一、引言

　　礦棉吸聲板是本企業去年投產的一種新型建筑裝飾材料。引進90年代最先進的日本全套板材自動生產線，可以同時生產不同厚度，不同規格，不同花色的礦棉吸聲板，但由于日本原裝包裝線設備費用昂貴，且國內并無此種板材堆垛全自動包裝線，所以由我中心開發本自動包裝線并已投入使用。
　　本自動包裝線是板材自動生產線的后繼設備，由于礦棉板的成品板(規格：300mm×600mm)是分兩路并排由干燥窯輸送出來的，所以本自動包裝線也具有兩路獨立的分流，翻板，堆垛系統，最后經包裝段統一到一起，再進入塑封段完成包裝任務。按工藝要求本包裝線應該能夠實現：(1)自動翻板，即把第一塊板經翻轉后扣放在第二塊板上，使兩塊板保持面與面的接觸。(2)自動堆垛，即把經翻板后的不同規格的對板按不同數量堆成一垛。(3)自動裝箱，即用機械手把堆成一垛的板放在紙箱板上，經本工段后把一垛板自動包裝，粘合好成一箱。(4)塑封，即把裝成的箱進行塑料封裝。

　　二、控制系統主要設備及控制方案

　　本自動包裝線是典型的邏輯順序控制生產線，有繁多的檢測元件，邏輯關系復雜，實現動作難度大，I/O點數近400多個。其受控設備除變頻器，執行氣缸還包括一套單軸交流伺服系統和一套噴膠系統。由于生產線較長，執行設備相對獨立集中，因此按照設備可就近控制的原則，在中央控制柜下分段設立三個子控柜。采用OMRON-C200HG構成的遠程I/O系統來完成控制方案，其控制系統結構如圖所示：


　　上圖使用Omron-RM201主站單元由RS485通訊口與三個Omron-RT201從站單元連接。伺服系統由OHM ODC-1001控制器和Panasonic DV80X驅動器及伺服電機組成。伺服可以用輸入器(ODC-1001)或由中央控制柜面板直接控制，它由PLC的兩個獨立的I/O單元對控制器進行控制。噴膠系統具有獨立的溶膠溫控線路，由PLC提供噴膠電磁閥的控制信號。本自動包裝線有如下功能：(1)全線自動運行；(2)各工段獨立自動運行；(3)現場設備就地控制手動運行；(4)各控制柜設有急停按鈕，機械手，伺服機均設有特殊急停按鈕。

　　三、控制系統設計

　　本自動包裝線的控制系統程序設計，使用OMRON SSS軟件用梯形圖直接編程，井進行現場調試和程序監控。經過現場調試使本系統能夠符合現場的各種工作條件而且操作極為簡單，能夠對故障和人為的干擾進行判斷，分析，實現簡單智能化功能。本程序采用模塊化設計思想，分工段可獨立操作完成本工段的工作，模塊之間井用連鎖和互鎖條件建立關系，全線自動或分段自動時信號可互相調用。下圖為包裝線包裝段的控制邏輯圖：

　伺服機的前進是由三個工位工作的完成情況來控制的。在本系統上電初始時，伺服機先回原點，由于此時三個工位上都沒有工件，因此必須由紙箱站開始，伺服機一個工位一個工位的前進。當紙箱站吸紙板完成后伺服機就執行程序，當伺服機停止時，紙箱站再吸一個紙板完成本工位工作，但此時伺服機并不能再向前進，只有裝箱工位在機械手放完一垛板后伺服機才能前進到下一個工位。此時紙箱站處再吸一個紙板，裝箱工位再放一垛板，此時就必須再等粘箱工位把紙箱全部粘合完成，伺服機才能再向前走以后三個工位便同時動作，伺服機便不斷工作下去。這段程序的邏輯動作比較復雜，關鍵是抓住伺服機前進這一目的。在完成本段初始化設計中使用了SEUREST指令，用起來方便有效。在這一段的程序設計中關鍵考慮這樣幾個問題：
　　①PLC的電源只有當工廠大修，或長時間不生產時才斷開，而在每班次結束或休息時只須在面板上實現軟關機，此時PLC仍為RUN狀態。伺服機也同樣只須軟關機。因此伺服機必須能夠區別是PLC斷電再開還是軟關機后再開。
　?、谟捎谒欧C的運動軌跡與機械手的運動平面是相互垂直的，而且它們又是由兩個獨立的子控系統控制的，因次在機械手伸出的條件中必有兩個信號：上升旋轉氣缸的得電信號A和伺服程序段結束信號B。當A信號接通時說明此工位有板，伺服機處于等待另兩個工位的完成信號，伺服機即將運行。此時即使B信號接迪機械手是伸不出的。當B信號接通時說明伺服機己完成程序，可以進行本工位操作。當A斷開時，由于此時伺服機正處于運行狀態，因此只有當兩信號同時滿足時才能向裝板工位裝板。
　?、塾伤欧C連接起來的三個工位，每個工位執行元件大都是由電磁向控制的氣缸完成的，所以在氣缸氣壓不足，機械限位松動以及其含意外故障都會影響本工位工作完成情況，拖延動作時間，它將導致堆垛，翻板，和輸送段的堵板。因此在設計中可以節拍為依據，對每一個必須到位的氣缸均設時間監測及故障報警伺服系統由OHM ODC-1001和Panasonic DV80X組成，采用示教方式編程控制。
　　OHM I/O信號接口共有48個端子。我們采用集電極開路控制方式，把脈沖輸出端等用雙絞屏蔽線引至DV80X的CN I/F端子用來控制脈沖和脈沖符號輸入。同時把程序選擇端子CHA CHB及啟動信號引到端子接進PLC的輸出模塊，作為伺服的程序選擇通道信號。選擇STANDBAY作為伺服程序結束信號接進PLC的輸入模塊，當PLC接受到此信號時就可以進行生產線上的其他動作。另外我們由PLC輸出端引出一個回原點信號，使伺服機在進行規定的程序后，因負公差重新向前找回原點。原點信號選用反射式光電開關，使總累計誤差在-0.lmm以內，能夠滿足精度要求。在開關電源的選擇上，伺服24V電源容量不能太小且需單獨使用與PLC用24V之間應嚴格區分避免干擾，因此PLC在模塊選擇上也同樣要注意這個問題，盡量避免伺服信號與其他信號混放在一個模塊中，同時可以優先考慮使用獨立COM端的PLC模塊。伺服控制程序(INC方式編程)如下：
　　　　　　　　STEP1 DIM=(0000.0000
　　　　　　　　STEP2 POS=+787.9800
　　　　　　　　　　OUT=OOOO
　　　　　　　　　　SPEED=100
　　　　　　　　　　SLOPE=30
　　　　　　　　STEP3 POS=+42.00001
　　　　　　　　　　 OUT=0000
　　　　　　　　　　 SPEED=50
　　　　　　　　　　 SLOPE=30
　　　　　　　　STEP4 POS=+12
　　　　　　　　　　 STEP7
　　　　　　　　STEP6 END
　　　　　　　　STEP7 RTN
　　　　　　　　STEP8 END

　　塑封段主體設備為一臺連續式電阻爐，它的溫度控制主要由兩部分組成：SR-73PID溫控表和固態調壓器(或采用PAC03A三相調壓控制器)。溫控表通過K型熱電偶輸入模擬量，輸出4-20VDC電壓來控制三塊固態繼電器SSR(或直接控制PAC03A三相調壓控制器)，每個固態繼電器(或控制器)又分別帶若于加熱管。固態調壓器則由電位器來控制輸出，每個固態調壓器也分別帶若干加熱管。溫控表和固態調壓器的總控則由PLC來完成。這樣塑封爐膛內溫度就可以分段全控，分段調壓，分段直接啟動，能夠把溫度控制在180℃左右，對己包裝的箱體進行塑封。本段的其他動作如推箱，封切，放膜等均由PLC進行控制。

　　四、結論

　　建筑板材是現在較為流行的新型建筑裝飾材料，但是由于裝飾板材的結構特點：面積大，體積小，邊角易損，表面脆弱等，所以對于其產成品的包裝，就成了急需解決的問題?，F在我國的建材企業，大多都是采用手工包裝，工人勞動強度大，產成品質量沒有保障。自本自動包裝線在本企業投入使用后，基本解決了以上問題，極大提高了產成品合格率，減少生產線工人近3/4，深受用戶好評。