型钢成品码垛自动控制系统设计分析

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摘要：文章以型钢成品码垛自动控制系统为研究对象，首先对系统工作原理进行了简要分析，进而对整个自动控制系统的基本构成情况进行了简要分析，最后就型钢成品码垛自动控制系统设计过程中的关键问题做出了详细分析与阐述，望能够引起各方工作人员的特别关注与重视。

关键词：码垛自动控制 系统设计分析 PLC 变频器

0 引言

现代意义上，码垛的最核心概念就在于：建立在集成单元化思想基础之上，将单件、分散的物料按照一定的模式进行集中处理，其目的在于为后续有关物料的储存、运输、以及装卸活动提供便捷。在现代化的生产操作当中，对于物料自重较轻、尺寸相对较小、且吞吐量相对较小的情况下，应用人工式的码垛方案即可取得良好的效果。然而，对于工作量较大、物料自身重量较重、且尺寸变化相对明显的情况来说，长时间性的进行人工式的码垛作业不但会导致工作效率的体现，更可能导致相关工作人员的人身健康受到不利的影响。并且，实践研究结果证实：基于自动化的码垛控制方案不单单能够提高物料处理的速度，缓解对人身健康的不利影响，同时在提高物垛整齐性，降低物料受损率，提高处理柔性水平等多个方面，也有着重要的作用与意义。本文即针对此问题，做详细分析与说明。

1 型钢成品码垛自动控制系统工作原理分析

在整个型钢成品码垛自动控制系统的应用过程当中，主要所涉及到的码钢品种包括以下几种类型：（1）H型钢；（2）工字钢；（3）槽钢。码钢产品长度均在12.0m范围之内。在整个自动控制系统的运行过程当中，首先需要在输送辊道当中，完成对钢材的输送及挑选，进而传递至链条式移钢台架当中。在此环节工作过程中，将生产线上所存在的质量性能不合格型钢产品统一传递至短尺区。于此同时，需要对质量合格的型钢产品按照规格、尺寸进行分组、对齐，确保所输送的型钢产品能够准确、整齐的进入到链条式移钢台架当中；再通过分组、定位机构，对已分组的型钢产品在预定的位置实施翻转码垛。在交替运行动作的实施过程当中，借助于收集框的升降，实现对不同类型钢材的堆垛；进而，传输辊道传递型钢堆垛至压紧机构处理区域，确保堆垛的整齐性与紧密性，最后在输送辊道的作用下，完成整个处理。

整个型钢成品码垛自动控制系统的操作步骤为：输入辊道输入升降链1#、2#传输链1#、2#输入控制挡板分组挡板1#定位挡板2#、3#电磁铁翻转收集框升降压紧装置辊道输出。

2 型钢成品码垛自动控制系统构成分析

在设计型钢成品码垛自动控制系统的过程当中，主要应当关注的问题包括以下几个方面：（1）需要确保整个型钢成品码垛自动控制系统能够稳定且持续性的运行。（2）由于在型钢成品码垛自动控制系统的运行过程当中，槽钢堆垛要求型钢产品能够按照一定的分组单位进行咬合，因此，就需要槽钢双数层堆垛需要通过两次翻转作业，以及机构定位精准、有效，以确保槽钢相互之间准确咬合；（3）考虑到在型钢成品码垛自动控制系统的作业过程当中，型钢堆垛翻转动作当中所对应的翻转动力方向与型钢产品设备重力方向呈现出相反性状态（0°～90°）。但在90°～180°区间，两者方向是相同的。因此，在翻转过程当中会出现一个沿下行的加速度，若仍然使其进行自然性的翻转，则势必会产生较为强烈的振动，影响设备的运行。因此，需要在设计过程当中，应用液压阀对设备进行保压处理，结合实际情况对系统工作压力进行可靠的调节；（4）在对型钢产品进行堆垛处理的过程当中，收集框每放上一层的型钢产品，就需要下降一定的高度，其目的在于确保收集框平面高度的既定性与稳固性。自动控制系统的基本结构如下图所示（见图1）。

3 型钢成品码垛自动控制系统设计过程分析

首先，从型钢成品码垛自动控制系统的设计角度上来说，控制系统最为基础性的要求就在于：确保码垛机车能够在出现一定扰动因素影响的情况下，结合实际工况进行及时且有效的刹车以及定位处理，同时也需要保障控制系统相关部件升降动作、以及翻转动作的稳定可靠。在系统运行的过程当中，作用于型钢成品码垛自动控制系统外部的扰动因素主要包括以下几个方面：（1）负载变化；（2）驱动加速力；（3）减速力。与此同时，内部扰动力则主要是受到系统以及传感器测量误差因素的影响。具体而言，对于整个控制系统的控制要求可以归纳为以下几个方面：（1）控制系统的控制方式可以实现在自动控制、手动控制、以及单机运转控制这三种类型下有效切换与动作；（2）控制系统能够实现对品种不同型钢产品以及堆垛顺序的合理设置；（3）为了确保型钢成品码垛自动控制系统在运行过程当中的高度可靠与稳定，就需要针对码垛机的平移、翻转动作、以及升降动作设置相应的限位保护；（4）基于对系统定位快速与准确性的要求，需要在系统中设置相应的定位减速控制功能。基于此，整个PLC控制系统的基本运行流程示意图如下图所示（见图2）。

其次，从变频器速度控制的角度上来说，常规意义上的变频器转速方程应当为：电机转速=60*电源频率*（1-电机转差率）/电机极对数。由此，不难发现：可通过对电机极对数的改变，达到转变电机转速的目的，最终可实现无极调速。型钢成品码垛自动控制系统基于双电机进行传动，变频器容量应当为两台电动机所对应的容量之和。在实际运行过程当中，电动机始终按照统一性的频率进行控制。换句话来说，电动机之间不存在幅度过大的负载不平衡问题，即便在加速、以及减速运行的状态下，电动机也可实现对负载转矩的合理且适当分配。在码垛机执行装载动作的过程当中，速度控制有变频器的加减速时间设定器设定为最佳值，确保运输过程的平稳可靠。同时，基于对控制系统运行安全性的考量，还需要设置限位光电开关以及极限位置接近开关，在信号输入PLC控制系统的过程当中，结合该信号决定是否需要应用软件达到屏蔽输出的目的，控制系统运行。

4 结束语

参考文献：

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