木材加工機的設備自動化改造

順德區胡寶星職業技術學校 林俊耀

本文通過一個設備改造實例來說明利用PLC對設備進行改造的步驟，首先要確定設備的工作流程，根據設計要求確定PLC輸入輸出分配表，再確定實現整個控制電氣原理圖，編製好控制程序後，做好控制櫃，將程序下載到PLC進行調試，與原先的設備動作相比較，動作一致則改造完成。

木材加工機主要運用於短木材接長，可以大大提高木材的利用率，減少木材資源的浪費，達到短木材變成長木材的目的。通過改造後的木材所做板材，在後續加工中變形比較小，性能優。原來木材加工機都是採用的繼電器來控制，由於木材加工的現場環境比較差，設備會經常出故障，為了減少故障的發生率，現在對原來木材加工機進行改設備造。

接到改造任務後，我首先通過觀察，確定原來木材加工機設備的整個工作流程為，首先要確定木材加工設備工作台的位置，只有其在原點位置，加上氣泵內的氣壓過到要求，依次啟動加工電動機，鋸料電動機，油泵電動機後，再按下啟動按鈕，壓料汽缸得電將要加工的木料壓緊，通過壓料檢測開關檢測後，確認處於壓緊狀態，木材加工工作台前進閥得電，木材加工工作台開始前進，在前進過程中首先由鋸料電機帶動的鋸片將木材前端鋸齊，然後再由加工電機對鋸齊頭的木材進行加工，加工完成後，木材加工工作台碰到工作台前進限位開關，木材加工工作台停止，松料汽缸得電開始松料，通過松料檢測開關檢測後，確認處於放鬆狀態，松料汽缸斷電，與此同時，推料汽缸得電開始推料，將已經完成加工的木材推出來，當推料汽缸前進到碰到推料前限開關時，推料汽缸由於斷電後自動後退並碰到推料後限開關，木材加工工作台的後退閥開始得電，完成木材加工工作台後退動作，木材加工工作台後退，木材加工工作台碰到後限限位開關時，木材加工工作台後退閥斷電停止運行，整個木材加工過程完成。

由於要對木材加工設備進行全新改造升級，原來繼電控制將改成PLC控制，原來控制電路所能提供擔所有保護，在改造後設備當中全部都要有，另外要增加手動調試功能和故障提示功能，並要儘可能的減少PLC的輸入輸出點數。

根據廠家的設計要求首先確定了改造採用的控制核心為三菱PLC，點數為32點。外部I/O分配表如表1所示。

表1

由於廠家提出了原來繼電控制當中的所有的保護功能全部都要有，還要加上故障提示功能。原來繼電控制當中，提供了原位保護，氣壓不足保護，欠壓保護，失壓保護，過載保護等。所以我將電氣原理圖更改成下圖所示。原來的主電路沒有變化，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM0閉合併自鎖，接觸器KM0的主觸點閉合給控制核心PLC供電。欠壓產生時，則接觸器KM0線圈失電，斷開系統電源，當電源電壓消失時，由接觸器KM0的自鎖觸點提供失壓保護；當系統氣壓不足，氣壓開關SP斷開，主接觸器KM0失電釋放，讓整個控制系統斷電，當系統出現特殊情況時，可以直接按下急停按鈕SB0，讓接觸器KM0失電釋放，讓整個控制系統斷電，設備停止運行。另外根據廠家設計要求，要求增加故障提示指示燈，在進行電路設計時，我採用了一個用9V電池控制的指示燈，用二個開關對其控制，其中一個開關為QF的常開觸點，當電源開關QF閉合時，其常開觸點閉合，EL指示燈開始工作，代表電源開關已經閉合，當按下啟動按鈕SB2，交流接觸器KM0閉合自鎖，其常閉觸點斷開，EL指示燈斷開，代表PLC已經正常工作，當由於電源電壓消失或電源電壓下降到接觸器線圈額定電壓的 85%以下會導制接觸器失電或釋放，EL指示燈亮代表有故障產生。減少I/O只能採用程序與硬體相配合，在程序分析中分析。

根據外部電氣原理圖，配合下面的程序可以實現整個控制系統的控制，經過設備操作人員的現場操作確認與原先設備操作一致。另外廠家提出要求減少PLC的I/O，我通過軟體與硬體結合的方式實現。在電氣原理圖當中我設計了二個控制按鈕，一個是手動與自動選擇開關SA1，另外一個手動操作按鈕SB3。SA1這個開關為旋鈕，在任意一個時間內只能有一個工作狀態，當SA1處於閉合狀態時，則代表選擇手動操作，此時，每一次按下操作按鈕SB3，執行一個操作。按下SB3操作按鈕第一次，則工作台前進，前進到位自動斷開；按下SB3操作按鈕第二次，則工作台後退，後退到位自動斷開；按下SB3操作按鈕第三次，則壓料，壓料到位自動斷開；按下SB3操作按鈕第四次，則松料，松料到位自動斷開；按下SB3操作按鈕第五次，則推料，推料到位自動斷開。在手動過程中，只要旋動手動與自動選擇開關SA1，讓SA1處於斷開狀態，則進入到自動執行程序，當檢測到加工電動機，鋸料電動機，油泵電動機全部啟動後，在原位檢測到有木料，按下啟動按鈕SB4，木料自動按照指定流程動作。

改造後的木材加工機利用機、電、液、氣結合的方式實現木材加工工作台全自動進給送料，壓料與退料，實現木材加工全自動化加工，既提高了木材加工的生產效率，又提高木材加工的良品率。

作者簡介：林俊耀（1976—），男，大學本科，中學物理一級教師，十三年電工電氣領域研究。

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