自动上料机构控制线路的设计及应注意的问题

黄 鑫，曹庆泽， 李 艳

1.长白山职业技术学院，吉林白山 134300

2.白山市第二中学， 吉林白山 134300

自动化上料的任务，是把坯料、工件或产品，以一定的方位，按照一定的生产节拍，自动地传送到相应的加工、装配或测试分类工位上，以缩短辅助时间，提高劳动生产率。自动上料机构控制线路一般设计通常是根据生产工艺的控制要求，利用各种典型的控制环节，直接设计出控制线路。它要求设计人员必须掌握和熟悉大量的典型控制线路，以及各种典型线路的控制环节，同时具有丰富的设计经验，它主要是靠经验进行设计。这种设计方法的特点是没有固定的设计模式，灵活性很大，但相对来说设计方法较简单，对于具有一定工作经验的设计人员来说，容易掌握，能较快地完成设计任务，因此在设计中被普遍采用。

1 自动上料机构控制线路的设计步骤与方法

自动上料机构控制线路采用一般设计法设计控制线路，通常分以下几步：首先根据生产工艺的要求，画出功能流程图。其次，确定适当的基本控制环节。对于某些控制要求，用一些成熟的典型控制环节来实现。最后，根据生产工艺要求逐步完善线路的控制功能，并适当配置连锁和保护等环节，成为满足控制要求的完整线路。

自动上料机构一般属于自动循环控制，用经验设计方法初步设计出来的控制线路可能有多种，也可能有一些不完善的地方，需要反复地分析、修改，有时甚至要通过实际验证，才能使控制线路符合设计要求，确定比较合理的设计方案。设计过程中，要随时增减元器件和改变触点的组合方式，以满足被控系统的工作条件和控制要求，经过反复修改得到理想的控制线路。在进行具体线路设计时，一般先设计主电路，然后设计控制电路、信号线路、局部特殊电路等。初步设计完成后，应当作仔细地检查，反复验证，看线路是否符合设计的要求，并进一步使之完善和简化，最后选择恰当的电器元件的规格型号，使其能充分实现设计功能。

2 自动上料机构控制线路设计中应注意的问题

采用经验设计法设计自动上料机构控制线路时，需注意以下几个问题：在控制线路允许的情况下，要尽可能减少控制电源种类及控制电源的用量，同时电器元件的品种、规格与数量也要尽量减少，这是因为电器原件种类和数量越少的话，系统的稳定性和可靠性就会明显提高。已经选用的电器原件型号和品牌也要尽量使用相同的，这样可以提高系统内部各环节的适应性与配合性。此外由于目前控制系统设计普遍要求功耗的要尽量低一些，所以减少电器原件的数量也对降低功耗有好处，有利于节能，并且功耗降低也能够延迟电器原件的使用寿命。在复杂的电气控制系统中，各种类型的接触器与继电器数量特别多，使用的触点也多。这些触点的合理安排与使用特别重要，一旦出现触点磨损、黏滞和释放不了等问题，就会大大降低系统整体的可靠性。在设计中应注意尽可能减少触点使用数量，以简化线路。设计控制线路时，应考虑各个元件之间的实际接线。特别要注意控制柜、操作台和按钮、限位开关等元件之间的连接线。应尽量缩短连接导线的数量和长度。

在交流控制电路中，应正确连接电器的线圈，由于即使相同型号的两个线圈，因为制造上的原因，线圈的阻抗不可能完全相同，不可能同时吸合，所以两个电器元件的线圈不能串联接入，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不行的。在控制线路中应注意消除两个电路之间可能产生联系的可能性，否则应加以区分、连锁隔离或采用多触点开关分离。同时应避免出现寄生电路，在设计电器控制线路时，严格按照“线圈、能耗元件右边接电源(零线)，左边接触点”的原则，就可降低产生寄生回路的可能性。

必须要尽量避免发生触点“竞争”与“冒险”现象。在输入逻辑变量每次只有一个改变状态的简单情况下，可以通过逻辑函数式判断是否存在“竞争”与“冒险”。“竞争”与“冒险”现象都将造成控制回路不能按要求动作，引起控制失灵。设计时要避免发生触点“竞争”与“冒险”现象，通常可以采取恰当的方法消除这种不利现象，引入一个封锁脉冲是消除这种现象的方法之一。尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制线路，防止电路中因电器元件固有特性引起配合不良后果。在电路中引入一个选通脉冲或者接入滤波电容都都可以消除“竞争”与“冒险”现象，若不可避免，则应将其区分、连锁隔离或采用多触点开关分离。

在频繁操作的可逆线路、自动切换线路中，正、反向控制接触器之间必须设有电气连锁，必要时要设机械连锁，以避免误操作可能带来的事故。对于一些重要设备，应仔细考虑每一控制程序之间必要的连锁，要做到即使发生误操作也不会造成设备事故。重要场合应选用机械连锁接触器，再附加电气连锁电路。

自动上料机构控制系统能否安全运行，主要由完善的保护环节来保证的，因此所设计的控制线路应具有完善的保护环节。除过载、短路、过流、过压、失压等电流、电压保护环节外，在控制线路的设计中，常常要对生产过程中的温度、压力、流量、转速等设置必要的保护。另外，对于自动上料机构的运动部件还应设有位置保护，有时还需要设置工作状态、合闸、断开、事故等必要的指示信号。保护环节应做到工作可靠，动作准确，满足负载的需要，正常操作下不发生误动作，并按整定和调试的要求可靠工作，稳定运行，能适应环境条件，抵抗外来的干挠；事故情况下能准确可靠动作，切断事故回路。

生产规模越大，自动化程度越高，自动上料机构的节拍越快，因此控制系统线路设计要考虑操作、使用、调试与维修的方便。例如设置必要的显示，随时反映系统的运行状态与关键参数，以便调试与维修；考虑到运动机构的调整和修理，设置必要的单机点动操作功能等等。工件品种更换时，上下料机构调整的可能性。在多品种批量生产时，自动上下料装置的某些机构应能方便、可靠地进行调整。上下料装置结构应简单紧凑，尽可能采用标准化零部件，通用性好，易造易修，成本低。

[1]陈建明主编.电气控制与PLC应用[M].电子工业出版社，2006.

[2]高军.电器控制线路设计方法探讨[J].丹东师专学报，1999(4).