实现自动化控制西瓦翻坯的解决方案

    胡国纬

    摘 要：本文着重从系统组成及程序编写两方面阐述利用可编程控制器（PLC）实现西瓦翻坯的自动化控制，对提高自动化控制水平、提高产品质量、增强陶瓷行业现代化管理水平具有广泛的意义。

    关键词：PLC；西瓦；翻坯；自动化控制

    1 前言

    西瓦，是西班牙瓦的简称，英文名 Spanish tile，因其外型象英文字母“S”，所以俗称又叫S型瓦，常见样式如图1所示。西瓦最早是在西班牙等西欧国家出现并流行，逐渐传入亚洲的韩国、日本，与中国的琉璃瓦相似，然后逐渐被认可，成为一种具有欧洲风格的装饰瓦。目前，西瓦是属于瓦类中的烧结彩瓦，其具备了隔热好、耐久性和色彩鲜艳等特点，主要用于别墅、小洋楼、亭台等建筑物的屋顶装饰用瓦，其装饰效果古典淡雅、风韵别致。

    近些年来，随着人民生活水平的提高，西瓦已逐渐成为高档屋面装饰的主流产品。建筑行业对西瓦的需求日趋增加，生产西瓦的陶瓷企业也日趋增多。因此，陶瓷行业对生产西瓦的配套设备的需求也日益增加。

    西瓦在生产过程中，需要正反面施釉，现在大多厂家采用上、下施釉，由于下层施釉隔着传动带，造成下层施釉效果差。为了解决这个难题，最好的解决方法是正、反面都从上面施釉，这就需要对西瓦进行翻转。由于，西瓦为不规则的“S”型，翻转对设备要求高，实现难度大。为了解决这些难题，本文应用PLC自动化控制技术，结合实际生产。不断改进优化方案，摸索总结出了以下成功解决方案。希望能给同行们提供借鉴，共同为提高我国陶瓷业的现代化水平而努力。

    2 西瓦翻坯技术指标

    2.1 翻砖入口排砖系统

    为了提高翻坯效率，在翻坯前需先进行排砖，需每排8片，片与片靠紧入砖。该系统由两段传动带组成，分别称为前传动带、后传动带。首先，后传动带低速运行，接前传动带送来的砖，使每片靠紧，当达到8片时，如果翻砖系统就绪，可快速向翻砖系统入砖。此时，如果后传动带口有砖到，前传动带要先暂停，等后传动带高速入完砖后，前传动带才可继续运行。

    2.2 翻砖系统

    翻砖系统由入砖传动机构和翻砖机构两部分组成，翻砖机构有两个运行方向：正翻砖和反翻砖。对于进入翻砖机构的砖，不管进行正向180°翻砖，还是反向180°翻砖，其翻砖结果是相同的。当排砖系统排好一排砖后，如果翻砖系统处于到位状态，就可以开始高速入砖；如果翻砖系统没有处于到位状态，要等翻砖系统运行到到位状态后，才可以开始快速入砖。此时，翻砖系统也要开始快速接砖，当整排砖完全入完，到达入砖到位电眼时，开始翻砖。翻砖到位后，如果翻砖出口系统传动带上无砖，则可开始快速出砖；如果有砖，要等翻砖出口系统传动带上的出完，才可快速出砖。

    2.3 翻砖出口系统

    翻砖出口系统由一段传动带组成，负责快速接翻砖系统翻好的砖，当接完翻砖系统出的整排砖后，再负责把接到的砖送到后面的传动带上，进行施釉。

    2.4 手动控制系统

    对每台电机的运行与停止，都可进行手动操作，以便对每个装置单独调整、检修或排除故障。其中，对翻砖系统入砖传动可以进行正反转的手动操作，以方便处理翻砖系统内的塞砖。

    2.5 自动控制系统

    自动运行时，可按照上述要求完成循环运行。当停止再启动后，可自动完成翻砖系统的复位，各个系统的继续运行等。

    2.6 注意事项

    对一些误动作，要有适当的应对措施。

    3 PLC控制系统设计

    3.1 PLC选型

    根据以上技术指标和控制要求，该套设备共有三个系统，分别是：翻砖入口排砖系统、翻砖系统、翻砖出口系统。每个系统需要的输入、输出点数量如下：

    （1） 翻砖入口排砖系统：

    输入点（5个）：三个光电开关；一个二位旋钮，入口传动电机M3手动运行、停止。

    输出点（3个）：入口传动M3，要有高低速；一个联锁输出，控制前段的运行与停止。

    （2） 翻砖系统

    输入点（8个）：有5个电眼，分别是：入砖到位、正翻砖低速、正翻砖停止、反翻砖低速、反翻砖停止；一个两位旋钮；一个一位旋钮。

    输出点（7个）：翻砖电机M1需要四个输出点，分别是：正翻砖、反翻砖、低速、刹车盘；入砖传动电机M2需要三个输出点，分别是：M2正转、M2反转、M2低速。

    （3） 翻砖出口系统

    输入点（2个）：有1个电眼，是：出砖到位；一个一位旋钮。

    输出点（2个）：出口传动电机M4需要2个输出点，分别是：M4正转，M4低速。

    （4） 其它

    输入点（7个）：有一个急停；一个三位旋钮，手动、停止、自动；一个带灯按扭，启动；变频器报警输入点两个，分别是：M1、M2报警输入，M3、M4报警输入。

    输出点（2个）：复位指示灯；报警指示。

    （5） 该系统共需要

    输入点：5+8+2+7=22（个）；

    输出点：3+7+2+2=14（个）；

    因此，选用一个40点的PLC，比较合适。笔者选用的PLC是OMRON的CP1H-X40DT-D，这是一个DC24V供电的24个输入点，16个晶体管输出点的PLC。另外，还需多出几个点，做为备用。

    （6） 系统资源分配

    1） 数字量输入部分

    输入地址分配如表1所示。

    2） 数字量输出部分

    输出地址分配如表2所示。

    4 西瓦翻坯各技术指标的实现

    4.1 翻砖入口排砖系统的设计

    翻砖入口排砖系统通常可由陶瓷厂自行改装完成。在改装时，M3段的长度比整排砖的靠紧长度大30 cm为宜。本文对该系统的程序控制做详细的介绍，并列出部分程序，供大家参考。翻砖入口排砖系统示意图如图2所示。

    由图2可知，当0.03点ON时，M3低速运行接砖；当0.03点OFF时，M3停止；如此循环运行，当0.04点ON，0.03点OFF时，此时，如果0.02点ON，则101.04（联锁输出）OFF，停止前段釉线入砖；且此时，如果翻砖系统准备就绪，则M3可高速入砖。当0.04点连续OFF状态1.2S后，M3快速停止，101.04点ON，釉线入砖，M3进行慢速步进排砖；该系统的部分程序如表3所示。

    4.2 翻砖系统的设计

    翻砖系统是该设备的核心系统，效率的高低、性能的好坏，主要由该系统决定。 翻砖系统正视图如图3所示。翻砖系统侧视图如图4所示。本文对该系统的程序控制做详细介绍，并列出部分程序，供大家参考。

    由图3、图4可知，当0.08点或0.10点ON时，认为翻砖系统就绪，入口排砖系统可以快速入砖；此时翻砖系统的M2快速传动接砖；当0.06点ON时，M2停止；此时，整排砖已完全进入翻砖系统，M1开始翻砖，如果此时0.08点ON，M1就开始反向翻砖，到0.10点ON，M1停止，完成反向翻砖；如果此时0.10点ON，M1就开始正向翻砖，到0.08点ON，M1停止，完成反向翻砖。当0.08点或0.10点ON时，翻砖完成，此时，如果翻砖出口系统无砖，则可快速出砖，如果此时翻砖入口系统排砖完成，则可同时快速入砖。在出砖过程中，如果0.06点连续OFF达到0.6 s时，认为该排砖已出完，再变ON，认为下一排砖到，M2停止运行，M1翻砖，如此循环运行。该系统的部分程序如表4所示。

    4.3 翻砖出口系统的设计

    翻砖出口系统通常可由陶瓷厂可自行改装完成。本文对该系统的程序控制做进一步介绍，限于篇幅，这里不再列出程序。翻砖出口系统系统示意图如图5所示。

    由图5可知，启动自动运行，M4传动，当M4连续传动4 s，0.06无信号，此时，认为出口系统无砖，翻砖系统可快速出砖；M4快速传动接砖，当0.06点ON时，M4变为慢速运行。此时，如果1.11点（联锁输入）ON，M4慢速出砖，慢速的速度与后续釉线同速；如果1.11点OFF，M4停止出砖，当0.06点变为OFF状态连续达到1.5 s，可再次快速接砖。如此循环运行。

    4 结语

    西瓦翻坯自动控制系统自去年底设计成功以来，已多次实现销售。系统运行稳定，效果良好，是西瓦翻坯较理想的解决方案。对提高自动化控制水平、提高产品质量、提高陶瓷行业现代化管理水平具有广泛的意义。

    参考文献

    [1] OMRON.OMRON CQM1H系列CQM1H内插板[M].上海：欧姆

    龙自动化系统有限公司，2012.

    [2] 何波主编.电气控制及PLC应用[M].北京：中国电力出版社，

    2008.

    由图2可知，当0.03点ON时，M3低速运行接砖；当0.03点OFF时，M3停止；如此循环运行，当0.04点ON，0.03点OFF时，此时，如果0.02点ON，则101.04（联锁输出）OFF，停止前段釉线入砖；且此时，如果翻砖系统准备就绪，则M3可高速入砖。当0.04点连续OFF状态1.2S后，M3快速停止，101.04点ON，釉线入砖，M3进行慢速步进排砖；该系统的部分程序如表3所示。

    4.2 翻砖系统的设计

    翻砖系统是该设备的核心系统，效率的高低、性能的好坏，主要由该系统决定。 翻砖系统正视图如图3所示。翻砖系统侧视图如图4所示。本文对该系统的程序控制做详细介绍，并列出部分程序，供大家参考。

    由图3、图4可知，当0.08点或0.10点ON时，认为翻砖系统就绪，入口排砖系统可以快速入砖；此时翻砖系统的M2快速传动接砖；当0.06点ON时，M2停止；此时，整排砖已完全进入翻砖系统，M1开始翻砖，如果此时0.08点ON，M1就开始反向翻砖，到0.10点ON，M1停止，完成反向翻砖；如果此时0.10点ON，M1就开始正向翻砖，到0.08点ON，M1停止，完成反向翻砖。当0.08点或0.10点ON时，翻砖完成，此时，如果翻砖出口系统无砖，则可快速出砖，如果此时翻砖入口系统排砖完成，则可同时快速入砖。在出砖过程中，如果0.06点连续OFF达到0.6 s时，认为该排砖已出完，再变ON，认为下一排砖到，M2停止运行，M1翻砖，如此循环运行。该系统的部分程序如表4所示。

    4.3 翻砖出口系统的设计

    翻砖出口系统通常可由陶瓷厂可自行改装完成。本文对该系统的程序控制做进一步介绍，限于篇幅，这里不再列出程序。翻砖出口系统系统示意图如图5所示。

    由图5可知，启动自动运行，M4传动，当M4连续传动4 s，0.06无信号，此时，认为出口系统无砖，翻砖系统可快速出砖；M4快速传动接砖，当0.06点ON时，M4变为慢速运行。此时，如果1.11点（联锁输入）ON，M4慢速出砖，慢速的速度与后续釉线同速；如果1.11点OFF，M4停止出砖，当0.06点变为OFF状态连续达到1.5 s，可再次快速接砖。如此循环运行。

    4 结语

    西瓦翻坯自动控制系统自去年底设计成功以来，已多次实现销售。系统运行稳定，效果良好，是西瓦翻坯较理想的解决方案。对提高自动化控制水平、提高产品质量、提高陶瓷行业现代化管理水平具有广泛的意义。

    参考文献

    [1] OMRON.OMRON CQM1H系列CQM1H内插板[M].上海：欧姆

    龙自动化系统有限公司，2012.

    [2] 何波主编.电气控制及PLC应用[M].北京：中国电力出版社，

    2008.

    由图2可知，当0.03点ON时，M3低速运行接砖；当0.03点OFF时，M3停止；如此循环运行，当0.04点ON，0.03点OFF时，此时，如果0.02点ON，则101.04（联锁输出）OFF，停止前段釉线入砖；且此时，如果翻砖系统准备就绪，则M3可高速入砖。当0.04点连续OFF状态1.2S后，M3快速停止，101.04点ON，釉线入砖，M3进行慢速步进排砖；该系统的部分程序如表3所示。

    4.2 翻砖系统的设计

    翻砖系统是该设备的核心系统，效率的高低、性能的好坏，主要由该系统决定。 翻砖系统正视图如图3所示。翻砖系统侧视图如图4所示。本文对该系统的程序控制做详细介绍，并列出部分程序，供大家参考。

    由图3、图4可知，当0.08点或0.10点ON时，认为翻砖系统就绪，入口排砖系统可以快速入砖；此时翻砖系统的M2快速传动接砖；当0.06点ON时，M2停止；此时，整排砖已完全进入翻砖系统，M1开始翻砖，如果此时0.08点ON，M1就开始反向翻砖，到0.10点ON，M1停止，完成反向翻砖；如果此时0.10点ON，M1就开始正向翻砖，到0.08点ON，M1停止，完成反向翻砖。当0.08点或0.10点ON时，翻砖完成，此时，如果翻砖出口系统无砖，则可快速出砖，如果此时翻砖入口系统排砖完成，则可同时快速入砖。在出砖过程中，如果0.06点连续OFF达到0.6 s时，认为该排砖已出完，再变ON，认为下一排砖到，M2停止运行，M1翻砖，如此循环运行。该系统的部分程序如表4所示。

    4.3 翻砖出口系统的设计

    翻砖出口系统通常可由陶瓷厂可自行改装完成。本文对该系统的程序控制做进一步介绍，限于篇幅，这里不再列出程序。翻砖出口系统系统示意图如图5所示。

    由图5可知，启动自动运行，M4传动，当M4连续传动4 s，0.06无信号，此时，认为出口系统无砖，翻砖系统可快速出砖；M4快速传动接砖，当0.06点ON时，M4变为慢速运行。此时，如果1.11点（联锁输入）ON，M4慢速出砖，慢速的速度与后续釉线同速；如果1.11点OFF，M4停止出砖，当0.06点变为OFF状态连续达到1.5 s，可再次快速接砖。如此循环运行。

    4 结语

    西瓦翻坯自动控制系统自去年底设计成功以来，已多次实现销售。系统运行稳定，效果良好，是西瓦翻坯较理想的解决方案。对提高自动化控制水平、提高产品质量、提高陶瓷行业现代化管理水平具有广泛的意义。

    参考文献

    [1] OMRON.OMRON CQM1H系列CQM1H内插板[M].上海：欧姆

    龙自动化系统有限公司，2012.

    [2] 何波主编.电气控制及PLC应用[M].北京：中国电力出版社，

    2008.