倪家好，李涛，张二飞，涂欢欢
摘要：在流水线生产作业中，产能取决与流水线的每个环节，能够让线体达到高效益、高性能的发挥，往往因莫一个环节没有做到位就会使整条线体被卡在这个环节里，在成品下线最后一道关节中因使用人工成品下线堆码达不到下线节拍，成品被堵在线体上，造成前段生产缓慢。成为公司头痛的事，所以公司提出对线体进行改造，解决人工下线产品堵塞，提高生产的自动化水平，我们设备人员自发研制自动堆码，我负责设备系统控制。提高空调的生产能力，满足市场的需求，采用堆码机对生产线成品空调由人工下线改为机械自动化下线、实现自动堆码，减轻工人的劳动强度,提高生产效率。
关键词 自动 堆码 PLC
我公司于1996年引进了具有世界先进水平的8条空调器生产线，当初的设计能力仅为450台/8小时，随着公司不断的发展壮大及市场需求，公司2005年提出产销量要冲击世界第一的目标，要实现这一目标关键要有先进的生产设备，该生产线经过我们多次提速改造后，产量由450台/8小时上升到1000台/8小时，离公司目标计划相差较远，主要是因成品空调下线严重阻碍了产量的提高，因为目前柜式空调65Kg/台，65×1000=65000公斤，搬运工相当于每天搬运70吨货物，劳动强度非常大，严重制约了生产节拍和生产效率，如果实现机械自动化堆码即可减员又可以增效，公司将该项目作为2004年重点技改项目对外招标，各个设备厂家报价全部都在30万元以上，而且方案不能结合实际,满足不了生产需要，且安装周期长。为了急公司所急，我们机修班组及设备主管部门出谋划策吸取各家设备公司所长，根椐实际情况由分厂及机动部技术人员、维修人员自行设计、制作、安装自动下线堆码机。
PLC选型 :
主要由行程开关和光电开关的通断来控制堆码机的各个流程,控制电机和电磁阀、气缸，实现堆码机自动化工作。其中输入点30点和输出16点，选用三菱公司Fx2N—64MR继电器输出的PLC,其中有32点输入和32点继电器输出，可以满足需要。
输入侧电气元件：
行程开关：因是主要的信号输入装置，考虑其安装尺寸和可靠性方面选用施耐德（TE）公司生产的XCE-145行程开关。该种行程开关具有性能稳定、质量可靠、安装方便等优点。
光电开关：采用上海欧姆龙公司生产的E3JK-5S3漫反射光电开关，有效距离为2米，电压为直流24DC供电，动作时间小于30MS，
这种光电开关工作稳定、可靠、安全、经济。
输出侧电气元件：
驱动三相异步电动机的接触器选用施耐德（TE）公司生产的LC1-D1210，220vAC供电、触头可承受25A电流。驱动气缸的电磁阀采用SMC公司生产的VF5220-5GB-01,24vDC供电。
输出负载动力选型:
堆码机主要由二台电机完成前进、后退，上升、下降。上升、下降电机选择：堆码机是同时抓取二台空调上、下移动，二台空调重150Kg和夹具自重80Kg，根据负载重量选用天津SEW公司R47DT80N4 BMG-0.75KW带制动减速机。
前进、后退电机：根据负载特性，采用天津SEW公司R37DT80K4 BMG-0.55KW带制动减速机。
堆码机布线：
输入侧：采用多种色16芯0.8RVV信号控制线，其一端接COM，另一端通过行程开关（光电开关）等接到信号端。这样输入侧全部使用直流24V供电方式，设备在电气方面比较安全，降低触电的危害。且现场布线时预留足够多的备用线，防止使用的信号线在移动部位的损坏而改用备用线，为以后的维修提供方便。
输出侧：接触器是交流220V供电，其COM端是接L，经过PLC输出点接到接触器一端，另一端直接取N，与PLC输出通断购成回路。电磁阀是直流24V供电，其COM端是接24+，经过PLC输出点接到电磁阀的一端，另一端直接取24-构成回路。
堆码机工作原理：
自动堆码机在启动前，检查电源是否有交流三相380V±10%,50HZ；
和压缩空气是否有0.4---0.65Mpa，当上述条作满足后，选择自动运行，按下启动按钮，堆码机自动在原点等待(后退到位、张开到位、下降中位)，PLC系统首先通过光电开关判断是否有成品空调，当识别到有二台空调后，自动堆码装置夹紧，夹紧到位后，PLC输出Y4正转触点接通，堆码机夹紧空调上升，X12通复位(二层满位开关X33不通，堆第一层和第二层，如果第二层满位开关X33通，则堆码机上升到X10复位，堆码三至五层), 同时PLC判断前方是否已堆满空调，当前方无满位时输出Y10正转触点接通，堆码机前进,前进到位后复位，同时叉板检测光电开关X24有无叉板，当检测到叉板后PLC输出Y5反转触点接通，堆码机下降,X15接通复位同时张开,张开到位后上升,X12接通后退,后退到位后, 又下降,X13通停止，第一层完成后在原点等待。当空调到位后又开始堆第二层，第二层在终点复位是X17漫反射光电开关。当完成第二层堆码后，第二层满位X33已通，当上升时，上到X10才复位，堆码机完成前进—下降—张开—上升—后退—下降动作，回初始原点等待。经过一年来的使用效果证明，这次改造是成功的，程序可以完成堆码机的各个工作流程。
主要编程要点:
故障报警:主要有无叉板(M0)和满位报警(M1),当出现此故障后,堆码机停止,等故障消除后又自动运行。
上升保护:上升时通过检测第二层满位X33来决定上升的高度。
X33不通，机器手上升到X12（中位加/减速）停止（堆码1-2 层）。X33通刚机器手上升到X10（上升到位）停止（堆码3-5）层，加上限位开关互锁，防止因开关坏上升冲顶的现象。
下降保护：在下降X16或X14通后，计时器T4计时，X17或X15通复位下降，同时T4也计时完成复位下降。采用双重复位，防止因X17或X15失灵而造成机器手继续下降而压坏空调及造成设备损坏。
通过以上分析：使用堆码机后，产量提高到1200台/8小时，生产效率得到了明显的提高。一天按多产出200台计算，一年就为公司多产出100多万的产值，同时节约了大量的设备购置费用。足以证明了这次改造是成功的、有广泛的推广价值。
结束语:
在此次技改项目,通过运用PLC实现自动堆码，在一年多的生产使用中，运行平稳、故障率低、生产效率得到大幅提高，证明了这种度方式的堆码机是可行的。只要改变外形及夹具的大小，就可以推广到其它品种和行业的生产线,实现自动堆码，有较广泛的推广价值。但更重要的是通过这次技术改造，让我学到许多知识，让我的工作能力在实践中得到较大幅度的提高；同时这次技术改造也让我明白到自己的不足，激励我更加努力地去学习新知识，新技术。因我们是第一次设计、制作堆码机，有些地方存在不足，如设备在整体运行上还不够平稳。我们准备采用PLC、变频器、触摸屏、伺服马达等新技术控制，我相信通过自己的钻研、消化，一定会把堆码机做的更好。