3.辽宁广播电视大学，辽宁沈阳 110161）
摘要：随着人力成本的逐渐升高及产业升级的要求，机器换人成为新的产业优化升级和经济持续增长的动力之源。基于此，一种利用PLC技术在工厂木方搬运过程使用的设计理念应运而生，本文详细描述了PLC技术在设备中的应用过程，对于推动工厂技术进步、提升工厂工人劳动力素质、提高企业生产加工效率、促进家具产业结构调整，进而推进工业转变发展方式具有重要意义。
关键词：PLC技术；木方搬运；应用研究
1 引言
自PLC正式问世以来，技术不断更新换代，在世界各地得到了飞速的发展与广泛。功能和模块也换代增强。伴随着计算机信息技术、图像信号处理信息技术、自动控制技术和网络技术的不断革新与发展和需求范围、数量、质量要求的提升，PLC所涉及的领域也越来越多、越来越全。变成工业4.0时代不可或缺的装备与技术[1]。
本文根据工厂木方搬运的实际业务需求，研发了自动搬运的设备平台技术，充分利用PLC技术、变频器技术等前言核心技术原理，结合工厂工位设置特点、搬运质量等相关要求，因地制宜的设计出一套自动搬运的工业设备，并开发和完善了相应的运动控制系统、质量检测系统、数量统计系统，既满足木方条搬运的设备运动控制要求，又能够提高作业的质量标准、工作效率，降低次品率。并基于此试制设备样机，实验验证其功能，尽快实现市场化推广[2]。
2 项目概况及产品的设计
2.1项目概况
积极响应某市政府号召，积极推进机器换人产业发展，某家具工厂拟对现有设备及工艺进行升级改造，将原来由3人完成的工作，最终由自动化机器设备完成，设置一名设备维护人员，值守设备工作状态。原工艺流程为工厂并排设置2条生产线，一条为喷漆产线，一条为油漆烘干产线，需3名工人依次循环的将喷漆完成的木方条半成品，用夹具夹持木方条两端转移到油漆烘干产线。现需要研发自动化设备替代人工完成此项木方条转移工作。
2.2结构设计部分
本套设备主要由支架及固定支座（1）、滑轨（2）、1#机械手臂（5）、2#机械手臂（6）组成，如图1所示，与油漆烘干产线（3）、喷漆产线（4）、木方条（7）、链条轨道（8）等共同组建成整套工艺流程。工作时，1#机械手臂、2#机械手臂分别夹持木方条2端，完成从喷漆产线到油漆烘干产线的转移，由于速度要求极快，且在短时间内完成启动、加速、减速停止、手臂抓取、加速、减速停止、手臂放下、加速返回并停止待机等流程，要求结构必须平稳、平滑，刚度要求极高。该设备可实现木方条搬运转移功能，有效的节省人力，可实现24小时全天候作业，完成提质、增效、保安全的生产目标，达到了机器换人的目的。
图1木方条搬运转移工艺布置示意图
该设备的动力源为电源220V、气源0.8MPa，,控制系统是利用PLC、接近开关、电磁阀、人机界面等。
2.3 电子控制系统
根据设备功能要求,该控制系统主要由以下部分组成：1、控制部分：PLC三菱FX1N-60MR-001（输入点：36，24点继电器输出）；2、执行部分：伺服电机、伸缩气缸组件、机械手臂组件、传感器（光电式、电磁式）、定位气缸[3]。控制系统结构框图如图2。
图2控制系统结构框图
2.2.1设备系统控制部分
PLC型号是三菱FX1N-60MR-001，输入点：36，24点继电器输出。满足系统要求，可扩展输入输出、模拟量控制和通讯、链接模块，其结构紧凑小巧集成性好、运行执行速度快及价格低廉、人机交互效果好等高性价比的特点。
2.2.2 设备系统执行部分
1、伺服电机组件
伺服电机(servomotor)是一种补助马达间接变速装置，可以在伺服系统中控制机械元件运转，可使控制速度，位置精度非常准确。该系统工作时，反复停止启动、加速减速，对电机的精度要求、稳定性要求极高，工作过程如图3所示。基于此该系统选用无刷电机式伺服电机，其具有扭矩大、惯量小、响应快、力矩输出稳定，容易实现智能化，电机免维护，电磁辐射干扰小，长寿命，适用于工厂粉尘较多的恶劣环境。
图3 伺服电机工作流程示意图
2、伸缩气缸组件
伸缩气缸组件，主要功用是将2#机械手臂做完一次转移工作后，快速归零复位，要求其反应快、力量大、回位速度快。
3 结束语
本文根据工厂实际需求，积极响应国家提出机器换人的政策的要求，开发并设计的一种木方条搬运系统设备。依托PLC强大的功能模块，使用无刷式伺服电机和伸缩气缸相结合的作为动力装置，运用稳定可靠的结构滑轨平台，很好的解决了木方条搬运转移的实际需求。该系统设备具有结构平台稳定可靠，动力装置响应快、力矩输出稳定，PLC系统人机交互式操作友好，可适用于工厂不同长度、宽度的木方条的搬运。真正实现了自动化工厂白天无人，晚上无灯的目的初衷，市场有待进一步推广。
参考文献
[1]沈贤 雷园园.电气控制与PLC应用技术的分析研究[J].化工管理,2016,0(14).
[2]戴胜龙.PLC技术在电气自动化控制中的应用研究[J].科技传播,2015,0(24):53.
[3]马超 贾纯纯.电气控制与PLC应用技术的分析研究.数码世界,2019年8期.
作者简介：孙荣国（1981.04-），男，辽宁东港人，中级职称，农业机械化及其自动化专业。
论文作者:孙荣国1 于佳2 徐健1 孙燕燕3
论文发表刊物:《知识-力量》2019年11月53期
论文发表时间:2019/12/6
标签：设备论文; 工厂论文; 技术论文; 手臂论文; 气缸论文; 控制系统论文; 系统论文; 《知识-力量》2019年11月53期论文;