CN204595554U - 码垛机电气控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种码垛机电气控制系统。其结构包括可编程逻辑控制器、计数模块、触摸屏、旋转机构控制单元和升降机构控制单元；旋转机构控制单元包括第一接近开关、异步电机和变频器；升降机构控制单元包括第二接近开关、编码器、液压缸、液压阀和快速阀。通过将PLC、计数模块、接近开关以及编码器等综合、协调运用，最终可实现伺服系统的功能，达成了对旋转机构和升降机构进行定位以及运行速度快慢的控制。本实用新型不仅能保证施工的精度，而且与伺服系统相比，可大大降低设计的成本及作业、检修的难度。本实用新型在使用过程中具有成本低、维修简便、操作简单、适用范围广、可移植性强等优点。

Description

码垛机电气控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种设备控制系统，具体地说是一种码垛机电气控制系统。

背景技术

随着城市的不断发展与扩大，越来越多的产品线上配备了码垛机。码垛机可将砌块机生产出来的砌块按一定标准堆叠（或称码垛）起来。码垛机一般包括机架、行走车、升降机构、旋转机构和机械手，行走车设置在机架横梁上，行走车可带动升降机构、旋转机构和机械手水平移动，机械手用于夹持砌块，升降机构用于实现机械手所夹持砌块的升降，旋转机构用于实现机械手所夹持砌块的旋转。

现有的码垛机多是采用伺服系统对旋转机构和升降机构进行控制，然而，伺服系统具有成本高和维修困难的缺点。这在有些行业可能不太适用，例如在建材行业中对砌砖机生产出来的砖块进行码垛时，一般要求码转机具有低成本、方便操作、方便维修等特点。这时，伺服系统用于码转机的控制就显得过于昂贵，不符合要求。因此，亟待出现一个成本低、方便维修的控制系统。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种码垛机电气控制系统，以解决现有的伺服系统成本高及维修困难的问题。

本实用新型是这样实现的：一种码垛机电气控制系统，包括有：

异步电机，与变频器相接，用于带动码垛机的旋转机构转动；

变频器，分别与所述异步电机和可编程逻辑控制器相接，用于调整异步电机的转速；

第一接近开关，与计数模块相接，设置在码垛机上，用于通过对码垛机旋转机构的旋转盘上均布的触点的探测，以检测码垛机旋转机构的转过角度，并将检测信号送计数模块；

液压缸，与液压阀相接，用于带动码垛机的升降机构升降；

液压阀，分别与所述液压缸和可编程逻辑控制器相接，用于控制液压缸的动作启停；

编码器，与计数模块相接，通过齿轮齿条机构设置在码垛机的升降机构上，用于通过对齿轮齿条机构中齿轮转数的探测，以检测码垛机升降机构的升降高度，并将检测信号送计数模块；

计数模块，分别与所述第一接近开关、所述编码器和可编程逻辑控制器相接，用于计算码垛机的旋转机构的旋转角度和码垛机的升降机构的升降高度，并将旋转角度信息和升降高度信息发送到可编程逻辑控制器；

可编程逻辑控制器，分别与所述计数模块、所述变频器、所述液压阀和触摸屏相接，用于根据反馈信号发出异步电机的转速控制指令和液压缸的升降高度控制指令；

触摸屏，与所述可编程逻辑控制器相接，人机交互窗口，用于实现码垛机工作参数的设定。

本实用新型所提供的码垛机电气控制系统还包括有：

快速阀，分别与所述可编程逻辑控制器和所述液压缸相接，用于在所述可编程逻辑控制器的控制下使所述液压缸的往复运动加快，进而使升降机构的升降动作加快。

本实用新型所提供的码垛机电气控制系统还包括有：

第二接近开关，与计数模块相接，设置在码垛机上，用于检测码垛机的机械手是否到位，并将检测信号送计数模块。第二接近开关是用于作为每个工作循环的起点，在起点处由可编程逻辑控制器对升降机构所处高度进行复位，避免了误差累计。

本实用新型所提供的码垛机电气控制系统包括可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、计数模块、触摸屏、旋转机构控制单元和升降机构控制单元；旋转机构控制单元又包括第一接近开关、异步电机和变频器；升降机构控制单元又包括第二接近开关、编码器、液压缸、液压阀和快速阀。通过将PLC、计数模块、接近开关以及编码器等综合、协调运用，最终可实现伺服系统的功能，达成了对旋转机构和升降机构进行定位以及运行速度快慢的控制。

本实用新型不仅能保证施工的精度，而且与伺服系统相比，可大大降低设计的成本及作业、检修的难度。本实用新型在使用过程中具有成本低、维修简便、操作简单、适用范围广、可移植性强等优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型中所提到的码垛机包括机架、行走车、升降机构、旋转机构和机械手，行走车设置在机架横梁上，行走车可带动升降机构、旋转机构和机械手水平移动，机械手用于夹持砌块，升降机构用于实现机械手所夹持砌块的升降，旋转机构用于实现机械手所夹持砌块的旋转。如图1所示，本实用新型中用于对码垛机进行控制的码垛机电气控制系统包括PLC2、计数模块3、触摸屏1、旋转机构控制单元4和升降机构控制单元5。

旋转机构控制单元4包括第一接近开关41、异步电机43（即普通的异步电机）和变频器42。变频器42与异步电机43相接，其用于给异步电机43提供所需电源，所提供的电源的频率可以根据需要发生改变。异步电机43通过其输出轴用于控制旋转机构的正向旋转、反向旋转或停止转动。第一接近开关41设置在机架上紧邻旋转机构的位置，其用于感应旋转机构所旋转的角度信号。具体可以在旋转机构的旋转盘（圆形）上均匀设置若干（例如设置36个）螺帽（作为触点），旋转机构未旋转时，使第一接近开关41正好感应到离其最近的一个螺帽，随着旋转机构的旋转，第一接近开关41对旋转机构旋转盘上的螺帽依次进行感应。在旋转机构开始旋转后，第一接近开关41每感应到旋转盘上的一个螺帽，就将感应到的信号发送至计数模块3。

计数模块3与PLC2相接，PLC2还与触摸屏1相接。根据实际所设置螺帽的个数，可在触摸屏1上输入相应的数据，例如在触摸屏1上输入螺帽的个数为“36”，则PLC2根据所输入的“36”计算出每相邻两个螺帽之间的角度为10°，然后将每相邻两个螺帽之间的角度为10°输出给计数模块3；当然，也可以由PLC2将通过触摸屏1所输入的“36”输出给计数模块3，由计数模块3计算出每相邻两个螺帽之间的角度为10°。计数模块3具有高速的计算、处理数据的能力。计数模块3在接收到由第一接近开关41所发送的感应信号后，根据所接收到的感应信号的个数以及每相邻两个螺帽之间的角度，计算旋转机构所旋转过的角度。例如，若相邻两个螺帽之间的角度为10°，第一接近开关41发送第一个感应信号给计数模块3，则计数模块3计算出此时旋转机构旋转过的角度为10°；第一接近开关41发送第二个感应信号给计数模块3，则计数模块3计算出此时旋转机构旋转过的角度为20°。依此类推。

计数模块3将所计算的旋转机构旋转过的角度发送至PLC2，PLC2根据旋转机构旋转过的角度控制变频器42输出相应的电源频率给异步电机43，由异步电机43带动旋转机构实现正向旋转、反向旋转、停止转动以及旋转时速度的快慢控制等。例如，为了实现旋转机构启动和停止时的稳定运行，一般设置旋转机构启动和停止时旋转速度较慢，中间过程旋转速度可以相对较快。这样，PLC2就可以在旋转机构旋转初期，控制变频器42输出较低的电源频率给异步电机43，过了旋转初期，控制变频器42输出较高的电源频率，待快要停止旋转（即到达旋转终期）时，再控制变频器42输出较低的电源频率。对于旋转机构每次所旋转的总角度以及旋转初期对应的角度、旋转终期对应的角度均可通过触摸屏1输入给PLC2。

升降机构控制单元5包括第二接近开关51、编码器52、液压缸55、液压阀53和快速阀（或称快速电磁阀）54。液压阀53设置在液压缸55上，液压阀53导通，液压缸55开始工作（即做往复运动），液压缸55工作带动升降机构做上升运动或下降运动；液压缸55不工作，则升降机构停止动作。快速阀54设置在液压缸55上液压阀53的旁边，在液压缸55工作的时候，若快速阀54打开，则液压缸55往复运动速度加快，同时带动升降机构快速做上升运动或下降运动；若快速阀54关闭，则液压缸55往复运动速度减慢，此时升降机构所做的上升运动或下降运动的速度也减慢。

编码器52通过齿轮齿条机构与升降机构相接，具体是：编码器的输出轴与齿轮齿条机构中的齿轮转轴固接，齿轮齿条机构中的齿条固接在升降机构上，升降机构做升降运动时带动齿条上下运动，齿条上下运动带动齿轮转动，齿轮转动带动与其固接的编码器的输出轴转动，编码器的输出轴每转动一圈，编码器会发送相应的信号给计数模块3。计数模块3根据编码器52所发送的信号，通过计算、处理得出升降机构升降的高度，并将高度计算结果发送至PLC2。PLC2根据升降机构所运行的高度来控制升降机构升降速度的快慢和定位等。

通过编码器52对升降机构所运行的高度信息进行检测时，不可避免地会产生误差。为了使得误差不产生累积，本实用新型中特别在运输线的位置处设置了第二接近开关51，运输线即是输送所产生的砌块的传送带。机械手从运输线上夹持砌块，然后通过行走车的平移，运送至码垛平台上。若将码垛平台的高度（即还没有放置任何一层砌块时）作为一个基准线，即：设码垛平台的高度为零位，则运输线与码垛平台的高度差即是运输线的高度，将运输线与码垛平台的高度差设定为运输线的标准高度。当每一次升降机构带动机械手回位下降至运输线上时，第二接近开关51感应到机械手的下端侧已与运输线平齐，即机械手已经下降至合适的位置不用再继续下降了，应停止升降机构的动作并由机械手夹持砌块；此时第二接近开关51将所感应到的信号通过计数模块3发送至PLC2，PLC2控制液压阀53关闭，液压缸55停止工作，升降机构停止运动，PLC2将此时升降机构所在的高度复位至运输线的标准高度。在每一次升降机构所带动的机械手回位下降至运输线上时（即到每一个工作循环的起点），均由PLC2将升降机构的高度进行复位，这样，即使编码器52在后续检测升降机构运行高度时会产生误差，也不会使误差产生累积，使得误差在允许范围内。

每一次将砌块从运输线上移至码垛平台的过程中，首先由第二接近开关51感应机械手是否到位，当机械手到位后，PLC2对升降机构的高度进行复位；之后机械手夹持砌块，PLC2通过液压阀53、液压缸55控制升降机构做上升运动。在升降机构运动的过程中，为了保持其平稳运行，由PLC2来控制升降机构在运行初期和末期时速度慢些，中间过程运行速度加快。使升降机构的运行速度慢些，即：由PLC2控制液压阀53导通（或称开启），快速阀54关闭；使升降机构的运行速度加快，即：由PLC2控制液压阀53导通，快速阀54也导通。

例如，当机械手夹持砌块后，PLC2控制升降机构在上升高度为D100=0.5×D0（砌块厚度）的过程中，速度慢些，之后速度加快，在运行末期速度再减为原来的慢速。PLC2控制升降机构所上升的高度为D102=D0×D1（砌块层数）+D101，D0为砌块厚度，砌块厚度可通过触摸屏1进行设置；D1为码垛平台上所放置的砌块的层数，D1的取值是变化的，分别为0、1、2、……，D101可以设置为1.5×D0，D101可以看做是高于运输线一个砌块厚度以上的高度。在升降机构带动机械手回到运输线处等待夹持砌块的过程中，若砌块尚未随运输线到达待夹持位置处，此时升降机构可以使得机械手停至运输线上方至少一个砌块厚度以上的位置，以免机械手对运输线上运行的砌块造成影响。待运输线上的砌块到位且运输线停止运动时，再由升降机构将机械手下降至运输线处以夹持砌块。

PLC2控制升降机构上升高度为D102=D0×D1+D101后停止，接着由行走车带动升降机构、机械手和旋转机构至码垛平台上方；再由PLC2控制升降机构下降，直至升降机构下降至待要放置砌块的位置处，此时升降机构停止运动，机械手将所夹持的砌块放置在码垛平台上。

在PLC2控制升降机构下降的过程中，由于重力的原因，升降机构可能在接收到PLC2停止动作的指令后会产生一定的下移。因此，为了克服因重力原因而导致升降机构下降到位有误差的问题，可由PLC2控制升降机构下降的高度为实际下降高度减去因重力而产生的误差高度，这样，在升降机构尚未到达指定位置（例如放货位置或运输线处等）时，PLC2就控制升降机构停止工作，升降机构在重力的作用下继续下移一定的误差高度，正好到达指定位置处。在PLC2控制升降机构上升的过程中，不会因重力原因而产生误差。

本实用新型中升降机构的升降动作和旋转机构的旋转动作可同时进行。通过旋转机构的旋转动作，可在码垛平台上对砌块进行各种不同形式的“编花”。例如，使相邻两层砌块之间呈垂直关系。

本实用新型中计数模块可以集成在PLC上，也可以是独立于PLC的部件。

Claims (3)

1.一种码垛机电气控制系统，其特征是，包括有：

异步电机，与变频器相接，用于带动码垛机的旋转机构转动；

变频器，分别与所述异步电机和可编程逻辑控制器相接，用于调整异步电机的转速；

第一接近开关，与计数模块相接，设置在码垛机上，用于通过对码垛机旋转机构的旋转盘上均布的触点的探测，以检测码垛机旋转机构的转过角度，并将检测信号送计数模块；

液压缸，与液压阀相接，用于带动码垛机的升降机构升降；

液压阀，分别与所述液压缸和可编程逻辑控制器相接，用于控制液压缸的动作启停；

编码器，与计数模块相接，通过齿轮齿条机构设置在码垛机的升降机构上，用于通过对齿轮齿条机构中齿轮转数的探测，以检测码垛机升降机构的升降高度，并将检测信号送计数模块；

计数模块，分别与所述第一接近开关、所述编码器和可编程逻辑控制器相接，用于计算码垛机的旋转机构的旋转角度和码垛机的升降机构的升降高度，并将旋转角度信息和升降高度信息发送到可编程逻辑控制器；

可编程逻辑控制器，分别与所述计数模块、所述变频器、所述液压阀和触摸屏相接，用于根据反馈信号发出异步电机的转速控制指令和液压缸的升降高度控制指令；

触摸屏，与所述可编程逻辑控制器相接，人机交互窗口，用于实现码垛机工作参数的设定。

2.根据权利要求1所述的码垛机电气控制系统，其特征是，还包括有：

快速阀，分别与所述可编程逻辑控制器和所述液压缸相接，用于在所述可编程逻辑控制器的控制下使所述液压缸的往复运动加快，进而使升降机构的升降动作加快。

3.根据权利要求1所述的码垛机电气控制系统，其特征是，还包括有：

第二接近开关，与计数模块相接，设置在码垛机上，用于检测码垛机的机械手是否到位，并将检测信号送计数模块。