论文部分内容阅读
【摘要】:民爆行业雷管生产线排延期体工位由于进、出模通道距离较长，模具传送采用多人手动推模方式，在该工位出现超员现象，且劳动强度较大。本次设计在满足火工工艺要求的前提下，针对原有不足，在模具传送的主要部位，采用了气压传动技术,结合可编程控制器（PLC），使模具定位精准，运行可靠。实现了传输和控制的智能化，解决了超员问题,杜绝了人为误操作情况下潜在的安全隐患，保证了生产效率，提高了自动化程度，年节约资金2万余元。
【关键词】:气动元件 可编程控制器PLC
中图分类号：S611文献标识码： A
气压传动技术是近几十年发展起来的一种高科技自动化技术,他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在智能和适应性。气压传动技术的发展正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐，尤其是在易燃易爆的火工行业， 气压传动技术及PLC在雷管生产线上的应用十分广泛。本次设计气动执行元件的所有转换动作均采用电控制、气压驱动，依靠限位开关来按照一定的顺序动作，从而实现模具精确传输的功能。选用的气动元件有双作用气缸、调速阀、行程开关;电气元件有可编程控制器（PLC）、电磁换向阀、接近开关等。
1、气动系统中元件的选择
1.1执行元件的选择
执行元件是气压传动系统的能量输出装置，主要是气缸，它将压缩空气的压力能转换为机械能。在确立方案阶段，优化方案,合理选型。本次设计中，为保证气缸稳定工作,充分考虑了最大和最小流量,根据模具的重量、动作方向、空气压力和移动距离，计算输出力的大小和确定行程，使整体气动元件结构简单，便于维护。
1.1.1气缸类型的选择：根据气缸承担任务的要求、动作方式、使用条件和场合来确定气缸的类型，如双作用式和单作用式，如要求气缸到达行程终端减速且无冲击，应选用缓冲气缸。
1.1.2气缸缸径的确定：根据气缸的负载状况、气源供气条件、气缸的平均运动速度、气缸动作方向确定气缸缸径，并符合国标规定的缸筒内径尺寸系列。
1.1.3气缸行程的确定：根据气缸的操作距离及传动机构的行程比来确定，为便于安装调试，对于计算出的行程要加一些行程余量，如10～20 mm，并要确定气缸的额定行程值。
1.1.4安装形式的选择：不同系列的气缸有不同的安装形式，而各种系列也有多种安装形式可供选择。
另外还要根据用途和机械设计的需要选择缓冲形式、磁性开关及其活塞杆端的配件。
1.2、控制元件的选择
用以控制压缩空气的压力、流量、流动方向以保证系统各执行机构具有一定的输出动力和速度的元件。即各类压力阀、流量阀、方向阀和逻辑阀等。合理选择各种控制元件是设计气动控制系统的重要环节，它能保证气动系统准确、可靠、成本低、耗气量少、便于维修。
1.3辅助元件的选择
气动系统设计中应了解其不同的应用场合及其对空气质量的要求，选择必要的气源处理系统，一般要清除水分、油分和粉尘。要按照空气质量要求及其气动系统的工作需求选择该系统的辅助元件,辅助元件包括过滤器、油雾器、消声器、管道及管接头等。它们对保持系统正常、可靠、稳定和持久地工作起着十分重要的作用。压缩空气在送入气动工作机械和仪表之前，一般需要进行除水和过滤，并需控制其压力、流速和流向，有时还要注入润滑剂和消除排气噪音等，以达到延长气动机械和仪表的寿命、降低设备修理费用、提高设备利用率的目的。因此，气压传动还需完成这些功能的辅助元件，这些附件的选择需根据用途、性能、维护要求及价格等来考虑决定。
1.4气压传动的特点
1.4.1气压传动的优点
1）以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便。
2）因空气的粘度很小，其损失也很小，所以便于集中供气，远距离输送。并且不易发生过热现象。基本无污染，外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境。对于要求高净化、无污染的场合，如食品、印刷、木材和纺织工业等是极为重要的，气动具有独特的适应能力，优于液压、电子、电气控制。
3）与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、可在较短的时间内达到所需的压力和速度。工作介质清洁，不存在介质变质等问题。
4）安全可靠，在易燃、易爆场所使用不需要昂贵的防爆设施。压缩空气不会爆炸或着火，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动、冲击等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越。
5）成本低，过载能自动保护，在一定的超载运行下也能保证系统安全工作。
6）系统组装方便，使用快速接头可以非常简单地进行配管，因此系统的组装、维修以及元件的更换比较简单。
7）储存方便，压缩空气可储存在贮气罐内，随时取用。即使压缩机停止运行，气阀关闭，气动系统仍可维持一个稳定的压力，故不需压缩机的连续运转。
1.4.2气压传动的缺点
1）由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。
2）因工作压力低（一般为0.3-1.0MPa），又因结构尺寸不宜過大，总输出力不宜大于10～40kN。
3）噪声较大，在高速排气时要加消声器。
2、PLC的控制设计
考虑到气动元件在雷管生产线上的通用性，使用点位控制，采用可编程序控制器(PLC)对气动元件进行控制.当动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，方便快捷。
2.1电路中主要元器件的介绍
2.1.1电磁阀的工作原理及应用
电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。电磁阀是用电磁的效应进行控制，主要的控制方式由继电器控制。这样，电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。
2.2 接近开关传感器
2.2.1 接近开关传感器的概念
在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件——位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，这就是接近开关。当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”，开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”。不同的接近开关检出距离也不同。
2.2.2 接近传感器的选型
对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近传感器，以使其在系统中具有高的性能价格比，为此在选型中应遵循以下原则：
（1）当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接近传感器，该类型接近传感器对铁镍、A3钢类检测体检测最灵敏。对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低。
（2）当检测体为非金属材料时，如；木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近传感器。
（3）金属体和非金属要进行远距离检测和控制时，应选用光电型接近传感器或超声波型接近传感器。
（4）对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的磁性接近式传感器或霍尔式接近传感器。
2.3气动元件的程序设计
模具的输送动作由气动执行元件来实现，为满足生产要求，其工作的过程设计为：气缸A动作,将空模推至操作平台,接近开关传感器1检测到模具后,气缸B活塞杆伸出,将模具推至进模通道,气缸B活塞杆复位, 进模通道上的接近开关传感器2检测到模具后,气缸C活塞杆伸出,将模具推至装配设备, 气缸C活塞杆复位, 通过多个气缸的连续动作转换,完成模具的装配过程。在异常情况下，设有急停按钮，按下此按钮将气缸处于无动作状态。
3、总结
由于气动技术及PLC具有清洁、高效、小型化、集成化等突出优点,气动技术与电子技术PLC的结合为民爆行业雷管生产线自动化的实现,提供了更多的技术选择与应用平台。此系统易于升级和扩展,该项技术在火工行业有一定的理论意义及实用价值。
【关键词】:气动元件 可编程控制器PLC
中图分类号：S611文献标识码： A
气压传动技术是近几十年发展起来的一种高科技自动化技术,他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在智能和适应性。气压传动技术的发展正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐，尤其是在易燃易爆的火工行业， 气压传动技术及PLC在雷管生产线上的应用十分广泛。本次设计气动执行元件的所有转换动作均采用电控制、气压驱动，依靠限位开关来按照一定的顺序动作，从而实现模具精确传输的功能。选用的气动元件有双作用气缸、调速阀、行程开关;电气元件有可编程控制器（PLC）、电磁换向阀、接近开关等。
1、气动系统中元件的选择
1.1执行元件的选择
执行元件是气压传动系统的能量输出装置，主要是气缸，它将压缩空气的压力能转换为机械能。在确立方案阶段，优化方案,合理选型。本次设计中，为保证气缸稳定工作,充分考虑了最大和最小流量,根据模具的重量、动作方向、空气压力和移动距离，计算输出力的大小和确定行程，使整体气动元件结构简单，便于维护。
1.1.1气缸类型的选择：根据气缸承担任务的要求、动作方式、使用条件和场合来确定气缸的类型，如双作用式和单作用式，如要求气缸到达行程终端减速且无冲击，应选用缓冲气缸。
1.1.2气缸缸径的确定：根据气缸的负载状况、气源供气条件、气缸的平均运动速度、气缸动作方向确定气缸缸径，并符合国标规定的缸筒内径尺寸系列。
1.1.3气缸行程的确定：根据气缸的操作距离及传动机构的行程比来确定，为便于安装调试，对于计算出的行程要加一些行程余量，如10～20 mm，并要确定气缸的额定行程值。
1.1.4安装形式的选择：不同系列的气缸有不同的安装形式，而各种系列也有多种安装形式可供选择。
另外还要根据用途和机械设计的需要选择缓冲形式、磁性开关及其活塞杆端的配件。
1.2、控制元件的选择
用以控制压缩空气的压力、流量、流动方向以保证系统各执行机构具有一定的输出动力和速度的元件。即各类压力阀、流量阀、方向阀和逻辑阀等。合理选择各种控制元件是设计气动控制系统的重要环节，它能保证气动系统准确、可靠、成本低、耗气量少、便于维修。
1.3辅助元件的选择
气动系统设计中应了解其不同的应用场合及其对空气质量的要求，选择必要的气源处理系统，一般要清除水分、油分和粉尘。要按照空气质量要求及其气动系统的工作需求选择该系统的辅助元件,辅助元件包括过滤器、油雾器、消声器、管道及管接头等。它们对保持系统正常、可靠、稳定和持久地工作起着十分重要的作用。压缩空气在送入气动工作机械和仪表之前，一般需要进行除水和过滤，并需控制其压力、流速和流向，有时还要注入润滑剂和消除排气噪音等，以达到延长气动机械和仪表的寿命、降低设备修理费用、提高设备利用率的目的。因此，气压传动还需完成这些功能的辅助元件，这些附件的选择需根据用途、性能、维护要求及价格等来考虑决定。
1.4气压传动的特点
1.4.1气压传动的优点
1）以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便。
2）因空气的粘度很小，其损失也很小，所以便于集中供气，远距离输送。并且不易发生过热现象。基本无污染，外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境。对于要求高净化、无污染的场合，如食品、印刷、木材和纺织工业等是极为重要的，气动具有独特的适应能力，优于液压、电子、电气控制。
3）与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、可在较短的时间内达到所需的压力和速度。工作介质清洁，不存在介质变质等问题。
4）安全可靠，在易燃、易爆场所使用不需要昂贵的防爆设施。压缩空气不会爆炸或着火，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动、冲击等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越。
5）成本低，过载能自动保护，在一定的超载运行下也能保证系统安全工作。
6）系统组装方便，使用快速接头可以非常简单地进行配管，因此系统的组装、维修以及元件的更换比较简单。
7）储存方便，压缩空气可储存在贮气罐内，随时取用。即使压缩机停止运行，气阀关闭，气动系统仍可维持一个稳定的压力，故不需压缩机的连续运转。
1.4.2气压传动的缺点
1）由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。
2）因工作压力低（一般为0.3-1.0MPa），又因结构尺寸不宜過大，总输出力不宜大于10～40kN。
3）噪声较大，在高速排气时要加消声器。
2、PLC的控制设计
考虑到气动元件在雷管生产线上的通用性，使用点位控制，采用可编程序控制器(PLC)对气动元件进行控制.当动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，方便快捷。
2.1电路中主要元器件的介绍
2.1.1电磁阀的工作原理及应用
电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。电磁阀是用电磁的效应进行控制，主要的控制方式由继电器控制。这样，电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。
2.2 接近开关传感器
2.2.1 接近开关传感器的概念
在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件——位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，这就是接近开关。当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”，开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”。不同的接近开关检出距离也不同。
2.2.2 接近传感器的选型
对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近传感器，以使其在系统中具有高的性能价格比，为此在选型中应遵循以下原则：
（1）当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接近传感器，该类型接近传感器对铁镍、A3钢类检测体检测最灵敏。对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低。
（2）当检测体为非金属材料时，如；木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近传感器。
（3）金属体和非金属要进行远距离检测和控制时，应选用光电型接近传感器或超声波型接近传感器。
（4）对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的磁性接近式传感器或霍尔式接近传感器。
2.3气动元件的程序设计
模具的输送动作由气动执行元件来实现，为满足生产要求，其工作的过程设计为：气缸A动作,将空模推至操作平台,接近开关传感器1检测到模具后,气缸B活塞杆伸出,将模具推至进模通道,气缸B活塞杆复位, 进模通道上的接近开关传感器2检测到模具后,气缸C活塞杆伸出,将模具推至装配设备, 气缸C活塞杆复位, 通过多个气缸的连续动作转换,完成模具的装配过程。在异常情况下，设有急停按钮，按下此按钮将气缸处于无动作状态。
3、总结
由于气动技术及PLC具有清洁、高效、小型化、集成化等突出优点,气动技术与电子技术PLC的结合为民爆行业雷管生产线自动化的实现,提供了更多的技术选择与应用平台。此系统易于升级和扩展,该项技术在火工行业有一定的理论意义及实用价值。