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钢桶印字自动控制的研究与应用
文/王欣灏
摘要：对MQEYT-400型号生产线在200L钢桶容器自动化生产制造中丝网印刷字体、商标等控制方面存在的问题，运用三菱PLC技术进行重新设计， 实现了自动化控制丝网印字机，减少了污染，缩短了工作流程，减轻了工人劳动强度，提高了生产效率，获得较高的经济效益。
关键词：钢桶；程序；技改与设计；自动化控制；PLC；印字机
MQEYT-400生产线生产200L钢桶时，需要3个以上工人进行操作才能完成整个印字过程，生产效率低、维修成本高，因此需要进行技术改造。设计了以新型PLC为主要控制器的系统，该系统操作简单，工人劳动力强度小，设备自动化生产程度高、效率高。
1 钢桶印字系统的工艺过程分析及系统设计
传统的钢桶印字机系统由带滚动轮的底座、可以上下运动的刷子、水平移动的印字机模板等3部分组成。生产工艺过程是将己成型并喷漆的200L钢桶人工推到带滚动轮的底座上，再由人工压下刷子，启动电机正转带动印字模板向前移动后并带动钢桶转动，钢桶的转动与压下的刷子形成了相对刮刷的作用，把印字模板上的字符或图案印刷在钢桶上。在印字完成后，随即松开刷子并且启动电机反转退回印字机模板，然后按原来方向推出钢桶即可完成每一次的印刷过程，达到印字的目的。
改造后的钢桶印字机系统，一方面实现了和前段的生产线的自动衔接，另一方面实现了全过程自动化生产钢桶。该系统主要由200L钢桶传送系统、钢桶上升机构和刷子下压机构、印字机模板滑动机构和整机电气控制系统3部分组成，其工作过程是：当按下启动按时，传送机构工作，传感器检测到钢桶时，停止传送, 钢桶上升系统工作使钢桶提高，同时刷子在气压的作用下产生动作下压，随即启动印字机模板滑动系统的电机使印字模板滑动，印字刷与印字模板和钢桶相对运动，把印字模板上的字符印刷到钢桶上，当印字机模板?移动碰到限位开关时，电动机立即停止运行，然后复位印字刷子，钢桶提升，同?启动钢桶传送系统把已印好字符的钢桶输送出去。
2 PLC电气控制系统设计
2.1主电路设计
PLC电气控制系统主要是对200L钢桶的传送、钢桶上升、印字刷子下压和印字机模板滑动等工作部件行系统控制。系统控制的对象分别是钢桶输送电动机、印字机模板滑动电动机、200L钢桶上升电磁阀和印字刷子下压电磁阀等。
图1所示是电动机控制系统主电路。M1是钢桶输送电动机，M2是印字机模板滑动电动机。其工作流程如下：合上电源总开关QS，当KM1闭合时，电动机M1通电启动，输送带开始工作；当KM1断开时，电动机M1断电停机，输送带停止工作；当KM3断开、KM2闭合时，电动机M2通电正转；当KM2断开、KM3闭合时，电动机M2通电反转，实现了印字模板滑动电动机的正反转功能。
图1 电动机控制主电路
图2所示为系统气动控制回路，气动控制回路的系统控制逻辑功能是采用PLC实现的。气动回路实现的工作流程如下：1A和2A分别是顶钢桶气缸和印字刷子下压气缸，1Y和2Y分别为系统控制顶桶缸和压刷子缸电磁阀的电磁控制未端，在常态下、两个气缸的初始位置都设定在缩回状态。当1Y或2Y电磁阀线圈通电时，电磁阀工作从而改变了气流的流向，最后使气缸在活塞的气压作用下运动推出顶杆，此时1Y或2Y电磁阀线圈断电，电磁阀在弹簧力的作用下得到复位，气流也随即复位，活塞缩回到初始状态。
图2 系统气动控制回路
2.2 PLC控制电路设计
按照被控的对象和印字机系统的工艺过程要求，进行PLC控制电路器件造型设计。PLC选择的基本原则就是满足控制系统的功能要求，而且要考虑控制系统的工艺改进和系统升级及系统控制所需的制造成本，同时还要考虑到PLC的处理速度是否能满足实时控制的要求和外部设备的需要等。由于该系统控制的信号都是开关量信号，只对电动机、电磁阀等进行顺序控制和监控，对速度要求并不高，因此，选用OMRON公司生产的CMP1A-20CDR-D-VI1型PLC。该PLC是DC24V 12点入、8点继电器输出的小型可控编程序控制器，）OMRON公司研制的小型可编程控制器具有体积小、结构紧凑、功能强、指令完善、编程灵活、抗干扰能力强，性能好、重量轻、耗电低、使用方便、维修工作量较小、接线工艺较简单等特点。根据该系统的工艺流程和现有功能，PLC有启动停止、限位保护共8个输入信号。输出的有指示、电机、电磁阀共7个控制信号。
根据印字机系统的工艺控制过程和工作要求，计数功能显示采用硬件电路来完成，如选用JDM11-6H电子式计数累加计数器，该计数器所采用是专用芯片，6位LED数码显示，还具有计数范围宽、计数性能可靠稳定、停电数据保持时间长、抗干扰性能强、安装方便等优点。
3 结束语
采用PLC控制的200L钢桶印字系统，经调试运行后，印字均匀、减少了漏印、错印、多印等不良现象，性能稳定可靠。钢桶的印字处理能力由原来的每分钟3个提高到第分钟6个，使每个钢桶生产成本由原来每个0.5元降低到每个0.4元，而且降低了工人劳动强度，社会效益和经济效益十分明显。
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