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1 概述
邯钢二轧厂型钢自动堆垛设备已得到应用，满足了型钢自动堆垛的需要。对减轻工人的劳动强度，提高型钢的包装质量，增强市场的竞争力，提高经济效益和社会效益创造了良好的条件。在我国的钢材行业中，钢材包装质量与国外同行业相比相对较差，多为人工堆垛。存在诸多缺点：
1)生产效率低，使轧制生产与包装产生脱节，造成中间库存大。
2)劳动强度大，人工费用高。
3)包装质量差，很难达到咬合堆垛，紧密平齐。
该套设备很好的解决了以上问题。该生产线采用PLC机实现自动控制，其码垛方式槽钢是3根/层，8层/垛，角钢为3根，2根交替式堆垛结构，堆垛速度约为5min/捆，堆垛的型钢品种为14#～20#槽，12.5#～14#角钢，定尺长度范围≤10m。自使用以来，效果良好。完全符合国家堆垛包装标准GB2101-89。
2 设备结构设计及组成
型钢自动堆垛的生产线，主要由以下设备组成：
1)几组输送辊道；
2)1#、2#拨钢机；
3)链条式移钢检查台架；
4)改尺钢收集机构及处理台架；
5)堆垛移钢台架；
6)分组机构；定位机构；
7)平移堆垛机构；翻转堆垛机构；
8)垛台升降机构；
9)钢垛压紧机构；
10)升降钢垛运输辊道。
输送辊道选用单传辊道，当非连续的少数电机出现故障时，不影响其他电机的使用。1#、2#拨钢机选用链条拨爪拽引；链条(平速片)速度0.34m/s。改尺钢的收集机构选用气动；分组、定位机构、平移、翻转机构、升降、压紧机构均采用液压驱动。电机拖动全部采用交流，控制采用KJW-300N无触点开关柜。
3 控制系统的设计
选用了OMRON公司的C60型PLC，其控制系统传感器分布在各动作的极限位置。在PLC自动控制系统中，主要的检测元件有：光电开关、电磁感应接近开关、操作按钮等，共计32个输入信号。执行部件主要有：辊道电机、分组和定位机构、平移行走机构、翻转机构、垛台升降机构、钢垛压紧机构等28个输出点。生产线中执行元件和检测元件的种类及数量较多，PLC所选型号要能满足其控制系统I/O点分配需要，并适当多空出几个输入点，以满足生产改进的需要。
为了提高型钢自动堆垛生产线运行的可靠性，保证人机结合工作方式下的人身安全，除选用优质元件外，还采用了许多有效的保护措施。例如：为了保证型钢在运行过程中的可靠性，设置了编组限位光电开关和极限位牲的电磁感应接近开关，其信号输入PLC中，决定是否下一个程序开始，或者实现紧急停车。除此之外，还有变频过流保护，液压系统压力检测、故障指示、零位保护、安全线报警等。为了提高系统的可维护性，在操作盘上设置了状态信息指示和故障显示，并设有手动装置，当自动出现故障时，可靠手动操作实现码垛。在PLC系统内部设置了故障自动诊断功能。当出现故障时就自动停车，实现自我保护，并在PLC显示器上有灯光闪烁，提醒故障点。为了便于操作，缩短维修时间，在PLC控制软件中，巧妙地运用了HR保持型继电器和计数器的保持性，使得码垛生产线可以在任意时刻停车，在排除故障后，不必手动调整即可继续正常运行。其控制系统的工作流程如图1所示。 （图片）
图1 控制系统的工作流程 4 设计要点
1)保证自动堆垛系统连续正常工作，在矫直后的型钢上检查台架时，应保证钢与钢之间有一定的间距，这样就要求1#拨钢机每拨完一根钢，检查台架上链条移动一定距离，以保证钢的检验，改尺钢的收集，钢材单根或双根送入输送辊道。
2)由于型钢中槽钢堆垛要求每层三根相咬合在一起，角钢堆垛需要先三根后两根，通过平移和翻转交替动作完成，为此需要可靠、准确的分组、定位机构。以满足不同品种、规格型钢的堆垛。其中角钢分组仅在生产角钢时使用，在槽钢生产时需要打到降落位置，然后停角钢分组的控制柜，以免误操作。
3)由于型钢堆垛在翻转过程中0°～90°型钢设备重力与翻转动力方向相反，而在90°～180°时，型钢及设备重力与翻转动力相同，这样就有一个向下的加速度，如果任其自然翻转，翻转过程中产生剧烈抖动，容易造成事故，以至该设备不能正常使用。因此在设计中采用了液压阀进行保压，很好地解决了上述问题，使该设备在翻转过程中非常平稳。系统的工作压力为8～10MPa。根据实际情况可调整。
4)型钢堆垛时，垛台每放一层钢，必须自动下降一定高度，保证垛台平面始终保持在原始高度。
5 结束语
二轧厂自行研制的型钢自动堆垛机报警功能强，可靠性和自动化程度高；操作灵活方便；完全适应型钢自动堆垛的需要。自动堆垛机的投入使用，大大减轻了工人的劳动强度，并改善了工人的工作环境。使用效果良好，具有广泛的推广价值。
5/6/2013
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