电气控制系统
1.系统概述
电气控制系统控制并协调码垛系统各单元的动作，使码垛机按照工艺流程来完成整个生产过程。工艺过程如下：包装好的料袋经过斜坡输送机进入压平机和加速输送机，对料袋进行整平、加速，然后进行转位（需要时）和编组操作，将竖袋2袋编为1组，横袋3袋编为1组；编好组的料袋由推袋机推到分层机上，一层5个料袋在分层机上再次整形后，打开分层机放到升降机上的托盘上，升降机下降一层料袋的高度，即码好一层；这样码完8层（或10层）即为一垛，码好后升降机下降到最低位，再由垛盘输送机将垛盘输送到无动力垛盘输送机上，最后由叉车运走。
托盘的供给：叉车将空托盘（最多10个）放入托盘仓中，托盘仓能自动地将托盘放到托盘输送机上，再由托盘输送机送到升降机上。
码垛机电气控制系统原理框图如图1-1所示，包括中央处理单元PLC－CPU及其I/0扩展单元、检测单元（光电开关、接近开关）、操作与显示单元（触摸屏、按钮开关和指示灯）、控制元件（交流接触器、变频器和电磁阀）以及执行部件（电机和气缸）等几个部分组成。操作与显示单元作为设备操作的操作界面，接受来自操作人员的操作指令并指示设备的运行状态；检测元件检测料袋、托盘、垛盘的位置状态以及各单元的运行状态，PLC自动循环扫描各输入输出点的当前状态，并根据程序所确定的逻辑关系更新输出点的状态，通过通断交流接触器和换向电磁阀来控制电机的启停和气缸的动作，从而完成码垛全过程的控制。
PLC（可编程序控制器）
图1-1 电控系统原理框图
2.系统的主要特点及技术说明
2.1 电源部分
现场的主电源380VAC进入控制柜后，首先经过旋钮开关和总断路器。在不打开控制柜的情况下，可方便地通过控制柜门上的旋转手柄完成接通和断开主电源的操作。
码垛机的每一个电机均有一个单独的断路器对其进行保护。因此保证了每个电机得到最
佳的保护，并且便于在发生故障的情况下查找故障点。本系统所采用的保护断路器集成了多种保护功能，即短路、过载及断相保护，因而省去了传统的热继电器。根据工艺的要求，推袋机、分层机及升降机在动作过程中需要进行调速，故采用变频调速器驱动相应的电机。对应每一个变频器也有一个单独的保护断路器，在变频器发生过载和短路时切断其源端电流。变频器本身在电机发生过载等故障时，也可以进入保护状态并停止其输出。为了满足系统的要求，转位机的转位部分在动作过程中需要进行位置控制，所以采用伺服驱动器控制伺服电机带动转位夹板进行转位。
为交流接触器供电的220V电源由一个小型断路器作保护。由于控制部分的电路对电源要求较高，故由一个隔离变压器为PLC、直流稳压电源等提供交流220V电源，其源端和副端均有小型断路器保护。码垛机上所有控制元件及主令电器的工作电源均为直流24V，因而提高了设备运行及人员操作的安全性。直流稳压电源的交流端和直流端分别有相应的保护。钥匙开关、急停按钮、控制继电器及强制停状态指示灯构成了急停回路，用来切断PLC输出通道的控制电源，包括交流接触器控制线圈的电源和电磁阀的控制电源。动力回路及控制器电源详见电气原理图。
2.2可编程序控制器（PLC）
选用德国西门子公司S7-300系列PLC。该产品的CPU具有极快的I/O处理速度，能够满足现代生产线对速度的越来越高要求。由于内置一个MPI端口，通过适配器可以和可编程终端或触摸屏相连。该PLC提供了丰富的指令系统，使用起来非常方便，并且比传统PLC的功能更强大。由于是模块化的PLC、扩展起来非常方便。
本码垛系统采用16点/公共端的24V直流输入模块，16点/公共端的继电器输出模块。输入所占通道地址从左到右为I0.0-I1.7，I4.0-5.7，I8.0-I9.7,I12.0-I13.7；输出所占通道地址从左到右为Q16.0-Q17.7,Q20.0-Q21.7,Q24.0-Q25.7,Q28.0-Q29.7，输入、输出位号定义详见电气原理图。
2.3变频调速器
本码垛机生产线控制系统选用三个日本富士公司的变频调速器，分别用于推袋机、分层机和升降机。变频器的工作方式、工作频率（多级）、加速时间等参数可通过键盘面板设置。控制端子FWD和REV分别控制电机的正向运转和反向运转，当均为OFF时，变频器停止输出；X5（X9）为自由旋转端子；X1、X2、为多级速度控制端。
由于推袋机、分层机和升降机在码垛过程中需要正、反向运行，且为了使垛形整齐和提高码垛速度需要两级调速，故使用了变频器。通过FWD和REV端子控制电机的正反转；通过X1和X2端进行速度控制：当X1=ON，X2=OFF时变频器以频率1输出；点X1=OFF，X2=ON时变频器以频率2输出；当X1=ON，X2=ON时变频器以频率3输出。对本码垛机，应将频率1设定为自动运行的高速频率，频率3设定为自动运行的低速频率，频率2设定为手动运行频率，这些数值的设定和修改须首先通过“PRG”键进入编程状态。
变频调速器的详细操作参见其说明书。
2.4伺服驱动器
本系统采用德国STOBER公司的MDS5000系列伺服驱动器SEA5000，用于转位伺服电机的驱动。伺服驱动器的I/O信号通过X101与PLC相连。系统中使用的伺服驱动器的输出信号有
三个，分别是：1、BA1-伺服驱动器准备好信号（初始化结束，允许进行位操作）；2、BA2—伺服完成信号（伺服电机每一个位移结束时此信号输出为ON ）；3、RELAY1—伺服报警信号。PLC 向伺服驱动器发出的信号共有五个，分别是；1、BE1—位移控制编码输入端1；2、BE2—位移控制编码输入端2；3、BE3—参考点信号（REF ）输入端；4、BE4—位移运行控制信号（POSTION-START ）；5、ENABLE —数字量信号输入端（BE1~BE4）使能端（X1）。
伺服驱动器的控制模式、位置回路增益、位置控制的方向、长度、速度以及电子齿轮等参数分别在计算机软件中设定。
伺服驱动器的详细情况请参考说明书。 2.5 其他
为确保电控系统的可靠性和工作寿命，几乎所有的电器元件和电控柜外的操作箱（包括接线端子、按钮开关和指示灯）、接线箱（包括接线端子）、按钮盒、传感器（开关）、电磁阀等，电控柜内的断路器、交流接触器、中间继电器等均采用具有国际声誉的德国、法国、等国家著名品牌的产品。
本系统所使用的通用控制元件主要有两种：
交流接触器和电磁换向阀。其控制线圈与PLC 输出点控制的中间继电器相连。交流接触器简称接触器，当其控制线圈得电，则接触器的触点将接通，为电机供电。电磁换向阀简称电磁阀，用来
切换气缸缸杆的伸出与缩回状态，进而带动相应的机械机构运作，完成相应的操作。请注意，在码垛机处于停止时，气缸缸杆的伸出与缩回状态不尽相同，但电阀一般均为失电状态。
3. 码垛机的工和原理及控制过程
为方便叙述，下面将分成四个部分加以说明，控制回路电路图详见电气原理图。 3.1 斜坡输送、压平加速、转位编组部分
斜坡输送机完成料袋的输送，进入到高架码垛。在码垛机运转过程中，只要压平机运转，斜坡输送机就运转；若压平机停止，则斜坡输送机也跟着停止，待压平机运转后，斜坡输送机也重
新开始运转。斜坡输送机控制过程框图如图1-2所示。
在斜坡输送机上有一个“急停”按钮，在码垛机运行时，按下此按钮，则整个码垛机停止运行。
压平部分包括上、下压平输送机和加速输送机二个单元，在码垛过程中完成压袋、加速功能。在压平输送机和加速输送机的出口各有一个光电开关，用来实现连锁控制，即当转位机进行转位过程中时，如果料袋已到达加速输送机出口，则加速输送机停止运行；若此时下一个料袋到达压平输送机出口，则压平输送机也停止运行。延时5秒后，若压平输送机仍未
