本文提出一种免烧砌压砖机的设计方案，并具体介绍其机械结构、工作过程和基于CPM1A系列PLC的免烧压砖机监控系统，该系统可以实现压砖过程的压力和电动机电流的在线监视，保证压砖机的正常运行，且能自动累积压砖数量，为免烧砖的自动化生产提供保证。

免烧压砖已成为现代建筑业中用以代替实心黏土砖的重要产品，随着国家保护和节约耕地措施的实施，已明令禁止生产和使用实心黏土砖，免烧砖已得到了广泛的应用。生产免烧砖的主要原料是粉煤灰、炉渣、煤矸石等工业固体废渣，既利用了废弃资源，又保护了土地及环境。

免烧砖的生产是通过压力加工的方式完成的，主要设备是免烧压砖机。目前免烧压砖机的种类和形式很多，但功能简单，我们在传统的压砖机基础上进行了改进，增加了压力检测及电机监控功能，为压砖机的可靠运行提高了保证。

免烧压砖机机械系统设计

如图1所示，压砖机主要成型机构是一个可以自动旋转的成型盘，在转盘上有均匀排列的八个成型模孔，本压砖机就被称为“八孔压砖机”。当模孔转到加料的下料口时，下料口会自动将拌合料加入孔内；这时传动连杆带动转盘运转进行预压，当压力达到一定要求时，再将压杆压下压块进行强压，将拌合的料压实成砖坯；同时，转盘下的顶砖机构会自动将砖坯从孔中顶出；顶出的砖被一个自动机构拨到传送带上运走。

图1 压砖机工作原理

压砖机在工作时的压力主要是通过曲轴的转动带动压杆实现的。如图2所示，压砖机由一台Y160L-4电动机带动，经三角皮带轮减速，传动高速轴，再经一对齿轮减速，传动中速轴，又经一对齿轮传动曲轴转动。曲轴与连杆（1）相连，连杆与压杆一端相连，压杆一端固定。压砖的压块由一个连杆（2）与压杆连在一起。

当电动机运转时，曲轴的转动带动压杆绕固定点上下摆动，同时压块在沿轨道做上下直线运动。这样压块可以压制模子里的填充料。正常情况下，曲轴很容易带动压杆压紧砖坯，由于原料采用工业废料，有可能含有一些金属等不易压实的废料，此时曲轴很难带动压杆运动，同时产生很大的压力，如果压力增大，曲轴和压杆以及电机等都会出现故障，此时应立即停止压砖机的工作，进行故障处理，否则将影响压砖机的正常工作。

图2 压砖机结构

免烧压砖机监控系统设计

免烧压砖机的监控系统设计主要包括五部分，即电动机的控制设计、电压电流的测量设计、工作压杆压力的控制设计以及出砖数累计的设计。采用欧姆龙公司CPM1A系列PLC可以实现电动机自动控制、电动机工作时电流的测量、工作压杆压力的检测控制以及故障报警和压砖数量统计显示。结构简图如图3所示。

图3 免烧压砖机电气系统设计

CPM1A系列PLC是欧姆龙PLC，其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在小规模控制中具有广泛应用。

1）压砖机工作压力检测设计

由于工作部分压力太大，检测不方便，故选其附近拉杆上所受的拉力为中介进行检测，因为拉杆所受力弯矩与工作部分的压力弯矩相抵消，故拉杆所受拉力可间接反映工作部分的压力，由已知工作部分的压力大为1000kN ，经计算，拉杆所受拉力最大为435kN，当拉力大于435kN时，将所有电动机切断，停止进行检查。

拉力的检测选用ZYB系列A型圆板式传感器，该类型传感器是一种膜片式结构的高精度传感器。它既可受拉也可受压，其抗侧向力好，长期稳定性高，特别是绝缘密封性能非常可靠，能适应恶劣环境，甚至可在水中工作。该传感器广泛应用在起重机械和报警装置，以及各种力的检测机构中，压力检测梯形图如图4所示。传感器的数据通过PLC的AD输入通道读出，进行数据转换后，与最大工作压力435KN比较，如果超过最大压力，PLC发出指令停止运行。

图4 压力检测梯形图

图5 电流检测梯形图

2）压砖机工作电流检测设计

电流传感器选用BLYK-S7系列电流传感器，该系列传感器采用直流式霍尔检测原理工作，原边电流产生的磁通量聚集在磁电路中，并由霍尔器件检测出霍尔电压信号，经过放大器放大，该电压信号精确的反映原边电流。检测梯形图如图5所示。

3）压砖数量计数控制

在压砖机的压杆执行端安装一个限位开关，当压杆下落到一定程度，开关被压下，在PLC中表现为来一个脉冲，故出砖数与脉冲的个数相等，即计算脉冲的个数就是压砖的数量。压砖计数控制梯形图如图6所示。

图6 压砖计数控制梯形图

4）故障报警

当检测工作压杆压力和电机电流超过允许值时，进行声光报警，同时电动机切断电源，停止工作。

结论

本文对免烧压砖机的主要机械系统设计和监控系统设计进行了阐述，设计的免烧转监控系统可以实现压砖过程的压力和电机电流的在线监视，保证压砖机的正常运行，且能自动累积压砖数量，为免烧砖的自动化生产提供保证。

（摘编自《电气技术》，原文标题为“应用PLC技术对免烧压砖机系统进行的设计”，作者为洪焕凤。）

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