)構(gòu)平面位置分布圖（4）分組機(jī)構(gòu)；保證鋁以三根或兩根的形式可靠分組。（5）定位機(jī)構(gòu)；使鋁能停留在指定位置接受平移堆垛或者翻轉(zhuǎn)。（6）平移堆垛機(jī)構(gòu)；翻轉(zhuǎn)堆垛機(jī)構(gòu)；通過交替運(yùn)行堆垛分好組的鋁錠。（7）垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)；保證垛臺(tái)與床面平齊。（8）鋁垛壓緊機(jī)構(gòu)；使堆垛排列緊密、整齊，便于輸送。（9）堆垛輸送運(yùn)輸輥道；輸送運(yùn)輸輥道選用單傳輥道，當(dāng)非連續(xù)的少數(shù)電機(jī)故障時(shí)，不影響

23、其他電機(jī)的使用。2.4 堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)上述工藝過程和圖2-1可知，該設(shè)備主要由以下機(jī)構(gòu)組成：?jiǎn)蝹鬏伒馈茕X機(jī)構(gòu)、移鋁機(jī)構(gòu)、分組機(jī)構(gòu)（槽鋼分組機(jī)構(gòu)）、定位機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)及垛臺(tái)單傳輥道。單傳輥道部分由電機(jī)、行星齒輪減速器、單傳輥道等組成；撥鋁機(jī)構(gòu)部分由電機(jī)、齒輪減速器、鏈條（含撥爪）、鏈輪等組成；移鋁機(jī)構(gòu)同撥鋼機(jī)構(gòu)類似，也是由電機(jī)、齒輪減速器、鏈條、鏈輪等組成；分組機(jī)構(gòu)是由液壓缸、四連桿機(jī)構(gòu)等組成；定位機(jī)構(gòu)同分組機(jī)構(gòu)類似，也是是由液壓缸、四連桿機(jī)構(gòu)等組成；平移機(jī)構(gòu)由液壓缸、液壓馬達(dá)、升降梁、電磁鐵等組成；翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由液壓缸、軸、齒輪、電磁鐵等組成；垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)

24、是由液壓缸、控制垛臺(tái)、固定滑軌等組成；壓緊機(jī)構(gòu)是由液壓缸、推頭、底座等組成；垛臺(tái)單傳輥道也是由電機(jī)、行星齒輪減速器、單傳輥道等組成。2.5 堆垛機(jī)的總體尺寸由現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)要求和同類設(shè)備的安裝使用情況，可以初步確定堆垛機(jī)的總體尺寸約為： 。2.6 堆垛機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求、堆垛機(jī)的工藝流程和其他同類設(shè)備的使用情況，各機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式選擇如下：由單傳輥道、撥鋁機(jī)構(gòu)和移鋁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)特性，該三部分均選取三相交流異步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。由于單傳輥道與撥鋁機(jī)構(gòu)的交錯(cuò)布置且傳動(dòng)距離較長(zhǎng)（約6m），其選擇分布式驅(qū)動(dòng)，而撥鋁機(jī)構(gòu)和移鋁機(jī)構(gòu)之間平行布置并且驅(qū)動(dòng)功率不太大，撥鋁機(jī)構(gòu)需要頻繁啟動(dòng)，因此選擇分

25、別集中驅(qū)動(dòng)。而分組、定位、平移和垛臺(tái)升降及壓緊動(dòng)作較簡(jiǎn)單（多為直線運(yùn)動(dòng)），且載荷不太大，這里選擇液壓驅(qū)動(dòng)。用液壓缸的伸縮來完成分組、定位、翻轉(zhuǎn)和垛臺(tái)升降及壓緊，用液壓馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)平移。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)為軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它的動(dòng)力系統(tǒng)的主要要求為低速可調(diào)，交流電動(dòng)機(jī)不能滿足要求，直流電動(dòng)機(jī)雖然有低速可調(diào)的性能，但是直流電動(dòng)機(jī)價(jià)錢昂貴，也不能選取，液壓傳動(dòng)的鮮明特點(diǎn)就是低速可調(diào)，所以我們最后選液壓傳動(dòng)作為翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源。各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來布置，不需要復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)。綜上所述：分組機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)均采用液壓驅(qū)動(dòng)；單傳輥道、撥鋁機(jī)構(gòu)、移鋁機(jī)構(gòu)及垛臺(tái)單傳輥

26、道均采用電機(jī)拖動(dòng)。2.7 堆垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì) 堆垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)是鋁錠堆垛機(jī)完成自動(dòng)堆垛的核心控制部分。其主要用于實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)對(duì)軋制好的鋁錠自動(dòng)堆垛過程的控制，實(shí)現(xiàn)無人操作、自動(dòng)堆垛，節(jié)省人力。2.7.1 設(shè)計(jì)的基本要求堆垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)需滿足自鋁錠從單傳輥道傳來，經(jīng)撥鋁機(jī)構(gòu)撥鋼，移鋁機(jī)構(gòu)移鋁，分組機(jī)構(gòu)分組，定位機(jī)構(gòu)定位，平移堆垛機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)堆垛，壓緊機(jī)構(gòu)壓緊，最后單傳輥道輸出，這一整套工作的自動(dòng)控制、自動(dòng)運(yùn)行；其自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求工作安全、可靠、穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，編程易學(xué)，調(diào)試簡(jiǎn)單，維修方便。2.7.2 設(shè)計(jì)的基本思路 根據(jù)堆垛機(jī)功能分析、各個(gè)部分機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過程，確定控制控制系統(tǒng)流

27、程圖，確定所需輸入輸出設(shè)備，然后選擇控制系統(tǒng)類型，再進(jìn)行控制類型的選型設(shè)計(jì)，i/o口分配，最后編寫控制程序。第3章 堆垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)分析3.1.1 系統(tǒng)功能分析及控制要求堆垛機(jī)是一種用于對(duì)鋁錠自動(dòng)打捆的設(shè)備。自動(dòng)打捆生產(chǎn)線由機(jī)械部分（包括單傳輥道、撥鋁機(jī)構(gòu)、移鋁機(jī)構(gòu)、分組機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、平移堆垛機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)及垛臺(tái)單傳輥道等10個(gè)子機(jī)構(gòu)）、液壓系統(tǒng)、電氣plc自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。堆垛機(jī)工作過程如下：軋制好的鋁經(jīng)單傳輥道輸送到堆垛機(jī)單傳輥道，再由撥鋁將鋁撥到移鋁機(jī)構(gòu)的鏈條上，然后由移鋁機(jī)構(gòu)將鋁輸送到定位機(jī)構(gòu)，中途有分組機(jī)構(gòu)將鋁分為3根一組（

28、槽鋁），分好組的鋁到定位機(jī)構(gòu)后被精確的定位后，再由平移堆垛機(jī)構(gòu)送至垛臺(tái)上，下一組分好組的鋁被定位機(jī)構(gòu)定位后傳至翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，經(jīng)由翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn) 送至垛臺(tái)上，垛臺(tái)上的鋁排成了形如圖1-1所示的排放形式；然后垛臺(tái)下降相應(yīng)的高度，使下一輪堆垛的鋁和這一次的高度相等。經(jīng)過4次循環(huán)后，垛臺(tái)上的鋁就排成了6根/層，共4層的形狀；然后由壓緊機(jī)構(gòu)把鋁橫向壓緊，到此堆垛過程結(jié)束，再由垛臺(tái)輸送輥道將堆垛好的鋁輸送出去。之后鋁堆垛機(jī)按這個(gè)順序再進(jìn)行下一輪的堆垛。本次所設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)，要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)單傳輥道是否有鋁，自動(dòng)控制輥道電機(jī)的運(yùn)行、停止，撥鋁電機(jī)的起停，移鋁電機(jī)的間歇?jiǎng)幼鳎纸M機(jī)構(gòu)的升、降時(shí)間，定位機(jī)構(gòu)的升、降

29、時(shí)間，平移堆垛機(jī)構(gòu)的升、降、移動(dòng)時(shí)間及其速度快慢，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)、返回時(shí)間，平移堆垛機(jī)構(gòu)和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電磁鐵得失電時(shí)間，垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)升、降，壓緊機(jī)構(gòu)的壓緊及回位，垛臺(tái)單傳輥道的輸送，以及其中部分機(jī)構(gòu)工作指示燈控制等一整套的工作過程。除此之外，本次設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)沒有其他特殊控制要求。3.1.2 控制系統(tǒng)類型的選擇 從滿足堆垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全性、擴(kuò)展性、可靠性、穩(wěn)定性方面考慮，目前常見的機(jī)械自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要有單片機(jī)控制、plc控制、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)集中控制以及繼電器控制等類型。 隨著集成芯片技術(shù)的不斷提高，特別是高檔8位、16位單片機(jī)的普及，由單片計(jì)算機(jī)及其外圍芯片構(gòu)成了單片機(jī)控制系統(tǒng)。其特點(diǎn)是單片機(jī)

30、本身小巧、功耗低，實(shí)時(shí)控制功能強(qiáng)，但是其軟、硬件的開發(fā)必須借助于開發(fā)工具，系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy，不具有自開發(fā)能力。 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有較強(qiáng)的軟、硬件支持，可利用通用計(jì)算機(jī)的軟、硬件資源來支持自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行工作，具有自開發(fā)能力，有較強(qiáng)的可視能力和數(shù)據(jù)處理能力，更適合于計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)應(yīng)用。繼電器控制是采用硬邏輯的方式，一個(gè)繼電器線圈的通斷將會(huì)同時(shí)影響該繼電器的所有常開常閉觸點(diǎn)動(dòng)作，同觸點(diǎn)在控制線路的位置無關(guān)。雖然繼電器控制不需要很強(qiáng)的軟、硬件支持且價(jià)格相對(duì)便宜，但其性能不穩(wěn)定精度不高，不具備自動(dòng)控制所期望達(dá)到的功能。 plc是一種新型的具有極高可靠性的通用工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。它以微處理器為核心

31、，有機(jī)地將微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)及通信技術(shù)融為一體。其主要特點(diǎn)如下：1、高可靠性 所有的i/o接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與plc內(nèi)部電路之間電氣上隔離，防止外部高壓的竄入。各輸入端均采用r-c濾波器，有效的抑制了高頻抗干擾信號(hào)。plc電路中還設(shè)置了“看門狗”電路，能把因干擾而飛走的程序拉回來。它采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源，具有良好的自診斷功能。大型plc還可以采用由雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)或由三cpu構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性更進(jìn)一步提高。2、豐富的i/o接口模塊 plc針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流、開關(guān)量或模擬量、電壓或電流、脈沖或電位、強(qiáng)電或弱電等有相應(yīng)的i/o模塊與

32、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的元件或設(shè)備（如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器及變頻器、電磁線圈、控制閥等）直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。3、采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型plc以外，絕大多數(shù)plc均采用模塊化結(jié)構(gòu)。plc的各個(gè)部件均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行，故其維修方便。4、編程簡(jiǎn)單、易學(xué) plc的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使

33、用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。5、安裝簡(jiǎn)單，維修方便 plc不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與plc相應(yīng)的i/o端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。 另外，用plc完成一項(xiàng)控制工程時(shí)，由于其硬、軟件齊全，設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行，故plc設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短。鑒于plc相比于其他幾種控制類型的諸多優(yōu)勢(shì)，結(jié)合型鋼堆垛機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，選擇可編程序控制器(plc)進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3.1.3 可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則1、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 任何

34、一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：(1) 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制對(duì)象。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，并于機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬訂電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。(2) 在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。(3) 保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。(4) 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝和改進(jìn)，在選擇plc容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。2、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 plc控制系統(tǒng)是由plc與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的，因

35、此，plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括：(1) 用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等）。(2) plc類型的選擇。plc是plc控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇plc對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起到重要的作用。選擇plc，應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量的選擇、i/o模塊的選擇、電源模塊的選擇等。(3) 分配i/o點(diǎn)，繪制i/o連接圖。(4) 設(shè)計(jì)控制程序。包括設(shè)計(jì)梯形圖、語句表（即程序清單）和控制系統(tǒng)流程圖。控制系統(tǒng)程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作安全、可靠的關(guān)鍵。因此，控制程序餓

36、的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。(5) 必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)。(6) 編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件；3、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟(1) 根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求；(2) 根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定plc的i/o點(diǎn)數(shù)；(3) 選擇plc系統(tǒng)；(4) 分配plc的i/o點(diǎn)，設(shè)計(jì)i/o連接圖；(5) 進(jìn)行plc程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工；4、編寫梯形圖的注意事項(xiàng)(1) 輸入/輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器、記數(shù)器等元件的觸點(diǎn)可以多次使用，無需復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少觸點(diǎn)的使用次數(shù)；(2) 梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈終止于右母線。觸點(diǎn)不能放

37、在線圈的右邊。除步進(jìn)程序外，任何線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、高級(jí)指令等不能直接與左母線相連。如果需要任何時(shí)候都被執(zhí)行的程序段，可以通過特殊內(nèi)部常閉繼電器或一個(gè)沒有使用的內(nèi)部繼電器的常閉觸點(diǎn)來連接；(3) 在程序中，不允許同一編號(hào)的線圈兩次輸出；(4) 不允許出現(xiàn)橋式電路。程序的編寫順序應(yīng)按自上而下、從左止右的方式編寫。為了減少程序的執(zhí)行步數(shù)，程序應(yīng)為“左大右小，上大下小”；5、程序設(shè)計(jì)的步驟(1) 對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明各個(gè)動(dòng)作的順序和條件。(2) 設(shè)計(jì)梯形圖。這程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。(3) 根據(jù)梯形圖編制程序清單。(4) 用編程器將程序輸入到p

38、lc的用戶存儲(chǔ)器中，并檢查輸入的程序是否正確。(5) 對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。(6) 待控制臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。若未滿足要求，再重新修改程序或檢查接線，直到滿足為止。(7) 編寫技術(shù)文件。(8) 交付使用。3.1.4 控制所需輸入/輸出設(shè)備的確定 根據(jù)堆垛機(jī)的系統(tǒng)功能分析及控制要求，為確定控制所需輸入/輸出設(shè)備，對(duì)堆垛機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過程分析如下：1、單傳輥道的動(dòng)作過程單傳輥道電機(jī)啟動(dòng)單傳輥道電機(jī)保持繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)單傳輥道停止 單傳滾道電機(jī)初始狀態(tài)為停止?fàn)顟B(tài)。單傳輥道電機(jī)的啟動(dòng)由控制系統(tǒng)開啟時(shí)啟動(dòng)，鋁經(jīng)過傳送輥道時(shí)，通過檢測(cè)裝置檢測(cè)出第一根鋁到達(dá)單傳輥道，單傳輥道

39、電機(jī)得到檢測(cè)裝置發(fā)出的信號(hào)開始啟動(dòng)運(yùn)行，之后單傳輥道電機(jī)保持繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)單傳輥道傳送的鋁為24根，即槽鋁堆垛一捆已經(jīng)完成時(shí)，若之后一段時(shí)間之內(nèi)檢測(cè)裝置沒有檢測(cè)出有鋁信號(hào)，則電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；若在此一段時(shí)間內(nèi)，有鋁輸送信號(hào)，則電機(jī)保持繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。2、撥鋁機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過程延時(shí)4s后撥鋁機(jī)構(gòu)電機(jī)停止同時(shí)制動(dòng)器制動(dòng)撥鋁機(jī)構(gòu)電機(jī)啟動(dòng)撥鋁機(jī)構(gòu)電機(jī)停止 撥鋁機(jī)構(gòu)的初始狀態(tài)是停止?fàn)顟B(tài)。電機(jī)的啟動(dòng)由單傳輥道擋板處的檢測(cè)裝置檢測(cè)鋁是否到達(dá)單傳輥道限位擋板來控制，當(dāng)鋁到達(dá)限位擋板后，撥鋁電機(jī)開始啟動(dòng)，撥鋁電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，鋁到達(dá)移鋁機(jī)構(gòu)鏈條上，撥鋁電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，一次撥鋁過程完成，之后等待下一次撥鋁。3、移鋁機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過程

40、延時(shí)18s移鋁機(jī)構(gòu)電機(jī)啟動(dòng)移鋁機(jī)構(gòu)電機(jī)停止同時(shí)制動(dòng)器制動(dòng)移鋁機(jī)構(gòu)電機(jī)停止 移鋁機(jī)構(gòu)的初始狀態(tài)為停止?fàn)顟B(tài)。電機(jī)的啟動(dòng)由撥鋁機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程中的檢測(cè)裝置檢測(cè)鋁是否快要到達(dá)移鋁機(jī)構(gòu)鏈條來控制；撥鋁電機(jī)收到檢測(cè)裝置的信號(hào)后，撥鋁電機(jī)開始運(yùn)行，當(dāng)撥鋁電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，如果單傳輥道沒有輸送鋁，則移鋁機(jī)構(gòu)電機(jī)處的制動(dòng)器制動(dòng)，移鋁機(jī)構(gòu)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；如果單傳輥道在繼續(xù)輸送鋁錠，則移鋁機(jī)構(gòu)處的電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)移動(dòng)鋁錠。4、分組機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過程擋板三下降擋板一和二升起擋板三升起擋板一和二下降 分組機(jī)構(gòu)的初始狀態(tài)為狀態(tài)。移鋁機(jī)構(gòu)將鋼材輸送到分組機(jī)構(gòu)處時(shí)，此時(shí)分組機(jī)構(gòu)的分組擋板已經(jīng)升起，分組擋板三上的擋塊阻止了鋁的前行，

41、當(dāng)?shù)竭_(dá)分組擋板的鋁為三根時(shí)，分組機(jī)構(gòu)液壓缸進(jìn)油，活塞桿伸長(zhǎng)，分組擋板三下降、擋板一和二升起，至狀態(tài)；分組后的三根鋁隨移鋁鏈條前進(jìn)，經(jīng)一段時(shí)間到達(dá)定位擋板；當(dāng)活塞桿伸長(zhǎng)到極限位置后，液壓缸開始回油，活塞桿縮短，使分組擋板三升起、擋板一和二下降，繼續(xù)下一次的分組。5、定位機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過程定位板升起定位板下降 定位機(jī)構(gòu)的初始狀態(tài)為狀態(tài)。當(dāng)奇數(shù)次（自堆垛機(jī)開始運(yùn)行算起，第一、三、五次）分組后的三根鋁經(jīng)一段時(shí)間到達(dá)定位擋板后，平移堆垛機(jī)構(gòu)開始運(yùn)行，下降吸鋁，完成平移堆垛；當(dāng)偶數(shù)次（自堆垛機(jī)開始運(yùn)行算起，第二、四、六次）分組后的三根鋁經(jīng)一段時(shí)間到達(dá)定位擋板時(shí)，定位機(jī)構(gòu)液壓缸回油，活塞桿縮短，定位擋板下降，之

42、后這三根鋁隨移鋁鏈條前進(jìn)，經(jīng)一段時(shí)間到達(dá)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上；當(dāng)活塞桿縮短到極限位置后，液壓缸開始進(jìn)油，活塞桿伸長(zhǎng)，使定位擋板上升，繼續(xù)下一次的定位。6、平移堆垛機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過程平移機(jī)架下降平移機(jī)架停止下降平移電磁鐵得電平移機(jī)架上升平移機(jī)架停止上升平移機(jī)架正平移慢平移機(jī)架正平移停止平移機(jī)架反平移快平移機(jī)架反平移慢平移機(jī)架停止上升平移電磁鐵失電平移機(jī)架下降平移機(jī)架停止下降平移機(jī)架上升平移機(jī)架反平移停止 平移堆垛機(jī)構(gòu)初始位置在定位機(jī)構(gòu)正上方。在定位機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中已經(jīng)說明了平移機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)時(shí)間。當(dāng)奇數(shù)次（自堆垛機(jī)開始運(yùn)行算起，第一、三、五次）分組后的三根鋁經(jīng)一段時(shí)間到達(dá)定位擋板后，平移堆垛機(jī)構(gòu)開始運(yùn)行，平移堆垛

43、機(jī)構(gòu)處的液壓系統(tǒng)的升降液壓缸開始回油，平移堆垛升降梁（平移機(jī)架）開始下降，經(jīng)一段時(shí)間后，平移堆垛機(jī)構(gòu)升降液壓缸活塞桿到達(dá)縮短極限位置，液壓缸停止回油，升降梁停止下降，此時(shí)平移電磁鐵得電吸住鋁，之后升降液壓缸開始進(jìn)油，升降梁上升；經(jīng)一段時(shí)間后活塞桿到達(dá)伸長(zhǎng)極限位置，液壓缸停止進(jìn)油，升降梁停止上升，此時(shí)平移堆垛機(jī)構(gòu)處液壓馬達(dá)開始啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)升降梁慢速正平移；經(jīng)一段時(shí)間后到達(dá)垛臺(tái)正上方，之后液壓馬達(dá)停止運(yùn)行，平移升降液壓缸開始回油，平移堆垛升降梁（平移機(jī)架）開始下降，經(jīng)一段時(shí)間后，平移堆垛機(jī)構(gòu)處升降液壓缸活塞桿到達(dá)縮短極限位置，液壓缸停止回油，升降梁停止下降，此時(shí)平移電磁鐵失電，將鋼材放置在垛臺(tái)上，之

44、后升降液壓缸開始進(jìn)油，升降梁上升；經(jīng)一段時(shí)間后活塞桿到達(dá)伸長(zhǎng)極限位置，液壓缸停止進(jìn)油，升降梁停止上升，此時(shí)平移堆垛機(jī)構(gòu)處液壓馬達(dá)開始啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)升降梁快速反平移；經(jīng)一段時(shí)間后，升降梁開始慢速反平移；再經(jīng)過一段時(shí)間后，升降梁到達(dá)初始位置，完成一次平移堆垛過程，之后等待下一次平移堆垛。7、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過程翻轉(zhuǎn)返回停止翻轉(zhuǎn)返回開始翻轉(zhuǎn)電磁鐵失電翻轉(zhuǎn)停止翻轉(zhuǎn)電磁鐵得電翻轉(zhuǎn)開始 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電磁鐵初始位置移鋁鏈條中間。在定位機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中已經(jīng)說明了，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)的時(shí)間。當(dāng)定位后的鋁經(jīng)一段時(shí)間到達(dá)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，經(jīng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上定位裝置定位后，翻轉(zhuǎn)電磁鐵得電吸住鋁，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)處的液壓系統(tǒng)的液壓缸開始進(jìn)油，活塞桿伸長(zhǎng)，

45、經(jīng)齒輪嚙合帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)開始慢速翻轉(zhuǎn)；經(jīng)一段時(shí)間后，當(dāng)活塞桿伸長(zhǎng)到極限位置時(shí)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)180，此時(shí)翻轉(zhuǎn)電磁鐵失電，槽鋼正好扣在平移堆垛機(jī)構(gòu)所放鋁之上；之后翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)處的液壓系統(tǒng)的液壓缸開始回油，活塞桿縮短，經(jīng)齒輪嚙合帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)開始慢速翻轉(zhuǎn)返回，經(jīng)過一段時(shí)間后到達(dá)初始位置，一次翻轉(zhuǎn)過程完成，之后等待下一次的轉(zhuǎn)磁翻轉(zhuǎn)。8、垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過程垛臺(tái)下降至1位置垛臺(tái)下降垛臺(tái)保持垛臺(tái)上升至0位置垛臺(tái)下降垛臺(tái)下降至2位置垛臺(tái)保持垛臺(tái)下降垛臺(tái)下降至3位置垛臺(tái)保持垛臺(tái)下降垛臺(tái)下降至4位置垛臺(tái)保持垛臺(tái)上升垛臺(tái)在0位置 垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)的初始狀態(tài)為0位置，即垛臺(tái)上表面與翻轉(zhuǎn)之后的電磁鐵吸鋁表面平行，間隔一小段距

46、離。當(dāng)平移電磁鐵第一次失電放置鋁后，平移升降梁開始上升時(shí)，垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)處的液壓系統(tǒng)的液壓缸開始進(jìn)油，活塞桿縮短，垛臺(tái)開始下降；當(dāng)垛臺(tái)下降一層鋁高度時(shí)，垛臺(tái)下降到1位置，此時(shí)液壓缸停止進(jìn)油，活塞桿停止縮短，垛臺(tái)停止下降； 當(dāng)平移電磁鐵第二次失電放置鋁后，平移升降梁開始上升時(shí)，垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)處的液壓系統(tǒng)的液壓缸開始進(jìn)油，活塞桿縮短，垛臺(tái)開始下降；當(dāng)垛臺(tái)下降一層鋼材高度時(shí)，垛臺(tái)下降到2位置，此時(shí)液壓缸停止進(jìn)油，活塞桿停止縮短，垛臺(tái)停止下降； 當(dāng)平移電磁鐵第三次失電放置鋼材后，平移升降梁開始上升時(shí)，垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)處的液壓系統(tǒng)的液壓缸開始進(jìn)油，活塞桿縮短，垛臺(tái)開始下降；當(dāng)垛臺(tái)下降一層鋼材高度時(shí)，垛臺(tái)下降到3

47、位置，此時(shí)液壓缸停止進(jìn)油，活塞桿停止縮短，垛臺(tái)停止下降； 當(dāng)平移電磁鐵第四次失電放置鋁后，平移升降梁開始上升時(shí)，垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)處的液壓系統(tǒng)的液壓缸開始進(jìn)油，活塞桿縮短，垛臺(tái)開始下降；當(dāng)垛臺(tái)下降一層鋁高度時(shí)，垛臺(tái)下降到4位置，即活塞桿縮短的極限位置，此時(shí)液壓缸停止進(jìn)油，活塞桿停止縮短，垛臺(tái)停止下降； 然后，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)繼續(xù)翻轉(zhuǎn)鋼材，后經(jīng)壓緊機(jī)構(gòu)壓緊鋼垛，當(dāng)垛臺(tái)單傳輥道將堆垛好的鋁（槽鋁）經(jīng)一段時(shí)間輸送出去后，升降機(jī)構(gòu)液壓缸開始回油，活塞桿開始伸長(zhǎng)，垛臺(tái)開始上升，當(dāng)垛臺(tái)到達(dá)初始位置時(shí)，即活塞桿伸長(zhǎng)的極限位置，升降液壓缸停止回油，活塞桿停止伸長(zhǎng)，垛臺(tái)停止上升，停留在此位置；到此垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)完成一次升降整過

48、程，之后等待下一次垛臺(tái)升降。9、壓緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過程壓緊機(jī)構(gòu)返回壓緊機(jī)構(gòu)壓緊 壓緊機(jī)構(gòu)的初始狀態(tài)為狀態(tài)，即此時(shí)活塞桿沒有伸長(zhǎng)。當(dāng)垛臺(tái)下降到4位置后，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)第四次將槽鋁扣在平移堆垛第四次所放置槽鋁之上，失電返回時(shí)，壓緊機(jī)構(gòu)液壓缸開始進(jìn)油，活塞桿伸長(zhǎng)，壓緊機(jī)構(gòu)推頭開始?jí)壕o堆垛的槽鋁；當(dāng)活塞桿伸長(zhǎng)到一定長(zhǎng)度后，液壓缸停止進(jìn)油、開始回油，活塞桿停止伸長(zhǎng)、開始縮短，壓緊機(jī)構(gòu)推頭停止壓緊，開始?jí)壕o回位；當(dāng)活塞桿回到初始狀態(tài)時(shí)，完成一次鋁垛壓緊動(dòng)作過程，之后等待下一次鋁垛壓緊。10、垛臺(tái)單傳輥道的動(dòng)作過程垛臺(tái)單傳輥道電機(jī)停轉(zhuǎn)構(gòu)返回垛臺(tái)單傳輥道電機(jī)啟動(dòng)垛臺(tái)單傳滾道電機(jī)初始狀態(tài)為停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)壓緊機(jī)構(gòu)停止壓緊，推

49、頭離開鋁垛開始返回時(shí)，垛臺(tái)單傳輥道電機(jī)開始啟動(dòng)，將鋁垛輸送出去；經(jīng)過一段時(shí)間后，垛臺(tái)上鋁垛被輸送至等待捆綁的垛臺(tái)，垛臺(tái)單傳輥道電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，完成一次輸送動(dòng)作過程，之后等待下一次的輸送。3.2 plc簡(jiǎn)介及設(shè)備選型3.2.1 plc概述1、plc的產(chǎn)生 20世紀(jì)20年代起，人們把各種繼電器、定時(shí)器、接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電-接觸器控制系統(tǒng)。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易掌握，價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位。但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少

50、，難與實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差。20世紀(jì)60年代末期，美國的汽車制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號(hào)不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對(duì)整個(gè)開展系統(tǒng)重新配置，為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求，1968年美國通用汽車公司公開向社會(huì)招標(biāo)，對(duì)汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來是：編程方便，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序；維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器控制裝置；體積小于繼電器控制盤；數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；成本可與繼電器控制盤競(jìng)爭(zhēng)；輸入

51、可以是交流150v以上；輸出為交流115v，容量要求在2a以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器，電磁閥等；擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最小；用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)張到4kb（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車裝配過程的需要）。以上十項(xiàng)指標(biāo)的核心要求是采用軟布線（編程）方式代替繼電控制的硬接線方式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。自此開始，可編程控制器（plc）便隨之產(chǎn)生。2、plc的定義 美國國際電工委員會(huì)(iec)在1987年對(duì)可編程序控制器做出如下定義：可編程邏輯控制器（即plc：programmable logic controller）是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)

52、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器是工業(yè)控制的核心部分。可遍程序控制器及其相關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 定義強(qiáng)調(diào)了plc應(yīng)直接應(yīng)用與工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別與一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。 定義還強(qiáng)調(diào)了plc是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，他也是一種計(jì)算機(jī)，它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的”工業(yè)計(jì)算機(jī)。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、

53、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成體”，易于“擴(kuò)充”。3、plc的發(fā)展趨勢(shì) plc總的發(fā)展趨勢(shì)是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 (1) 向小型化、專用化、低成本方向發(fā)展。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，新型器件大幅度的提高功能和降低價(jià)格，使plc結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，緊湊，操作使用十分方便。plc的功能不斷增加，將原來大、中型plc才有的功能部分地移植到小型plc上。 (2) 向大容量、高速度方向發(fā)展。大型plc采用多微處理器系統(tǒng)，有的采用了32位微處理器，可同時(shí)進(jìn)行多任務(wù)操作，處理速度提

54、高，特別是增強(qiáng)了過程控制和數(shù)據(jù)處理的功能。另外，存儲(chǔ)容量大大增加。 (3) 智能型i/o模塊的發(fā)展。智能型i/o模塊是以微處理器和存儲(chǔ)器為基礎(chǔ)的功能部件，它們的cpu與plc的主cpu并行工作，占用主cpu的時(shí)間很少，有利于提高plc的掃描速度。 (4) 基于pc的編程軟件取代編程器。隨著計(jì)算機(jī)的日益普及，越來越多的用戶使用基于個(gè)人計(jì)算機(jī)上的編程軟件。編程軟件可以對(duì)plc控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)即設(shè)置硬件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，例如：設(shè)置各框架各個(gè)插槽上模塊的型號(hào)、模塊參數(shù)、各串行通行接口的參數(shù)等。 (5) plc編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化。與個(gè)人計(jì)算機(jī)相比，plc的硬件、軟件的體系結(jié)構(gòu)都是封閉的。在硬件方而，各廠家的

55、cpu模塊和i/o模塊互不通用。plc的編程語言和指令系統(tǒng)的功能和表達(dá)式也不一致，因此各廠家的可遍程序控制器互不兼容。為了解決這一問題，iec制定了可遍程序控制器標(biāo)準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)中共有5種編程語言，允許編程者在同一程序中使用多種編程語言，這使編程能夠選擇不同的語言來適應(yīng)特殊的工作。 (6) plc通信的易用化。plc的通信聯(lián)網(wǎng)功能使它能與個(gè)人計(jì)算機(jī)和其他智能控制設(shè)備交換數(shù)字信息，使系統(tǒng)形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散控制和集中控制。 (7) 組態(tài)軟件與plc的軟件化。個(gè)人計(jì)算機(jī)(pc)的價(jià)格便宜，有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、通信和人機(jī)交互的功能。 (8) plc與現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合。現(xiàn)場(chǎng)總線i/o與plc可

56、以組成功能強(qiáng)大、廉價(jià)的dcs系統(tǒng)。 (9) 開發(fā)新型特殊功能模塊。i/o組件可以提高plc的智能化、高密集度，增大處理能力。 (10) cpu的處理速度進(jìn)一步加快。目前，plc的處理速度與計(jì)算機(jī)相比還比較慢，其高的cpu也不過80486，將來會(huì)全面使用64位的risc芯片，采用多cpu進(jìn)行處理、分時(shí)處理或分任務(wù)處理方式，將各種模塊智能化，部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化，這樣可使plc的處理速度達(dá)到納秒級(jí)。4、plc的特點(diǎn) (1) 抗干擾能力強(qiáng)、可靠性好plc在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長(zhǎng)期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路。i/o系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。具體措施主要有以下幾個(gè)方面：隔離：這是抗干擾的主要措施之一。plc的輸入、輸出接口電路一般采用光電耦合器來傳遞信號(hào)。這種光電隔離措施，使外部電路與內(nèi)部電路之間避免了光電的聯(lián)系，可有效的抑制外部干擾源對(duì)于plc的影響，