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摘 要：随着社会的发展，人们对木材的需求在逐渐增大，木材行业的自动化生产程度越来越高，木材的优化、设备的研发、生产线的投资等发展迅速。文章所研究系统在木材在整个生产过程中处于优化选材环节，是一套以plc控制的液压、气动、电机传动系统，将堆垛的木材一块块送入自动优选线。运行效果表明，该系统稳定达到35 m/min的产能要求，实现了稳定高速搬运气密性较差的板材并实现堆垛分离的设计目的，大大降低了劳动强度。
关键词：PLC；堆垛自动分离；鼓风机；气密性
1006-8937（2013）02-0042-02
实木板材的加工过程是一个从原木至木材成品的较长周期，在生产过程中原木加工成板材后，为节约空间，需对板材采取堆垛入窑干燥处理；为了提高板材的性能，还需要对木材进行一系列的优化，以使得板材具有密度优化、阻燃、抗变形等特性，为便于优化、干燥后的木材出窑后，进入自动生产线，需要系统对具有不定宽、弯曲、树节、开裂、边皮板等存在缺陷原木板的堆垛做出分检，对木材堆垛实现逐块分离送入后续优选生产线输送辊的动作。针对原木木材堆垛的这些特性，该系统包含了进料、取层、逐块分离等机构，其中进料部分采用由液压升降台和输送辊筒组成、逐块分离机构为移动吸盘、分块部分采用链条传送；电气部分在硬件上采用了适宜于木材生产现场的工业控制器PLC；进料工位于触摸屏操作木材堆垛进入分检机构；堆垛取层采用了德国施迈茨鼓风机和真空吸盘系统，分块输送采用两台变频电机一快一慢拉开间距，送入优选线输送辊，实现了自动化高速生产的需求。
以上为木材加工系统各关键环节，本文主要描述木材堆垛自动分离控制系统，并以电气设计为主。
②鼓风机控制设计。由于原木板材气密性较差，最初设计采用两台鼓风机，在经过反复试验后，一台即可稳定吸取层板，在两个吸盘端各安装一个压力变送器（VS-V-D-NPN），只有当两个变送器检测到压力值稳定达到设定值时，吸盘系统方可移动，充分考虑吸盘移动中的抖动对吸取稳定性的影响。真空吸盘原理如图4所示。
①回原点。升降台上无板材的回原点状况为升降台平层（平层检测X5或X63有信号输出）、真空吸盘搬运机构在分离区上方（X12信号有输出，真空搬运气缸上磁感应开关X51接通）、摆臂升起（气缸上磁感应开关X22接通）、压料上升（压料气缸上磁感应开关X21接通）；升降台上有板材的回原点状况为升降台上板材顶层与上升位置（对射光电X2断开）、真空吸盘搬运机构在分离区上方，摆臂升起，压料上升。
②吸盘吸取板材过程。当液压升降台上升到检测的位置时，上升控制光电信号有输出（X2），真空吸盘搬运气缸在上位（X51），吸盘开始后退，当检测到减速信号时候（减速位接近开关信号为X13），吸盘搬运电机以低速运行至吸取板材位置停止（接近开关信号为X14），真空搬运气缸动作移至下位，此时开始吸取顶层板材，当两个压力开关有输出（X24、X25）或者到达设定时间后，真空搬运气缸上升至上位，然后吸盘前进，当感应到前进减速信号（X13）时，吸盘开始减速，到吸盘下降位（X12）停止，此时如果板材分离区有料检测信号有输出（有料检测信号为X6），吸盘不放料，在这个位置等待，如果板材分离区无料，吸盘开始放料，吸盘下降至下位，放料电磁阀打开，吸盘通入压缩空气，释放后上升到上位，然后后退到堆垛端，准备吸取板材。
③板材分离、出板过程。优选线请求进料（X56）有输入时，板材分离区电机开始动作，此时压料器气缸上升到上位（X21），当有板检测信号（X7或X10）有输入时，板材分离电机停止，摆臂下降，压料器下降，出板辊筒电机动作，当板材尾端进入优选线，摆臂上升，板材分离电机启动，出板电机停止，压料器上升。
④plc程序设计。PLC程序分为自动和手动两部分，自动部分设计流程如图5所示，其控制程序主要是根据工艺流程，完成堆垛进料、搬运、逐块送入优选生产线的控制。由于本系统各个动作之间存在较为复杂的逻辑关系，一旦错乱或者时间上有迟滞或超前，都将使得真空吸盘搬运机构和堆垛、真空吸盘搬运机构和板材分离机构发生碰撞，损坏龙门机构或则吸盘，因此在电柜、操作位、启停按钮盒、人机界面四处设置了软硬件形式的停止按钮和急停按钮，确保生产安全。同时，生产现场生产噪声较大，因此采用了声、光报警及触摸屏报警事件弹出提醒提示操作人员；在排除故障前，可以采取复位、停止等按钮，取消报警，并在触摸屏显示故障点和报警类型，便于保全人员排除故障。
参考文献：
祁鸿芳.基于微机控制的木材自动加工生产线[J].兰州工业高等专科学校学报，2006，（4）.
关键词：PLC；堆垛自动分离；鼓风机；气密性
1006-8937（2013）02-0042-02
实木板材的加工过程是一个从原木至木材成品的较长周期，在生产过程中原木加工成板材后，为节约空间，需对板材采取堆垛入窑干燥处理；为了提高板材的性能，还需要对木材进行一系列的优化，以使得板材具有密度优化、阻燃、抗变形等特性，为便于优化、干燥后的木材出窑后，进入自动生产线，需要系统对具有不定宽、弯曲、树节、开裂、边皮板等存在缺陷原木板的堆垛做出分检，对木材堆垛实现逐块分离送入后续优选生产线输送辊的动作。针对原木木材堆垛的这些特性，该系统包含了进料、取层、逐块分离等机构，其中进料部分采用由液压升降台和输送辊筒组成、逐块分离机构为移动吸盘、分块部分采用链条传送；电气部分在硬件上采用了适宜于木材生产现场的工业控制器PLC；进料工位于触摸屏操作木材堆垛进入分检机构；堆垛取层采用了德国施迈茨鼓风机和真空吸盘系统，分块输送采用两台变频电机一快一慢拉开间距，送入优选线输送辊，实现了自动化高速生产的需求。
1 工艺流程
为便于说明该系统，附实木板材加工流程简图如图1所示（根据该系统所在某公司的生产工艺流程图简制）。以上为木材加工系统各关键环节，本文主要描述木材堆垛自动分离控制系统，并以电气设计为主。
2 系统设计方案
根据工程要求实际和现场实验效果，板材堆垛采用同向堆垛形式（图2），长宽高为2.6 m×1.35 m×1.35 m，因此机械和电气控制配合时，采用“纵进横分纵出”的顺序，设计了进垛输送辊筒、液压升降台、真空吸盘搬运系统、逐块分离链传送机构、出料辊筒等五个部分，6台传送电机均选用1∶20的减速电机，变频驱动；鼓风机和液压泵由PLC控制直接启动。进垛启动后，板材堆垛进入到液压升降台，到位后，真空吸盘搬运系统取层：移动到堆垛上方，下降吸取最顶层板材，上升移动到分板区上空，下降，松开木板；分块：通过两台电机带动前后两组链条，前快后慢的方式拉开间隙，分离板材，最前一块进入到出料辊筒区，气动压轮压住输送到后续优化生产线中去，从而完成逐块分离的任务。整个设计方案主要配合和电气控制的机构如图3所示。3 PLC板材堆垛分离电气控制方案
①电气系统设计。PLC板材堆垛自动分离系统采用三菱FX1N-60MR+FX2N-8EX PLC控制，电气部分按动作区域划分为进垛、真空搬运、逐块分离、出板输送，为完成系列动作，系统由台达变频器（VFD007M43B 460 V 0.75 kW）、减速电机（0.75 kW）、施迈茨鼓风机（SGBL-DG 155-400-3 4.0 kW）、真空吸盘（FMC-SW-1425.5-36）、油泵（4.0 kW）、气缸（CL1-160-200）、威纶通触摸屏等组成；油泵用于升降液压台的升降，为节约空间确保进料空间，液压升降台安装在-1.5 m的地坑中，确保堆垛最高限时安全进入液压升降台。电气控制液压升降台上板材堆垛顶端到达吸层位置时，每次上升一层板的高度摘自：毕业论文提纲www.udooo.com
，从而确保吸盘安全吸取顶层木材。②鼓风机控制设计。由于原木板材气密性较差，最初设计采用两台鼓风机，在经过反复试验后，一台即可稳定吸取层板，在两个吸盘端各安装一个压力变送器（VS-V-D-NPN），只有当两个变送器检测到压力值稳定达到设定值时，吸盘系统方可移动，充分考虑吸盘移动中的抖动对吸取稳定性的影响。真空吸盘原理如图4所示。
4 板材堆垛分离控制程序设计
可编程序控制器采用了三菱FX1N-60MR为系统的控制核心，并扩展了一块FX2N-8EX输入模块，系统控制动作分配如下：①回原点。升降台上无板材的回原点状况为升降台平层（平层检测X5或X63有信号输出）、真空吸盘搬运机构在分离区上方（X12信号有输出，真空搬运气缸上磁感应开关X51接通）、摆臂升起（气缸上磁感应开关X22接通）、压料上升（压料气缸上磁感应开关X21接通）；升降台上有板材的回原点状况为升降台上板材顶层与上升位置（对射光电X2断开）、真空吸盘搬运机构在分离区上方，摆臂升起，压料上升。
②吸盘吸取板材过程。当液压升降台上升到检测的位置时，上升控制光电信号有输出（X2），真空吸盘搬运气缸在上位（X51），吸盘开始后退，当检测到减速信号时候（减速位接近开关信号为X13），吸盘搬运电机以低速运行至吸取板材位置停止（接近开关信号为X14），真空搬运气缸动作移至下位，此时开始吸取顶层板材，当两个压力开关有输出（X24、X25）或者到达设定时间后，真空搬运气缸上升至上位，然后吸盘前进，当感应到前进减速信号（X13）时，吸盘开始减速，到吸盘下降位（X12）停止，此时如果板材分离区有料检测信号有输出（有料检测信号为X6），吸盘不放料，在这个位置等待，如果板材分离区无料，吸盘开始放料，吸盘下降至下位，放料电磁阀打开，吸盘通入压缩空气，释放后上升到上位，然后后退到堆垛端，准备吸取板材。
③板材分离、出板过程。优选线请求进料（X56）有输入时，板材分离区电机开始动作，此时压料器气缸上升到上位（X21），当有板检测信号（X7或X10）有输入时，板材分离电机停止，摆臂下降，压料器下降，出板辊筒电机动作，当板材尾端进入优选线，摆臂上升，板材分离电机启动，出板电机停止，压料器上升。
④plc程序设计。PLC程序分为自动和手动两部分，自动部分设计流程如图5所示，其控制程序主要是根据工艺流程，完成堆垛进料、搬运、逐块送入优选生产线的控制。由于本系统各个动作之间存在较为复杂的逻辑关系，一旦错乱或者时间上有迟滞或超前，都将使得真空吸盘搬运机构和堆垛、真空吸盘搬运机构和板材分离机构发生碰撞，损坏龙门机构或则吸盘，因此在电柜、操作位、启停按钮盒、人机界面四处设置了软硬件形式的停止按钮和急停按钮，确保生产安全。同时，生产现场生产噪声较大，因此采用了声、光报警及触摸屏报警事件弹出提醒提示操作人员；在排除故障前，可以采取复位、停止等按钮，取消报警，并在触摸屏显示故障点和报警类型，便于保全人员排除故障。
5 结 语
本项目在河北邯郸某公司运行稳定，电气设计与控制是触摸屏、变频器、PLC技术综合应用的典型案例，其中包含液压、气动技术及电机传动技术，整体选型和控制效果充分实现了设计目标；由于选用了德国施迈茨鼓风机、真空吸盘搬运系统，并采用变频启动、运行，可靠地实现了快速搬运气密性较差的原木板材，保证了生产线的整体生产效率，生产效益可观。参考文献：
祁鸿芳.基于微机控制的木材自动加工生产线[J].兰州工业高等专科学校学报，2006，（4）.