应用PLC技术对免烧压砖机系统进行的设计

2018/09/06117 作者：佚名

导读：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。

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。