非标自动化设备的气动传动控制系统设计

董丙玺

山东省滨州市

摘要：目前工业生产过程中对自动化的要求越来越高,在产品生产成本提升的情况下,要求不断提升产品质量,优化产品的自动化设备设计与使用。工业产品生产过程中除了标准化设备之外,还具有一些特殊的产品与设备。非标设备即非标准设备,设计过程中未采用国家统一的行业标准,而是结合自身的实际需要二次设计的相应设备。气动传动控制系统是非标自动化设备运行所依据的系统。

关键词：非标自动化设备；气动传动控制；系统设计；分析

1非标自动化设备的气动传动控制系统构建

在非标自动化设备系统构建过程中,要求有效设置硬件与软件设施。其中,硬件设施为气动传动系统,通过由PLC运行相应动作程序来进行相关软件的设计与运行。可编程控制器PLC在工业化运行环境中较为常见,属于数字运算操作系统的一种重要装置。其能够对非标自动化设备等进行自动化控制与管理,一般由系统程序、用户程序共同构成。系统程序由生产厂家设置,用户只能直接使用而不能随意更改,但用户在使用过程中可以结合需要设置相应的PLC编程语言。硬件设计包括气动、电气以及通信硬件设计。其中,气动回路设计过程中需要完成推出工件以及阻挡工件的任务,主要通过阻挡气缸以及控制堆料的方式完成。在气缸方向动作的制导方面,主要通过具有手控开关的电磁阀进行;在对伸缩速度的调节层面,主要通过单向节流阀回气节流的方式来进行。电气部分的设计则采用三菱FX2-r48VIT进行晶体管输出,这主要是结合了执行机构的特征以及输入输出的实际需求。其共具有48个总点数,采用执行机构回路、上电紧停回路以及电源配线电路等三种电路设计方式。

通信硬件的设计中,设置最大连接总站点数为8个,结合通信模块建立数据通信系统,运用半双工串行通信方式。为了提高非标自动化设备运行的安全性,应加强设备的科学合理设计,努力以最低的成本实现最佳的运行效率。因此,在自动生产线的输送单元中设置了机械手进行辅助。在小型非标自动化设备的设计、使用和运行过程中,将PLC控制系统与气动传动系统有效地集成在一起,既保证了系统能在正常的运行环境中运行,又能有效地将自动化技术运用于生产线。气动传动系统在运行过程中采用PLC控制器I/O点分配方式,系统共设置14个输入点,分别为左限位保护、抬升上限检测、旋转左限检测、伸出检测、夹紧检测、复位、急停、原点检测、右限位保护、抬升下限检测、旋转有限检测、缩回检测、启动、方式选择等。

2气动传动控制系统在非标自动化设备设计中的应用

2.1非标自动化设备的系统控制

从传动控制系统上看，不同的设备在设计上，可选择液压传动控制系统和气动传动控制系统两种，这两种传动系统都能较好的和计算机控制技术连接，实现设备的自动化。目前对于动作复杂，所需力矩不大，￥交多执行机构的传动机械结构，多数都采用气动传动系统。气动传动系统的尤作原理是利用空气压缩机将电动机或其他原动机输出的机械能转化为空气的压力能，然后在控制元件和辅助元件的作用下，通过执行元件再把压力能转化为机械能，从而完成所要求的直线或者旋转运动并对外做功《利用气动技术实现工．业自动化，与其他传动控制方式比较起来，主要有以下优点．（１）结构简单、轻便、安装维护简单，压力等级低安全性能高；（２）．工作介质是空气，成本低，环保；⑶反应快，动作迅速，输出压力和工作速度调节容易；（４）可靠性高，使用寿命长；（５）具有防火、防爆、耐潮的功能。正因为具有以上优点，在现代工业中，气动系统实现自动化也成为了一种低成本的自动化手段，因此应用越来越广泛，同时结合非标设备的独特性，为了降低非标自动化设备的设计成本及后期维护问题，因此目前气动传动系统对于非标自动化设备降低成本，便予腔制、操作与维护，提高工作效率有着重要的影响。

2.2非标自动化生产线的应用

在非标自动化生产线上，由ｆ气动传动系统结构简单、便于安装和维护，所以送料单元、加工单元、装配单元及输送单元的工作都离不幵气动传动，丽气动机器手就是最常见的气动传动机构之一。气动机器手主要是由气缸组成。气缸是气动系统中使用最多的一种执行元件，根据使用条件不同，其结构形状也有很多形式，常用的包括双作用气缸，无杆气缸和摆动气缸目前在机械行业非标设备制造中，气动机械手具有成本低、结构简单，容易实现控制和操作的特点，因此应用非常广泛，气动机械手一般是由双作用气缸和摆动气缸完成放松、夹紧、升降、伸缩和旋转的功能。

方向控制阀是气动机械手中不可缺少的阀方向控制阀用于通断气路或改变气流方向，从而控制气动执行元件的启动、停止或者换向的元件。换向阀是方向控制阀里最重要、使用最广泛的阀门，它可以改变：气体通道．，使气体流动方向发生変：化从而改变气体执行元件运动方向，主要操控方式分为人力操纵控制、机械操纵控制、气压操纵控制和电磁操纵控制四类。在气动机械手中通常使用电磁操纵控制方式的换向阀，即电磁换向阀。电磁阀与传感器、控制器三者配合容易实现气动机械手的直线运动方询控制、旋转方向控制。大大提高目前非标设备中气动机械手的应用及质量。

例如传统的ＤＶＤ盒折叠盒盖生产过程，主要在注塑机内成型后，由工人手动翻折盒面多次形成交线盒盖，这种传统的生产方式存在生产效率低、劳动强度大，人工成本高、产品质貴本够稳定的特点，因此针对这种生产过程存在的缺点，茵内华南理工大学李伟光等人已经研制了自动ＤＶＤ盒气动折叠盒盖装置取代这种传统的生产方式。这种ＤＶＤ盒气动折叠盒盖装置主要利用仿生原理和气动控制原理设计，结果显示，该装置工作稳定性好，能大大提高了产品质量和生产效率，降低了人工成本。

3结语

目前,气动传动控制技术广泛应用于非标自动化设备的设计中,具有显著的应用优势。但在设计过程中还存在一些问题,如设备运行噪声大,气动系统的稳定性相对有限。在进一步使用过程中,应不断加以改进和完善。目前在非标自动化设备的设计中,还可以同步采用气动传动控制技术和PLC控制系统技术,加强二者之间的融合,从而更好地发挥气动传动技术的作用。

参考文献

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