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隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，如何提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)要解決的重要問題。全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線是集機(jī)、電、儀于一體的高技術(shù)產(chǎn)品，它主要應(yīng)用于石油化工聚烯烴、純堿、化肥、糧食等行業(yè)中的粉、粒、塊狀物料的全自動(dòng)包裝［１］。延煉十萬噸／年的聚丙烯裝置使用哈爾濱博實(shí)自動(dòng)化設(shè)備有限公司ＺＢＭＬ１０００型全自動(dòng)包裝碼垛機(jī)，對(duì)生產(chǎn)出的合格聚丙烯粒料進(jìn)行分袋包裝碼垛。該機(jī)組自動(dòng)化程度高，流水線作業(yè)，生產(chǎn)過程由ＰＬＣ控制，各儀表檢測(cè)元件、執(zhí)行元件選型先進(jìn)，是典型的機(jī)電儀一體化機(jī)組。如何有效提高機(jī)組工作效率，減少故障停機(jī)時(shí)間，是很值得研究的課題。
１機(jī)組生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述
料斗中的聚丙烯粒料進(jìn)入包裝機(jī)的稱量單元，進(jìn)行自動(dòng)定量稱量，稱量合格的粒料進(jìn)入包裝單元，在包裝機(jī)內(nèi)自動(dòng)完成袋裝、縫口、金屬異物檢測(cè)、復(fù)秤等工序后，由傳送帶送入高位碼垛機(jī)進(jìn)行編組整形、分層碼垛，碼垛整齊的垛盤由輸送機(jī)送出入庫(kù)。流程簡(jiǎn)圖見圖１。

２機(jī)組控制系統(tǒng)的組成
包裝碼垛機(jī)控制系統(tǒng)的核心部分包括可編程控正負(fù)壓檢測(cè)開關(guān)）、操作面板（觸摸式人機(jī)界面）、控制元件（變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器、電磁閥等）以及執(zhí)行元件（電動(dòng)機(jī)和氣缸）等［２］。ＰＬＣ程序自動(dòng)循環(huán)掃描各個(gè)輸入、輸出點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)程序所確定的邏輯關(guān)系刷新輸出點(diǎn)的狀態(tài)［３］，通過變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器、交流接觸器和電磁閥來控制相應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟停和氣缸的動(dòng)作，從而完成整個(gè)包裝流程的自動(dòng)控制［４－５］。

上位監(jiān)控機(jī)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行集中監(jiān)控顯示，通過串行通訊總線與ＰＬＣ進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，現(xiàn)場(chǎng)的各種狀況，如定量秤的運(yùn)行數(shù)據(jù)、垛盤倉(cāng)的運(yùn)行狀況等均可形象顯示，特別是具備報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能，能自動(dòng)生成日工作量統(tǒng)計(jì)報(bào)表，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度及工作環(huán)境大為改善。
３包裝碼垛機(jī)故障分析及處理
全自動(dòng)包裝碼垛機(jī)自動(dòng)化程度較高，設(shè)備運(yùn)行時(shí)人為介入較少，故障現(xiàn)象常?；殛P(guān)聯(lián)，給排查問題帶來一定困難。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，排除故障時(shí)，首先觀察各部件的機(jī)械運(yùn)動(dòng)情況，如氣缸，然后縮小范圍到控制機(jī)械動(dòng)作的各類感應(yīng)開關(guān)、節(jié)流閥及電磁閥上。下面就機(jī)組儀控部分常出的問題進(jìn)行分析，并給出相應(yīng)的解決辦法。
３．１供袋機(jī)故障
１）袋盤供袋機(jī)吸盤未吸住料袋而重復(fù)動(dòng)作。有空袋子，而反復(fù)動(dòng)作，先檢查真空開關(guān)指示，真空度應(yīng)≥－４０ｋＰａ，若吸盤無破損，真空管路無破損，真空過濾器無堵塞，則可將真空開關(guān)設(shè)定值適當(dāng)下調(diào)，能吸住空袋子不脫落即可。
２）斜盤供袋機(jī)供袋不正常。空袋送至料斗料門時(shí)，應(yīng)保持袋口水平，且袋口距料門垂直距離為３０ｍｍ為宜，但在運(yùn)行中常出現(xiàn)袋體傾斜，袋口距料門距離過近或過遠(yuǎn)，以致造成料門下料時(shí)撒料。究其原因，主要是斜盤供袋機(jī)動(dòng)作不到位造成，例如：袋口位置檢測(cè)光電開關(guān)松動(dòng)，造成袋口位置過上或過下。
解決辦法：調(diào)整袋口檢測(cè)光電開關(guān)位置，使袋口距參考位置約３０ｍｍ為準(zhǔn)，并緊固光電開關(guān)。袋體傾斜主要是因?yàn)樾北P兩側(cè)整形導(dǎo)向板速度不一致，碰撞后使袋子傾斜，可以調(diào)節(jié)側(cè)整形氣缸節(jié)流閥開度，使兩側(cè)導(dǎo)向板速度一致，問題即可解決。
３．２裝袋機(jī)故障
３．２．１吹袋原因之一———夾袋正壓不足
圖３是機(jī)組控制系統(tǒng)ＰＬＣ邏輯程序的片斷，從中可知：當(dāng)送袋臺(tái)車到位后，造成吹袋的原因只有開袋真空壓力不足和抓手夾袋壓力不足，以此為突破，就能找到問題的原因。

此型包裝機(jī)為預(yù)防包裝過程中撒料，設(shè)置了正、負(fù)壓檢測(cè)。在送袋臺(tái)車將空料袋送到裝料位置后，機(jī)械手的夾子就會(huì)夾住袋角，位于夾子上的正壓檢測(cè)就會(huì)測(cè)量夾子的加緊壓力，若未達(dá)到設(shè)定值，ＰＬＣ就會(huì)發(fā)出吹袋命令，將空袋吹掉，避免滑脫撒料情況的發(fā)生。
解決辦法：一般若吹袋情況反復(fù)發(fā)生，就須檢查儀表檢測(cè)回路。先作一下正壓測(cè)試，若壓力開關(guān)無輸出，則按以下情況逐一檢查：壓力開關(guān)設(shè)定值是否正常，儀表風(fēng)氣動(dòng)管路及接頭是否漏氣，正壓檢測(cè)抓手是否緊密嚙合。
３．２．２吹袋原因之二———開袋真空負(fù)壓不足
１）在空料袋通過正壓檢測(cè)后，縮口氣缸收縮袋口，同時(shí)開袋吸盤會(huì)在真空壓力作用下將袋口吸開，待袋口半開時(shí)，料門伸入料袋中卸料。若在開袋過程中，負(fù)壓檢測(cè)開袋真空不足，就會(huì)向ＰＬＣ發(fā)出開袋壓力不足的報(bào)警，ＰＬＣ則立即輸出放棄裝料的吹袋命令，將空袋吹掉。
解決辦法：同正壓一樣，若吹袋情況反復(fù)發(fā)生，則應(yīng)手動(dòng)做一下真空負(fù)壓測(cè)試，若異常，則應(yīng)檢查真空過濾器是否堵塞，真空管路連接是否斷裂，真空壓力開關(guān)設(shè)定值是否正常，真空吸盤是否破損［６－７］，常規(guī)作以上檢查，問題一般能得到解決。
２）手動(dòng)正壓、負(fù)壓測(cè)試正常，投自動(dòng)后仍反復(fù)吹袋。調(diào)閱ＰＬＣ實(shí)時(shí)邏輯圖，發(fā)現(xiàn)在自動(dòng)運(yùn)行過程中，確實(shí)出現(xiàn)了真空不足的情況，通過在現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)觀察自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下吸盤的開袋動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)在開袋的一瞬間，袋口兩側(cè)的吸盤有一側(cè)拔脫，吸盤兩邊真空壓力失去平衡（一側(cè)大，一側(cè)?。?，致使負(fù)壓檢測(cè)報(bào)警，包裝機(jī)吹袋。吸盤形狀若為“‖”字型，就可能會(huì)造成兩側(cè)吸盤間相互作用，出現(xiàn)一側(cè)拔脫，致使真空壓力檢測(cè)不足，出現(xiàn)吹袋情況。

解決辦法：調(diào)整開袋吸盤的姿態(tài)，即將開袋吸盤角度形狀由“‖”字型調(diào)整成“Ｖ”字型，見圖５，使真空壓力作用方向向袋口轉(zhuǎn)移，從而輕松順暢地將袋口打開。此種袋口形狀也有利于下料斗插入袋內(nèi)，減少包裝撒料損耗。

３．３定量秤超差
每袋料凈質(zhì)量２５ｋｇ，合格下限為（２５－０．０４０）ｋｇ，合格上限為（２５＋０．１００）ｋｇ，若稱量結(jié)果超出范圍，定量秤會(huì)發(fā)出稱量超差報(bào)警。粗流閾值：表示粗流料門開啟后，在粗流下料階段放料的質(zhì)量，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)料斗中物料質(zhì)量，如果監(jiān)測(cè)的質(zhì)量達(dá)到此值，則關(guān)閉粗流料門。精流閾值：在精流下料階段，如果監(jiān)測(cè)的質(zhì)量達(dá)到此值，則關(guān)閉精流下料門，定量稱量過程見圖６控制時(shí)序。

稱重模式：此控制器采用模式一，普通兩級(jí)給料，控制過程分為粗流控制階段、精流控制階段和卸料階段，每一袋都參與精流閾值調(diào)整。
解決稱量精度不穩(wěn)定問題的方法為：１）根據(jù)物料流量和流速，調(diào)節(jié)截流板的截流量，盡量減少物料沖擊對(duì)稱量的影響；２）檢查料門與兩側(cè)導(dǎo)流隔板，使物料流動(dòng)順暢，料門開關(guān)靈活。
粗流閾值設(shè)定過大，粗流料門關(guān)閉延時(shí)，空中飛料落入秤中，會(huì)造成稱量超差。解決辦法：適當(dāng)減小粗流閾值，并觀察每袋稱量時(shí)間（正常約為７～８ｓ），在減小粗流閾值后，稱量時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)，致使包裝機(jī)等待卸料，直接影響到包裝機(jī)工作速度，這一過程需要反復(fù)調(diào)整，要在稱量速度和精度間找到一個(gè)很好的平衡。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐摸索，比較理想的設(shè)定為：精流閾值２４．９６０ｋｇ，粗流閾值２４．０００ｋｇ。
３．４轉(zhuǎn)位機(jī)故障
轉(zhuǎn)位機(jī)進(jìn)行“三·二”、“二·三”轉(zhuǎn)位編組，從而使垛行整齊、穩(wěn)固。轉(zhuǎn)位機(jī)動(dòng)作不到位常使后序編組分層機(jī)無法正常工作，從而發(fā)生堵料的情況。造成這一情況的原因除電氣伺服電機(jī)故障外，還有轉(zhuǎn)位機(jī)夾板動(dòng)作不到位。
解決辦法：調(diào)整轉(zhuǎn)位機(jī)接近開關(guān)位置，清洗夾板電磁閥及氣缸，使其動(dòng)作順暢自如。
３．５分層升降機(jī)故障
分層升降機(jī)在運(yùn)行中常見故障的表現(xiàn)為：１）升降機(jī)自動(dòng)運(yùn)行中突然停機(jī)，調(diào)閱報(bào)警記錄，顯示為分層機(jī)上限位光電故障；２）分層板相互撞擊，無報(bào)警記錄；３）推袋機(jī)偶發(fā)性停機(jī)，無報(bào)警記錄。在碼垛機(jī)的控制系統(tǒng)中，大量采用光電開關(guān)、接近開關(guān)，在機(jī)組運(yùn)行中，因機(jī)械振動(dòng)、碰撞、錯(cuò)位等原因，造成開關(guān)檢測(cè)距離變大、檢測(cè)點(diǎn)移位等，都可使機(jī)組不能正常工作，以致停機(jī)。
解決辦法：對(duì)機(jī)組的各開關(guān)進(jìn)行仔細(xì)調(diào)整、緊固，接近開關(guān)與目標(biāo)距離一般調(diào)整為５ｍｍ。對(duì)射式光電開關(guān)可采用將一端固定，另一端作為光源去照射，直到兩開關(guān)都有信號(hào)指示即可。反射式光電開關(guān)調(diào)整好射源后，光電反射板要保持清潔，不能有積灰。
４結(jié)語
總結(jié)包裝碼垛機(jī)控制系統(tǒng)的常見故障，發(fā)現(xiàn)很多問題是有規(guī)律可循的。包裝碼垛機(jī)能協(xié)調(diào)一致地自動(dòng)工作，受控于遍布機(jī)體的檢測(cè)和執(zhí)行元件，日常巡檢就要注意觀察各部件動(dòng)作是否協(xié)調(diào)，對(duì)于一些小問題及時(shí)處理，對(duì)于較復(fù)雜的問題，可通過機(jī)組的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)控功能對(duì)設(shè)備“把把脈”，這對(duì)處理ＰＬＣ系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表部分的故障排查非常有幫助［９］。全自動(dòng)包裝碼垛機(jī)的應(yīng)用，大大減輕了工人的勞
動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作條件，掌握其故障排除方法，減少停機(jī)時(shí)間，能更好地提升機(jī)組運(yùn)行效率，為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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