CN105033246A - 一种用于钨粉制备的自动上下料装载输送控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于钨粉制备的自动上下料装载输送控制系统，包括控制装置、人机界面和工作机构，控制装置通过执行预先编制的自动控制程序控制工作机构，运用顺序控制、逻辑运算、计数、定时及伺服电机的运动控制等来完成对整个系统的自动化控制功能；人机交互界面实现操作人员进行日常生产操作、设备参数设定及状态监控功能；总控系统具备逻辑控制功能、状态监控功能和总线通讯功能，实现钨粉生产线各设备逻辑动作控制、时序控制、连锁控制和安全控制。本发明控制系统实现钨粉生产线上下料装载输送全过程的自动控制，节省大量人力，减轻工作人员的劳动强度，显著提高生产效率和产品质量，系统运行稳定、可靠。

Description

一种用于钨粉制备的自动上下料装载输送控制系统

技术领域

本发明涉及钨粉生产过程的自动化控制技术领域，具体是一种用于钨粉制备的自动上下料装载输送控制系统。

背景技术

钨粉生产是利用氢气将氧化钨经过高温还原炉后，获得单质钨粉的过程，传统生产过程中出舟、下料、舟皿清理、上料及进舟等操作大都由人工手动完成，生产效率低，人力成本高，而且产品质量不够稳定。为减轻一线操作人员劳动强度，提高生产效率，对生产过程中上下料之间的衔接采用自动控制是非常必要的手段。钨粉生产线上下料装载输送自动控制解决方案能够确保生产的稳定、可靠和安全，同时有效降低控制系统开发成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够显著提高生产效率和产品质量、降低人工劳动强度，控制稳定性好、可靠性高的用于钨粉制备的自动上下料装载输送控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于钨粉制备的自动上下料装载输送控制系统，包括工作机构、控制装置和人机交互界面，

所述工作机构包括加热炉、拉舟平台、下料机械手、清洗装置、定量装料装置、输送线和排舟平台，所述拉舟平台设置在加热炉的出口端，所述下料机械手设置在拉舟平台和清洗装置之间，所述输送线平行于加热炉设置，所述输送线设置在清洗装置和排舟平台之间，所述排舟平台设置在加热炉的进口端，所述排舟平台的一侧还设置有推舟装置，所述输送线上还设有靠近清洗装置的定量装料机构；

所述控制装置采用PLC控制器，PLC控制器的结构包括相互独立连接的初始化模块，主程序模块、原点搜索模块、伺服使能及限位模块、手动操作模块、自动循环模块、故障检测与诊断模块和应急程序模块，PLC控制器连接工作机构上的所有电机和气缸；

所述人机交互界面连接控制装置的PLC控制器，人机交互界面采用触摸屏控制。

作为本发明进一步的方案：所述拉舟平台由拉舟、托舟装置、浮动台和横移装置组成，所述拉舟固定设置在托舟装置上，所述托舟装置活动设置在横移装置上，横移装置活动设置在浮动台上，所述拉舟平台采用伺服电机、伺服驱动器和气缸进行驱动。

作为本发明进一步的方案：所述下料机械手为双轴机构，下料机械手采用伺服电机、伺服驱动器和气缸进行驱动，下料机械手通过滚珠丝杠带动导轨滑块移动进行精确定位。

作为本发明进一步的方案：所述排舟平台由排舟模具架和浮动机构组成，排舟模具架上的舟皿模具之间采用机械定位方式与推舟装置横向衔接。

作为本发明再进一步的方案：所述人机交互界面的触摸屏采用K-6102i型触摸屏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明利用PLC实现了钨粉生产线上下料装载输送全过程的自动控制，改变了传统的手工操作模式，节省了大量人力，减轻了工作人员的劳动强度，系统运行稳定、可靠。

（2）本发明通过自动上下料及装载输送显著提高了生产效率和产品质量，提升了钨粉生产的自动化水平。

附图说明

图1为本发明中工作机构的结构示意图。

图中：1-加热炉；2-拉舟平台；3-下料机械手；4-清洗装置；5-定量装料装置；7-输送线；8-排舟平台；9-推舟装置。

图2为本发明中控制装置的PLC控制器的结构图。

图3为本发明控制系统的操作流程图。

图4为本发明控制系统的任务流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种用于钨粉制备的自动上下料装载输送控制系统，包括工作机构、控制装置和人机交互界面。

如图1所示是本发明系统工作机构的示意图，工作机构包括加热炉1、拉舟平台2、下料机械手3、清洗装置4、定量装料装置5、输送线7和排舟平台8，拉舟平台2设置在加热炉1的出口端，下料机械手3设置在拉舟平台2和清洗装置4之间，输送线7平行于加热炉1设置，输送线7设置在清洗装置4和排舟平台8之间，排舟平台8设置在加热炉1的进口端，排舟平台8的一侧还设置有推舟装置9，输送线7上还设有靠近清洗装置4的定量装料机构5。

拉舟平台2由拉舟、托舟装置、浮动台和横移装置组成，拉舟固定设置在托舟装置上，托舟装置活动设置在横移装置上，横移装置活动设置在浮动台上；根据生产工艺及控制需求，拉舟平台2采用伺服电机、伺服驱动器、同步带、摆动气缸及三位五通电磁阀设计为竖直方向气动驱动低速点对点运动、水平方向高速精确定位运动控制平台，可实现按炉管位置升降及水平运动，用于将装有产品的双层舟皿从还原炉中拉出。

下料机械手3为双轴机构，并采用两套下料机械手3，根据生产工艺及控制需求，下料机械手3采用位置控制模块、伺服电机、伺服驱动器、17位增量式编码器、导轨、气缸及电磁阀设计为机电伺服控制的高速精确定位机械手，伺服电机与负载之间传动机构采用3:1减速机，并通过滚珠丝杠带动导轨滑块移动进行精确定位，可实现竖直水平移动及夹持机构180°翻转，用于快速抓取拉舟平台上装有钨粉的舟皿进行倒料、清洗并将空舟皿放至输送线。

排舟平台8由排舟模具架和浮动机构组成，排舟模具架上的舟皿模具之间采用机械定位方式与推舟装置横向衔接。

控制装置中的核心为PLC可编程控制器，具有信号输入、输出端、通信接口、人机界面接口，用于处理其信号输入端及通信接口接收到的数据，并根据处理结果通过其信号输出端及通信接口发送控制命令，三台PLC可编程控制器之间通过PC-Link通信接口构成主从式网络互相通信；控制装置通过PLC内预先编制好的程序，执行顺序控制、逻辑运算、计数、定时和算数等指令；通过内置定位模块输出高速脉冲控制所述机械手沿X轴和Z轴进行绝对定位，控制拉舟平台沿X轴和Y轴进行绝对定位；将加热炉中装有单质钨粉的上下双层舟皿从炉管中拉出，机械手将钨粉导入振动筛实现下料操作并将空舟皿放至输送线，自动装载物料，经由排舟装置推送至加热炉内。

如图2所示，控制装置的PLC控制器包括相互独立连接的初始化模块，主程序模块、原点搜索模块、伺服使能及限位模块、手动操作模块、自动循环模块、故障检测与诊断模块和应急程序模块，PLC控制器连接工作机构上的所有电机、驱动器和气缸；PLC程序采用模块化结构，具有便于针对不同程序模块进行完善及不同的生产需求进行优化改进的特点，增加或删减程序模块方便。

初始化模块完成系统各种参数的初始化处理，包括对伺服系统加减速及定位参数、加热炉的炉管参数、系统生产周期参数等需要初值的参数赋值。

主程序模块完成对各子程序功能模块的调用、切换，系统各运行状态的监控及报警子程序的处理和保护功能。

原点搜索模块主要完成6套伺服系统自动寻找参考点功能并设置相应的完成标志。

伺服使能及限位模块主要完成6套伺服系统根据程序运行需要进行伺服使能及各轴软限位设置功能。

手动操作模块实现系统运行在手动控制状态下时的手动操作，主要用于系统安装调试、故障排查及恢复过程，手动运行模式下，伺服电机低速运行，一个触摸按键对应一个输出，操作方便、安全。

自动循环模块实现各子系统按生产工艺流程及要求自动执行上下料装载输送系统的顺序控制、逻辑运算、计数、定时和算数等指令。

故障检测与诊断模块实时对控制系统程序进行扫描和检测，一旦发生故障，立即做出紧急应对处理，并发出声光报警提示操作人员。

应急程序模块主要功能为在还原炉出现断电、欠压时，立即自动关闭进、出舟炉管口的阀门，同时断开氢气供应，保证设备及产品的安全。

人机交互界面连接控制装置的PLC控制器，人机交互界面采用K-6102i型触摸屏，人机交互界面提供操作面板并发布上产操作指令，工艺流程动态监控画面，对系统中各组成部分进行实时监控，及时反馈系统系统运行过程中的各项参数、状态及故障报警，实现系统运行周期、当班产量等生产数据的统计、完成对历史数据及故障报警的记录和显示，便于操作人员及时掌握系统运行状态，实现对系统的操作控制；一旦发生运行故障，系统会自动停止运行，弹出报警窗口并发出声光报警，提示操作人员进行处理。

人机交互界面采用触摸屏控制系统，并以配套的EasyBuilder8000V4.65.05软件为平台进行二次开发，实现了可靠性高、实时性强、界面友好和操作简单的图形化人机界面，并根据需求设置了不同等级的操作权限，便于生产组织和管理。

本发明控制系统的操作流程如附图3所示，正常状态下由操作人员通过控制系统面板按“启动”按钮使系统运行在自动模式，然后通过触摸屏进入“自动运行”界面，点击“原点搜索按钮”，机械手及拉舟平台回参考点，等待触摸屏上“回零完成”、“自动运行”、“进舟自动”指示灯同时亮起，点击“运行”按钮，系统进入正常自动循环生产状态。

本发明控制系统的任务流程如附图4所示，系统进入自动循环生产状态后，当1-15#炉管满足出舟条件时系统发出声光报警，第一层炉管依次断氢，炉门依次打开，拉舟平台将装载单质钨粉的双层舟皿拉出炉管，关闭炉门，1#机械手依次抓取上、下层舟皿将物料倒入振动筛，启动振动筛工作一段时间后停止，然后2#机械手依次抓取上、下层舟皿在清洗装置中清洗后将空舟皿放到输送系统，每个炉管操作完毕后依次解除断氢；第二层炉管下料循环方式与第一层相同；输送系统上的空舟皿运行至装料装置后系统自动向舟皿中定量装料，叠舟模块完成上下层舟皿叠放，排舟平台将双层舟皿依次排列在进舟口，保压一段时间后第一层炉管断氢，第一层舟皿同时推入炉管，解除断氢，然后第二层炉管断氢，第二层舟皿同时推入炉管，解除断氢，至此一组钨粉产品上下料装载输送循环周期完成，上述流程循环往复。

对于系统中的传感器信号：出舟报警为PLC定时触发；出舟炉管阀门由15个磁性气缸控制，总计30个传感器信号；进舟炉管阀门按层统一控制，即两个磁性气缸完成各层动作，总计4个传感器信号；进舟推进气缸上有三个磁性传感器信号。

本发明控制系统注意事项及要求如下：进舟一定时间后方可出舟、出舟一定时间后方可进舟，时间可设置；进舟及出舟前要检测压力信号，如遇欠压，禁止进出舟口阀门打开；上料量参数可根据生产需求进行设置。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种用于钨粉制备的自动上下料装载输送控制系统，包括工作机构、控制装置和人机交互界面，其特征在于，所述工作机构包括加热炉、拉舟平台、下料机械手、清洗装置、定量装料装置、输送线和排舟平台，所述拉舟平台设置在加热炉的出口端，所述下料机械手设置在拉舟平台和清洗装置之间，所述输送线平行于加热炉设置，所述输送线设置在清洗装置和排舟平台之间，所述排舟平台设置在加热炉的进口端，所述排舟平台的一侧还设置有推舟装置，所述输送线上还设有靠近清洗装置的定量装料机构；所述控制装置采用PLC控制器，PLC控制器的结构包括相互独立连接的初始化模块，主程序模块、原点搜索模块、伺服使能及限位模块、手动操作模块、自动循环模块、故障检测与诊断模块和应急程序模块，PLC控制器连接工作机构上的所有电机和气缸；所述人机交互界面连接控制装置的PLC控制器，人机交互界面采用触摸屏控制。

2.根据权利要求1所述的用于钨粉制备的自动上下料装载输送控制系统，其特征在于，所述拉舟平台由拉舟、托舟装置、浮动台和横移装置组成，所述拉舟固定设置在托舟装置上，所述托舟装置活动设置在横移装置上，横移装置活动设置在浮动台上，所述拉舟平台采用伺服电机、伺服驱动器和气缸进行驱动。

3.根据权利要求1所述的用于钨粉制备的自动上下料装载输送控制系统，其特征在于，所述下料机械手为双轴机构，下料机械手采用伺服电机、伺服驱动器和气缸进行驱动，下料机械手通过滚珠丝杠带动导轨滑块移动进行精确定位。

4.根据权利要求1所述的用于钨粉制备的自动上下料装载输送控制系统，其特征在于，所述排舟平台由排舟模具架和浮动机构组成，排舟模具架上的舟皿模具之间采用机械定位方式与推舟装置横向衔接。

5.根据权利要求1所述的用于钨粉制备的自动上下料装载输送控制系统，其特征在于，所述人机交互界面的触摸屏采用K-6102i型触摸屏。