自动控制系统在滴灌带自动收卷机中的应用

徐涛

摘要：本文简述了自动控制系统在滴灌带自动收卷机中的应用。

关键词：滴灌带，自动控制系统，自动收卷机

滴灌带生产是一种劳动密集型的生产模式，人工成本越来越高，在连续生产过程中滴灌带的上卷、换卷和下卷占用了大量的人力，为了降低这一部分的劳动强度，提高劳动效率，设计了一种能够自动完成滴灌带自动上卷、换卷和下卷动作的自动收卷机。该设备只需要按一下按钮，就能够实现收卷的一系列动作，操作简单，减少了误操作，并且节约了大量人工，从而降低了生产成本。

1、滴灌带收卷机开发目的

目前国内滴灌带生产企业发展迅速，由于人工成本越来越高，熟练技术工人流动性大造成加工过程稳定性下降，生产管理成本也越来越高，在连续性生产过程中，上卷、换卷和落卷占用了大量的人工，占全部劳动量的50%以上，并且所有的步骤都是人工完成，包括人工更换卷芯、搭带、自动调整力矩、割带和落卷，把这些改为全自动控制成为了减少人工和提高劳动效率的关键。

2、滴灌带收卷机的构成

根据对现有生产工艺和生产设备的深入研究，模拟人工收卷换卷过程，设计开发了全自动收卷换卷设备，其设计包括排线装置、管芯夹持装置、顶紧装置、夹带装置、割带装置。

图中，1为管芯夹持装置，2为顶紧装置，3为排线装置，4为割带装置，5为夹带装置，6为管芯架，7为管芯

排线装置解决了收卷过程中，收卷力矩的大小对收卷整齐度和松紧影响，选用高精度丝杆机构，由于其连续性好，控制行好，速度可控性好等优点，对卷子的大小、整齐和松紧提供的保障。排线装置由伺服电机驱动，能够精确均匀的在控制范围之间来回运动，并且能在出发下卷指令时，立即向夹带装置运动。

管芯夹持装置采用了机械手方案模拟人工换管芯的过程，选用易于加工维护的气缸带动齿轮齿条结构的机械手，以保证换卷的空间和时间，及将来投入生产后的维护，解决了人工更换管芯的难题，实现了更换管芯的自动化。管芯转动由力矩电机驱动，PLC通过特殊算法，能够自动调节力矩，保证了最后的产品外观均匀美观。

顶紧装置采用了无中杆气缸顶紧模式达到了顶紧力调节方便、换卷容易、换卷速度不一样等多项要求，保证顶紧和换卷在最短时间内完成，解决了人工落卷的难题，实现了自动化落卷，降低了劳动强度。

夹带装置主要包括推带头、推带气缸、剪刀结构和夹带气缸，在收卷结束时，通过推带头在推带气缸的作用下，把滴灌带推到剪刀结构中，最后在夹带气缸作用下，剪刀结构合紧，夹紧滴灌带，夹带装置的设计解决了人工搭带的问题。

割带装置主要作用在夹紧滴灌带时，保证滴灌带能够完全紧靠在割刀上，确保顶紧装置松开卷子时，卷子自由落体能够及时割断滴灌带，为换卷做好准备，解决了人工割带的问题。

3、自动收卷机的工作过程

自动收卷机采用了机械手方案模拟人工换管芯的过程从管芯架上取出管芯，圆周运动运动到顶紧装置中心位置，顶紧装置在气缸的作用下顶紧管芯，此时，电机开始工作，PLC通过特殊算法自动对力矩进行调节，在收卷结束时，排线装置不管在任何位置都开始向夹带装置靠近，到达位置时，通过推带头在推带气缸的作用下，把滴灌带推到剪刀结构中，最后在夹带作用下，剪刀结构合紧，夹紧滴灌带，卷子自由落体能够及时割断滴灌带，此时电机停止工作，管芯夹持装置再次取出管芯，完成换卷过程。其流程图如下：

该设备操作非常简单，全设备只有一个按钮，设备启动时，只需要按一下按钮，就能够完成实现自动运行，操作工在工作时只需要准备足够的管芯，剩下的动作全部由设备自动完成，大大节省了人工。

参考文献：

[1]李道霖.电气控制与可编程控制器应用[M].北京：電子工业出版社，2004

[2]王兆义.小型可编程控制器实用技术[M].北京：机械工业出版社，2002