自动打钉机控制系统的设计

自动打钉机控制系统的设计

摘要:分析自动打钉机的工作原理,基于PLC控制特点和相关低压电器选型与应用方法,设计电气控制系统,编制软件程序,绘制硬件电路原理图,实现打钉机打钉作业的自动化。

关键词:自动打钉机设计

自动打钉机是大批量生产包装箱用木托盘的一种机电一体化装备,涉及机械、电气、控制、液压气动等多种技术。随着市场需求量的增加和要求的提高,近年来得到广泛的重视和研究,本文收集分析木托盘对自动打钉机的要求,拟定自动打钉机的控制系统方案,完成了各种装置和元器件的选型,设计了软件、硬件的控制系统。

1 自动打钉机发展现状介绍

目前木托盘加工以传统的手动设备最为常见,但近年来也出现了自动化设备的使用,两者之间有明显的区别。手工操作会影响产品质量的稳定及进一步提高,因此实现高精度自动加工对企业生产有极为重要的意义。它不仅可以提高生产效率,并且还同时提高了产品质量和产品的加工精度等。

2 自动打钉机工作原理

自动打钉机最下面是输送带,设备工作时,已经事先搭接在一起的若干根待加工木板随着输送带向设备中央移动,一段时间后木板碰触

事先安装好的限位开关并立即停下来,此时摇钉盒将钢钉送出并沿着一定滑道进入预定位置,然后上横梁在液压缸的带动下下降,同时将钢钉钉入木板,然后上横梁上升,输送带重新启动,并把钉好的木托盘运出设备中央,同时运进新的待加工木板,继续重复以上工序,实现待加工的木板不断进入,加工好的木托盘不断输送出,完成自动打钉的功能。

2.1 自动打钉机控制系统介绍

本文设计的自动控制系统主要由3台电机、2个气缸、1个液压缸等多个辅助部件构成,基于PLC的系统可以同时实现对3台电机、气缸和液压缸的控制。进行信号检测、物料运送、定位、打钉等加工。

2.2 本机主要组成部分

主要组成部分:摇钉盒、振动器、推钉气缸、定位气缸、横梁等。

2.3 控制系统的组成

自动打钉机控制系统的主要组成部分有:PLC,限位开关,气压电磁阀,液压电磁阀,接触器,断路器,主令开关,继电器,变频器,电磁离合器,电磁制动器,异步电动机等。

2.4 主回路的确定

为了适应工作的要求,在主回路中安排一个离合器和一个制动器

分别在一块24 V直流电源带动下进行工作,输送电机和排钉电机分别由一块变频器进行调节、控制,液压泵电机在三块接触器控制下实现星三角启动,从而保证电机的寿命以及平稳、高效的运行。

3 主要电器元件计算与选型

电机断路器的选择计算:液压泵电机额定工作电压U=380 V,功率P=11 kW,则额定工作电流:I=P/(U×1.732×COS(Ф)×η=11000/(380×1.732×0.8×0.9)=23.2A。电机的启动电流:Ist=0.33×6×23.2=45.9A

所以液压泵断路器可以选择正泰断路器3VT8100N50TMA/3P+MX

同理,排钉电机额定工作电流I=2200/(380×1.732×0.8×0.9)=4.6 A;Ist=0.33×6×4.6=9.1 A。所以排钉电机可以选择正泰断路器3VT8100N10TMA/3P+MX

同理,输送电机额定工作电流I=5500/(380×1.732×0.8×0.9)=11.6 A,Ist=0.33×6×11.6=22.9 A。所以输送电机可以选择正泰断路器3VT8100N25TMA/3P+MX。

变频器选型计算:因为变频器额定工作功率要与电机额定功率匹配,所以排钉电机变频器额定工功率应大于等于2.2 kW,输送电机功率

应大于等于 5.5 kW。具体型号为:排钉电机变频器:6SE7016-1EA61,输送电机变频器:6SE7021-3EB61。

4 PLC选型与软件设计

本设计中所选PLC要求具有运行稳定,使用简单方便,价格便宜,很适用于小型控制系统等优点,所以选择了市场上性价比较高的典型的西门子S7-200系列产品。

程序流程图的确定。

在软件设计流程图中,按照木托盘生产工艺要求和是设备功能更加齐全,将程序分成自动模式和手动模式两个大的分支进行设计,其中,在自动模式下,程序先判断钢钉是否充足和待加工木板是否到位,条件成立时输送带停止运行,同时横梁下降进行打定作业,否则如果仅有木板未到位则输送带继续运行,如果仅有钢钉不足条件时则进行报警提示;在手动模式下,分别可通过手动按钮控制横梁升或降、输送带运动或停止、排钉启动或停止,最大限度的满足手工作业的要求。

经测试该系统完全达到预定的目的,可以满足生产需要。

5 结语

这套自动打钉机控制系统不仅可以提高打钉机生产效率,并且还提高了产品质量和产品的加工精度,必将为企业和社会创造更大的经济效益。